UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Agrícola TESE Estudo dos processos de compostagem no sistema de produção de suínos sobre cama Érico Kunde Corrêa Pelotas, 2007

2 2 Érico Kunde Corrêa Estudo dos processos de compostagem no sistema de produção de suínos sobre cama Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Agrícola da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial à obtenção do título de Doutor em Ciências (área do conhecimento: Biotecnologia Agroindustrial). Orientador: Prof. PhD. Thomaz Lucia Jr. Co-Orientador: Prof. Dr. Carlos Gil Turnes Pelotas, 2007

3 3 Banca examinadora:... Prof. Dr. Carlos Cláudio Perdomo... Prof. Dr. Orlando Pereira Ramirez... Prof. Dr. Carlos Gil Turnes

4 4 Dedico este trabalho para: Minha esposa, Luciara, companheira de todos os momentos e incentivadora da minha jornada acadêmica. Meus pais, Maria Camila Corrêa (in memóriam) e Erci Aires Corrêa, pelo apoio irrestrito em todos os momentos de minha vida.

5 5 Agradecimentos Ao Prof. PhD. Thomaz Lucia Jr., mais que um professor, um amigo, que aceitou o desafio de realizar este trabalho, com grande dedicação durante a orientação. Ao Prof. Dr. Carlos Gil Turnes, sem duvida nenhuma, um professor no sentido profundo da palavra. Seus ensinamentos foram muito além da Biotecnologia. Ao Prof. Dr. Carlos Cláudio Perdomo, um amigo de mais de uma década, que despertou em mim a prática científica. Ao Prof. Dr. Marcio Nunes Corrêa, um grande amigo e incentivador incansável de minha jornada científica. Ao Prof. Dr. Orlando Pereira Ramirez, pela amizade e ensinamentos sobre as questões ambientais. Aos professores, alunos e funcionários do Centro de Biotecnologia da Universidade Federal de Pelotas, pela aprendizagem e amizade. Ao Médico Veterinário e colega de doutorado Ivan Bianchi, que além da parceria acadêmica, esteve presente não somente nos momentos felizes, mas também nas horas difíceis. Aos colegas do grupo Pigpel, que além de auxiliarem durante a execução desta pesquisa, possibilitaram a construção em conjunto do conhecimento técnicocientífico.

6 6 Aos funcionários do Centro Agropecuário da Palma, pela colaboração prestada durante a etapa de campo. Aos pesquisadores e funcionários do laboratório de bromatologia da Embrapa Clima Temperado pelo auxílio nas análises físico-quimicas. Ao professor Danilo Dufech Castilhos e funcionários do departamento de solos da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel pela cooperação nas análises físico-quimicas e microbiológicas. À Granja Mangueira Agropecuária S/A - Filial Retiro, pela doação dos animais utilizados neste trabalho. À Cooperativa Arrozeira Extremo Sul, pela doação da casca de arroz empregada na execução desta pesquisa. Ao CNPq, pelo suporte financeiro desta pesquisa. Aos demais que por ventura possa ter olvidado e que de alguma forma, colaboraram para a execução deste estudo.

7 7 Todo homem, por natureza, quer saber. Aristóteles ( a.c.)

8 8 Resumo CORRÊA, Érico Kunde. Estudo dos processos de compostagem no sistema de produção de suínos sobre cama f. Tese (Doutorado) Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Agrícola. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas. Em comparação com sistemas convencionais de criação de suínos, o sistema de produção sobre cama (SPC) utiliza edificações de menor custo e menor impacto ambiental, mas pode prejudicar o conforto térmico dos animais, em climas quentes. Esta tese estudou os efeitos das camas usadas para SPC, com diferentes profundidades, sobre indicadores de condicionamento ambiental da edificação, desempenho de crescimento dos animais, e características físicas, químicas e microbiológicas das camas. Três tratamentos foram comparados: piso de concreto (controle) e camas de casca de arroz com profundidade de 0.50 (C50) e 0.25 m (C25). A primeira cama foi usada em duas repetições e substituída por uma segunda cama usada em outras duas. A condição ambiental foi determinada através da umidade relativa do ar (UR) e das temperaturas atmosférica (TA) e no centro da baia, tanto na superfície (TCS), como na metade da profundidade (TCI). Também foram estimados o consumo de alimento, o ganho de peso e a conversão alimentar dos animais. Através de NMP, determinaram-se as concentrações de bactérias, fungos e actinomicetos, mesófilos e termófilos. A TCS foi mais baixa para o controle (P < 0,05), mas sem diferença entre C25 e C50 (P > 0,05). A TCS foi maior nas camas novas do que nas usadas e para as primeiras do que nas segundas camas (P < 0,05). Os maiores teores de N, P e K presentes na C25 indicaram que o composto produzido nesta profundidade possui melhor valor agronômico. A concentração de bactérias termófilas foi maior na C50 do que na C25 (P < 0,05). Ainda que não tenham sido feitas comparações estatísticas, a conversão alimentar foi similar para os animais no grupo controle e no SPC, com aparente benefício na C25. Esta tese também estudou o efeito da adição de inóculos, em escala piloto, sobre camas similares as usadas no SPC, sobre os parâmetros mencionados acima,

9 9 em experimento realizado em uma granja comercial. As unidades experimentais foram caixas com 1 m 2 de área, nas quais foi adicionada cama de casca de arroz, em profundidades de 0,25 (C25) e 0,50 m (C50). Diariamente, foram adicionados 6,4 l de dejetos por caixa, formando três tratamentos: controle sem inoculo (T1); inoculação de 250 g de Bacillus cereus var. tyoii com 8,4 x 10 7 UFC/g (T2); e inoculação de 250 g de EnziLimp? com 8,4 x 10 7 UFC/g (T3). Foram determinadas as concentrações de bactérias, fungos e actinomicetos, mesófilos e termófilos e analisadas as características químicas das camas. A adição dos inóculos propiciou uma maior concentração de bactérias termófilas (P < 0,05), em relação ao controle, não sendo recomendável para animais em crescimento e terminação. Houve maior concentração de bactérias e fungos termófilos na primeira repetição da C50 (P < 0,05). A elevação do teor de N influenciou negativamente todas as concentrações microbianas termófilas (P < 0,05). Em conclusão, a C25 é uma opção viável para SPC, por apresentar um maior valor agronômico e possibilitar uma melhor conversão alimentar dos animais quando comparada com a C50. Palavras-chave: cama, profundidade, temperatura, características físico-químicas, microbiota, suíno.

10 10 Abstract CORRÊA, Érico Kunde. Study of the processes of composting in the swine production on deep litter system f. Tese (Doutorado) Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Agrícola. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas. Deep litter systems (DLS) have lower facility cost and less environmental impact than conventional swine production systems, but the animal thermal comfort may not be ideal, during warm seasons. This thesis studied the effect of the use of litters having different depths on indicators of environmental comfort, animal growth performance and physical, chemical and microbiological characteristics of the litter. Three treatments were compared: solid concrete floor (control); litter of rice husk with depth of 0.25 (L25) and 0.50 m (L50). The first liter was used in two lots and replaced by a second litter used in other two lots. The environmental conditions were determined by the relative humidity of the air (RH), atmospheric temperature (AT) and litter temperature at the center of the pen, both in the surface (TSF) and at half of the depth (THD). Feed intake, weight gain and feed conversion for the pigs raised on DLS were also estimated. Concentrations of thermophilic and mesophilic bacteria, fungi and actinomycetes were determined by the most probable number method. TSF was lowest in the control group (P < 0.05), but it did not differ between C25 and C50 (P > 0.05). TSF was higher for new than for used litters and for the first than for the second litters (P < 0.05). The highest levels of N, P and K found in the L25 indicate that its compost has greater agronomical values. The concentration of mesophilic bacteria was higher in L50 than in L25 (P < 0.05). Although no statistical comparison was performed for growth performance parameters, feed conversion was similar for pigs in the control and DLS groups, with an apparent advantage for L25. This thesis also studied the effect of the addition of inoculums, in a pilot scale, on litters similar to those used in DLS, on the parameters mentioned above. The experimental units were boxes having area equal to 1 m 2., on which litter of rice husk was added at the depths of 0.25 (L25) and 0.50 m (L50). On a daily basis, 6.4 l of swine dejects were added to the boxes, which consisted of three treatments: control without inoculums (T1); inoculation of 250 g of Bacillus cereus var. tyoii with 8,4 x 10 7

11 11 UFC/g (T2); and inoculation of 250 g of EnziLimp? with 8,4 x 10 7 UFC/g (T3). Concentration of mesophilic and thermophilic bacteria, fungi and actinomycetes were determined and the chemical characteristics of the litter were evaluated. The addition of inoculums allowed higher concentration of thermophilic bacteria than in the control group (P < 0.05), so it would not be recommended for DLS. There was a higher concentration of thermophilic bacteria and fungi in the first lot of L50 (P < 0.05). Increased N level had a negative association with the concentration of all the thermophilic microbial populations (P < 0.05). Therefore, L25 can be recommended as a feasible option for DLS because it is associated with reduced concentration of thermophilic microbial populations in the litter, which leads to better thermal comfort for the pigs, without negative effects for growth performance, also generating compost having high agronomical value. Key-words: litter, depth, temperature, physical and chemical characteristics, microbial populations, swine.

12 12 Lista de Figuras Figure 1 Relative humidity (%) by lot and treatment Figure 2 Atmospheric temperature ( C) by lot and treatment 62 Figure 3 Temperature on the surface at the center of the floor by lot and treatment.. 63 Figure 4 Feed conversion by lot and treatment... 64

13 13 Lista de Tabelas Table 1 Relative humidity (RH), atmospheric temperature (AT), temperature in the surface at the center of the pen (TSF) and at half of the depth (THD) by treatment.. 56 Table 2 Temperature in the surface at the center of the pen by lot and treatment. 57 Table 3 Relative humidity (RH), atmospheric temperature (AT), temperature at the center of the pen in the surface (TSF) and at half of the depth (THD) according to the type of litter Table 4 Parameters of growth performance for finishing pigs by treatment (n = 12).. 59 Table 5 Parameters of growth performance for finishing pigs by lot (n = 12). 60 Tabela 1 Características químicas em camas com diferentes profundidades Tabela 2 Características químicas das camas, de acordo com sua ordem de uso Tabela 3 Características químicas de camas novas e usadas Tabela 4 Concentrações expressadas em logaritmo de microrganismos mesófilos (27 C) e termófilos (50 C) em camas com diferentes profundidades Tabela 5 Concentrações expressadas em logaritmo de microrganismos mesófilos (27 C) e termófilos (50 C), de acordo com a ordem de uso da cama Tabela 6 Concentrações expressadas em logaritmo de microrganismos mesófilos (27 C) e termófilos (50 C) em camas novas e usadas Tabela 7 Regressão linear múltipla para populações microbianas mesófilas e termófilas em camas com 0,50 cm de

14 14 profundidade Tabela 8 Regressão linear múltipla para populações microbianas mesófilas e termófilas em camas com 0,25 cm de profundidade Tabela 1 Estatística descritivas para temperaturas na superfície e no interior da cama, em diferentes repetições Tabela 2 Concentrações microbianas mesófilas (27 C) e termófilas (50 C), de acordo com a profundidade da cama Tabela 3 Concentrações microbianas mesófilas (27 C) e termófilas (50 C), de acordo com a repetição Tabela 4 Concentrações microbianas mesófilas (27 C) e termófilas (50 C), de acordo com os tratamentos Tabela 5 Efeito da interação profundidade da cama x lote, sobre a concentração das diferentes populações microbianas Tabela 6 Estatísticas descritivas para características físicoquímicas da cama em função da profundidade Tabela 7 Médias para características físico-químicas das camas em função dos tratamentos Tabela 8 Médias para características físico-químicas das camas em função das repetições... 98

15 15 Sumário INTRODUÇÃO GERAL OBJETIVO GERAL Objetivos Específicos REVISÃO DA LITERATURA RESUMO INTRODUÇÃO CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA MATERIAIS USADOS COMO CAMA DINÂMICA MICROBIANA NA CAMA PRODUÇÃO DE CALOR NO SPC DESEMPENHO DOS ANIMAIS ASPECTOS SANITÁRIOS BEM ESTAR ANIMAL CONSIDERAÇÕES FINAIS ABSTRACT REFERÊNCIAS ARTIGO ABSTRACT INTRODUCTION MATERIALS AND METHODS RESULTS DISCUSSION CONCLUSIONS REFERENCES ARTIGO RESUMO ABSTRACT INTRODUÇÃO MATERIAL E MÉTODOS... 69

16 16 RESULTADOS DISCUSSÃO CONCLUSÃO REFERÊNCIAS ARTIGO RESUMO ABSTRACT INTRODUÇÃO MATERIAL E MÉTODOS RESULTADOS DISCUSSÃO CONCLUSÃO REFERÊNCIAS CONCLUSÕES GERAIS REFERÊNCIAS

17 17 Introdução Geral Apesar de toda a capacidade científica e tecnológica disponível, o ser humano ainda possui grandes limitações para elucidar a maioria dos problemas que assolam o nosso planeta. Miséria, fome, doenças e a contínua degradação ambiental são alguns dos desafios impostos para a ciência. Até poucos anos atrás, o temor pela extinção da vida na terra como conhecemos era oriundo de um possível holocausto nuclear. Entretanto, atualmente somam-se a esta preocupação as alterações climáticas globais de origem antrópica, que segundo grande parte dos prognósticos, podem ameaçar a estabilidade da biosfera. O termo poluição, do latim polluere (sujar, corromper, tornando prejudicial à saúde) é atualmente cada vez mais utilizado em nosso idioma. Conceitualmente, podemos definir poluição como a liberação de substâncias, radiações, vibrações e ruídos resultantes de processos da atividade humana em um ambiente, que venham a prejudicar os ecossistemas biológicos e ou os seres humanos. Neste sentido, a produção intensiva de suínos é considerada pelos órgãos de fiscalização ambiental como uma importante causadora de impacto ao meio ambiente. Porém, esta atividade justifica-se socialmente por envolver elevado número de produtores rurais, principalmente no segmento denominado de agricultura familiar, além de contribuir para reduzir o êxodo rural, por gerar renda e absorver mão de obra na propriedade, deste modo fixando o homem no meio rural (BARTELS, 2001). A suinocultura está vivenciando um grande impasse, pois existe um conflito entre a necessidade do aumento da escala de produção animal para atender as exigências da globalização da economia e a conservação ambiental. Isto porque, na produção animal, são originados diferentes resíduos e, se estes não forem convenientemente tratados, irão poluir o meio ambiente (CORRÊA et al., 2000). O número de suínos em vários municípios produtores ultrapassa o de moradores,

18 18 acarretando uma elevada produção de dejetos por unidade de área. Enquanto são várias as fontes de poluição dos recursos hídricos, é a agricultura e particularmente a produção animal a fonte mais estendida de poluição (MIRANDA, 1999). Estima-se que um bovino de leite produz tanto dejeto como 16 seres humanos e 2 suínos tanto como 5 seres humanos. Desta maneira, uma propriedade com 50 vacas de leite e 500 suínos pode representar os mesmos problemas de disposição de dejetos que um agregado de seres humanos (HONEYMAN, 2005). Os sistemas de tratamento de dejetos exigidos pela atual legislação ambiental, nem sempre são garantia de eliminar o impacto ambiental causado pela suinocultura, além de possuírem um custo de implantação geralmente superior à capacidade de investimento dos produtores, o que limita a adoção de algumas destas tecnologias (MIRANDA et al., 1997). Somente em meados da década de noventa, por pressão de segmentos da sociedade civil, foi que os órgãos de controle ambiental foram atentar efetivamente para o impacto ambiental causado pela suinocultura (CORRÊA, 2003). Atualmente, a poluição causada por dejetos da atividade suinícola, sem sombra de dúvidas, é a principal fonte poluidora existente nas regiões noroeste do estado do Rio Grande do Sul e oeste do estado de Santa Catarina. Entretanto, apesar da aparente solução do problema nos dias de hoje, com um grande número dos produtores que adotaram esterqueiras ou bioesterqueiras, além dos vários prêmios ambientais ganhos por algumas agroindústrias, nem as causas nem as conseqüências ambientais foram efetivamente modificadas com as estratégias implementadas (MIRANDA, 1999). Deste modo, sistemas alternativos para a produção de suínos têm despertado o interesse do setor produtivo, principalmente por apresentarem, quando comparados aos sistemas convencionais, edificações de menor custo, melhora do bem-estar dos animais e menor impacto ao meio ambiente (HONEYMAN, 1996). Assim, o sistema de produção de suínos sobre cama (SPC) vem ganhando espaço junto aos produtores, principalmente por facilitar e também reduzir os custos com o manejo dos dejetos, quando comparado ao sistema convencional de produção (HONEYMAN; HARMON, 2003). Outro aspecto favorável ao SPC, é que este sistema possibilita a comercialização da produção em determinados nichos de mercado, como o de

19 19 produtos orgânicos, que via de regra, permite que o produtor receba uma melhor remuneração no momento de negociar os animais (FRASER, 2001). O SPC tem como princípio a substituição do piso convencional (concreto, ferro ou plástico), por uma cama de 50 cm de profundidade com material rico em carbono (serragem, casca de arroz, talos de milho ou palhas de cereais) (OLIVEIRA et al., 1999; CORRÊA et al., 2000; GENTRY et al., 2004). Esta camada desempenha a dupla função de piso e digestor dos dejetos, que são retidos, armazenados e estabilizados dentro da própria edificação suinícola e manejados em estado sólido. O processo de estabilização dos dejetos que ocorre no interior da cama é semelhante ao da compostagem (OLIVEIRA et al., 1999). Porém, na compostagem, não ocorre a adição de material após seu início, porém no SPC, ela ocorre diariamente (água e ração desperdiçada pelos animais, fezes e urina). Enquanto os dejetos líquidos apresentam menos de 10% de matéria seca, os dejetos originários da cama apresentam aproximadamente 40% de matéria seca (BARTELS, 2001). Na medida em que ocorre o aumento do conteúdo de matéria seca dos dejetos, ocorre também o aumento da concentração de nutrientes, tornando os dejetos mais valorizados do ponto de vista agronômico (WANG et al., 2004; HONEYMAN, 2005). Esta concentração de nutrientes deve-se principalmente à evaporação da fração líquida que é absorvida temporariamente pela cama. O calor necessário para incrementar a concentração dos nutrientes é obtido, em parte, durante a fase termofílica da compostagem. Nesta etapa do processo de estabilização dos dejetos, a temperatura no interior da cama atinge valores superiores a 40 C por mais de 90 dias (CORRÊA et al., 2000; TIQUIA, 2005). A produção de suínos em SPC apresenta a desvantagem de, em épocas ou locais de clima quente, prejudicar o conforto ambiental dos animais, extrapolando, durante a fase termofílica, o limiar de temperatura recomendado para os suínos em terminação, devido aos processos que ocorrem durante a compostagem in situ dos dejetos da criação (CORRÊA et al., 2000). O processo de compostagem inicia-se a temperatura ambiente, predominando, nesta fase, microorganismos mesófilos. Na medida em que as ações dos microorganismos se intensificam, ocorrem reações exotérmicas devido a decomposição da fração leve da matéria orgânica. Após alguns dias, a temperatura aumenta gradativamente, podendo atingir valores superiores a 65ºC, quando prevalecem microorganismos termófilos (BARTELS, 2001; KAPUINEN, 2001; TANG et al., 2004). Deste modo, camas com diferentes

20 20 alturas, bem como a modificação da biocomplexidade da cama pelo uso de inóculos poderiam diferir em temperatura durante a fase termofílica, propiciando diferentes condições ambientais no interior da edificação.

21 21 Objetivo Geral Este trabalho objetivou estudar o efeito de diferentes alturas de cama com casca de arroz com a adição de inóculo, utilizadas no sistema de produção sobre cama nas fases de crescimento e terminação, sobre indicadores de condicionamento ambiental (temperatura da cama na superfície interior, temperatura ambiente e umidade relativa do ar) da edificação, desempenho zootécnico dos animais, além das características físicas, químicas e microbiológicas das camas. Objetivos Específicos 1. Caracterizar o condicionamento ambiental no sistema de produção sobre cama com diferentes profundidades. 2. Determinar o efeito das diferentes profundidades de cama sobre o desempenho animal. 3. Avaliar as características físico-químicas e microbiológicas das camas utilizadas no sistema de produção sobre com diferentes profundidades. 4. Estudar em escala piloto o efeito da adição de inóculos sobre as características físico-químicas e microbiológicas das camas.

22 22 Revisão da Literatura Submetida à Revista Brasileira de Agrociência. PRODUÇÃO DE SUÍNOS SOBRE CAMA: UMA REVISÃO PRODUCTION OF SWINE ON BEDDING: A REVIEW Érico Kunde Corrêa* 1,3, ; Thomaz Lucia Jr 2,3. 1 Doutorando em Biotecnologia Agrícola UFPel/Bolsista CNPq, ekcorrea@ufpel.edu.br ; 2 Professor da Faculdade de Veterinária UFPel; 3 PIGPEL, Centro de Biotecnologia, UFPel. *Av. Juscelino K. de Oliveira, n.1962, bloco F, ap. 307, Pelotas RS, CEP:

23 23 RESUMO O sistema de produção de suínos sobre cama é uma alternativa ambientalmente sustentável em comparação com sistemas de criação confinados sobre piso de concreto. Nos sistemas convencionais ocorre a geração de grande volume de dejetos líquidos, com alto poder poluente. Por outro lado, no sistema com cama, o piso de concreto é substituído por uma camada de altura variável, constituída por material rico em carbono, que desempenha a dupla função de piso e digestor dos dejetos. A estabilização da cama é realizada pela sucessão de diferentes populações, representadas por bactérias, fungos e actinomicetos, que desenvolvem um processo de compostagem in situ, ou seja, os dejetos são tratados no mesmo local em que são produzidos. A ação microbiana na cama diminui consideravelmente o poder poluidor da atividade suinícola, possibilitando ao final do processo a obtenção de adubo orgânico. Entretanto, os resultados apresentados na literatura para o desempenho dos animais criados sobre cama são divergentes, já que indicam uma dependência com a condição climática da região em estudo. Assim, este artigo tem como objetivo revisar aspectos ambientais e zootécnicos do sistema de produção de suínos sobre cama. Palavras-chave: cama, dejetos, compostagem, desempenho zootécnico.

24 24 INTRODUÇÃO De uma forma geral, os produtores de suínos mantém a maior parte das fases do ciclo produtivo de seus animais em regime de confinamento. Isso leva a concentração de grande número de animais em pequenas áreas, tendo como conseqüência a produção de apreciáveis volumes de dejetos líquidos, o que aumenta o potencial poluidor da atividade suinícola (WANG et al., 2004). Por outro lado, os investimentos para o tratamento de efluentes na forma líquida, nem sempre são compatíveis com a realidade econômica dos criadores e representam importante barreira para a solução do problema (BARTELS, 2001; CORRÊA et al, 2003). Deste modo, o grande potencial poluidor, aliado às crescentes crises econômicas, tem intensificado a busca por sistemas alternativos para produção de suínos, que diminuam os custos e minimizem o impacto ambiental da atividade, como é o caso do sistema de produção em cama (SPC), (SUNDRUM et al., 2000). Outro fator que acentuou o potencial poluidor da suinocultura foi à mudança que ocorreu na estrutura desta cadeia produtiva no Brasil. Atualmente, as matérias primas utilizadas na alimentação dos animais são produzidas em regiões diferentes daquelas onde os suínos são criados (BARTELS, 2001). Deste modo, nas áreas de grande concentração de suínos, são produzidos dejetos em quantidade superior à capacidade de absorção do solo, extrapolando a recomendação técnica de sua utilização como adubo, o que provoca a degradação ambiental (JONGBLOED & LENIS, 1998). Sistemas alternativos para a criação de suínos têm despertado o interesse do setor produtivo, principalmente por apresentarem, quando comparados aos sistemas convencionais, edificações de menor custo, melhora do bem-estar dos animais e menor impacto ao meio ambiente (HONEYMAN & HARMON, 2003). Assim, o SPC vem ganhando espaço junto aos produtores, principalmente por facilitar e reduzir os custos com o manejo dos dejetos, além de apresentar um menor custo por unidade de área construída, quando comparada ao sistema convencional de produção (HONEYMAN, 1996). Além disso, o SPC pode facilitar a comercialização dos animais em determinados nichos de mercado, principalmente com consumidores

25 25 preocupados com questões de bem estar animal e preservação ambiental. Dessa forma, o produtor poderá receber uma melhor remuneração pela sua produção (FRASER, 2001). O SPC tem como princípio a substituição do piso convencional, concreto, ferro ou plástico, por uma cama com material rico em carbono (OLIVEIRA et al., 1999; CORRÊA et al., 2000; GENTRY et al., 2004). Esta camada desempenha a dupla função de piso e digestor dos dejetos, que são retidos, armazenados e estabilizados dentro da própria edificação suinícola e manejados em estado sólido (CAMPBELL et al, 2003). Segundo GENTRY et al. (2004), o SPC não é um modelo novo, é um sistema com um foco renovado, que possibilita uma alternativa para a produção de suínos. A utilização de cama na suinocultura, tem demonstrado ser uma alternativa viável de manejo, tratamento e valorização agronômica dos dejetos, em face da potencialidade de absorção de fezes e urina de alguns dos materiais utilizados como cama (TURNER, 2002). O sistema com cama possui boa aceitação por parte dos produtores, principalmente nos aspectos relacionados à redução de custos e facilidade no manejo dos dejetos, além de apresentar um menor custo na edificação suinícola, quando comparada ao sistema convencional de produção (CORRÊA, 2003). Em função disto, ocorreu na suinocultura brasileira uma ampliação do número de animais alojados nesse sistema (MIRANDA et al, 1997). Com relação ao desempenho de animais criados sobre cama, os resultados na literatura são divergentes. Entretanto, o SPC permite a intensificação no uso dos recursos produtivos, que quando bem gerenciados possibilita o desempenho zootécnico semelhante ao obtido por sistemas convencionais (HONEYMAN, 2005). Cabe ressaltar que, tanto a disponibilidade como a qualidade dos materiais que serão utilizados como cama, são decisivos para o sucesso de um empreendimento suinícola desenvolvido em SPC (GENTRY et al., 2004). Neste aspecto, a região sul do Rio Grande do Sul é privilegiada. Primeiro, devido a grande cadeia orizícola instalada na região, que resulta como subproduto, grandes quantidades de casca de arroz, que pode ser empregada como cama no SPC. Segundo, pelos investimentos que vem sendo realizados nesta região em reflorestamento, especialmente com acácia (Acácia spp.) e eucalipto (Eucalyptus spp.), que produzirão grandes quantidades de materiais ricos em celulose (JUVENAL & MATTOS, 2005). Estes materiais também podem ser utilizados como cama, desta forma, poderia ocorrer à

26 26 integração destas cadeias produtivas, através do desenvolvimento de um sistema agrosilvopecuário. Este trabalho tem como objetivo revisar a aplicabilidade, vantagens e limitações do sistema de produção de suínos sobre cama. DESENVOLVIMENTO Caracterização do sistema A suinocultura moderna é baseada na produção sobre pisos de concreto, armazenamento de dejetos na forma líquida, ventilação mecânica das instalações e automação do sistema de alimentação dos animais (BEATTIE et al., 2000). Este modelo de produção possui baixa necessidade de mão-de-obra, mas tem elevada necessidade de capital (HONEYMAN, 2005). Estes sistemas permitem a concentração de um grande número de animais em pequenas áreas de terra. Esta concentração foi responsável pelo desenvolvimento sócio econômico de algumas regiões brasileiras. Entretanto, este modelo esta atualmente acarretando para estas mesmas regiões problemas econômicos, ambientais e sociais (MIRANDA & SANTOS FILHO, 1999). O SPC consiste na substituição de aproximadamente 80% da área de piso por uma camada de material rico em carbono (cama), geralmente com 0,5 m de espessura, que além de desempenhar a função de piso, também armazena e estabiliza os dejetos in situ, ou seja, no mesmo local em que são produzidos (GENTRY et al., 2004). Nos 20% de área restante da baia, o piso convencional é mantido, e neste local são dispostos comedouros e bebedouros (CORRÊA, et al., 2000; JEPPSSON, 2002). Neste sistema, a cama e os dejetos são fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, possibilitando a instalação e desenvolvimento da comunidade microbiana que será responsável pelo processo de compostagem in situ dos dejetos (KAPUINEN, 2001; ISHII & TAKII, 2003). O sistema de produção de suínos sobre cama para a fase de terminação dos animais, apresenta uma redução nos custos de edificações e com o manejo dos dejetos de aproximadamente 50% do valor investido, quando comparado com

27 27 sistemas convencionais (MISA, 2001). Esta redução dos custos ocorre porque no sistema de cama, o esterco e urina são absorvidos pelo material rico em carbono, sofrendo o processo de compostagem ao longo de diferentes lotes de criação, eliminando a necessidade de esterqueiras e lagoas de estabilização (TIQUIA, 2005). Além disso, reduz o uso de piso em grande parte da baia (RICHARD et al., 1997). O SPC também está sendo utilizado por produtores da América do Norte e Europa (JEPPSSON, 2002). Nestes países os materiais utilizados como cama são principalmente colmos de milho, restolho de feijão, casca de arroz e serragem (HONEYMAN, 2005). Como no SPC a estabilização dos dejetos ocorre dentro da instalação, a liberação de calor pode melhorar o conforto térmico para animais em épocas frias, como é o caso nestas regiões do globo, que apresentam invernos rigorosos, além de melhorar o valor agronômico dos dejetos (MATTHEW et al., 2002; HONEYMAN & HARMON 2003). Materiais usados como cama Denomina-se cama, em produção animal, o material distribuído em uma edificação zootécnica que exercerá uma dupla função; a primeira, atuando como pavimento e a segunda, armazenando e estabilizando as excreções oriundas do processo criatório dos animais (CORRÊA et al, 2000; FERREIRA et al., 2004). GENTRY et al. (2004) citam alguns dos materiais que podem ser empregados como cama no SPC: maravalha, que é formada por raspas de madeira, obtida de forma industrial do beneficiamento de madeiras da industria de móveis, com partículas de tamanho aproximado de 3 cm de madeiras como pinheiro, pínus, canela e cedro; serragem, que é um subproduto do beneficiamento de madeiras obtida do fio da serra com partículas de diâmetro médio aproximado de 2 milímetros; palha, constituída de restos culturais de gramíneas obtidas após a colheita de culturas como arroz, trigo, cevada, centeio e azevém; sabugo de milho triturado, após a retirada dos grãos o sabugo é triturado, formado por partículas de diâmetro aproximado de 1 cm; casca de arroz, constituída pelo invólucro exterior do grão, obtida após o beneficiamento do grão na indústria, com partículas de tamanho aproximado de 1 cm. CORRÊA (2007) determinou algumas características físicoquímicas da casca de arroz, tais como: 88% para matéria seca, 93 para relação carbono:nitrogênio, 84% para matéria orgânica e ph de 7,3.

28 28 A cama deve apresentar uma alta relação carbono:nitrogênio, ou seja, é um material rico em carbono que, permanecendo sobre o piso de uma edificação zootécnica, que ao incorporar as excreções, estas com baixa relação carbono:nitrogênio, possibilita o desenvolvimento de microorganismos que estabilizarão os dejetos através do processo de compostagem (JEPPSSON, 2002; TANG et al., 2004). A compostagem da cama ao longo do processo criatório dos animais ocorre devido à transformação da matéria orgânica crua, por bactérias, actinomicetos e fungos, em substâncias húmicas, com alto poder fertilizante (KLAMER & BAATH, 1998; TANG et al., 2004). O material selecionado para ser utilizado como cama deve apresentar características específicas, que possibilitem a modificação do meio, proporcionar conforto aos animais, evitando oscilações de temperatura e o contato direto dos animais com as excreções (GENTRY et al., 2004). Deste modo, segundo BARRINGTON et al. (2002), o material escolhido para ser utilizado como cama deve apresentar as seguintes características: boa capacidade higroscópica; ser rico em carbono (celulose e lignina); ter partículas de tamanho médio (material picado ou triturado); baixa condutividade térmica; liberar facilmente para o ar a umidade absorvida; ser tratado para não servir de veículo de patógenos; baixo custo para aquisição, e boa disponibilidade. Dinâmica microbiana na cama O equilíbrio dinâmico dos microorganismos presentes na cama depende da sua capacidade de adaptação ao meio, o que vai determinar sua maior ou menor competitividade (TIQUIA, 2005). Entretanto, na cama para suínos, pode ser encontrado o equivalente à flora bacteriana intestinal dos animais, acrescido de patógenos eventuais (ISHII & TAKII et al., 2003; TANG et al., 2004). A biocomplexidade presente no leito utilizado para produção de suínos sobre cama é fruto da sucessão de diferentes populações microbianas durante o processo de compostagem dos dejetos (WANG et al, 2004). Por este processo ocorre a degradação biológica da matéria orgânica, através de uma intensa atividade microbiológica, destacando-se a presença de bactérias, fungos e actinomicetos (PEREIRA NETO, 1989; TURNER, 2002).

29 29 Quando uma nova cama é disposta no interior de uma edificação suinícola, e começa a receber as dejeções do processo criatório, tanto a flora microbiana que já estava presente na cama como a oriunda dos dejetos, iniciam o processo degradativo dos compostos mais prontamente assimiláveis, e com isto, inicia a geração de calor pela cama (TANG et al., 2004). Este calor fica parcialmente retido, devido às características térmicas do material (KLAMER & BAATH, 1998). Como resultado, ocorre um aumento de temperatura na cama, que anteriormente apresentava temperatura similar a ambiental (TANG et al., 2004). Em condições favoráveis, a população mesofílica prossegue sua multiplicação, liberando mais calor e elevando a temperatura da cama. Assim que a temperatura atinge valores acima dos C, a atividade microbiológica mesofílica é suprimida pela implantação de uma comunidade microbiana termofílica (TURNER, 2002; TIQUIA, 2005). A flora termofílica é composta basicamente por actinomicetos, fungos e bactérias termofílicas, que atuam na degradação de polissacarídeos como a hemicelulose, transformando-os em subprodutos (açucares simples). Exauridas as fontes de carbono mais imediatas, a temperatura da massa de compostagem começa a declinar para valores inferiores a 40 C (KAPUINEN, 2001). Durante esta fase, fungos e actinomicetos mesofílicos que estavam situados nas zonas periféricas da cama, de menor temperatura, invadem novamente a cama, recomeçando um ataque degradativo aos compostos mais resistentes. Os microorganismos mesofílicos tornam-se novamente predominantes, pois a temperatura no interior da cama decresce, até igualar-se à temperatura ambiente (VINNERAS, B. & JONSSON, 2002). Nesta fase, com temperaturas mais baixas, ocorre a maturação do material, os fungos e principalmente os actinomicetos tornam-se os grupos mais dominantes, prosseguindo com a degradação de substâncias mais resistentes, como a celulose e a lignina (SOMMER & DAHL, 1999;). Também ocorreram complexas reações enzimáticas, levando à produção de húmus, principalmente, através da condensação entre ligninas e proteínas (KLAMER & BAATH, 1998; TIQUIA, 2005). Produção de calor no SPC O calor gerado no interior da cama é necessário para estabilizaçar os dejetos, transformando os resíd uos em húmus, reduzindo a carga patogênica da cama e facilitando a evaporação da água contida nos dejetos (TURNER, 2002). Assim,

30 30 enquanto os dejetos líquidos apresentam menos de 10% de matéria seca, os dejetos originários da cama apresentam uma concentração de aproximadamente 40% (BARTELS, 2001). Na medida em que aumenta o conteúdo de matéria seca dos dejetos, também ocorre o aumento da concentração de nutrientes, tornando os dejetos mais valorizados do ponto de vista agronômico (WANG et al., 2004). Esta concentração de nutrientes deve-se principalmente à evaporação da fração líquida que é absorvida temporariamente pela cama. O calor necessário para incrementar a concentração dos nutrientes é obtido, em parte, durante a fase termofílica da compostagem. Nesta etapa do processo de estabilização dos dejetos, a temperatura no interior da cama atinge valores superiores a 65 C (CORRÊA et al., 2000; TIQUIA, 2005). Deste modo, os dejetos gerados no sistema de produção de suínos sobre cama, por estarem na forma sólida devido à redução no seu teor de umidade, possuem um menor potencial para a geração e liberação de maus odores, além do risco de contaminação dos recursos hídricos ser minimizado (MISA, 2001). O processo de estabilização dos dejetos no interior da cama é reflexo da biocomplexidade presente no seu interior (WANG et al, 2004), ocorrendo duas fases distintas. Durante a primeira fase, com duração média de 90 dias, ocorrem reações bioquímicas de oxidação mais intensas e predominantemente termofílicas, com temperaturas superiores a 65 o C. Na segunda fase, ocorrem os processos de humificação ou estabilização do material, com temperaturas médias na faixa dos 30 o C, até o final do processo (VINNERAS & JONSSON, 2002). Deste modo, nas edificações destinadas ao SPC, deve-se considerar as produções de calor total do sistema, geradas pelo binômio animal+cama (KAPUINEN, 2001). O incremento de calor gerado pelo processo de compostagem da cama é estimado entre 80 a 120W/suíno/m 2, em função do peso vivo do animal (HONEYMAN & HARMON, 2003; GENTRY, et al., 2004). OLIVEIRA (1999), encontrou uma produção de calor total para animais sobre cama, nas fases de crescimento e terminação, de 246 W/suíno/m 2, contra 163W/suíno/m 2 sobre o piso ripado, correspondendo a um gradiente entre os dois sistemas de 83W/suíno/m 2. Esta diferença representa o incremento de calor no interior da edificação, oriundo do processo de compostagem que ocorre na cama. Deste modo, a condição dentro da edificação com SPC pode extrapolar a faixa de conforto térmico para suínos em crescimento e terminação que é de 16 a 18 C

31 31 (GENTRY, et al., 2004). Para uma instalação estar na faixa de conforto térmico é necessário que o balanço térmico seja nulo, ou seja, o calor produzido pelo organismo animal somado ao calor ganho do ambiente seja igual ao calor perdido pelos animais através da radiação, da convecção, da condução e da evaporação (SAMPAIO et al., 2004). O conforto térmico dos suínos também é influenciado pela variabilidade do clima, cuja amplitude, em determinadas estações do ano, ultrapassa os limites das condições de conforto animal. É importante lembrar que o ambiente térmico envolve a interação de fatores que interagem para determinar a magnitude dos processos de troca de calor entre o animal e o ambiente. O efeito que a temperatura exerce sobre os animais pode ser modificado por umidade relativa, vento, precipitação, radiação térmica e superfícies de contato (SCHIENCK et al., 1992) Como conseqüência, os animais criados sobre cama em épocas quentes apresentaram durante a fase termofílica um menor ganho de peso e uma pior conversão alimentar, quando comparado ao sistema com piso ripado (CORRÊA, et al, 2000). Desempenho dos animais Devido às alterações construtivas que possibilitam a retenção e o tratamento dos dejetos no mesmo local em que os animais são produzidos, o SPC altera o microclima da edificação, através do calor liberado pela cama durante o processo de sua estabilização, podendo influenciar o desempenho dos suínos (CORRÊA et al., 2000; HONEYMAN & HARMON, 2003; GENTRY et al., 2004). A importância de parâmetros ambientais sobre o desempenho zootécnico de suínos foi comprovado por RINALDO et al. (2000), que ao realizar estudo comparativo de desempenho para suínos entre 35 e 90 kg de peso vivo, em diferentes condições climáticas, observaram uma diminuição no consumo de alimento e no ganho de peso, bem como uma piora na conversão alimentar dos animais criados em condições de estresse térmico, quando comparados com animais criados em condições de termoneutralidade. Várias pesquisas tem sido conduzidas para avaliar o efeito do SPC sobre o desempenho zootécnico dos suínos, porém com resultados conflitantes. Os trabalhos que encontram melhor desempenho zootécnico para cama, atribuem tal

32 32 diferença pelo processo de compostagem desenvolvido no interior da edificação ao longo do período criatório, que libera calor para o meio ambiente, e em épocas frias, tornaria o ambiente mais confortável para os animais (KAPUINEN, 2001; HONEYMAN, 2005). Por outro lado, em épocas ou regiões quentes este efeito pode ser prejudicial para os suínos, pois o calor liberado pela cama durante a fase termofílica de estabilização dos dejetos, contribui para a temperatura dentro da instalação ultrapasse o limiar da termoneutralidade recomendado para os suínos (CORRÊA et al., 2000; BARTELS, 2001; TANG et al., 2004). Dentre os experimentos que obtiveram resultados zootécnicos favoráveis para o SPC, estão os de HONEYMAN & HARMON (2003) e de CAMPBELL et al. (2003), que relataram diferenças de desempenho zootécnico sazonais, com maior ganho médio diário e melhor conversão alimentar para suínos criados sobre cama, quando comparado como animais sobre piso de concreto. Entretanto, MORGAN et al. (1998) e MORRISON et al. (2003) ao realizarem estudo comparando o efeito da presença de cama sobre o desempenho de animais em fase de crescimento não observaram diferença significativa entre os diferentes sistemas de pisos. Por outro lado, pesquisas indicam que suínos criados sobre cama apresentam um eficiência alimentar em média 5% pior do que animais criados em sistema convencional, além de um aumento de 1 a 2 mm na espessura de toucinho (CONNOR, 1995; PAYNE, 1997). No mesmo sentido, CORRÊA et al. (2000), em experimento realizado em clima subtropical, observaram um desempenho inferior para suínos em fase de engorda criados sobre cama durante o verão, quando comparados com animais criados sobre piso de concreto. Em estudo realizado por BRUMM et al. (1997) em clima temperado, os animais produzidos sobre cama, quando comparados ao sistema convencional, durante os meses mais frios do ano, apresentaram um consumo maior de alimento, provavelmente por terem na compostagem da cama a única fonte de calor, porém, durante outras épocas do ano o desempenho foi aproximadamente o mesmo observado para o sistema convencional. O pior desempenho dos animais durante o inverno, foi atribuído a maior ingestão de alimentos, o que acarreta um aumento no teor de gordura na carcaça, quando comparados ao piso de concreto (MISA, 2001). O pior desempenho pode reduzir a remuneração recebida pelo produtor, porém, o baixo custo com a construção e manutenção das edificações reduz os custos com a

33 33 produção, melhorando o resultado financeiro do sistema (BRUMM et al., 1997; MISA, 2001). Aspectos sanitários Várias dúvidas têm sido levantadas com relação à segurança sanitária do SPC, principalmente pela dificuldade que este modelo de produção acarreta para a desinfecção das instalações, reduzindo também a eficiência do vazio sanitário no período entre lotes (TURNER et al., 2000; FERREIRA et al., 2004). Pesquisadores canadenses observaram que 94% dos animais criados sobre cama apresentaram pulmões normais, enquanto que somente 70% dos animais produzidos em sistema convencional apresentavam pulmões saudáveis, todavia, alguns problemas de saúde podem ocorrer em animais criados sobre cama, contribui para isto principalmente a impossibilidade de desinfecção total da instalação devido à manutenção dos dejetos dentro da instalação por mais de um lote (CONNOR et al., 1995). Entretanto, existe uma convergência indicando que suínos alojados sobre cama apresentam menor incidência tanto de canibalismo como de lesões nas almofadas plantares quando comparados com animais mantidos em sistemas convencionais de criação (HUYSMAN et al., 1992; McGLONE, 1999). Dentre as doenças mais importantes que ocorrem no SPC, a linfadenite tem se destacado. Causada por micobactérias atípicas, tem sido diagnosticada em muitos países do mundo, inclusive no Brasil. Sua importância tem aumentado nos últimos anos, devido ao aumento da incidência de lesões nas carcaças observadas nos frigoríficos, com uma incidência média de linfadenite de 0,01%, ocasionando prejuízos tanto para o produtor como para a indústria, em função da condenação total ou parcial das carcaças (MORES, 1997). Esta enfermidade tem apresentado uma incidência maior nos suínos em SPC em relação a suínos criados no sistema de piso de concreto na Região sul do Brasil (MIRANDA et al., 1997). O principal fator atribuído a maior incidência de lesões nos suínos criados sobre cama é a alta exposição dos suínos as fezes e urina (TANG et al., 2004), embora a infecção possa ocorrer antes da entrada do animal no sistema ou quando a cama não sofre tratamento prévio, esta pode servir como veículo para o agente etiológico (MORES, 1997).

34 34 Bem estar animal A observação do comportamento do suíno é uma forma indireta de avaliar o nível de conforto animal (POND & HOUP, 1983). O comportamento do suíno resulta da interação de dois fatores, os hereditários e adquiridos. A combinação destes fatores produz o padrão de comportamento que poderá influenciar o desempenho do animal (SCHEEL et al., 1977; STOOKEY & GONYOU, 1994). Em estudo realizado por CORRÊA et al. (2000), não foi observada diferença no comportamento de suínos criados em cama quando comparados a animais criados no sistema de piso de concreto. Porém, pesquisadores determinaram que suínos preferem deitar sobre a palha quando a temperatura ambiental é baixa e sobre o concreto quando a temperatura ambiental é alta (FRASER, 1991). Este comportamento ocorre provavelmente pela cama ser um isolante térmico, dificultando a troca de calor por condução do suíno com o piso (MISA, 2001). No inverno, o calor gerado pela compostagem da cama mantêm a temperatura agradável no interior da edificação, até mesmo em dias quando a temperatura exterior está abaixo de zero. Em casos extremos, os animais se enterram na cama, deste modo aproveitando o calor gerado pela mesma. Entretanto no verão, as laterais da edificação devem ser abertas para facilita a perda de calor para o ambiente externo (TURNER et al., 2000). Porém, este incremento térmico é prejudicial para os animais no verão, devido à temperatura superar os 65 C no interior da cama, dificultando as trocas de calor entre o animal e o meio ambiente, principalmente na troca por condução, que é realizada quando animal deita sobre uma superfície com temperatura inferior à corporal, deste modo, alternado negativamente o comportamento dos animais (MATTHEW et al., 2002). CONSIDERAÇÕES FINAIS O SPC apresenta como vantagens um menor custo com o manejo com os resíduos da atividade suinícola, uma maior valorização agronômica dos dejetos, uma redução do poder poluidor dos dejetos e diminuição do investimento em edificações. Entretanto, como aspecto restritivo, conduz a uma piora no desempenho zootécnico

35 35 dos animais criados neste sistema em épocas ou regiões quentes. Nestas condições, a utilização de cama pode constituir-se em uma alternativa viável na produção de suínos, principalmente na região sul do Brasil, por apresentar clima com estações bem definidas. Entretanto, para minimizar os aspectos negativos do SPC, mais pesquisas devem ser realizadas. ABSTRACT The system of production of swine on bedding is an alternative for sustainable environment in comparison with production systems confined on concrete floor. In the conventional systems it happens the generation of great volume of liquid waste, with high to can pollutant. On the other hand, in the system with bedding, the concrete floor is substituted by a layer of variable height, constituted by rich material in carbon, that carries out the couple floor function and digester of the dejections. The stabilization of the bedding is accomplished by the succession of different populations, represented by bacteria, fungi and actinomyces, that develop a process of compostagem " in situ ", in other words, the dejections are treated at the same place in that are produced. The microbial action in the bedding reduces the pollutant power of the activity suinícola considerably, making possible at the end of the process the obtaining of organic fertilizer. However, the results presented in the literature for the acting of the animals created on bed they are divergent, but they indicate a dependence with the climatic condition of the area in study. Like this, this article has as objective review environmental aspects and livestock of the system of production of swine on bed. Key Words: bedding, waste, compost, livestock production. REFERÊNCIAS BARRINGTON, S.; CHOINI, D.; TRIGUI, M. et al. Compost Airflow Resistance. Biosystems Engineering, v.81, n.04, p , 2002.