ANALYSIS OF CONSORTIA, MORPHOMETRIC EVALUATION, CHEMICAL COMPOSITION OF FORAGE PLANTS AND QUALITY OF MIXED SILAGE FROM AN INTEGRATED SYSTEM

Abstract

RESUMO: O objetivo do Capítulo I foi realizar uma revisão sistemática para analisar os componentes presentes em ecossistemas de consórcios de plantas forrageiras para produção animal. O clima predominante na região, o sistema de consórcio adotado e a escolha das espécies forrageiras são fatores-chave que podem influenciar tanto a biomassa forrageira quanto a de grãos em ecossistemas de consórcios de plantas forrageiras. O objetivo foi analisar os componentes presentes em ecossistemas de consórcios de plantas forrageiras para produção animal no período de 2014 a 2024. A questão de pesquisa foi formulada utilizando a metodologia PICo [População (P), Interesse (I) e Contexto (Co)], com as palavras relacionadas a plantas forrageiras como P, sistema de consórcio como I e sistema de consórcio para produção animal como Co. Operadores booleanos foram utilizados para construir a chave de busca, a saber: População: “plantas forrageiras”, Interesse: “sistemas de consórcio” e Contexto: “sistemas de consórcio para produção animal”. Foram pesquisados artigos nas plataformas Scopus (n = 28), Web of Science (n = 406) e Taylor & Francis (n = 516), totalizando 950 artigos. Desse total, apenas 57 artigos foram selecionados para esta pesquisa. A revisão mostrou que o país com o maior número de pesquisas sobre o tema foi o Brasil, com 23 estudos, seguido pelos Estados Unidos. O consórcio de Fabaceae e Poaceae representou 61,77% dos estudos, enquanto 19,12% combinaram Poaceae e Poaceae e 4,41% combinaram Cactaceae e Poaceae. Foram observados quatorze diferentes domínios climáticos para os sistemas de consórcio analisados, sendo a maioria Aw, seguida por Bsh e Bsk. O consórcio envolvendo milho, Cactaceae e sorgo foi o mais produtivo, independentemente do clima predominante na região onde o estudo foi realizado. Pode-se concluir que a biomassa forrageira é variável entre os climas avaliados, e as combinações predominantes de famílias de plantas forrageiras são Poaceae - Fabaceae, seguidas por Poaceae - Poaceae e Poaceae - Cactaceae. O Capítulo II abordou o uso da palma forrageira (Opuntia fícus indica), milheto (Pennisetum glaucum) e gliricídia (Gliricidia sepium), que oferecem benefícios para o consórcio de culturas por terem diferentes exigências de água, nutrientes, floração, frutificação, crescimento vegetativo, arquitetura da copa e distribuição espacial. O objetivo foi avaliar as características morfométricas, a massa de forragem, a composição química, a exportação de proteína bruta e os nutrientes digestíveis totais de plantas forrageiras em sistemas integrados com palma forrageira consorciado com milheto e/ou gliricídia e submetidos a manejo de fertilização orgânica e/ou mineral. Os sistemas integrados foram avaliados utilizando um delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial (3×3), com três doses de fertilização: orgânica (AO); mineral (AM); orgânica e mineral (AO+AM); e três sistemas de integração: palma forrageira e milheto (P+M); palma forrageira e gliricídia (P+G); palma forrageira, gliricídia e milheto (P+G+M), cujas médias foram comparadas pelo teste de Tukey com nível de significância de 5%. Houve interação entre os fatores para proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA) e nutrientes digestíveis totais (NDT) da palma forrageira. A palma forrageira acumulou mais PB nos consórcios P+G e P+G+M quando submetido ao manejo com AM ou AO+AM. O milheto foi competitivo e afetou negativamente a composição química da palma no consórcio P+M. As exportações de PB e NDT foram diferentes, com as menores exportações ocorrendo no consórcio P+M. O manejo AO+AM proporcionou maior produção de massa de forragem, exportação de PB e NDT nos sistemas integrados. Este manejo também aumenta a altura, o número de cladódios

viii e a massa forragem da palma. A produção de massa forragem dos sistemas integrados é a mesma, porém os consórcios P+G e P+G+M exportam mais proteína bruta e nutrientes digestíveis totais do que o consórcio P+M. O Capítulo III avaliou diferentes silagens mistas de sistemas integrados submetidos a manejo de fertilização orgânica e mineral, cultivados com palma forrageira, milheto e gliricídia. O objetivo foi avaliar a composição química, microbiológica e os parâmetros de qualidade das silagens mistas da palma forrageira, milheto e/ou gliricídia. Toda a massa de forragem produzida, de cada espécie forrageira, na área dos sistemas integrados foi ensilada, a fim de simular a condição real do produtor. Nove tratamentos experimentais foram estabelecidos com quatro repetições, totalizando 36 silos experimentais, cada silo

com volume de 3,6 litros. Os silos foram abertos 120 dias após a ensilagem. Adotou- se um delineamento inteiramente casualizado. As médias foram comparadas pelo

teste de Scott-Knott com nível de significância de 5%. As silagens avaliadas apresentaram diferenças no teor de matéria seca, que variou de 5,98 a 13,45%. Houve também diferença significativa entre as silagens avaliadas para os parâmetros: pH, carboidratos solúveis e ácidos orgânicos. Não houve diferença para o teor de matéria seca. Não houve diferença para as variáveis nitrogênio amoniacal e estabilidade aeróbica entre as diferentes silagens avaliadas. A estabilidade aeróbica das silagens estudadas durou apenas 3,0 horas após a abertura dos silos. Conclui-se que os sistemas integrados de palma forrageira com gliricídia e adubação orgânica (P+G+AO), adubação mineral (P+G+AM), adubação orgânica e mineral (P+G+AM+AO), bem como os sistemas integrados cultivados com palma, milheto e gliricídia com adubação mineral (P+M+G+AM) e adubação mineral/orgânica (P+M+G+AM+AO) produzem forragem que, quando ensilada, apresenta os melhores parâmetros de qualidade dos processos fermentativos, teor de ácidos orgânicos e maior rendimento de matéria seca. ABSTRACT: The objective of chapter I was to conduct a systematic review to analyze the components present in ecosystems of intercropped forage plants for animal production. The prevailing climate in a region, the intercropping system adopted, and the choice of forage species are key factors that can influence both forage and grain biomass in intercropped forage ecosystems. The objective was to analyze the components present in ecosystems of forage plant consortium for animal production in the period from 2014 to 2024. The research question was formulated using the PICo methodology [Population (P), Interest (I) and Context (Co)], with the words related to forage plants as P, intercropping system as I and intercropping system for animal production as Co. Boolean operators were used to construct the search key, namely: Population: “forage plants”, Interest: “intercropping systems”, and Context: “intercropping systems for animal production”. Articles were searched on the Scopus platform (n = 28), Web of Science (n = 406), and Taylor & Francis (n = 516), totaling 950 articles. Of this total, only 57 articles were selected to be part of this research. The review showed that the country with the most research on the subject was Brazil, with 23 studies, followed by the United States. Intercropping combining Fabaceae - Poaceae accounted for 61.77% of the studies, while 19.12% combined Poaceae - Poaceae and 4.41% combined Cactaceae - Poaceae. Fourteen different climatic domains were observed for the intercropping systems analyzed, most of which were Aw, followed by Bsh and Bsk. Intercropping involving corn, Cactaceae and sorghum were the most productive, regardless of the prevailing climate in the region where the study was conducted. It can be concluded that forage biomass is variable between the climates evaluated, and the predominant forage plant families combinations are Poaceae - Fabaceae, followed by Poaceae - Poaceae, and Poaceae - Cactaceae. Chapter II addressed the use of cactus (Opuntia ficus-indica), millet (Pennisetum glaucum), and gliricidia (Gliricidia sepium), which offer benefits for intercropping because they have different requirements for water, nutrients, flowering, fruiting, vegetative growth, canopy architecture, and spatial distribution. The objective was to evaluate the morphometric characteristics, forage mass, chemical composition, crude protein export, and total digestible nutrients of forage plants in integrated systems with cactus intercropped with millet and/or gliricidia and subjected to organic and/or mineral fertilization management. The integrated systems were evaluated using a completely randomized design, in a factorial arrangement (3×3), with three fertilization doses: organic (FO); mineral (FM); organic and mineral (FO+FM); and three integration systems: cactus and millet (C+M); cactus and gliricidia (C+G); cactus, gliricidia, and millet (C+G+M), where the means were compared using Tukey's test with a significance level of 5%. There was an interaction between the factors for crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), and total digestible nutrients (TDN) of the forage palm. The cactus accumulated more CP in the C+G and C+G+M consortia when subjected to management with FM or FO+FM. Millet was competitive and negatively affected the chemical composition of the cactus in the C+M intercropping. CP and TDN exports were different, with the lowest exports occurring in the C+M consortium. FO+FM provides greater forage mass production, CP export, and TDN in the integrated systems. This management also increases the height, number of cladodes, and forage mass of the cactus. The forage mass production of the integrated systems is the same, however the C+G and C+G+M intercropped export more crude protein and total digestible nutrients than the C+M consortium. Chapter III

x evaluated different mixed silages from integrated systems subjected to organic and mineral fertilization management, cultivated with forage palm, millet, and gliricidia. The objective was to evaluate the chemical composition, microbiology, and quality parameters of mixed silages of cactus, millet, and/or gliricidia. All the forage mass produced, from each forage species, from the area of the integrated systems was ensiled, in order to simulate the real condition of the producer. Nine experimental treatments were established with four repetitions, totaling 36 experimental silos, each silo with a volume of 3.6 liters. The silos were opened 120 days after ensiling. A completely randomized design was adopted, where the means were compared using the Scott-Knott test with a significance level of 5%. The evaluated silages showed differences for dry matter content, which ranged from 5.98 to 13.45%. There was also a significant difference between the evaluated silages for the parameters: pH, soluble carbohydrates, and organic acids. There was no difference for the variables ammoniacal nitrogen and aerobic stability between the different silages evaluated. The aerobic stability of the studied silages lasted only 3.0 hours after the silos were opened. It is concluded that integrated systems of cactus intercropped with gliricidia with organic fertilization (C+G+FO), mineral fertilization (C+G+FM), organic and mineral fertilization (C+G+FM+FO), as well as integrated systems cultivated with cactus, millet, gliricidia with mineral fertilization (C+M+G+FM) and mineral/organic fertilization (C+M+G+FM+FO) produce forage that, when ensiled, presents the best quality parameters of fermentative processes, organic acid content, and greater dry matter recovery.