Dinâmica de serapilheira e volatilização de NH3 em pastos de capim-marandu com e sem nitrogênio ou consorciados com amendoim forrageiro - Longhini, Vanessa Zirondi [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
A inclusão de leguminosas em sistemas de gramíneas têm sido utilizadas com o objetivo de reduzir ou substituir a adubação nitrogenada, por meio da fixação biológica de nitrogênio atmosférico, via simbiose entre leguminosas-bactérias. Além disso, melhoras no aproveitamento do alimento pelo animal podem ocorrer, diminuindo a quantidade de nitrogênio excretado ao ambiente, pela urina e fezes. A volatilização de amônia nas excretas bovinas provenientes de pastos tropicais é pouco conhecida, e menos ainda sobre pastos tropicais em consórcio com leguminosa. Diante do exposto, esta tese teve como objetivo avaliar o uso do amendoim forrageiro (Arachis pintoi Krapov. & W.C. Greg) em consórcio com capim-marandu [Urochloa brizantha (Hochst. Ex A. Rich.) R. D. Webster cv. 'Marandu'] como estratégia de substituição ao uso do adubo nitrogenado ureia em sistemas de produção de forragem. Para isso, três estudos foram realizados. O primeiro estudo avaliou respostas da forragem à diferentes entradas de N e tipos de forragem durante o estabelecimento sob lotação rotacionada. Os tratamentos incluíram o amendoim forrageiro em consórcio com capim-marandu, capim-marandu sem adubação nitrogenada e capim-marandu adubado com ureia (150 kg N ha-1 ano-1). O segundo estudo avaliou como as estratégias de manejo de pastos de capim-marandu afetam as taxas de deposição e decomposição da serapilheira, bem como a composição química da serapilheira dois anos após a semeadura. Os tratamentos foram os mesmos avaliados no primeiro estudo. No terceiro estudo, realizamos três experimentos de campo (estação chuvosa, de transição e seca) para quantificar as emissões de amônia (NH3), simulando a aplicação de urina e fezes de novilhas, e ureia em pastos de capim-marandu no Brasil. As excretas das novilhas foram provenientes dos tratamentos do primeiro estudo, ou seja, pastos de capim-marandu sob três formas de suprimento de N (0, 150 kg N ha-1 ou em consórcio com leguminosa). O adubo nitrogenado aumentou a massa foliar do capim-marandu (2470 kg MS ha-1) em comparação aos tratamentos não adubado e consorciado com amendoim forrageiro (1700 e 1310 kg MS ha-1, respectivamente). A porcentagem de N derivado da atmosfera (% Ndfa) para o amendoim forrageiro variou de 79 a 85% e a fixação biológica de N2 (BNF) variou de 0,7 a 2,6 kg N ha-1 ciclo-1. A adubação nitrogenada aumentou a massa existente e a taxa de deposição de serapilheira (2380 e 21 kg ha-1 MO, respectivamente) em comparação com o capim-marandu em monocultura (1670 e 16 kg ha-1 MO, respectivamente) ou em consórcio com o amendoim forrageiro (1470 e 17 kg ha-1 MO, respectivamente); ambas as variáveis foram afetadas pelas condições climáticas, com baixa taxa de deposição da serapilheira e massa existente nos meses com pouca chuva (GC4). O capim-marandu adubado com N apresentou maior concentração de N na serapilheira (7,9 ± 0,4 g kg-1 MO), resultando em menor relação C:N (34,0 ± 2,8) do que em pastos de capim-marandu em monocultura ou consorciados com a leguminosa (44,1 e 57,7 ± 2,8, respectivamente). As perdas de N aplicado na forma de NH3 entre as estações variaram entre 7,6 e 16,6% (média 11,7%) na urina, entre 1,4 a 2,9% (média 2,0%) nas fezes, e entre 11,2 a 20,5% (média 14,8%) na ureia, mostrando que a volatilização de NH3 na urina foi significativamente maior do que nas fezes, em todas as estações. A emissão de NH3 nas excretas de novilhas sob pastejo em pastos de capim-marandu consorciado com amendoim forrageiro apresentaram menor emissão de NH3 do que nas excretas provenientes de novilhas mantidas em pastos de capim-marandu adubado com nitrogênio. No geral, os benefícios do amendoim forrageiro foram mínimos porque a porcentagem de leguminosas foi ~10%. A adubação nitrogenada aumentou a taxa de deposição da serapilheira, bem como a massa existente e a concentração de N, enquanto a baixa proporção da leguminosas no sistema consorciado não foi suficiente para melhorar a ciclagem de nutrientes no ecossistema de pastagem. Excretas das novilhas e ureia depositadas em pastos de clima tropical apresentaram maiores emissões de NH3 principalmente na estação chuvosa.

Legume inclusion in grass systems may reduce or replace the nitrogen fertilization, through the biological fixation of atmospheric nitrogen by the legume-bacterial symbiosis. Furthermore, improvement in animal nutrition can occur, decreasing the amount of nitrogen excreted into the environment via urine and dung. There have been few studies to quantify ammonia emissions from bovine excreta deposited in tropical pastures, and even fewer in warm-season grass-legume mixtures. Therefore, this thesis aimed to evaluate the use of forage peanut (Arachis pintoi Krapov. & W.C. Greg) mixed with palisadegrass [Urochloa brizantha (Hochst. ex A. Rich.) R. D. Webster cv. ‘Marandu’] as a strategy to replace nitrogen fertilizer in forage production systems. Three studies were performed. The first study evaluated herbage responses to N inputs and forage types during establishment under rotational stocking. Treatments included palisadegrass-forage peanut mixture, unfertilized palisadegrass, and palisadegrass fertilized with urea (150 kg N ha-1 yr-1). The second study evaluated how sward management strategies of palisadegrass pastures affected the litter deposition and decomposition rates, as well as litter chemical composition two years after seeding. The treatments were the same as those evaluated in the first study. In the third study, we conducted three field trials (wet, transition, and dry season) to quantify the ammonia (NH3) emissions, simulating application of heifer urine, dung, and urea fertilizer on warm-climate grasslands in Brazil. Heifer excreta were derived from the treatments of the first study, i.e. pastures of palisadegrass under three forms of N supply (0 or 150 kg N ha-1 or mixed with legume). Nitrogen fertilizer increased leaf mass (2470 kg DM ha-1) compared with the control and mixed treatments (1700 and 1310 kg DM ha-1, respectively). The percentage of N derived from atmosphere (%Ndfa) for forage peanut ranged from 79 to 85% and the biological N2 fixation (BNF) input ranged from 0.7 to 2.6 kg N ha-1 cycle-1. Nitrogen fertilization increased existing litter mass and litter deposition rate (2380 and 21 kg ha-1 OM, respectively) compared with grass in monoculture (1670 and 16 kg ha-1 OM, respectively) or legume-grass mixtures (1470 and 17 kg ha-1 OM, respectively); both variables were affected by weather conditions, with low litter deposition rate and low existing litter in the grazing cycles with poor rainfall (GC4). Nitrogen fertilized palisadegrass had greater litter N concentration (7.9 ± 0.4 g kg-1 OM) resulting in lower C:N ratio (34.0 ± 2.8) than in monoculture or legume-grass mixtures (44.1 and 57.7 ± 2.8, respectively). Nitrogen applied lost as NH3 emission across seasons ranged between 7.6 to 16.6% (mean 11.7%) for urine, 1.4 to 2.9% (mean 2.0%) for dung, and 11.2 to 20.5% (mean 14.8%) for urea, showing that NH3 emission from urine was significantly greater than from dung, for all seasons. Heifer excreta from grass-legume mixture had lower NH3 emission than excreta from the N fertilized pasture. Urea fertilizer broadcast on palisadegrass presented greater NH3 emissions in the wet season compared with the dry season but did not differ from the transition season. Overall, benefits from the forage peanut were minimal as legume percentage was ~10%. Nitrogen fertilization increased litter deposition rate as well existing litter mass and litter N concentration, whereas the low proportion of legume in the grass-legume mixtures was not enough to enhance litter nutrient cycling in the grassland ecosystem. Heifer excreta and urea fertilizer deposited on warm-climate grasslands increased the NH3 emission mainly in the wet season.
Litter dynamics and NH3 volatilization in marandu grass pasture with and without nitrogen or mixed with forage peanut
Keywords: Leguminosas forrageiras (Arachis pintoi); Pastagens manejo; Serapilheira; Ureia; Volatilização de amônia