Plant diseases in integarated crop-livestock systems in the Brazilian subtropics

Abstract

Resumo: Sistemas integrados de produção agropecuária (SIPAs) são formas eficientes de diversificação agrícola e tem atraído interesse da pesquisa nos últimos anos devido aos benefícios que trazem para os agricultores e para o ambiente. Estes benefícios estão baseados em um uso mais eficiente dos recursos de produção e exploração de propriedades benéficas da intensificação planejada nos sistemas de produção. No entanto, existem poucos estudos sobre a influência de diferentes arranjos de SIPA em doenças de plantas e microrganismos de solo. Modificações no microclima e na biologia do solo, por exemplo, devido ao sistema adotado podem influenciar as doenças. Esta tese apresenta resultados de avaliações de doenças e patógenos em um experimento de campo de longa duração de SIPAs instalado em 2006 na região dos Campos Gerais do Paraná, Brasil. O experimento tem um total de 12 ha em área em um fatorial duplo incompleto. O fator um é sistema de produção com três níveis que são em ordem de aumento de complexidade: lavoura não integrada (CO), sistema agropastoril (AP) e agrosilvipastoril (ASP). O fator dois é dose de nitrogênio aplicada sobre as pastagens de inverno com 90 (em todos os sistemas de produção) e 180 kg/ha (nos sistemas AP e ASP). Os resultados revelam vantagens do sistema ASP relacionados à supressividade ao patógeno de solo Rhizoctonia solani e também menor densidade de Fusarium spp. nativo e maior densidade de Trichoderma spp. nativo no solo. Como essa supressividde foi transferida por amostras de solo e eliminada com a esterilização do solo, ela está relacionada com a microbiota do solo. Ao contrário, oídio em aveia causado por Blumeria graminis, e em soja causado por Microsphaera diffusa, foi mais severo no sistema ASP do que no AP e no CO. A severidade de oídio no ASP foi cerca de 20 vezes e quatro vezes maior, respectivamente pra aveia e soja, do que nos outros sistemas. Essas diferenças foram influenciadas pelo microclima, principalmente a menor duração do molhamento foliar e a maior umidade relativa do ar durante o dia promovido pelas árvores. O período de sobrevivência de escleródios de Sclerotinia sclerotiorum foi menor na superfície do solo do que enterrados. A sobrevivência de escleródios foi menor na superfície do solo do sistema AP do que no CO e no ASP. Quando enterrados a 8-10 cm de profundidade, o período de sobrevivência dos escleródios foi menor no sistema ASP comparado com o AP. Em conclusão, a diversificação agrícola promovida por SIPAs revelou supressividade a patógenos de solo, mas favoreceu os patógenos biotróficos da família Erysiphaceae. Palavras-chave: Rhizoctonia solani. Sclerotinia sclerotiorum. Blumeria graminis. Microsphaera diffusa. Mofo branco. Supressividade do solo.

Abstract: Integrated crop-livestock systems (ICLSs) are efficient forms of agricultural diversification and have attracted research interest in recent years due to the benefits they bring to farmers and to the environment. These benefits are based on a more efficient use of the production resources and exploring benefic properties of the planed intensification in the systems. However, there have been few studies about the influence of different ICLS arrangements in plant diseases and soil microorganisms. Modifications in the microclimate and soil biology, for example, due to the system adopted may influence diseases. This thesis presents results of disease and microorganisms evaluations in a long-term field experiment of ICLSs installed in 2006 in the Region of Campos Gerais of Paraná, Brazil. The experiment has a total of 12 ha in area in an incomplete double factorial. Factor one is production system with three levels that are in order of increasing complexity: not integrated crop (CO), agropastoral (AP) and agrosilvopastoral (ASP) systems. Factor two is nitrogen rate applied on the winter pastures with 90 (in all production systems) and 180 kg/ha (in AP and ASP systems). Results revealed advantages of the ASP system concerned to the suppressiveness to the soil-borne pathogen Rhizoctonia solani and also lower density of native Fusarium spp. and higher density of native Trichoderma spp. in the soil. As the suppressiveness to R. solani was transferred by soil samples and eliminated by the soil sterilization, it is related to the soil microbiota. Contrary, powdery mildew (PM) on oats caused by Blumeria graminis, and on soybean caused by Microsphaera diffusa, was more severe in ASP system than in AP and CO. Severity of PM in ASP was about 20 times and four times, respectively for oats and soybean, more severe than in the others systems. These differences were influenced by the microclimate, mainly the shorter leaf wetness duration and higher daylight relative humidity promoted by trees. The survival period of Sclerotinia sclerotiorum sclerotia was lower on the soil surface than buried. Sclerotia survival was lower in the soil surface of AP system than on the CO and ASP. When buried to 8-10 cm depth, the survival period of sclerotia was lower in the ASP system compared to AP. In conclusion, agricultural diversification promoted by ICLSs revealed suppressiveness to soil-borne pathogens, but favored the biotrophic pathogens of the Erysiphaceae family. Key-words: Rhizoctonia solani. Sclerotinia sclerotiorum. Blumeria graminis. Microsphaera diffusa. White mold. Soil suppressiveness.