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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-11042022-134044
Documento
Autor
Nome completo
Nilson Aparecido Vieira Junior
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2021
Orientador
Banca examinadora
Marin, Fábio Ricardo (Presidente)
Caramori, Paulo Henrique
Mendonça, Fernando Campos
Pedreira, Bruno Carneiro e
Título em inglês
Understanding the Brazilian silvopastoral systems based on experimental data and functional-structural modeling
Palavras-chave em inglês
Arrangement
Crop modeling
Intercropping
Livestock-forest
Shading
Tree management
Resumo em inglês
Currently, studies have shown the potential of silvopastoral systems to increase the sustainability of livestock production through the integration of trees, pastures, and animals. However, the addition of trees to the system can decrease pasture growth, make management and planning operations more complex, and thus limit its adoption. This study aimed to evaluate the incidence of solar radiation in silvopastoral systems and, based on experimental data and a functional-structural model, to evaluate different arrangements and management of trees in Brazil. For this, 50 photosynthetically active radiation points were glued between the tree rows, in addition to forage samples in 3 different treatments; 2 distances between rows of trees (4m and 15m) and full sun. It was found that the tree row orientation and the sun position throughout the year influenced the quality and production of forage. Forage production was lower closer to the tree row, with lower fiber content and higher production in all seasons in the center of rows. An approach was developed in which a functional-structural plant model was coupled to a process-based model for simulating the intercepted radiation by trees at different ages and forage production. Both models were calibrated with previously collected data. To simulate the different arrangements and managements in the systems, 29 agroclimatic zones were determined to represent the entire Brazilian livestock producing region. The simulated silvopastoral systems were selected by the combinations of spacing between rows (15, 30, and 45m), two orientations (North-South and East-West), and single or triple rows. The simulations were replicated for different tree ages (2, 4, 6, 8, 10, and 12 years). Tree management scenarios were simulated based on the most adopted practices by producers. For silvopastoral systems with simple rows, two managements were simulated: (i) pruning of 40% of the canopy and alternate thinning of 50% of the trees (M1) and (ii) pruning of 40% of the canopy of the trees (M2). For triple rows, the following managements were simulated: (i) pruning of 40% of the canopy and alternate thinning of 50% of the trees (M3) and (ii) pruning of 40% of the canopy of trees and thinning of external trees lines (M4). It was verified that all the silvopastoral systems arrangements showed satisfactory production in the first years of system implantation. Simulations for 2 year old trees indicated that forage biomass production levels ranged from 16,000 to 18,000 kg ha-1. The need for tree management practices was required 6 years after the implantation for arrangements with 15m spacing between rows. Pruning or thinning was recommended after 8 years for systems with a spacing of 30m and after 10 years for systems with a tree row spacing of 45m. This approach showed satisfactory results, being dan important tool to assist in planning and decision- making in these types of systems.
Título em português
Entendendo os sistemas silvipastoris brasileiros com base em dados experimentais e modelagem funcional-estrutural
Palavras-chave em português
Arranjo
Consócio de culturas
Manejo das árvores
Modelagem de culturas
Pecuária-floresta
Sombreamento
Resumo em português
Nos últimos anos, estudos vem mostrando o potencial dos sistemas silvipastoris em elevar a sustentabilidade da produção pecuária por meio da integração de árvores, pastagem e animais. Porém a adição de árvores no sistema pode desfavorecer o crescimento da pastagem, tornar mais complexas as operações de manejo e planejo e assim limitar sua adoção. O objetivo desse estudo foi avaliar a incidência de radiação solar em sistema silvipastoril por meio de um dados experimentais previamente coletados e um modelo funcional e estrutural de plantas. Para isso foram coletados 50 pontos de radiação fotossinteticamente ativa entre os renques de árvore, além de amostras da forragem em 3 diferentes tratamentos; 2 distâncias entre os renques de árvores (4m e 15m) e a pleno sol. A orientação do renque de árvores e a posição do sol ao longo do ano influenciou na qualidade e na produção da forragem. A produção de forragem foi menor mais próximo ao renque das ávores, enquanto que mais ao centro houve menor teor de fibra e maior produção em todas as estações do ano. Posteriormente foi desenvolvido uma abordagem em que se acoplou um modelo funcional-estrutural de plantas para simular a interceptação de radiação pelas árvores em diferente idades, com um modelo baseado em processo para simulação da produção da forragem. Ambos os modelos foram calibrados com dados previamente coletados. Para simular os diferentes arranjos e manejos no sistemas determinou-se 29 zonas agroclimáticas para representar toda a região produtora pecuária brasileira. Os sistemas silvipastoris simulados foram selecionados pelas combinações de espaçamentos entre renques (15, 30 e 45m), duas orientações (Norte-Sul e Leste-Oeste) e renques simples ou triplos. As simulações foram replicadas para diferentes idades das árvores (2, 4, 6, 8, 10 e 12 anos). Simulou-se quatro cenários de manejo das árvores com base nas práticas mais adotadas pelos produtores. Para sistemas silvipastoris com renques simples, foram simulados dois manejos: (i) poda de 40% da copa e desbaste alternada de 50% das árvores (M1) e (ii) poda de 40% da copa das árvores (M2). Para renques triplos, simulou-se os seguintes manejos: (i) poda de 40% da copa e desbaste alternada de 50% das árvores (M3) e (ii) poda de 40% da copa e desbaste das árvores externas (M4). Verificou-se que todos os arranjos de sistemas silvipastoris apresentaram uma produção satisfatória nos primeiros anos de implantação do sistema. Simulações para árvores com 2 anos de idade indicaram que os níveis de produção de biomassa forrageira variaram de 16.000 a 18.000 kg ha-1. Verificou-se a necessidade de práticas de manejo das árvores após 6 anos da implantação dos sistemas silvipastoris com 15m de espaçamento. A poda ou desbaste são recomendados após 8 anos para sistemas com espaçamento de 30 m e após 10 anos nos sistemas com espaçamento entre renques de 45m. Essa abordagem apresentou resultados satisfátorios e pode ser aplicada para outras espécies ou até mesmo outros tipos de sistemas agrossilvipastoris, se mostrando uma ferramenta importante para auxiliar no planejamento e tomada de decisão.
 
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Data de Publicação
2022-04-12
 
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