Pastoral management strategies based on ecological processes for sustainable intensification

Abstract

Resumo: A intensificação sustentável da produção atual e futura de alimentos demanda estratégias condizentes com os princípios e conceitos ecológicos na promoção da produção, eficiência e resiliência agrícola. Aliado a isso, a agricultura deve ser orientada à favorecer a redução das condições socioeconômicas indesejáveis, impactos econômicos e ambientais externos negativos promovidos pelas mudanças climáticas. A hipótese da tese está orientada em responder a quatro principais questões: I) Existe uma estrutura de dossel de Schedonorus arundinaceus que maximize a taxa de ingestão instantânea de ovinos?; II) Se a hipótese anterior for confirmada, existe um ponto convergente ótimo entre a taxa de ingestão instantânea de ovelhas e a taxa instantânea de acúmulo de forragem de Schedonorus arundinaceus?; III) Os sistemas integrados de produção agropecuária podem contribuir para a promoção da resiliência no contexto econômico e de fluxo de nutrientes?; IV) Se confirmado, a intensidade de pastejo é um fator importante para o aumento da resiliência? A tese está organizada em três capítulos no formato de artigos científicos. Cada capítulo inclui um estudo de diferentes processos ecológicos e/ou econômicos em diferentes escalas espaciais e temporais, conduzidos em experimentos separados. O objetivo foi identificar estratégias de manejo de pastagens baseadas no aumento da eficiência dos processos ecológicos da interface plantaanimal e avaliar de que forma elas podem contribuir para a promoção da sustentabilidade em sistemas agrícolas por meio da resiliência global. No primeiro estudo foi possível entender a dinâmica do processo de ingestão de forragem no nível de bocado, na perspectiva da otimização da colheita de forragem pelos animais. Verificou-se que a altura do dossel de 22,30 cm de S. arundinaceus maximiza a taxa de ingestão instantânea de ovinos. No segundo estudo, verificou-se que nos períodos do outono e primavera há taxas elevadas de acúmulo de forragem, com a maximização da taxa de acúmulo instantâneo de forragem na altura do dossel entre 19 e 25 cm. No terceiro capítulo, foi observado que os sistemas agrícolas que adotam a diversificação com animais em pastejo são importantes promotores de resiliência agrícola sob o contexto econômico e de fluxo de nutrientes. As intensidades de pastejo não tiveram efeito no aumento da resiliência. Palavras chave: Comportamento ingestivo de ruminantes, Schedonorus arundinaceus, Festuca, Manejo de pastagens, Sistemas integrados de produção agropecuária, Resiliência, Sustentabilidade.

Abstract: Sustainable intensification of current and future food production demands strategies consistent with ecological principles and concepts in promoting agricultural production, efficiency and resilience. Allied to this, agriculture must be oriented to favor the reduction of undesirable socioeconomic conditions, negative external economic and environmental impacts promoted by climate change. The hypothesis of the thesis are oriented to answer four main questions: I) Is there a sward structure of Schedonorus arundinaceus that maximizes the short-term intake rate of sheep?; II) If the previous hypothesis is confirmed, is there an optimum convergent point between short-term intake rate and instantaneous herbage accumulation rate of Schedonorus arundinaceus?; III) Can integrated crop-livestock systems contribute to the promotion of resilience in the economic and nutrient flow context?; and IV) If confirmed, can grazing intensities contribute to increased resilience? The thesis is organized in three chapters in scientific articles format. Each chapter includes a study of different ecological and/or economic processes at different spatial and temporal scales, performed in separate experiments. The objective was to identify pasture management strategies based on increasing the efficiency of the ecological processes of the plantanimal interface and to evaluate if they can contribute to the promotion of sustainability in agricultural systems through global resilience. In the first study, the dynamics in the herbage intake process at the bite level were described, from the perspective of optimization of animal herbage harvest. The results demonstrated that the sward surface height of 22.30 cm of S. arundinaceus maximizes the short-term intake rate of sheep. In the second study, it was shown that there are high herbage accumulation rates in the autumn and spring periods, with the instantaneous herbage accumulation rate being maximized at sward surface heights between 19 and 25 cm. The third chapter describes how agricultural systems that adopt diversification with grazing animals are important promoters of agricultural resilience under the nutrient flow and economic context. The grazing intensity had no effect on increasing resilience in the crop-livestock systems described. Key words: Ingestive behaviour of ruminants, Schedonorus arundinaceus, Tall Fescue; Pasture Management, Integrated crop-livestock system, Resilience, Sustainability.