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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2023.tde-01112023-174325
Document
Author
Full name
Larissa Fernanda Garcia Carvalho
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Silva, Sila Carneiro da (President)
Santos, Patricia Menezes
Barbosa, Rodrigo Amorim
Sbrissia, André Fischer
Title in Portuguese
Associação de gramíneas forrageiras tropicais em pastagens: produção de forragem, estabilidade produtiva e dinâmica populacional de perfilhos
Keywords in Portuguese
Complementariedade
Composição botânica
Dinâmica do perfilhamento
Estacionalidade de produção
Monocultivo
Overyielding
Pastos multiespecíficos
Abstract in Portuguese
Espécies de gramíneas forrageiras podem ser agrupadas em grupos funcionais distintos (e.g. diferentes estratégias de crescimento e perenização), de modo que, quando cultivadas em associação, podem resultar em redução das variações intra-anuais em oferta de forragem e maximizar o potencial produtivo do sistema. No entanto, informações referentes a pastagens de clima tropical são praticamente inexistentes, uma vez que quase a totalidade dos trabalhos com associação de espécies foi conduzida em regiões de clima subtropical e temperado. Neste contexto, a hipótese geral deste estudo foi de que gramíneas forrageiras tropicais perenes que apresentem nichos ecológicos contrastantes e complementares (e.g. plantas conservadoras × competidoras por recursos) podem ser utilizadas para compor misturas estáveis, persistentes e produtivas em ambientes férteis quando submetidas a desfolhações frequentes e não severas. O objetivo geral foi avaliar a persistência das populações, produção de forragem e estabilidade produtiva de três espécies de gramíneas forrageiras de clima tropical com estratégias de crescimento contrastantes cultivadas em monocultivo e em associação sob regime comum de desfolhação intermitente. O estudo foi realizado em Piracicaba, São Paulo, Brasil, no período de janeiro de 2020 a março de 2022. Os tratamentos corresponderam às espécies Andropogon gayanus cv. Planaltina, Panicum maximum cv. Massai e Brachiaria brizantha cv. BRS Piatã cultivadas em monocultivo e em associação (em iguais proporções com base no número de sementes puras e viáveis). O delineamento experimental foi o de blocos completos casualizados, com quatro repetições. Os pastos foram manejados de forma intermitente utilizando-se a meta de altura pré-corte de 35 cm e a meta de altura pós-corte de 17,5 cm. De maneira geral, os capins piatã e massai apresentaram maiores taxas de aparecimento e mortalidade (turnover) de perfilhos no final da primavera e verão e menores no outono/inverno/início de primavera. O capim andropogon apresentou taxas de aparecimento de perfilhos relativamente estáveis entre as épocas do ano e menor taxa de mortalidade (elevada taxa de sobrevivência) no outono/inverno/início de primavera. Na associação, todos os capins oscilaram entre maior turnoverde perfilhos nas águas e maior sobrevivência de perfilhos na seca, porém com diferentes timings de transição de uma estratégia para outra, que resultaram em pequenas flutuações sazonais moduladas pela competição por luz, como uma complementação temporal assegurando pequenas variações nas populações das espécies. Como consequência, houve maior estabilidade da população de plantas na associação caracterizada por uma menor variação em densidade populacional de perfilhos e de perfilhamento ao longo do ano. A população de plantas na associação foi mais jovem e com menor variação na faixa etária dos perfilhos. Não foram observadas variações nas taxas de sobrevivência e de mortalidade de perfilhos na associação relativamente aos seus respectivos monocultivos, sendo as maiores taxas de sobrevivência observadas para todas as espécies no outono/inverno/início de primavera, garantindo a estabilidade das populações durante essa época do ano. A composição botânica das espécies na associação se manteve relativamente estável durante o período experimental, com predominância do capim massai, seguido do capim piatã e do capim andropogon (média geral 70, 20 e 10%, respectivamente). Apesar da massa de forragem ter variado entre tratamentos, a taxa de acúmulo líquido de forragem e a produção total de forragem foram semelhantes entre a associação e os monocultivos. Dessa forma, não houve redução na variação intra-anual da produção de forragem, nem overyielding na associação, uma vez que a produção observada foi semelhante à esperada. Dentre as espécies na associação, o capim piatã apresentou overyielding de folhas no verão e o capim andropogon apresentou underyielding de colmos no outono/inverno/início de primavera. A associação permitiu a coexistência das 8 espécies, com composição botânica relativamente estável ao longo do ano e entre anos e produção de forragem assim como estabilidade produtiva (variação intra-anual) semelhantes aos monocultivos.
Title in English
Association of perennial tropical forage grasses: herbage production and stability and dynamics of tiller population
Keywords in English
Botanical composition
Complementarity
Multispecific pastures
Overyielding
Seasonality of production
Single grass pastures
Tillering dynamics
Abstract in English
Forage grass species can be grouped into functional groups (e.g. contrasting strategies of growth and perennation) which combined to form mixed pastures may result in reduced intraannual variation and increased herbage production, maximizing the productive potential of pastoral grazing systems. However, information regarding tropical pastures is almost nonexistent, since the large majority of the research has been conducted using forage plants from sub-tropical and temperate climate. The hypothesis of this study was that perennial tropical forage grasses that explore contrasting and complementary niches (e.g. resource conservation vs resource capture plants) may be used to compose stable, persistent and productive mixtures when cultivated in fertile environments and subjected to frequent and nonsevere defoliations. The objective was to evaluate population persistence, herbage production and productive stability of three perennial tropical forage grass species of contrasting growth strategies cultivated as monocultures and in association under a common intermittent defoliation regime. The experiment was carried out in Piracicaba, São Paulo, Brazil, from January 2020 to March 2022. Treatments corresponded to three perennial tropical forage grass species, Andropogon gayanus cv. Planaltina (andropogon grass), Panicum maximum cv. Massai (massai grass), and Brachiaria brizantha cv. BRS Piatã (piata grass) cultivated in monoculture and in association (the three grass species in equal proportions based on the number of viable seeds), and were allocated to experimental units (12 x 15 m paddocks) according to a complete randomized block design, with four replications. Defoliation management was common to all treatments and corresponded to a pre-cutting height of 35 cm and post-cutting of 17.5 cm. Piatã and massai grass showed the greatest rates of tiller appearance and death (turnover) during late spring and summer and smallest during autumn/winter/early spring. Andropogon grass showed rates of tiller appearance relatively stable throughout seasons of the year and smaller tiller death rate (greater survival rate) during autumn/winter/early spring. In the association, all forage grasses showed high tiller turnover during late spring and summer and low during autumn/winter/early spring, although with different timings for the transition from one strategy to another, which resulted in small seasonal fluctuations modulated by competition for light, as a temporal complementarity ensuring small variations in species populations. As consequence, population stability in the association was greater than in monocultures, and it was characterized by a smaller variation in tiller population density and tillering throughout the year. Plant population in the association was younger and with lesser variation in tiller age categories. There was no difference in tiller death and survival rate of plants when cultivated as monocultures or in association, with the greatest rates of tiller survival for all species recorded during autumn/winter/early spring, ensuring population stability during this season of the year. The botanical composition of the association remained relatively stable during the entire experimental period, with predominance of massai grass, followed by piatã grass and then andropogon grass (overall average of 70, 20 and 10%, respectively). Besides the differences in sward hergabe mass among grass species, net herbage accumulation rate and total forage yield were similar for the monocultures and the association. There was no variation in intra-annual herbage production neither overyielding for the association. Among the species comprising the association, piatã grass showed overyielding of leaves during summer and andropogon grass showed underyielding of stems during autumn/winter/early spring. The association allowed conditions for coexistence, with botanical composition relative stable throughout the year and between years, and herbage production and productive stability (intra-annual variation) similar to the monocultures.
 
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Publishing Date
2023-11-06
 
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