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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2023.tde-04012024-102025
Document
Author
Full name
Emanoella Karol Saraiva Otaviano
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Silva, Sila Carneiro da (President)
Barbosa, Rodrigo Amorim
Sbrissia, André Fischer
Title in English
Association of tropical forage grasses in pastures: interactions between sward characteristics and grazing animals
Keywords in English
In vitro fermentation
Ingestive behavior
Multispecific pastures
Nutritive value
Sward structure
Abstract in English
Increasing forage plant diversity in pastures through simultaneous cultivation of forage grasses with complementary characteristics can result in more efficient use of resources, making the system more resilient and sustainable. Although there are several studies focusing on mixtures of forage species from temperate climate, annual species, or mixtures of grasses with legumes, there is little information in the literature regarding mixtures of tropical forage grasses. The general hypothesis of the study was that the association of tropical forage grasses with different functional characteristics generates spatial and temporal complementarity in the exploitation of resources, resulting in improved nutritional value of the forage throughout the year and better distribution of leaves along the vertical profile of the canopy, resulting in greater rates of herbage intake and nutrients. The general objective was to identify and to describe changes in canopy structure of three tropical perennial forage grass species cultivated in monoculture and in association. In addition, to understand the interactions between pasture characteristics and grazing animals, aiming at identifying characteristics of mixtures that can provide increased nutritional value and forage consumption. The experiment was conducted in Piracicaba, SP, Brazil, from December/2020 to March/2022. Treatments corresponded to three tropical forage grasses: Andropogon gayanus cv. Planaltina (Andropogon gambagrass), Panicum maximum cv. Massai (Massai guineagrass) and Brachiaria brizantha cv. BRS Piatã (Piatã palisadegrass) cultivated in monoculture and in association (based on the same proportion of viable pure seeds). Defoliation management was common to all treatments, corresponding to 35 cm pre-cut height and 17.5 cm post-cut height. The results indicated that the association was mainly comprised of Massai guineagrass throughout the experimental period. However, the proportion of species in the mixture was dynamic and varied throughout the seasons. These variations influenced the botanical composition and the vertical distribution of morphological components of the herbage mass, which shaped the ingestive behavior of the grazing animals. Andropogon gambagrass had the smallest herbage bulk density throughout the year and greater presence of weeds, which resulted in smaller rates of herbage intake. However, this treatment presented the greatest content of crude protein throughout the experiment. Differences in chemical composition among treatments throughout seasons of the year influenced differences in in vitro incubation variables, such as methane production, kinetics, and parameters of ruminal fermentation. Although the association did not present greater nutritional value or reduction in methane emissions, other parameters were superior, such as the concentration of ammonia nitrogen and in vitro degradability of dry matter and neutral detergent fiber. In conclusion, the association showed similar or superior results to the best monocultures for the studied variables, which reveals promising results for the use of association of tropical forage grasses. This represents an opportunity to enhance ecosystem services provided by pastures by increasing the number of species in the area.
Title in Portuguese
Associação de plantas forrageiras tropicais em pastagens: interações entre características do dossel e animais em pastejo
Keywords in Portuguese
Comportamento ingestivo
Estrutura do dossel
Fermentação in vitro
Pastagens multiespecíficas
Valor nutritivo
Abstract in Portuguese
O aumento da diversidade de plantas forrageiras em pastagens, por meio do cultivo simultâneo de gramíneas forrageiras com características complementares, pode resultar em uso mais eficiente dos recursos, tornando o sistema mais resiliente e sustentável. Embora existam diversos estudos direcionados para misturas de espécies forrageiras de clima temperado, espécies anuais ou misturas de gramíneas com leguminosas, são escassas na literatura informações acerca de misturas formadas por gramíneas forrageiras de clima tropical. A hipótese geral do estudo foi que a associação de gramíneas forrageiras tropicais com diferentes características funcionais gera complementaridade espacial e temporal na exploração de recursos, resultando em melhoria do valor nutritivo da forragem ao longo do ano e melhor distribuição das folhas ao longo do dossel forrageiro, resultando em maiores taxas de consumo de forragem e ingestão de nutrientes. O objetivo geral foi identificar e descrever mudanças na estrutura do dossel forrageiro de três espécies de gramíneas forrageiras tropicais perenes cultivadas em monocultivo e em associação e as interações entre características do pasto e dos animais em pastejo, visando identificar características das misturas que poderiam proporcionar aumento do valor nutritivo e consumo de forragem. O experimento foi conduzido em Piracicaba, SP, Brasil, de Dezembro/2020 a Março/2022. Os tratamentos corresponderam a três gramíneas forrageiras tropicais: Andropogon gayanus cv. Planaltina, Panicum maximum cv. Massai e Brachiaria brizantha cv. BRS Piatã cultivadas em monocultivo e em associação (com base na mesma proporção de sementes puras viáveis). O manejo da desfolhação foi comum para todos os tratamentos, correspondendo a 35 cm de altura pré-corte e 17,5 cm de altura pós-corte. Os resultados indicaram que a associação foi composta principalmente pelo capim-massai ao longo de todo o período experimental. Entretanto, a participação percentual das espécies na mistura foi dinâmica e variou ao longo das estações do ano. Essas variações influenciaram a composição botânica e a distribuição vertical dos componentes morfológicos da massa de forragem, o que moldou o comportamento ingestivo dos animais em pastejo. O capim andropogon apresentou a menor densidade volumétrica de forragem entre as estações do ano e a maior presença de invasoras, o que resultou em menores taxas de consumo de forragem. Entretanto, foi o tratamento que apresentou maiores teores de proteína bruta na forragem ao longo do experimento. As diferenças na composição química entre os tratamentos ao longo das estações do ano influenciaram as diferenças nas variáveis de incubação in vitro, como produção de metano, cinética e parâmetros da fermentação ruminal. Apesar da associação não ter apresentado maior valor nutritivo e redução na emissão de metano, outros parâmetros foram superiores, como a concentração de nitrogênio amoniacal e degradabilidade in vitro da matéria seca e da fibra em detergente neutro. Como conclusão, a associação apresentou resultados similares ou superiores aos melhores monocultivos nas variáveis estudadas, o que revela resultados promissores para o uso da associação de gramíneas forrageiras tropicais, representando oportunidade para aumentar os serviços ecossistêmicos da pastagem por meio do aumento no número de espécies na área.
 
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Publishing Date
2024-01-05
 
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