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O Brasil possui um rebanho bovino de aproximadamente 215 milhões de cabeças e produziu 10,2 milhões de toneladas de carne em 2019 (FAOSTAT, 2019). Do total produzido, 22,5% (2,3 milhões de toneladas) foi destinado à exportação, sendo o Brasil o maior exportador de carne bovina no mundo (FAOSTAT, 2019). O Rio Grande do Sul possui o sétimo maior rebanho bovino do país, com 12 milhões de cabeças (5,6%) (IBGE, 2019) principalmente na região Sul.
Nessa região, um dos maiores limitantes à produção animal é a escassez de forragem no outono e início do inverno, resultando em redução na produção de carne (MEINERZ et al., 2012). Nessa época, ocorre redução na disponibilidade das pastagens nativas e cultivadas perenes de verão (HASTENPFLUG, 2011). Uma alternativa para supercar esse problema é a integração lavoura-pecuária (ILP) com o cultivo de cereais de duplo-propósito, para produção de forragem e grãos/sementes (RODOLFO et al., 2017), principalmente trigo, centeio e aveia. A ILP nesse caso se baseia no fato de que nas áreas tradicionais de pecuária há escassez de forragem no inverno, enquanto que nas áreas de lavoura, no mesmo período, há disponibilidade de forragem de elevado valor nutritivo, que pode ser utilizada para alimentação bovina (FONTANELI et al, 2007).
Em sistemas de duplo-propósito a intensidade e duração do pastejo são fatores críticos que podem influenciar a produção de sementes e carne (PITTA et al., 2011). Essas variáveis são geralmente inversamente proporcionais, i.e, conforme a intensidade de pastejo aumenta, a produção de sementes é reduzida, devido a maior remoção de folhas, que pode interferir negativamente nos processos de formação e enchimento de sementes, bem como afetando a qualidade das sementes, conforme observado em trigo (RODOLFO et al., 2017). Esses autores observaram que a germinação foi pouco afetada, mesmo com três cortes, enquanto o vigor reduzido, sendo mais pronunciado na cultivar ‘BRS Umbu’ do que na ‘BRS Tarumã’, evidenciando que existe variabilidade na resposta dos genótipos à desfolha.
Nesse sentido, é fundamental a escolha da espécie e/ou cultivar mais adequada. Em estudo com diversas espécies e cultivares de cereais de inverno, MEINERZ et al. (2012) observaram que existe uma ampla variabilidade entre as espécies e genótipos de cereais de inverno avaliados para duplo-propósito. Dessa forma, a escolha da espécie e genótipo mais adequado, bem como a intensidade ou frequência de corte devem ser cuidadosamente ajustados de maneira a permitir uma adequada produção de forragem e sementes.
Os sistemas agroflorestais também são uma opção para fornecer forragem para os animais, tanto nos períodos favoráveis ao crescimento de espécies nativas (primavera-verão), quanto nos períodos de escassez (outono-inverno). Esses sistema se caracterizam pela integração entre espécies arbóreas e lavoura e/ou pecuária na mesma área cultivada, de maneira a obter benefícios econômicos, ecológicos e ambientais (REYNOLDS et al., 2007). De acordo com DYACK et al. (1999), um sistema agroflorestal adequadamente planejado tem o potencial de criar um ambiente dinâmico, resultando em aumento e diversificação das fontes de renda da propriedade. Além disso, esses sistemas podem desempenhar um papel vital no sequestro de carbono (C), e assim, contribuindo com a atual preocupação da sociedade quanto as mudanças climáticas (REYNOLDS et al., 2007).
Dentre as espécies arbóreas para utilização em sistemas agroflorestais no Sul do Brasil, destaca-se a nogueira-pecã (Carya illinoinensis). De acordo com MARTINS et al. (2018), o interesse pelo cultivo dessa frutífera vem crescendo fortemente no Sul do Brasil, respaldado pela aumento do consumo e do preço de mercado. De acordo com dados do IBGE (2019), em 2017 a área plantada com nogueira-pecã no Brasil era de 3.847 ha, dos quais o Rio Grande do Sul é o principal produtor (66%), seguido de São Paulo (21%) e Paraná (13%). No Rio Grande do Sul, destacam-se os municípios de Cachoeira do Sul (24 %) e Anta Gorda (11%). No entanto, de acordo com MARTINS et al. (2018), estima-se que a área plantada no Brasil seja de aproximadamente 8 mil ha, dos quais 5 mil ha situam-se no RS.
A nogueira-pecã apresenta um grande potencial de expansão, sendo um mercado promissor, devido ao crescimento do consumo de nozes, estimulado pelos benefícios à saúde (DUARTE E ORTIZ, 2001), aliado ao alto valor comercial. Além disso, a noz pecã constitui-se em uma boa alternativa de produção em médio e em longo prazo, que não requer investimentos elevados e apresenta potencial de exportação (CABO, 2006). No entanto, um dos grandes entraves para a expansão da pecanicultura é o longo período entre o plantio e o início da colheita, ou seja, de retorno econômico do investimento. Sendo assim, o cultivo de espécies anuais para a produção de grãos sementes nas entrelinhas seria uma alternativa para gerar renda nos primeiros anos de estabelecimento do pomar e também como agregação e diversificação de renda em pomares já em produção.
Porém, as informações sobre esses sistemas na região Sul do RS e mesmo no Brasil, são escassas, necessitando de trabalhos de pesquisa para verificar o desempenho das culturais anuais nesses sistemas, bem como das plantas de pecã em desenvolvimento, uma vez que as plantas irão competir por recursos, principalmente nas áreas próximas às linhas de plantio de pecã. Em sistemas agroflorestais tem sido observadda redução nos efeitos de condições climáticas extremas, através na redução das flutuações tanto na temperatura do ar quanto do solo, umidade e pela redução na velocidade do vento próximo a superfície do solo (LIN 2007; BÖHM et al. 2014). As alterações microclimáticas em sistemas agroflorestais também reduzem a evaporação (SIRIRI et al. 2013) e podem aumentar a infiltração e o armazenamento de água no solo (ANDERSON et al., 2009).
No entanto, a competição por umidade do solo próximo a linha da espécie arbórea pode limitar a disponibilidade de água para o cultivo anual (LINK et al., 2015) e, potencialmente a produtividade e qualidade das sementes. Além disso, o sombreamento ocasionado pela espécie arbórea pode alterar o crescimento e desenvolvimento do cultivo consorciado (RIGHI et al., 2007). Em estudo recente com produção de trigos de duplo-propósito em sistema agroflorestal, CARON et al. (2019), observaram que as plantas de trigo próximas à linha de plantio da espécie florestal apresentaram maior filocromo e menor índice de área foliar e produtividade do que o sistema de monocultivo, principalmente devido à redução na radiação solar incidente. Essa redução na radiação solar incidente e na área foliar provavelmente reduziu a fotossíntese e, consequentemente o acúmulo de matéria seca nas sementes produzidas, bem como os componentes de produtividade do trigo. De acordo com BAGATELI et al. (2019), plantas com maior área fotossintética (área foliar), produzem maior quantidade de matéria seca. Nessa situação a qualidade das sementes e produzidas, principalmente a fisiológica, pode ser seriamente comprometida, razão pela qual estudos são necessários para verificar a viabilidade de sistemas agroflorestais para produção de sementes.
Dentre as espécies anuais de verão e de inverno para utilização no sistema agroflorestal como foco na produção de sementes, destacam-se a soja e o trigo, respectivamente, pelo fato de serem as espécies de maior importância no Brasil. Porém, considerando o cultivo de inverno, outras espécies como centeio, triticale, cevada e aveia-branca também apresentam potencial. Tanto a soja quanto os cereais de inverno são espécies C3 e, portanto, mais tolerantes ao sombreamento do que espécies C4 (REYNOLDS et al., 2007). O centeio é uma espécie com características de rusticidade, crescimento inicial vigoroso, resistência ao frio, ao déficit hídrico, a acidez do solo e a baixa fertilidade do solo (BAIER, 1994), merecendo destaque para utilização nos sistemas agroflorestais. Dessa forma, para que o sistema de integração agroflorestal nogueira-pecã e cultivos anuais seja bem sucedido, é fundamental que seja avaliado o desempenho de ambas espécies, bem como os seus potenciais efeitos na qualidade do solo.

Experimento 1 – Avaliar o desempenho de nogueiras-pecã e de cereais de inverno para produção de sementes em um sistema agroflorestal
Esse experimento será conduzido Centro Agropecuário da Palma (UFPel). Como material vegetal serão utilizadas as cultivares de nogueira-pecã Barton, Desirable e Jackson, as quais se complementam quanto à polinização. O espaçamento entre plantas utilizado será de 10 x 10 m, totalizando 100 plantas por ha-1, sendo a proporção entre as cultivares de 3:1:1, ou seja, três filas de ‘Barton’, uma de ‘Desirable’ e uma de ‘Jackson’.
O pomar será implantado no período de inverno (2022), momento em que as plantas estão no período de dormência, utilizando mudas de raiz nua. As mudas serão fornecidas pela empresa Brasil Paralelo Trinta Agronegócios.
A área será submetida ao preparo total no verão antecedente com aração e gradagem, momento em que o solo será corrigido de acordo com a análise de solo. Como cobertura vegetal será utilizada alguma espécie forrageira de verão (a ser definida) para proteger o solo e produzir forragem. Previamente ao plantio das mudas no inverno, as linhas de plantio serão escarificadas e gradeadas. Nesse mesmo período, serão semeados os tratamentos com cereais de inverno para produção de sementes, com densidade entre 200 a 300 sementes aptas m². Os cereais de inverno utilizados consistirão em cultivares atuais de trigo (TBIO Toruk, TBIO Sossego, TBIO Sinuelo, além de cultivares de duplo-propósitco como BRS Tarumã e BRS Pastoreio, entre outras), centeio (BRS Progresso, BRS Serrano), aveia-branca, triticale e cevada. Os tratamentos exatos serão definidos próximo ao plantio conforme a disponibilidade de sementes. Durante o verão, será semeada soja em todos os tratamentos com densidade de semeadura de 300.000 a 320.000 sementes aptas por hectare, exceto na testemunha, variando as cultivares.
O experimento será divido em duas parcelas principais, a saber, com e sem nogueira-pecã. Cada parcela principal casualizada em blocos e, estes, terá as subparcelas, as quais serão atribuidos aleatoriamente os tratamentos dos cultivos anuais de inverno e verão.
Na parcela principal ocupada com nogueira-pecã, cada subparcela ocupará o espaço entre duas linhas de nogueira-pecã, em uma extensão de 10 metros, sendo que a porcão mediana será a posição da planta na linha, ou seja, 5 metros para cada lado na linha de plantio, de maneira a melhor representar os potenciais efeitos das árvores no desempenho das culturas anuais. A linha de plantio das nogueiras-pecã irá ocupar uma largura de dois metros, um para cada lado da planta. Sendo assim, a parcela terá 8 metros de largura e 10 metros de comprimento, totalizando 80 m2. A mesma área de parcela será utilizada para as subparcelas da parcela principal sem nogueira-pecã.
Além dos fatores sistema agrofloretal e tradicional, espécie e/ou cultivar, também será avaliada a variação no desempenho das culturas anuais em relação à distância da linha de plantio na parcela principal das nogueiras pecã. Para tal, as parcelas serão extratificadas a cada metro, a partir da linha de plantio de nogueiras. Dessa forma, ter-se-ão sete porções extratificadas (distâncias da linha de plantio), ou seja, um, dois, três metros em relação a cada linha de plantio, e a porção distanciada à quatro metros, comum as duas linhas. Nessas parcelas, as avaliações serão realizadas nas 3 linhas centrais (0,51 m de largura e 2 m de comprimento = 1 m2). As espécies serão manejadas de acordo com recomendações técnicas específicas para cada cultura.
O delineamento experimental de casualização por blocos em parcela subdividida, com 4 repetições. Os blocos serão utilizados para isolar o efeito de declividade da área experimental. A testemunha consistirá de nogueiras-pecã conduzidas sem cultivos intercalares. Os demais tratos culturais serão realizados conforme recomendações para a cultura. Conforme a disponiblidade de recursos, ao longo do projeto poderá ser incluído um tratamento com pastejo bovino durante o inverno em produtores parceiros.
Serão avaliados nas nogueiras-pecã o diâmetro do tronco, o crescimento de ramos, a altura de planta e a fenologia. Além disso, espera-se que no terceiro ano após a implantação do pomar as plantas já iniciem a produção de nozes. Nesse caso, serão avaliados a frutificação efetiva, a produção por planta, o número de nozes por planta, a massa média de noz, o rendimento de amêndoa, a radiação fotossinteticamente ativa (PAR) e o índice de área foliar (LAI). Nos cereais de inverno serão avaliados a fenologia, estatura de plantas, produção de matéria seca da parte aérea e raízes, número de perfilhos por planta, componentes de rendimento (tamanho da espiga, número de espiguetas por espiga e número de grãos por espiga), o número de plantas por unidade de área, o rendimento de sementes, a massa de mil sementes, peso do hectolitro, teste de germinação e o teste de envelhecimento acelerado. Na cultura da soja, serão avaliados os mesmos parâmetros, com as devidas alterações para a espécie, como por exemplo nos componentes de rendimento, que serão o número de legumes por planta, número de grãos por legume e massa de 1000 sementes.

Experimento 2 – Avaliar o desempenho de cereais de inverno em sistemas de integração lavoura- forragem.
Esse experimento será conduzido Centro Agropecuário da Palma (UFPel), para o qual as características já foram descritas anteriormente. A área a ser utilizada poderá ser em relevo mais elevado ou em áreas baixas, conforme a disponbilidade. O primeiro ano de plantio será em sistema convencional, com aração e gradagem, momento em que o solo será corrigido de acordo com a análise de solo. O solo será preparado com antecedência de pelo menos 30 dias e, próximo ao plantio será realizado o controle das plantas invasoras com herbicidas recomendados em pré-semeadura.
Como material vegetal, serão utilizadas cultivares de cereais de inverno com aptidão para o manejo de duplo-propósito, como os trigos ‘BRS Tarumã’ e ‘BRS Pastoreio’, centeios ‘BRS Progresso’ e ‘BRS Serrano’, cultivares de aveia-branca, triticale e cevada, conforme a disponibilidade de sementes e de recursos. Além da comparação entre cultivares, será avaliado o número de cortes. Os níveis desse fator serão 0 cortes (controle), um corte, dois cortes e três cortes. O primeiro corte será realizado quando as plantas atingirem em torno de 30 cm, aproximadamente nos estádios GS 22-24 (ZADOKS, 1974). O procedimento será repetido quando as espécies atingirem essa altura, até completar o número de cortes de acordo com cada tratamento. Os cortes serão realizados manualmente com uma foice manual, em três linhas representativas da parcela e em uma distância de 50 cm (0,51 x 0,5 m = 0,25 m2), a uma altura de 10cm, para permitir o rebrote.
A semeadura será realizada entre a segunda quinzena de abril e primeira de março na densidade de 300.000 a 400.000 sementes por aptas m-2, com espaçamento entre linhas de 17 cm.
O delineamento experimental será de casualização por blocos, com quatro repetições. Cada repetição consistirá de uma parcela, a qual será constituida por 14 linhas (2m), com comprimento de 5m. As parcelas serão distanciadas 50cm entre si em todos os sentidos para permitir a circulação na área e reduzir as chances de erros de amostragem. O manejo de adubação, controle de plantas daninhas, insetos praga e doenças será realizado conforme recomendações específicas de cada espécie.
Serão avaliados a fenologia, estatura de plantas, produção de matéria seca da parte aérea, produção de matéria seca residual e de raízes, número de perfilhos por planta, número de plantas por área, componentes de rendimento, rendimento de sementes, massa de mil sementes, peso hectolitro, teste de germinação e teste de envelhecimento acelerado. Também serão avaliados o ganho de massa animal viva (kg), produtividade de massa animal viva (kg ha-1) e ganho de massa animal viva diário.

Experimento 3 – Avaliar o efeito de sistemas agroflorestais (nogueira-pecã e produção de sementes de cultivos anuais) e de duplo-propósito (produção de sementes e forragem), na qualidade física e química do solo
O experimento será realizado conjuntamente com os experimentos 1 e 2, mas com foco na avaliação dos atributos químicos e físicos solo. Serão avaliados os atributos químicos, através da amostragem de solo em cada parcela serão nas profundidades de 0-5; 5-10; 10-20; 20-30; 30-40. As análises serão realizadas no Laboratório de Análise de Solos da UFPel, mediante disponiblidadde de recursos. Os atributos físicos serão avaliados mediante coletas de amostras indeformadas de cada parcela nas profundidades de 0-5; 5-10; 10-20; 20-30; 30-40 com auxílio de anéis volumétricos de 50 cm3. As amostras serão realizadas previamente a instalação dos experimentos e ao final de cada cultivo (inverno e verão). A partir dessas amostras serão determinadas a densidade do solo, densidade de partículas e porosidade total. Também será realizada a avaliação direta do estado de compactação. através da mensuração da resistência mecânica do solo à penetração com auxílio de um penetrômetro eletrônico.

Metas
1) Identificar quais as espécies e/ou cultivares de cereais de inverno mais adequadas para produção de sementes e forragem em sistemas de duplo-propósito.
2) Definir o número de cortes (intensidade de pastejo) mais adequado para que haja um balanço entre produção de forragem e sementes.
3) Aumentar a eficiência de pomares de nogueira-pecã através da integração com a lavoura.
4) Produzir sementes de soja e cereais de inverno em quantidade e qualidade adequadas para comercialização, em sistemas integrados de produção.
5) Verificar como as características químicas e físicas do solo são alteradas nesses sistemas, visando futuras adequações no seu manejo para potencializar os rendimentos.

Resultados esperados:
Os sistemas integrados de produção, sejam agroflorestais ou lavoura-pecuária, são importantes alternativas para otimizar o uso da terra, diversificar a produção e melhorar a rentabilidade das proprieades agrícolas. No entanto, para seja obtido sucesso nesses sistemas, é fundamental que seja estudada a interação entre as espécies, uma vez que elas utilizam a mesma área, seja concomitantemente ou em momentos diferentes.
No caso do presente projeto, com relação à integração entre cereais de inverno para produção de forragem e sementes (duplo-propósito), espera-se identificar as espécies e/ou cultivares, bem como a intensidade de pasjeto, mais adequadas indicadas para esse sistema na região Sul do RS, que permitam a produção de forragem e sementes em quantidade e qualidade suficientes.
No sistema agroflorestal com nogueira-pecã e cultivos anuais de inverno e verão, espera-se identificar o potencial produtivo das espécies envolvidas e, se o seu cultivo integrado é viável. Nesse sistema, as espécies florestais tendem a sombrear os cultivos anuais conforme ficam maiores e, assim, reduzindo a disponiblidade de luz para realização da fotossíntese, com potencial efeito negativo na produção e qualidade das sementes produzidas.
Ainda, espera-se identificar potencias alterações, sejam positivas ou negativas, nos atributos físicos e químicos das áreas em sistema integrado, de maneira a adequar o manejo conforme a necessidade de cada sistema, visando à máxima eficiência do sistema.
Essas informações, juntamente com outros resultados de pesquisa e experiência dos profissionais envolvidos, possibilitará o desenvolvimento de sistema integrados capazes de aumentar a eficiência da propriedades agrícolas.