Root Decomposition of Elephant Grass Pastures Grazed at Different Management Intensities

Grazing management may alter chemical composition of plant components affecting nutrient cycling. Among pasture management tools, adjustment of stocking rate (SR) and N fertilization have potential to affect nutrient cycling in the grassland ecosystem (Dubeux et al. 2007). Excreta from grazing animal and litter are the two major pathways of nutrient return on grazed pastures (Thomas 1992). Fertilization and SR may alter these pathways by different forms. Increasing fertilization generally increases pasture net primary productivity. Stocking rate affects different pasture and animal responses. Regarding nutrient cycling, increasing SR will likely increase proportion of nutrient returned through excreta as opposed to litter, increasing as a result nutrient losses (Dubeux et al. 2006). Root system may also be affected by management intensity. Frequent defoliation and low plant nutrition level may reduce root biomass (Richards 1993) and affect its decomposition. This study evaluated the effect of different SR´s and N fertilization levels on the decomposition of elephant grass roots

Decomposição e composição química de liteira de Brachiaria decumbens Stape e Colopogonium mucunoides Desv.

Este estudo teve como objetivo comparar a decomposição de liteira e a composição química de duas espécies forrageiras, sendo uma gramínea (Brachiaria decumbens Stapf.) e uma leguminosa (Calopogonium mucunoides Desv.), em dois ambientes de decomposição distintos (campo vs. rúmen). Foram realizados dois ensaios de incubação, sendo o primeiro realizado para avaliação da decomposição da liteira por meio da técnica de sacos de náilon, sendo o mesmo realizado na Estação Experimental de Itambé-PE, pertencente ao Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA). O segundo ensaio foi realizado com incubações da liteira em caprinos fistulados no rúmen, por meio da degradabilidade in situ de liteira das espécies forrageiras, sendo desenvolvido no Departamento de Zootecnia da Universidade Federal Rural de Pernambuco(UFRPE), para fins de comparação com os resultados de campo. Avaliou-se a decomposição do material senescente de Brachiaria decumbens e Calopogonium mucunoides submetidos a oito tempos de incubação para o campo (0, 4, 8, 16, 32, 64, 128 e 256 dias) e a degradabilidade ruminal, em seis tempos de incubação para os caprinos (0, 6, 12, 24, 48, 96 e 144 horas). Os tratamentos foram compostos por três proporções distintas (100% de Brachiaria decumbens, 100% de Calopogonium mucunoides e 50% Brachiaria decumbens + 50% Calopogonium mucunoides) e distribuídos em delineamento em blocos ao acaso, com cinco repetições para o campo e o mesmo delineamento para o experimento com os caprinos, porém com três repetições. Para o experimento de campo, a diferença encontrada entre os valores de taxa relativa de decomposição (k) foram significativos (P<0,0014) para os diferentes tratamentos (kcalop.= 0,00560 g.g-1.dia-1, kB+C=0,00450 g.g-1.dia-1 e kBrac=0,00370 g.g-1.dia-1), seguindo efeito linear positivo (P<0,0014) da inclusão do Calopogonium mucunoides sobre o k, diminuindo a porcentagem de biomassa remanescente no decorrer do tempo de incubação (P<0,0001). Valores mais altos da relação C:N foram encontrados para tratamento apenas com Brachiaria decumbens (~95), seguido do tratamento com a mistura das duas espécies (~32), obtendo menor valor C:N, o tratamento com apenas Calopogonuim mucunoides (~20). O teor de lignina entre os tratamentos foi diferente (P<0,0001), aumentando durante a incubação, estabilizando em 21%. No experimento comparativo (campo vs. rúmen), a porcentagem de biomassa remanescente para aBrachiaria decumbens, ao final do período de incubação, foi semelhante tanto no rúmen quanto no campo (~38%). Para o Calopogonium mucunoides, a porcentagem de biomassa remanescente no rúmen foi menor que no campo, ao final do tempo de incubação. A de N remanescente foi menor no rúmen do que no campo,para ambas espécies testadas, ao final do tempo de incubação. A relação C:N foi considerada elevada para a Brachiaria decumbens, tanto para o rúmen (105), como para o campo (95). A inclusão do Calopogonium mucunoides em pastagens de Brachiaria decumbens acelera a decomposição de resíduos, tendo potencial para acelerar a reciclagem de nutrientes nestes ecossistemas. De um modo geral, o ambiente do rúmen promoveu maior desaparecimento de nitrogênio, todavia, a biomassa remanescente final foi similar para as decomposições nos dois ambientes, notadamente para a braquiária, evidenciando limites similares para a decomposição nos dois ambientes.This study aimed to compare the litter decomposition of two forage species, a grass (Brachiaria decumbens Stapf.) and a legume (Calopogonium mucunoides Desv.),in two different environments (field vs. rumen). Two incubation trials were carried out.In the first study, litter decomposition was evaluated using the nylon bag technique under field conditions at the “Itambé” Experimental Station from the Agronomic Institute of Pernambuco (IPA). The second study was performed by incubating the litter of the two species in the rumen of fistulated goats, using the in situ degradability technique and it was developed at the Animal Science Department of the Federal Rural University of Pernambuco (UFRPE). This second trial was carried out aiming to compare decomposition processes in the rumen vs. in the field. Decomposition was studied by incubating the senescent material of Brachiaria decumbens and Calopogonium mucunoides in eight different periods for the field trial (0, 4, 8, 16, 32,64, 128 and 256 days) and in six different periods for the goat trial (0, 6, 12, 24, 48, 96 and 144 hours). The tratament was incubated in three different proportions (100% Brachiaria decumbens, 100% Calopogonium mucunoides, and 50% Brachiaria decumbens + 50% Calopogonium mucunoides)and complete randomized block designwas used with five replications for the field. For the goats, the same experimental design was used, but with three replications per treatment. For the field experiment, the values of the relative decomposition rate (k) were significant (P <0.0014) for different treatments (kcalop. = 0.0056 g.g-1.day-1, kB + C =0.0045 g.g-1.day-1 and kBrac = 0, 0037 g.g-1.day-1). Inclusion of Calopogonium mucunoides had a positive linear effect (P <0.0014) on k, reducing the percentage ofremaining biomass at the end of the incubation period (P <0.0001). Highest C:N ratio values were found for Brachiaria decumbens (~ 95), followed by the mixture of the two species (~ 32), and finally by Calopogonuim mucunoides (~ 20 ). Lignin concentration was different between treatments (P<0.0001), increasing during the incubation,stabilizing at 21%. In the comparative experiment (field vs. Rumen), the percentage of remaining biomass for Brachiaria decumbens at the end of the incubation period was similar both for the rumen and for the field (~ 38%). Calopogonium mucunoides presented lesser remaining biomass in the rumen than in the field by the end of the incubation period. The percentage of N remaining in the rumen was lower than in the field for both tested species at the end of incubation time. The C:N was considered high for B. decumbens both for the rumen (105) and for the field (95). The inclusion of Calopogonium mucunoides in pastures of Brachiaria decumbens accelerates the litter decomposition having potential to accelerate the recycling of nutrients in these ecosystems. In a general way, the rumen environment promoted greater N disappearance; however, the final remaining biomass was similar for decomposition inboth environments, specially for Brachiaria litter, showing likely similar limits for decomposition in both environments.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPE

Caracterização do solo e do sistema radicular em pastagens de Pennisetum purpureum schum. manejadas sob diferentes intensidades de manejo em Itambé-PE

As propriedades físicas do solo podem ser afetadas pela taxa de lotação animal. Quando as taxas de lotação animal são aplicadas de forma correta podem proporcionar ambiente favorável ao crescimento do sistema radicular. A adubação nitrogenada também pode estimular o crescimento e a atividade radicular. Sendo assim, a reposição nitrogenada em ecossistema de pastagem resulta em maior biomassa produzida e absorção mais eficiente dos nutrientes no solo. A manipulação na lotação e a adubação interferem nos processos de decomposição do tecido vegetal, afetando a ciclagem dos nutrientes nos ecossistemas de pastagem. O estudo foi realizado na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Pernambuco em Itambé por dois anos (2009-2010). Os tratamentos experimentais consistiram de três taxas de lotação animal (2, 3,9 e 5,8 UA ha-1; 1 UA = 450 kg PV) e três níveis de adubação nitrogenada (0, 150 e 300 kg N ha-1ano-1) em pastagens de capim-elefante (Pennisetum purpureum Schum.). Os tratamentos foram repetidos três vezes, sendo utilizado o delineamento em blocos casualizados em arranjo de parcelas subdivididas. Sendo assim, objetivou-se avaliar o efeito da adubação nitrogenada e da taxa de lotação nos atributos físicoquímicos do solo, na distribuição de raízes em profundidade e na decomposição das raízes em pastagens de capim-elefante. Para a parte de solo e distribuição de raiz em profundidade foram determinados: a densidade do solo, densidade das partículas, porosidade total, estabilidade de agregados, infiltração básica de água no solo, a fração leve da matéria orgânica do solo, fertilidade do solo em profundidade, a densidade de comprimento de raiz e a biomassa radicular. Para a análise de decomposição, foi utilizado o modelo exponencial simples para porcentagem de desaparecimento de biomassa, N remanescente (%). O modelo de dois estágios (“plateau linear”) foi utilizado para descrever LIG, NIDA, N e LIG:N ao longo do período de incubação. O aumento da taxa de lotação resultou em maiores densidades do solo que variou de 1,42 a 1,58 g cm-3. A fração leve da matéria orgânica do solo reduziu com o aumento da lotação animal. O índice de agregação aumentou com a profundidade, com valores de 42,07, 47,75 e 51,04% para as camadas de solo 0-2,5, 2,5-7,5 e 7,5-15 cm, respectivamente. A fertilidade do solo também variou nas camadas de 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 e 80-100 cm. O comprimento de raiz apresentou efeito entre as profundidades. Na camada de 0-20 cm houve maior comprimento de todos os tipos de raízes (fina, grossa e total). A decomposição da biomassa no segundo período experimental (10-11) foi maior ao primeiro período (9-10). Após 512 dias de incubação, a biomassa remanescente no primeiro período foi de 40%, enquanto que no segundo período foi de 30%. A relação C:N caiu para os dois períodos experimentais no decorrer dos 512 dias de incubação, no entanto, à medida que foram passando os tempos de incubação, a relação C:N para o segundo período caiu mais rapidamente (k=0,00168 g g-1 dia-1), se comparado ao primeiro período (k=0,00113 g g-1 dia-1). O teor de lignina aumentou durante o tempo incubação. No tempo zero, o teor de lignina no primeiro período foi superior (~17%) ao encontrado para segundo período (~10%). A estabilização da lignina, no primeiro período, só foi alcançada aos 240 dias de decomposição com valor final de 22%, enquanto que no segundo período a estabilização foi alcançada aos 118 dias de incubação com valor final aproximado de 20%. Ao final de dois anos experimentais os tratamentos, taxa de lotação e adubação nitrogenada não alteraram a Pt, VIB e o EA, nem tão pouco influenciaram os parâmetros de fertilidade do solo, a distribuição do sistema radicular e na decomposição do resíduo radicular no período experimental. Por outro lado, a taxa de lotação modificou a densidade do solo e a fração leve da matéria orgânica. As doses de nitrogênio interferiram na mineralização do estoque de N da raiz.The physical properties of the soil can be affected by stocking rate. When stocking rates are applied correctly can provide favorable environment for root growth. Nitrogen fertilization can also stimulate growth and root activity. Thus, the replacement nitrogen ecosystem grazing results in higher biomass production and more efficient absorption of the nutrients in the soil. Manipulation in stocking and fertilization interfere in the processes of decomposition of plant tissue affecting nutrient cycling in pasture ecosystems. The study was conducted at the Experimental Station of the Agronomic Institute of Pernambuco in Itambé for two years (2009-2010). The experimental treatments consisted of three stocking rates (2.0, 3.9 and 5.8 AU ha-1, 1 AU = 450 kg BW) and three nitrogen levels (0, 150 and 300 kg ha-1 N year-1) grazing elephant grass (Pennisetum purpureum Schum.). Treatments were replicated three times and used a randomized block design in a split plot arrangement. Therefore, the objective was to evaluate the effect of nitrogen fertilization and stocking rate on physical and chemical attributes of the soil, the root distribution in depth and decomposition of roots grazing elephant grass. For part of soil and destruction of root was determined soil bulk density, particle density, porosity, aggregate stability, infiltration rate of the soil water, the light fraction of soil organic matter, soil fertility in depth, root length density and root biomass. For the decomposition analysis, we used the simple exponential model for percentage of disappearance of biomass remaining N (%). The two stage model ("plateau linear") was used to describe ON, NIDA, N and LIG: N throughout the incubation period. The increased stocking rate resulted in higher densities of soil ranging from 1.42 to 1.58 g cm-3. The light fraction of soil organic matter decreased with increasing stocking rate. The aggregation index increased with depth with values of 42.07, 47.75 and 51.04% for the soil layers 0-2.5, 2.5-7.5 and 7.5-15 cm, respectively . Soil fertility also varied at 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 and 80-100 cm. The root length had an effect between depths. In the 0-20 cm layer was longest of all types of roots (thin, thick and full). The decomposition of biomass in the second period (10-11) was higher in the first period (9-10). After 512 days of incubation, the biomass remaining in the first period was 40% whereas in the second period was 30%. The C: N ratio dropped to two periods over the 512 days of incubation, however, as they were passing incubation times, the C: N ratio for the second period fell faster (k = 0.00168 g g-1 day-1) compared to the first period (k = 0.00113 g g-1 day-1). The lignin content increased during the incubation time. At time zero, the lignin content in the first period was higher (~ 17%) found for the second period (~ 10%). The stabilization of lignin in the first period was only achieved after 240 days of decomposition with final value of 22%, whereas in the second period, stabilization was reached after 118 days of incubation with final value of approximately 20%. At the end of two years experimental treatments, stocking rate and nitrogen fertilization did not affect Pt, VIB and EA nor influenced the fertility of the soil, the root distribution and root residue decomposition during the trial period. Moreover, the stocking rate modified the soil density and light fraction organic matter. Nitrogen rates interfered with mineralization of N from the root stock.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNP