RELATÓRIO FINAL DE BOLSA DE GRADUAÇÃO

RELATÓRIO FINAL DE BOLSA DE GRADUAÇÃO Projeto Agrisus No: 1723/16 Título da Pesquisa: Sistemas integrados de produção agropecuária para a sustentabilidade orizícola em terras baixas no Rio Grande do Sul Interessado (Coordenador do Projeto): IBANOR ANGHINONI Bolsista de Graduação: THAIANE JESKE Instituição: Departamento de Solos Faculdade de Agronomia/UFRGS Tel: 51 3308 6043 Email: ibanghi@ufrgs.br Local da Pesquisa: No campo: Fazenda Corticeiras, Cristal RS Em laboratório: de Pesquisa em Química e Fertilidade do Solos de Agronomia/UFRGS, Porto Alegre RS Faculdade Valor financiado pela Fundação Agrisus: R$ 4.800,00 Vigência do Projeto: 01/04/2016 a 31/03/2017 RESUMO DO RELATÓRIO PARCIAL Os objetivos do Projeto, que envolve cinco sistemas de produção agrícola e agropecuária, são de fomentar a diversificação de culturas em áreas historicamente destinadas ao cultivo de arroz, com a introdução de soja, milho e forrageiras de inverno e de verão sob pastejo animal (pecuária de corte) no contexto das propriedades rurais na metade sul do Rio Grande do Sul. Com isto, busca-se promover a sustentabilidade econômica, ambiental e cultural da atividade orizícola nesse Estado, através de novos conceitos de produção, onde o arroz passa a fazer parte de um sistema produtivo mais diversificado. O objetivo do presente estudo: Ciclagem de nutrientes nos sistemas integrados de produção, é determinar a quantidade de resíduos das culturas nos cinco sistemas de produção e a cinética de sua decomposição e de liberação de nutrientes (N, P e K), obtidos ao final de dois ciclos completos outono-inverno/primavera-verão. A partir desses dados poder-se-á determinar a quantidade de nutrientes contidos nos resíduos e a cinética de sua liberação para o cultivo seguinte: nas culturas de primavera-verão, pelo resíduo do pastejo, e de outono-inverno, pelo resíduo dos cultivos de primavera-verão, bem como a composição (nutrientes e qualidade digestiva). No presente Relatório serão apresentados os dados disponíveis da decomposição dos resíduos e a cinética de liberação de nitrogênio, fósforo e potássio. 1. Introdução RELATÓRIO FINAL DA PESQUISA O foco principal do Projeto, nos seus vários estudos, está na formatação, para o ambiente de terras baixas, de sistemas integrados de produção agropecuária, tendo em vista a sustentabilidade, no médio e longo prazo, das atividades agropecuárias na metade Sul do RS. Atualmente, o meio rural dessa região do Estado é excessivamente dependente da cadeia produtiva do arroz e, portanto, de alto risco, pela histórica volatilidade dos preços pagos ao produtor. A orizicultura gaúcha ocupa

hoje em torno de 1,1 milhão de hectares, o que representa 63% da produção nacional do cereal e gera mais de 200 mil empregos diretos e indiretos. A principal questão prática do projeto visa combater a crescente descapitalização dos produtores de arroz no Estado, pelo esgotamento das fontes de financiamento a juros baixos para a produção agrícola e pecuária e sua comercialização. O binômio de produção arroz irrigado-pecuária extensiva é pouco diverso e de alto risco, também determinado pela dominância do sistema de arrendamento, gerando receita única para os parceiros: carne ao proprietário e arroz ao arrendatário. Por outro lado, a principal questão científica desta pesquisa é a oportunidade de explorar sinergismos e propriedades emergentes, frutos de interações nos compartimentos solo-planta-animal-atmosfera de áreas que integram atividades de produção agrícola e pecuária na mesma área continuadas no tempo. Assim, ao longo do trabalho e no contexto da multi-inter-disciplinaridade, são desenvolvidas diversas ações nas temáticas que envolvem o manejo de plantas forrageiras, a produção e o comportamento animal, o manejo e o desenvolvimento das plantas e produção de grãos, características e propriedades do solo e rendimento do sistema, com o gerenciamento dos pesquisadores envolvidos. Dentro dessa perspectiva, os objetivos do presente estudo (relativo a Bolsa de Graduação), são de quantificar a ciclagem de nutrientes nos diferentes sistemas integrados, durante dois ciclos de cultivo e pastejo e avaliar a taxa de liberação de nitrogênio, fósforo e potássio dos resíduos da pastagem, do esterco bovino para as culturas (primavera-verão) e destas, para as pastagens cultivadas em sucessão (outono-inverno). 2. Materiais e métodos A pesquisa é de natureza público-privada, envolvendo a UFRGS, o IRGA, a Embrapa Pecuária Sul (Bagé RS) e Terras Baixas (Pelotas RS), a Fazenda Corticeiras, o Serviço de Inteligência no Agronegócio (SIA) e a Empresa Integrar Gestão e Inovação Agropecuária, e se refere a uma plataforma de pesquisa que foi iniciada em março de 2013, no município de Cristal RS, distante de 160 km de Porto Alegre. Trata-se de um trabalho de longa duração (março de 2013 a junho de 2023) em uma área de 18 hectares e aborda sistemas de produção agrícola (arroz irrigado, soja e milho) e pecuária (bovinos de corte) em pastejo de inverno (azevém e/ou trevo branco + cornichão) e de verão (campo de sucessão e capim sudão). Os sistemas em estudo envolvem as variáveis diversidade e intensidade de modo a representar modelos de produção para os diferentes cenários nas terras baixas no Rio Grande do Sul, tendo o arroz como a cultura de referência. Os seguintes sistemas de produção são utilizados: 1. Sistema padrão (arroz-pousio); 2. Sucessão rápida, com baixa diversidade, 3. Rotação rápida, com moderada diversidade; 4. Rotação lenta, com alta diversidade; e 5. Rotação lenta, com baixa diversidade. Foram feitas coletas dos resíduos do pasto, após a saída dos animais e anteriormente à sua dessecação. As forrageiras tiveram sua parte aérea cortada rente ao solo, em quatro áreas representativas de 0,25 m 2, dentro de cada parcela experimental. Após secagem a 50ºC até peso constante, foi determinado o peso da matéria seca do material e uma fração de 20 g das subamostras coletadas foram utilizadas para análise do material remanescente e dos teores de N, P e K. Posteriormente, no início do ciclo das culturas de verão e de inverno, foram preparados sacos de decomposição (litter bags) de 20 x 20 cm, que foram distribuídos nas parcelas da área experimental. No total, foram distribuídos, em cada parcela, 10 sacos de decomposição, que foram coletados quinzenalmente. Na avaliação da liberação dos nutrientes após a determinação da matéria seca residual, o material foi moído para determinação dos teores remanescentes dos nutrientes em estudo (Tedesco et al., 1995). As taxas de decomposição da matéria seca (MS) e liberação dos nutrientes dos resíduos culturais do pasto e das culturas de grãos arroz, soja e milho, foram estimadas ajustandose modelos de regressão não lineares aos valores observados, conforme proposto por Wieder e Lang (1982). A partir dos valores das constantes de decomposição da biomassa seca ou de liberação de nutrientes de cada compartimento, foi calculado o tempo de meia vida (t 1/2 ), ou seja, o tempo necessário para que 50% do resíduo inicial (20 g) ou dos nutrientes daquele compartimento para serem liberados, conforme Paul e Clark (1996).

3. Resultados e sua discussão A cinética de decomposição dos resíduos do pastejo no inverno de 2014 e dos cultivos de verão do ciclo 014/15 foi apresentada no Relatório Parcial, anteriormente enviado. No presente Relatório, é apresentada a cinética de decomposição e de liberação de nutrientes do resíduo do pasto dos sistemas estudados da safra de pimavera-verão (2014/15), do outono-inverno de 2015 e da primavera-verão 2015/16, descrita pelos parâmetros dos modelos não lineares apresentados anteriormente. É importante informar que as atividades da bolsista, como parte de um grupo de pesquisa, que envolve alunos dos vários níveis, consistiram de análises de material já coletado antes do período de validade da bolsa; coleta, processamento e análises de materiais coletados durante o período da bolsa e coleta e processamento de materiais ainda não analisados até o momento. Além disso, a bolsista também participou, com o grupo de alunos, de atividades de manutenção e acompanhamento da pastagem de inverno e ganho de peso dos animais e do desenvolvimento e colheita das culturas de grãos. 3.1. Cinética de liberação de nutrientes da fase pastagem (outono/inverno - 2014) para as culturas de grãos (primavera verão 2014/15) A quantidade de resíduos da parte aérea do pasto após o período de pastejo (outono-inverno de 2014) foi pequena em todos os sistemas, especialmente no Sistema 1: arroz pousio (resteva) (Tabela 1). Tabela 1. Quantidade de resíduos da parte aérea do pasto e respectiva cultura sucessora a receber os sacos de decomposição, na primavera-verão de 2014/15 Sistemas (1) Resíduo Cultura Matéria seca do Material residual do pasto sucessora resíduo (Mg ha -1 ) 1 Resteva de pousio Parte aérea Arroz 0,33 2 Azevém pastejado Parte aérea Arroz 1,49 3 Azevém pastejado Parte aérea Arroz 0,62 4 Azevém + trevo branco pastejados Parte aérea Soja 1,37 Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. Da mesma forma, as quantidades de nitrogênio (N) liberadas para as culturas sucessoras (arroz e soja - 2014/15), seguiram a mesma magnitude e tendência (Tabela 2 e Figura 1), sendo sempre maiores nos sistemas que incluíam pastejo de azevém no outono-inverno. Pelo modelo ajustado (Wieder & Lang, 1962), apenas a biomassa remanescente do compartimento mais facilmente decomponível é liberada, diminuindo exponencialmente com o tempo a uma taxa constante (Paul & Clark, 1996).

Tabela 2. Parâmetros do modelo ajustado (exponencial simples) aos valores medidos da liberação de nitrogênio, constantes da liberação (a, b), valores de R 2, significância da equação (p) e acúmulo do nutriente no resíduo, em cada sistema, em Planossolo Háplico, em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas, na primavera-verão de 2014/15 Sistemas (1) Resíduo Liberação de nitrogênio (2) Acúmulo de N (kg ha -1 ) do pasto a b R 2 p Total Desvio padrão 1 Resteva de pousio 95.21 0.95 0.9377 <0.0001 5.6 0.9 2 Azevém pastejado 99.86 0.95 0.9414 <0.0001 25.8 10.3 3 Azevém pastejado 94.31 0.94 0.9037 <0.0001 25.5 19.7 4 Azevém + trevo branco pastejados 87.39 0.96 0.8926 <0.0001 21.0 4.9 Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta; (2) N(%)=a.(1-b x ) Em todos os sistemas, a maior parte nitrogênio dos resíduos se encontrava na fração lábil e de liberação rápida (Tabela 2), mas diferenciada por influência dos cultivos anteriores. Ela foi mais rápida nos Sistema 1 (arroz/pousio), seguido do Sistema 2 (azevém pastejado arroz/azevém pastejado) e Sistema 3 (azevém pastejado/soja/azevém pastejo) em relação ao Sistema 4 (capim Sudão pastejado/azevém pastejado/soja), que foi menor (Figura 1). A inclusão do trevo branco na pastagem (Sistema 4), ao contrário do esperado, resultou em menor fração lábil do resíduo da pastagem e a quantidade liberada de nitrogênio ao longo do tempo, foi menor em relação aos demais resíduos (Figura 1). 120 100 % de nitrogênio liberado 80 60 40 20 0 Sist. 1 - Resteva Sist. 2 - Azevém Sist. 3 - Azevém Sist. 4 - Azevém 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Tempo (dias) Figura 1. Liberação de nitrogênio de diferentes pastagens hibernais pastejadas em cultivos de verão em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixa na primaveraverão de 2014/15. Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta.

A quantidade de fósforo (P) liberado da fase pastagem desse ciclo (Tabela 3) para as culturas de verão foi pequena (1,3 a 5,1 kg ha -1 ), sendo mais baixa no Sistema 1 em relação aos demais, pois também esteve relacionada à quantidade de resíduo (Tabela 1) e se encontrava predominantemente na fração lábil dos resíduos, cuja liberação foi rápida sem diferenciação entre os sistemas (Figura 2). Tabela 3. Parâmetros do modelo ajustado (exponencial simples) aos valores medidos da liberação de fósforo, constantes da liberação (a, b), valores de R 2, significância da equação (p) e acúmulo do nutriente no resíduo, em cada sistema, em Planossolo Háplico, em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas, na primavera-verão de 2014/15 Sistemas (1) Resíduo Liberação de fósforo (2) Acúmulo de P (kg ha -1 ) do pasto a b R2 p Total Desvio padrão 1 Resteva de pousio 98.20 0.43 0.9977 <0.0001 1.3 0.4 2 Azevém pastejado 98.07 0.32 0.9937 <0.0001 5.1 1.9 3 Azevém pastejado 97.72 0.34 0.9946 <0.0001 4.7 3.7 4 Azevém pastejado 96.82 0.41 0.9948 <0.0001 4.6 0.8 Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. (2) P(%) = a.(1-exp(-b.x)). 120 100 Fósforo liberado (%) 80 60 40 20 Sist. 1 - Resteva Sist. 2 - Azevém Sist. 3 - Azevém Sist. 4 - Azevém 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Tempo (dias) Figura 2. Liberação de fósforo de diferentes pastagens hibernais pastejadas em cultivos de verão em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas na primaveraverão de 2014/15. Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capin sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta.

A cinética de liberação de potássio (Tabela 4 e Figura 3) ocorreu de forma semelhante à liberação do fósforo (Tabela 3 e Figura 2), e esteve relacionada à quantidade de resíduo (Tabela 1), se encontrava predominantemente na fração lábil dos resíduos cuja liberação foi rápida, sem diferenciação entre os sistemas (Figura 3). Entretanto, a quantidade liberada foi diferente entre os sistemas: somente 2,6 e 3,5 kg ha -1 nos Sistemas 1 e 4, respectivamente, que foram menores do que do Sistema 2, com 14,4 kg ha -1 e do Sistema 3, com 34,9 kg ha -1. A liberação rápida de potássio deve-se ao fato desse nutriente não ser parte constitutiva de compostos e sua função principal está relacionada ao metabolismo vegetal, sendo facilmente lavado das partes aérea sob a ação de uma chuva intensa ou irrigação por aspersão. Tabela 4. Parâmetros do modelo ajustado (exponencial simples) aos valores medidos da liberação de potássio, constantes da liberação (a, b), valores de R 2, significância da equação (p) e acúmulo do nutriente no resíduo, em cada sistema, em Planossolo Háplico, em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas, na primavera-verão de 2014/15 Sistemas (1) Resíduo do pasto Liberação de potássio (1) Acúmulo de K (kg ha -1 ) a b R 2 p Total Desvio padrão 1 Resteva de pousio 99.76 0.59 0.9997 <0.0001 7.0 2.6 2 Azevém pastejado 99.78 0.58 0.9997 <0.0001 39.1 14.4 3 Azevém pastejado 99.72 0.62 0.9999 <0.0001 34.9 34.2 4 Azevém pastejado 99.56 0.55 0.9999 <0.0001 27.5 3.5 Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. (2) K(%)=a.(1-b x ) 120 100 Potássio liberado (%) 80 60 40 20 Sist. 1 - Resteva Sist.2 - Azevém Sist.3 - Azevém Sist.4 - Azevém 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Tempo (dias) Figura 3. Liberação de potássio de diferentes pastagens hibernais pastejadas em cultivos de verão em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas, na primaveraverão de 2014/15. Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta.

3.2. Cinética de liberação de nutrientes da fase de cultivo de grãos (primavera/verão 2014/5) para a fase pastagem (outono/inverno 2015) A quantidade de resíduos da parte aérea do arroz nos Sistemas 1, 2 e 3, variando de 9,92 a 10,01 Mg ha -1, e como se esperava, muito superior à do resíduo da soja (2,91 Mg ha -1 ), sendo esta, componente do Sistema 4 (Tabela 5). Tabela 5. Quantidade de resíduos da parte fase de cultivo de grãos e respectiva cultura sucessora a receber os sacos de decomposição no outono/inverno de 2015 Sistemas Resíduo Resíduo Matéria seca do resíduo Cultivo sucessor de cultura da cultura (Mg ha -1 ) 1 Arroz Parte aérea Resteva de pousio 10,01 2 Arroz Parte aérea Azevém pastejado 9,92 3 Arroz Parte aérea Azevém pastejado 9,94 4 Soja Haste+vagem Azevém+trevo branco pastejado 1,69 4 Soja Folha Azevém+trevo branco pastejado 1,22 Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado-arroz; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejadoazevém + trevo branco pastejado-soja. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. A marcha de decomposição dos resíduos das culturas de primavera-verão (2014/15) foi muito diferenciada (Figura 4), sendo mais rápida nos resíduos da soja (especialmente folhas) e menor na palhada do arroz no Sistema 1 (arroz pousio), sem haver diferença entre os outros sistemas que continham o arroz: Sistema 2 (azevém pastejado-arroz) e Sistema 3 (soja-azevém pastejado-arroz). MS remanescente (%) 120 100 80 60 40 Arroz S1 Arroz S2 Arroz S3 Soja C+V Soja Folha 20 0 0 50 100 150 200 250 Tempo (dias) Figura 4. Matéria seca remanescente de diferentes cultivos de verão em pastagem hibernal, em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA), em terras baixas no outono/inverno de 2015. Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado-arroz; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-arroz. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta.

A quase totalidade da palhada de arroz (Sistemas 1, 2 e 3) se encontrava no componente A (lábil), porém sua taxa de decomposição foi baixa (0,003 a 0,005 dia -1 ), conforme também demonstram os tempos de meia vida, que são altos: 146 a 220 dias (Tabela 6). Por outro lado, os resíduos da soja se decompõem de forma diferente, primeiro a fração lábil (A) e depois a fração recalcitrante (100-A). Os componentes da fração lábil constituem uma proporção menor: 29,6 % na haste+vagem, e 65 % para os caules, em relação aos resíduos do arroz (> 95 %), mas se decompõem mais facilmente: 0,032 e 0,075 dia -1, com tempos de meia vida bem mais baixos: 9 e 22 dias, respectivamente. O componente recalcitrante da haste+caule da soja, apesar de apresentar maior taxa de decomposição do que os resíduos do arroz, apresenta tempo de meiavida semelhante (217 dias), enquanto a fração das folhas de soja leva mais tempo para se decompor (tempo de meia-vida de 495 dias). Tabela 6. Parâmetros dos modelos ajustados (simples e duplo) aos valores medidos de matéria seca remanescente, constantes de decomposição (ka e kb) e tempo de meia vida (t1/2) de cada compartimento e valores de R 2 em cada sistema em Planossolo Háplico em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas, no outono/inverno de 2015 Sistema Resíduo de cultura Matéria seca remanescente (MSR) (1) t1/2 Biomassa Comp. A ka kb A 100-A R 2 % ----- dia -1 ----- ----- dias ----- 1 Arroz Parte aérea 99.1 a (2) 0.003 c 220 a 0.93 2 Arroz Parte aérea 99.5 a 0.004 c 156 b 0.99 3 Arroz Parte aérea 98.1 a 0.005 c 146 b 0.99 4 Soja Haste + vagem 29.6 b 0.075 a 0.003 9 c 217 0.99 4 Soja Folha 65.0 c 0.032 b 0.001 22 c 495 0.96 (1) MSR = A e (-kat) + (100-A) nos Sistemas 4 e 5; MSR = A e (-kat) + (100-A) e (-kbt) nos Sistemas 1 e 2. (2) Médias seguidas de mesma letra, na coluna, não diferem entre si (Tukey, p<0,05). Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado-arroz; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejadoazevém + trevo branco pastejado-soja. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. Como a análise dos teores de nitrogênio e de fósforo dos resíduos tiveram que ser refeitos, os resultados não estão disponíveis no momento; por isto, serão apresentados, neste Relatório, somente os resultados relativos à cinética de liberação e a quantidade de potássio liberada (Tabela 7 e Figura 6). Da mesma forma que ocorreu no ano anterior, tanto nos cultivos de primavera-verão e outono-inverno, a quase totalidade de potássio do resíduo do arroz se encontra na fração lábil (A), são descritos pelo modelo simples e são rapidamente liberados (Tabela 7 e Figura 6). Entretanto a quantidade de potássio liberada da palhada do arroz (Sistemas 1, 2 e 3) é muito alta (188 a 210 kg de K ha -1 ) em relação à palhada de soja (Sistema 4), que é de somente 31 kg ha -1.

Tabela 7. Parâmetros do modelo ajustado (exponencial simples) aos valores medidos da liberação de potássio, constantes da liberação (a, b), valores de R 2, significância da equação (p) e acúmulo do nutriente no resíduo, em cada sistema, em Planossolo Háplico, em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas, no outono/inverno de 2015 Resíduo Liberação de potássio (1) Acúmulo de K Sistema de Tecido a b R cultura vegetal p kg ha -1 Desvio padrão 1 Arroz Parte aérea 96.53 0.48 0.9929 <0.0001 188 31.0 2 Arroz Parte aérea 96.59 0.45 0.9921 <0.0001 227 39.5 3 Arroz Parte aérea 97.79 0.45 0.9928 <0.0001 210 30.8 4 Soja Haste+vagem 97.60 0.37 0.9917 <0.0001 21 4.3 4 Soja Folha 97.23 0.36 0.9900 <0.0001 10 3.5 (1) K(%)=a.(1-b x ). Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arrozazevém pastejado-arroz; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz; S4. Azevém+trevo branco pastejado- Capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-soja. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. 120 100 Liberação de potássio (%) 80 60 40 20 0 Sist. 1 - Arroz (PA) Sist. 2 - Arroz (PA) Sist. 3 - Arroz (PA) Sist. 4 - Soja (haste+vagem) Sist. 4 - Soja (folha) 0 50 100 150 200 250 Tempo (dias) Figura 6. Liberação de potássio de diferentes cultivos de verão em pastagem hibernal em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas, no outono/inverno de 2015. Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado-arroz; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz; S4. Azevém+trevo branco pastejado- Capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-soja. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. A quantidade de resíduos do pasto no outono-inverno de 2015, foi pequena, variando de 0,12 a 0,80 Mg ha -1 (Tabela 8).

Tabela 8. Quantidade de resíduos da parte aérea do pasto e respectiva cultura sucessora a receber os sacos de decomposição na primavera-verão de 2015/16 Sistema Resíduo Matéria seca do Material vegetal Cultura sucessora do pasto resíduo (Mg ha -1 ) 1 Resteva de pousio Parte aérea Arroz 0,33 2 Azevém pastejado Parte aérea Arroz 0,12 3 Azevém pastejado Parte aérea Soja 0,80 4 Azevém+trevo branco pastejados Parte aérea Milho 0,68 Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado-arrozazevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-soja-azevém+trevo branco pastejados. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. O modelo duplo foi o que melhor se ajustou para descrever o processo de decomposição dos resíduos do pasto do outono-inverno de 2015 em todos os sistemas (Tabela 9). O componente lábil predominou nos Sistemas 1 (arroz-pousio) e 2 (azevém pastejado-soja-azevém pastejado-arroz) em relação aos Sistemas 3 (azevém pastejado-soja-azevém pastejado-arroz) e 4, (azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado-azevém+trevo branco pastejado-milho), porém, mesmo que sua taxa de decomposição e o tempo de meia-vida sejam maiores em ambos os compartimentos (lábil e pouco lábil), resultando em menor decomposição do resíduo nesses sistemas (Figura 7). Tabela 9. Parâmetros do modelo ajustado (exponencial duplo) aos valores medidos de matéria seca remanescente do pasto, constantes de decomposição (ka e kb) e tempo de meia vida (t1/2) de cada compartimento e valores de R 2 em cada sistema, em Planossolo Háplico em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas, na primaveraverão de 2015/16 Sistema Resíduo do pasto Matéria seca remanescente (MSR) (1) A Ka Kb A 100-A R 2 p --------- dia % -1 -------- ------------ dias ------------ - 1 Resteva de 80.20 pousio 0.0537 4E-11 13 211 0.97 <0.001 2 Azevém past. 81.40 0.0747 4E-04 9 226 0.99 <0.001 3 Azevém past. 45.30 0.1001 6E-03 7 133 0.97 <0.001 4 Azevém past. 51.60 0.1169 4E-03 6 160 0.98 <0.001 1 MSR = A e (-kat) + (100-A). Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejadoarroz-azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-sojaazevém+trevo branco pastejados. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. t1/2

120 MS remanescente (%) 100 80 60 40 Sist. 1 - Resteva Sist. 2 - Azevém Sist. 3 - Azevém Sist. 4 - Azevém 20 0 0 50 100 150 Tempo (dias) Figura 7. Matéria seca remanescente de diferentes pastagens hibernais em cultivos de verão em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas, na primaveraverão de 2015/16. Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio (resteva), com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejadoarroz-azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-soja-azevém+trevo branco pastejados. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. A partir do modelo ajustado (simples), verifica-se maior proporção de fósforo no componente lábil nos Sistemas 1 e 2 em relação aos Sistemas 3 e 4 (Tabela 10), havendo comportamento inverso nas taxas de liberação, resultando em liberação de quantidades pequenas e similares entre os sistemas (1,4 a 4,1 kg de P ha -1 ). Tabela 10. Parâmetros do modelo ajustado (exponencial simples) aos valores medidos da liberação de fósforo, constantes da liberação (a, b), valores de R 2, significância da equação (p) e acúmulo do nutriente no resíduo, em cada sistema, em Planossolo Háplico, em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas Sistema Cultivo Liberação de fósforo (1) Acúmulo de P a b R 2 p kg ha -1 Desvio padrão 1 Resteva de pousio 91.58 0.8968 0.93 <0.0001 1.4 0.4 2 Azevém pastejado 91.62 0.8713 0.97 <0.0001 4.1 1.1 3 Azevém pastejado 79.63 0.9168 0.86 <0.0001 2.6 0.7 4 Azevém pastejado 84.77 0.9272 0.89 <0.0001 2.8 0.6 (1) P(%)=a.(1-b x ). Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arrozazevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-soja-azevém+trevo branco pastejados. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta.

A menor taxa de decomposição dos resíduos nos Sistemas 3 e 4 (Tabela 8 e Figura 7), resulta em comportamento similar na liberação do fósforo (Figura 8): Grande parte do fósforo é liberada em aproximadamente 30 dias, com maior e mais rápida liberação nos Sistemas 1 e 2; porém, as quantidades totais liberadas são baixas. 100 80 Liberação de fósforo (%) 60 40 20 Sist. 1 - Resteva Sist. 2 - Azevém Sist. 3 - Azevém Sist. 4 - Azevém 0 0 50 100 150 Tempo (dias) Figura 8. Liberação de fósforo de diferentes pastagens hibernais (outono-inverno de 2015) com vistas aos cultivos de verão em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas na primavera verão de 2015/16. Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-soja-azevém+trevo branco pastejados. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta. Amostras de esterco foram também coletadas durante o ciclo da pastagem (outono-inverno de 2015) nos Sistemas 2, 3 e 4. As quantidades são relativamente pequenas, determinadas pela intensidade de pastejo, com aumento do Sistema 2 para o Sistema 4 (Tabela 11). Tabela 11. Quantidade de resíduos do esterco e respectiva cultura sucessora a receber os sacos de decomposição na primavera-verão de 2015/16 Sistema Resíduo Pastagem Cultura sucessora Matéria seca do resíduo (Mg ha -1 ) 2 Esterco Azevém pastejado Arroz 0,16 3 Esterco Azevém pastejado Soja 0,21 4 Esterco Azevém+trevo branco pastejados Milho 0,34 Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado-arrozazevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-soja-azevém+trevo branco pastejados. Sistemas 2 a 4 em semeadura direta

A fração lábil do esterco, como era de se esperar, é muito mais baixa do que a dos resíduos do pasto e dos cultivos, pois já sofreu uma digestão no rúmen decompondo a maior parte dela (fração lábil) (Tabela 12). O ajuste do modelo foi exponencial duplo, com decomposição rápida dessa fração, que foi maior no Sistema 2, com tempos de meia-vida entre 7 e 16 dias, enquanto a taxa de decomposição da fração recalcitrante é muito menor e com tempo de meia-vida muito maior, variando de 442 a 1.386 dias. Tabela 12. Parâmetros do modelo ajustado (exponencial duplo) aos valores medidos de esterco bovino remanescente, constantes de decomposição (ka e kb) e tempo de meia vida (t1/2) de cada compartimento e valores de R 2 em cada sistema, em Plano ssolo Háplico em sistemas integrados de produção agropecuária (SIPA) em terras baixas na primaveraverão de 2015/16 Sistema Matéria seca remanescente (MSR) 1 Resíduo do pasto t1/2 A Ka Kb A 100-A R 2 p % ------- dia -1 ----- ------- dias ----- -- -- 2 Azevém pastejado 40.7 0.043 2E-04 16 1386 0.98 <0.001 3 Azevém pastejado 12.4 0.158 1E-03 7 490 0.95 <0.001 4 Azevém+trevo branco astejados 14.6 0.089 2E-03 9 442 0.98 <0.001 1 MSR = A e (-kat) + (100-A). Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejadoarroz-azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz-azevém pastejado; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-sojaazevém+trevo branco pastejados. Sistemas a 2 a 4 em semeadura direta Os resultados da última coleta (primavera-verão de 2016/16) que foram analisados, consistem na avaliação do resíduo dos cultivos das culturas de todos os sistemas, cujos valores se encontram na Tabela 13. Os resíduos da palhada do arroz nesta safra foram menores do que nas safras anteriores. Resta agora, fazer os ajuste com os modelos exponenciais para a descrição da marcha de sua decomposição e liberação dos nutrientes ao longo do ciclo da pastagem no outono-inverno de 2016. Tabela 13. Quantidade de resíduos da parte fase de cultivo de grãos na primavera-verão de 2016 e respectiva cultura sucessora a receber os sacos de decomposição no outono/inverno de 2016 Sistema Resíduo Matéria seca do Material vegetal Cultura sucessora de cultura resíduo (Mg ha -1 ) 1 Arroz Parte aérea Resteva pousio 5,23 2 Arroz Parte aérea Azevém pastejado 6,43 3 Soja Haste+vagem Azevém pastejado 2,69 4 Soja Folha Azevém pastejado 0,92 4 Milho Parte aérea Azevém+trevo branco pastejados 3,93 5 Campo de sucessão Parte aérea Azevém+trevo branco+cornichão pastejados 4,10 Sistemas: S1. Monocultivo arroz-pousio, com preparo de solo; S2. Azevém pastejado- arroz-azevém pastejado-arrozazevém pastejado-arroz; S3. Azevém pastejado-soja azevém pastejado-arroz-azevém pastejado-soja; S4. Azevém+trevo branco pastejado-capim sudão pastejado- azevém + trevo branco pastejado-soja-azevém+trevo branco pastejados-milho; S5. Azevém+trevo branco+cornichão, Campo de sucessão- Azevém+trevo branco+cornichão, Campo de sucessão. Sistemas a 2 a 5 em semeadura direta.

4. CONCLUSÕES Os objetivos previstos para o período de desenvolvimento da bolsa foram plenamente atingidos, pois consistiam na coleta dos materiais no campo, sua análise e organização dos resultados. Além disto, a bolsista teve a oportunidade de acompanhar outras atividades no campo, tanto no período de desenvolvimento das culturas comerciais, como no acompanhamento dos animais em pastejo, e as respectivas avaliações. Em relação aos resultados finais a respeito da ciclagem dos nutrientes, há ainda a necessidade de analisar parte dos materiais coletados (sacos de decomposição) e efetuar as análises estatísticas para a interpretação dos resultados, que está a cargo de um aluno de doutorado, sob minha orientação. 5. DESCRIÇÃO DAS DIFICULDADES E MEDIDAS CORRETIVAS As maiores dificuldades encontradas são relacionadas à abordagem interdisciplinar de sistemas integrados de produção agropecuária de maior complexidade, que é inerente à proposta, o que não é fácil por nossa formação especializada em disciplinas. Dificuldades ocorreram na obtenção dos sacos de decomposição das pastagens de outono-inverno em ambiente alagado de cultivo do arroz. As amostras de tecido retiradas das parcelas alagadas ficavam impregnadas de solo, de retirada (limpeza) extremamente demorada e difícil. 6. RELATÓRIO PRÁTICO Como se trata de bolsa de graduação, o tempo de bolsa é curto e a natureza do trabalho executado é mais simples, pois se trata somente de uma iniciação à ciência. Por outro lado, pela natureza e abrangência da presente pesquisa, há necessidade de um período mais longo para conclusões mais práticas. O que se pretende, ao término do presente estudo, é avaliar a quantidade e a marcha de liberação dos nutrientes pela ciclagem dos resíduos o que, pelos resultados obtidos, pode ser muito significativa, equivalendo-se, muitas vezes, às quantidades indicadas pela análise do solo para os rendimentos pretendidos. A maior importância prática é que, uma vez dimensionada a magnitude da ciclagem de nutrientes, poder diminuir a adubação, que é baseada na análise química da fração inorgânica do solo e não contempla a contribuição dos resíduos em disponibilizar nutrientes em cronologia com a demanda das culturas. COMPENSAÇÕES OFERECIDAS À FUNDAÇÃO AGRISUS Imagino que uma bolsa de graduação, por sua natureza e abrangência, não traz muitos frutos imediatos à Agrisus. Particularmente, vejo que o trabalho da bolsista em tela contempla exatamente a finalidade da Fundação, que é preparar profissionais para desenvolver com consciência uma agricultura mais sustentável, isto é, mais baseada em processos do que de insumos, que pode ser economicamente viável, mas também muito danosa ao ambiente. DEMOSTRAÇÃO FINANCEIRA DOS RECURSOS DA FUNDAÇÃO AGRISUS Como se trata de uma bolsa de graduação, os recursos foram utilizados para a sustentação da estudante. Porto Alegre, 11 de abril de 2017. Ibanor Anghinoni Professor orientador - Departamento de Solos/UFRGS