ix simcorte

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ix simcorte

IX SIMPÓSIO DE PRODUÇÃO DE
GADO DE CORTE
5th INTERNATIONAL SYMPOSIUM OF BEEF CATTLE
PRODUCTION
O ENCONTRO DO BOI VERDE-AMARELO
PROMOÇÃO
Departamento de Zootecnia
Universidade Federal de Viçosa
Viçosa – MG
2014
Exemplares deste livro podem ser adquiridos na:
Livraria UFV on-line
www.editora.ufv.br
Televendas: (31) 3899-2234
Diagramação, Digitação e Montagem:
Edson Agostinho Pereira - (31) 3899-2677
Impressão:
Suprema Gráfica - (0xx) 32 3551 2546
Capa e arte:
Alexandre Antônio da Silva – (0xx) 32 9953 1274
Ficha catalográfica preparada pela Seção de Catalogação e
Classificação da Biblioteca Central da UFV
S612
2014
Simpósio de Produção de Gado de Corte
(9. : 2014 : Viçosa, MG)
Anais... [do] 9. Simpósio de Produção de Gado de Corte e 5th
International Symposium of Beef Cattle Production / 9.
Simpósio de Produção de Gado de Corte e 5th
International Symposium of Beef Cattle Production, 19 a 21
de junho de 2014, Viçosa, MG ; editores Sebastião de Campos
Valadares Filho ... [et al.]. – Viçosa, MG : UFV, DZO, 2014.
426p.
ISBN 978.85.8179.063-3
Textos em português e inglês
1. Bovino de corte – Congressos. I. International
Symposium of Beef Cattle Production (5. : 2014 : Viçosa, MG).
II. Valadares Filho, Sebastião de Campos. III. Universidade
Federal de Viçosa. Departamento de Zootecnia. VI. Título.
CDD 22. ed. 636.213
O conteúdo dos artigos contidos nesta publicação é de inteira responsabilidade
dos respectivos autores.
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IX SIMPÓSIO DE PRODUÇÃO DE
GADO DE CORTE
5th INTERNATIONAL SYMPOSIUM OF BEEF CATTLE
PRODUCTION
ANAIS
EDITORES
Sebastião de Campos Valadares Filho
Mário Fonseca Paulino
Mario Luiz Chizzotti
Pedro Veiga Rodrigues Paulino
Aline Gomes da Silva
Diego Zanetti
Felipe Henrique de Moura
Laura Franco Prados
Lívia Vieira de Barros
Luiz Henrique Pereira Silva
Marcos Rocha Manso
Marcos Vinicius Carneiro Pacheco
Pedro Del Bianco Benedeti
19 a 21 de Junho de 2014
Viçosa – MG – Brasil
iii
iv
COMISSÃO
ORGANIZADORA
Acadêmicos:
Aline Gomes da Silva
Diego Zanetti
Felipe Henrique de Moura
Laura Franco Prados
Lívia Vieira de Barros
Luiz Henrique Pereira Silva
Marcos Rocha Manso
Marcos Vinicius Carneiro Pacheco
Pedro Del Bianco Benedeti
Professores:
Sebastião de Campos Valadares Filho
Mário Fonseca Paulino
Mario Luiz Chizzotti
Pedro Veiga Rodrigues Paulino
Funcionários:
Edson Agostinho Pereira
Márcia Danielly Cavalcanti Silva
Júlia Gravina
v
vi
AGRADECIMENTOS
Aos Professores:
A todos os professores do Departamento de Zootecnia da
Universidade Federal de Viçosa, que contribuíram para o sucesso
do evento.
Aos Funcionários:
A todos os funcionários do Departamento de Zootecnia, em
especial ao Edson, Venâncio, Rosana e Fernanda pela boa
vontade e colaboração na realização dos preparativos deste
evento.
A todos os funcionários da FUNARBE, especialmente à
Flávia Ferraz, Nikolas Frederico Campos, Zilda Maria Quintão
Valente e Amanda Prado Fernandes.
Aos Amigos:
À Márcia Danielly Cavalcanti Silva e à Júlia Gravina, pela
dedicação na secretaria do evento.
Aos acadêmicos André Mauric Frossard Ribeiro e Nadson
Souza pelo apoio imprescindível no uso dos recursos de
multimídia das palestras durante o evento.
Ao amigo Wender “Roxx” da “Fazendinha” pela parceria na
organização da Beer Beef Fest.
Ao Mozart Alves Fonseca
A essa grande pessoa, amigo fundamental nas últimas
edições do evento, sempre tornando o ambiente agradável com
seu bom humor. O sucesso do SIMCORTE é o resultado do
trabalho e da dedicação de pessoas como você. Muito obrigado!
vii
Ao Pedro Veiga Rodrigues Paulino
A esse brilhante profissional, imprescindível por seu
conhecimento e percepção das carências da pecuária de corte
nacional, além ser o porta voz do SIMCORTE no exterior. Por todos
os seus esforços em prol do evento, seremos sempre gratos.
Aos Palestrantes:
Dra. Alison Louise Van Eenennaam - UC DAVIS
Antônio Celso Barbosa Lopes - Diretor APROVA
Danilo Grandini - PHIBRO
Prof. Ed Hoffman Madureira - USP Pirassununga
Prof. Edenio Detmann - UFV
Dr. Jeffery Carroll - USDA
Prof. Keith Belk - Colorado State University
Prof. Lino Roberto Ferreira - UFV
Prof. Luiz Carlos Baldicero Molion - UFAL
Dr. Marcelo Neves Ribas - INTERGADO
Prof. Mário Fonseca Paulino - UFV
Prof. Mário Luiz Chizzotti - UFV
Murilo Henrique Quintiliano - ETCO e FAI do Brasil
Dra. Patrícia Perondi Anchão de Oliveira - Embrapa
Pecuária Sudeste
Dr. Pedro Veiga Rodrigues Paulino - NUTRON / CARGILL
Prof. Pekka Huhtanen - Swedish University of
Agricultural Sciences
Prof. Peter Udén - Swedish University of Agricultural
Sciences
Dr. Renato Andreotti e Silva - Embrapa Gado de Corte
Prof. Roberto Sartori - ESALQ USP
Prof. Sebastião de Campos Valadares Filho - UFV
viii
Aos Moderadores
Prof. Alysson Saraiva - UFV
Profª. Claúdia Batista Sampaio - UFV
Prof. Dilermando Miranda da Fonseca - UFV
Prof. Edenio Detmann - UFV
Prof. Ériton Egídio Lisboa Valente - UNIOESTE
Prof. Giovanni Ribeiro de Carvalho - UFV
Dr. Lincoln da Silva Amorim - UFV
Profª. Lívia Vieira de Barros - UNEMAT
Profª. Luciana Navajas Rennó - UFV
Prof. Luís Augusto Nero - UFV
Prof. Marcos Inácio Marcondes - UFV
Prof. Mário Luiz Chizzotti - UFV
Dr. Pedro Veiga Rodrigues Paulino – Nutron/Cargill
Prof. Rafael Mezzomo - UFRA
Prof. Roberto Max Protil - UFV
Prof. Sebastião de Campos Valadares Filho - UFV
Profa. Simone Eliza Facioni Guimarães - UFV
ix
Aos Patrocinadores e Apoiadores:
A todas as empresas, pela participação e confiança,
imprescindíveis para a realização deste evento.
BEEFPOINT
CAPES
CNPq
CPT – Centro de Produções Técnicas
CRMV/MG
DBO
FAPEMIG
FUNARBE
INTERGADO
NUTRIPLAN
NUTRON Alimentos S.A.
SCOT Consultoria
TD Software LTDA
TORTUGA/DSM
x
PREFÁCIO
SIMCORTE - O Encontro do Boi Verde-Amarelo
Toda a cadeia produtiva da carne deve estar atenta às
mudanças que ocorrem com frequência em um setor cada vez
mais exigente. Para isso, a eficiência produtiva é fundamental,
pois embora sejam crescentes os valores absolutos das
exportações, os custos de produção vêm aumentando, forçando o
setor a se tornar mais competitivo e sustentável. Diante disso, a
conscientização do produtor, base da cadeia da carne, e de
técnicos, responsáveis pela transferência de tecnologia das
universidades e centros de pesquisa para o campo, torna-se
ponto de partida para a melhoria da eficiência.
É certo que a lucratividade e a viabilidade de um negócio
passam pela atenção ao meio-ambiente e pela responsabilidade
social. Além disso, a pecuária de corte passa por uma
necessidade contínua de aperfeiçoamento, aumento de
produtividade, eficiência e lucratividade. Sendo assim, para que a
pecuária de corte se torne uma atividade lucrativa e com potencial
para enfrentar as crises de mercado, é necessário que os
profissionais envolvidos na atividade busquem entender e
enfrentar as três demandas do sistema de produção, são elas:
imagem, sustentabilidade e lucratividade. Esses são os três
pilares que devem ser a base do sistema de produção de carne
bovina, sendo que eles são interligados e interdependentes.
Portanto, a divulgação das mais recentes tecnologias
geradas no país e no mundo é vital para o desenvolvimento da
pecuária de corte nacional. Neste sentido, o SIMCORTE tem
como principal missão promover o desenvolvimento da pecuária
de corte nacional com ênfase no boi verde-amarelo.
Os Editores
xi
xii
ÍNDICE
AN OVERVIEW OF FORAGE QUALITY EVALUATION FOR CATTLE
1
Peter Udén
PREDICTION OF METHANE EMISSIONS IN CATTLE ………………...
29
Pekka Huhtanen and Mohammad Ramin
DEVELOPMENT OF NICH MARKETS FOR HIGH QUALITY BEEF......
61
Keith E. Belk
NUTRITION AND IMMUNE SYSTEM IN BEEF CATTLE: IMPACTS
ON HEALTH AND WELL-BEING OF THE ANIMAL……………………..
73
Jeffery A. Carroll and Nicole C. Burdick Sanchez
INNOVATIONS IN THE IDENTIFICATION OF GENETICALLYSUPERIOR CATTLE: IMPACTS OF GENOMIC TOOLS ON GENETIC
EVALUATION PROGRAMS ………………………………………………..
83
Alison Van Eenennaam
MECANISMOS FISIOLÓGICOS E MOLECULARES ENVOLVIDOS
COM A MACIEZ DA CARNE..................................................................
109
P.V.R. Paulino, M.S. Duarte
ASSOCIATIVISMO NA BOVINOCULTURA PROFISSIONAL - O CASO
DA APROVA……………………………………………………………………
127
Antonio Celso Barbosa Lopes
BOVINOCULTURA OTIMIZADA.............................................................
139
Mário Fonseca Paulino, Edenio Detmann, Aline Gomes da Silva, Daniel Mageste de Almeida,
David Esteban Contreras Márquez, Deilen Paff Stelo Moreno, Felipe Henrique de Moura, Javier
Enrique Garces Cardenas, Josilaine Aparecida da Costa Lima, Leandro Soares Martins, Marcos
Rocha Manso, Roman Enrique Maza Ortega, Sidnei Antônio Lopes, Victor Valério de Carvalho
FUNDAMENTOS
TECNOLÓGICOS
ASSOCIADOS
AOS
DIFERENTES MODELOS DIETÉTICOS PARA BOVINOS EM
CONFINAMENTO, E USO DO BR-CORTE 2.0 PARA FORMULAR
DIETAS E PREDIZER O DESEMPENHO DE BOVINOS.......................
165
Sebastião de Campos Valadares Filho, Luiz Henrique Pereira Silva, Pedro Del Bianco Benedeti,
Polyana Albino Silva Machado
INSTRUMENTOS DE PRECISÃO PARA SUPORTE ÀS ATIVIDADES
ZOOTÉCNICAS.......................................................................................
213
Marcelo Neves Ribas, Mario Luiz Chizzotti, Fernanda Samarini Machado, Thiago Meireles Felix
xiii
ASPECTOS NUTRICIONAIS APLICADOS A BOVINOS EM
PASTEJO NOS TRÓPICOS....................................................................
239
Edenio Detmann, Mário Fonseca Paulino, Sebastião de Campos Valadares Filho, Erick
Darlisson Batista, Luana Marta de Almeida Rufino
PRODUTIVIDADE NA BOVINOCULTURA INOVADORA – O BEM
ESTAR NA FAZENDA.............................................................................
269
Murilo Henrique Quintiliano
MITOS E VERDADES SOBRE A INFLUÊNCIA DO METANO NO
AQUECIMENTO GLOBAL......................................................................
285
Luiz Carlos Baldicero Molion
EVOLUÇÃO NA RECOMENDAÇÃO DE FERTILIZAÇÃO DE SOLOS
SOB PASTAGENS: EFICIÊNCIA E SUSTENTABILIDADE NA
PRODUÇÃO PECUÁRIA........................................................................
289
Patrícia Perondi Anchão Oliveira, Alberto Carlos Campos Bernardi, Teresa Cristina
Alves, André de Faria Pedroso
AVANÇOS TECNOLÓGICOS NO CONTROLE QUÍMICO DE
PLANTAS DANINHAS DE PASTAGENS...............................................
345
Christiane Augusta Diniz Melo, Lino Roberto Ferreira
ANÁLISE CRÍTICA DE FATORES QUE INTERFEREM NA
FERTILIDADE DE VACAS ZEBUÍNAS..................................................
367
Ed Hoffmann Madureira, Milton Maturana Filho, Kleber Menegon Lemes, Julio César
Barboza Silva
INTERAÇÃO NUTRIÇÃO, ENDOCRINOLOGIA E REPRODUÇÃO
PARA OBTENÇÃO DE DESEMPENHO REPRODUTIVO ÓTIMO.........
401
Roberto Sartori, Monique Mendes Guardieiro
ATUALIZAÇÃO SOBRE O CONTROLE ESTRATÉGICO DO
CARRAPATO-DO-BOI............................................................................
Renato Andreotti
xiv
415
AN OVERVIEW OF FORAGE QUALITY EVALUATION
FOR CATTLE
Peter Udén
Feed Science Division, Department of Animal Nutrition & Management, Swedish University of
Agricultural Sciences, Kungsängen Research Centre, 753 23 Uppsala, Sweden
ABSTRACT
This paper examines the composition of forages from
temperate and tropical environments. Published and unpublished
data are used as illustrations in this review. Components in fresh and
ensiled forages discussed are dry matter, ash and selected mineral
elements, N fractions, non-structural carbohydrates, insoluble fiber
fractions, tannins, organic acids and fermentation end-products. The
significance of fiber is especially emphasized. Composition is
discussed as affected by climate and maturity and how the different
components relate to animal nutrition. A potential, but rarely used
feed evaluation method of particular relevance to tropical forages, is
also reviewed.
INTRODUCTION
Natural pastures and ley crops dominate land use in many
parts of the World. However, in countries, such as Vietnam, they are
in short supply and dairy animals have to be fed by a variety of byproducts (Tham et al., 2013) whereas in Sweden, some 55% of
agricultural land is used for forage production. Forage quality is
paramount to successful dairy and beef production and fed alone,
grazing New Zealand dairy cows can produce on the order of 5000
kg energy corrected milk per lactation (Macdonald et al., 2011) on
high quality grass alone. In this paper, I will focus on what constitutes
forage quality, what can influence it and how can it be evaluated.
Information presented below is based on knowledge from both
temperate and tropical conditions.
2
- IX Simpósio de Produção de Gado de Corte
SOME ANIMAL PERFORMANCE ATTRIBUTES TO CONSIDER
Forages constitute the largest proportion in ruminant diets on
a world-wide basis. In many countries, concentrates are mainly used
for human consumption or for monogastric animals. The attributes of
forages with direct impact on productivity are digestibility and intake.
Forage digestibility has a strong effect on productivity and it can vary
considerably, particularly in temperate grasses, mainly as a result of
plant maturity and species. The greatest obstacle to reach high
performance, however, is intake. Intake is often associated with
digestibility, particularly when looking at the progressive maturation of
a plant. Across species, the relationship is not simple due to intake
limiting compounds such as e.g. alkaloids in immature fescue (Van
Soest, 1994).
Supply of amino acids to the duodenum, or metabolisable
protein (MP), is a function of both feed composition and amount of
feed. Increasing intake increases passage rate from the rumen and
will increase the proportion of rumen undegraded protein and also the
amount of microbial protein to the duodenum per unit intake
(Archimède et al., 1997). The greatest driving force for this is intake
and the effect is on top of the mere increase in protein supply.
Matching MP with animal production potential is of importance as
undersupply reduces performance and oversupply wastes protein
and can cause environmental problems. Predicting MP supply to the
high yielding dairy cow has been a particular challenge to scientists
for a long time but estimates are still far from accurate.
The contribution of forages to the supply of mineral elements
is of importance in many parts of the world particularly where
availability of supplements are scarce or difficult to supply, such as
under extensive grazing practices.
Fibrous feeds such as forages are not only providing energy
and nutrients. Under intensive feeding regimes, fiber is limiting in
maintaining rumen function to avoid acidosis, rumen parakeratosis,
milk fat depression, etc. As forage feeding is important in mitigating
these syndromes, the appropriate feed attributes must be known in
order to formulate suitable rations.
V Simpósio Internacional de Produção de Gado de Corte
-
3
IMPORTANCE OF FORAGE COMPOSITION
Dry matter
To obtain useful estimates of feed composition, the DM
content must be correctly estimated. Aquatic plants (Tham et al.,
2013), cacti (Woldehanna, 2001) and other succulent plants may
contain as little as 80 to 100 g/kg DM whereas plants in the end of
the dry season may be “standing hay”. It is often believed that low
DM content reduces intake. In silages, low intake of wet silages is
much more likely the result of higher levels of fermentation endproducts such as lactic acid and/or ammonia which are associated
with reduced intake (Huhtanen et al., 2002). Wet silages will ferment
more extensively than dry, resulting in lower in sugar levels, reducing
microbial protein synthesis and also provide less rumen
undegradable protein, which in total is likely to limit intake. On-farm
analysis of wet feeds (silages mainly) is of particularly important
when feeding total or partially mixed rations. Dry matter variations in
a bunker silo will alter the proportions of silage and concentrates
which will impact on intake and nutrient supply.
Unfermented feeds are assumed to loose minimal amounts of
organic matter upon drying, whereas in silages, most alcohols and
variable proportions of fermentation acids evaporate with the latter
being a pH dependent process (Weissbach and Strubelt, 2008a).
Direct determination of water in fresh silage is seldom done, due to
the high cost. Instead, a variety of published (e.g. Weissbach and
Strubelt, 2008) or in-house corrections are applied to the oven DM
values. The choice of oven temperature will also affect the
corrections applied which complicates the use of a single equation for
all purposes.
Mineral elements
Ash contains no energy and expressing intake as well as fiber
on an organic matter (OM) basis often makes sense. Harvesting or
grazing conditions can have a major influence on soil contamination
resulting in ash levels of >250 g/kg DM resulting faecal levels in
excess of 400 g/kg DM (Healy, 1973). Silica is the dominant element
4
in ash except in plants grown on alkaline soils (Van Soest, 1994).
Levels of ash in tropical grasses are on the order of 40 to 80 g/kg DM
(Grant, 1973). Silica lowers cell wall digestibility (Van Soest, 1994)
and can wear down teeth in animals consuming them under long
periods. Forages have generally too high Ca:P ratios for milk
production and growth and the situation becomes worse with
advancing plant maturity (Fleming, 1973) with P becoming a seriously
limiting element. Plant sodium levels are also restricting animal
performance and levels in forges, except in members of the Atriplex
family, are deficient in Na. Grass tetanus is a specific problem in
immature forages high in K and low in Mg but published reports on
the prevalence in tropical environments are lacking in the literature.
Non-structural carbohydrates
Non-structural carbohydrates in forage plants consist mainly of
WSC (glucose, fructose, sucrose and fructans), starch and pectin and
are rapidly degraded in the rumen. The high degradation rate
contributes to the lowering of rumen pH but also improves microbial
protein synthesis and N efficiency. The difference between temperate
grasses on one hand and tropical grasses and all legumes on the
other hand is that temperate grasses can accumulate large amounts
of fructans whereas the others have no fructans but instead low to
moderate levels of starch (20-50 g/kg DM) in the leaves (Souza et al.,
2010). Tropical grasses are generally low in WSC with the exception
of maize, sweet sorghum and sugar cane. Sugar cane and sweet
sorghum differ from maize in that sucrose is stored in the stem,
possibly to buffer photoassimilate supply to the grains during
maturation (Bihmidine, 2013).
Pectins, which is normally the most abundant “soluble” fiber in
forages, normally exist as calcium gels in between the plant cell walls
(Jarvis, 1984). Few systematic analyses on pectin contents in forages
have been published. Some findings from the literature are presented
in Table 1. Pectin is largely soluble in neutral detergents due to the
presence of EDTA in the neutral detergent solution. Hall et al. (1997)
presented a scheme to estimate neutral detergent soluble fiber by
difference. Values were obtained as ethanol-water insoluble organic
-
5
matter (EIROM) – NDFom – CP in the ethanol-water insoluble
residue + NDFCP - starch in the ethanol-water insoluble residue. This
method has virtues but errors in the five assays required will
accumulate in neutral detergent soluble fiber and fructans will be
included, unless corrected for.
Table 1 - Pectin and uronic acid residues in some temperate plants
Pectin Uronic acids
Species
Red clover
Red clover
Luzerne
Temperate
grasses
Lucerne
Grass
Luzerne
White clover
Red clover
Timothy
Red clover
White clover
Whole barley
Whole wheat
Whole maize
(g/kg dry matter)
≤66
57-81
80-81
114
120
49
175
154
39
40
73
25-34
113
38
72
-
Reference
Wright (1961)
Chesson and Monro (1982)
“
Åman (1993)
“
Bach Knudsen (1997)
“
Odensten (2001)
“
Udén (unpubl.)
“
“
“
“
“
High WSC levels are particularly important for ensuring good
ensiling results. Levels of WSC can be very high in temperate
grasses exceeding 300 g/kg DM (Miller et al., 2001; Udén, 2006). In
C4 grasses, except for maize, sugar cane and sweet sorghum, WSC
levels are generally too low for safe ensiling even with additives.
Legumes are also problematic in that lower WSC contents are
combined with high crude protein (CP) levels and strong buffering
6
capacities (McDonald et al., 1991). Levels of residual WSC in silage
will depend both on original plant WSC and DM content. Ensiling of
legumes benefits from wilting as fermentation then has a chance to
terminate before all WSC are depleted, which otherwise could lead to
an unstable silage and extensive fermentation of protein to butyric
acid and ammonia. Not only WSC are utilized during fermentation,
also pectin, starch and organic acids serve as substrates. Data from
a recent study including ley crops (timothy, red and white clover) from
two harvests and two maturities and whole crops (barley, wheat and
maize) cut at three maturities are shown in Fig. 1 (Udén,
unpublished). When calculated as proportions, WSC accounted for
50, pectin for 25, starch for 14 and organic acids for 11% of the total
loss of organic matter.
Figure 1 - Substrate loss and end-product formation in mini-silos
(average of ley and whole grain crops; Udén, unpubl.).
-
7
Fiber
Structural fiber in ruminant and equine diets is normally
measured as NDF (Van Soest et al., 1991). Main components are
cellulose, hemicellulose, lignin, some resistant protein and silica,
unless when expressed on a more preferable ash-free basis.
Determination of NDF is often a problem of filtration and complete
removal of starch (Mertens, 2002) and of loss of fine particles (Udén,
2006; Raffrenato and Van Amburgh, 2011). We have used a new
method for the complete removal of starch in whole crops by
including a 1-h pre-treatment with a heat tolerant amylase in acetate
buffer. The high temperature should preclude enzymatic degradation
of hemicellulose and, in the absence of EDTA (in the neutral
detergent solution), amylase activity was not reduced. Starch removal
has so far appeared complete as none filtrates do not test positive
against iodine.
Levels of NDF are highest in cereal straws and tropical
grasses and lowest in temperate legumes (Table 2). Lignin content is
high in cereal straws and tropical grasses and low in immature
temperate grasses. Legumes, generally have lower NDF and higher
lignin contents which renders legume NDF more lignified than
grasses. Two intrinsic characteristics of NDF are important for the
contribution of NDF to the supply of energy – its rate of digestion and
its indigestibility (INDF) or potential degradability. The proportion of
INDF sets the limit to microbial degradation and the rate signifies how
rapidly energy becomes available.
8
Table 2 - Content of NDF and lignin in tropical and temperate forages
Forage
NDF
Range
Lignin
Mean Range
Mean
Grasses
Tropical
Maize
385-654
437
16-46
26
FAO, 2014
Napier grass
544-799
715
27-83
57
FAO, 2014
73
FAO, 2014
Pangola grass (56 d)
762
Para grass
660-803
685
36-100
62
FAO, 2014
Cereal straws
384-894
737
9-132
65
FAO, 2014
Sugar cane
253-805
502
17-95
42
FAO, 2014
Four grasses
688-799
730
84-110
100
Mero and Udén, 1998a
550-670
600
30-50
40
Spörndly, 2003
FAO, 2014
Temperate
Unspecified
Forage legumes
Tropical
Centro
Greenleaf desmodium
440-682
554
47-142
85
383-630
543
86-128
105
Perennial soybeans
329-633
507
57-108
79
Four forages legumes
593-660
616
101-146
126
Mero and Udén, 1998b
Spörndly, 2003
Temperate
Forage legumes
Red clover
400-460
430
40-80
60
Alfalfa
360-460
410
50-90
70
Figure 2 shows a comparison of four promising grasses and
legumes grown in Tanzania with respect to their potential digestibility
and degradation rate. What is apparent from the figure is that: a) the
grasses and legumes had similar potential degradabilities of leaves
and stems, respectively, b) leaves were more degradable than stems,
c) legume leaves and stems degraded more rapidly than in grasses
and d) legume leaves degraded more rapidly than stems but grasses
-
9
were more similar in that respect. The benefit of a high fermentation
rate is that it reduces the need for a long residence time in the rumen
and, hence, reduces the effect of ruminal passage rate on
digestibility. This means less of a depression in digestibility with
increasing intake. Increased digestion rate also benefits efficiency of
net microbial protein synthesis as implemented in the Cornell Net
Carbohydrate and Protein System (Sniffen et al., 1992) as well as in
in the Nordic Feed Evaluation System ‘NorFor’ (Volden, 2011).
Figure 2 - Organic matter degradation rate and potential
degradability in sacco of four tropical grass and legume
stems and leaves where: CGM=Chloris gayana cv.
Mpwapwa; CCG=Cenchrus ciliaris cv. Gayndah;
CCB=CC. cv. Biloela; PCB= Panicum coloratum cv.
Bambatsi; NWM= Neonetonia wightii cv. Mpwapwa;
MAA=Macrotyloma axillare cv. Archer; MAS=Macroptilium
atropurpureum cv. Siratro; SSS=Stylosanthes scabra cv.
Seca (Mero and Udén, 1997b).
10 - IX Simpósio de Produção de Gado de Corte
Digestibility of NDF is to some extent regulated by lignin as it
plays an important role in the maturation and architecture of the cell
wall matrix which is likely to decide its digestibility but, so far,
impossible to assay. In the Cornell Net Carbohydrate and Protein
System (Sniffen et al., 1992), the proportion of indigestible NDF is
assumed to be 2.4*lignin proportion. However, application of NDF
lignification in prediction of digestibility often fail when applied within a
plant species (Mbwile and Udén, 1997a).
As fiber has a comparatively slow rate of fermentation,
compared to the non-fiber components, a long residence time in the
rumen is necessary in order to achieve a reasonable degree of
utilization. Fiber occupies space in the rumen and forces the animal
to ruminate in order to enable passage out of the rumen. The need to
ruminate reduces time available for eating in contrast to a nonruminant such as the horse. Fiber, therefore, plays a major role in
control of intake which has, e.g., been implemented in the Cornell Net
Carbohydrate and Protein System (Fox et al., 1992). Also in NorFor,
the NDF content of each feed is part of the calculation of a basic ‘fill
values’ (Volden, 2011) for use in equations to estimate diet intake of
both growing and lactating cattle.
Chewing is important to high producing ruminants in that
rumen pH is maintained by the saliva produced and that fluid
passage rate increases which decreases microbial maintenance,
resulting in more microbial protein to the duodenum. It has long been
known that fiber particle size also affects chewing and intake.
Mertens (1997) introduced the concept of physically effective NDF
peNDF which was the product of the ‘physical effectiveness factor’
(pef; 0 to 1) and NDF content. Value of pef for long grass hay was
classified as 1 and <0.3 for ground feeds based on sieving data and
Mertens (1997) showed that peNDF would predict chewing with
reasonable accuracy. A chewing index is used presently in NorFor
(Nørgaard et al., 2011) based on work by Nørgaard (1986). The
chewing index can be estimated from particle size measurements
(Nørgaard et al., 2011) and by adding a ‘hardness factor’ based on
the content of INDF. A minimum chewing time per unit DM is used in
the formulation of safe rations in NorFor.
- 11
d
Figure 3 - Minimal (d) and maximal (b) NDF contents in dairy cow
rations as affected by intake capacity and milk yields (c)
(after Mertens, 1987).
As forage NDF has a positive impact on chewing but a
negative impact on net energy intake, Mertens (1987), tried to
combine requirements and allowable ration NDF concentrations for
dairy cows at different production levels (Fig. 3). Using the following
assumptions: a) a minimum NDF concentration of 25% of DM (‘d’
line) is required to prevent acidosis, milk fat depression, etc., b)
potential intake levels increase with decreasing ration NDF content
(rumen physical limitation effect; ’b’→’a’ line) and c) intake
requirements will increase with decreasing ration energy density
(NDF less digestible than non-structural carbohydrates; ‘c’→’b’ lines)
and milk yield (compare ‘c’ lines), allowable NDF ranges were
derived. These gaps are those seen between line ‘d’ and the ‘abbb’
line. The figure points to an obvious problem for the dairy farmer
which occurs at high milk yields to ensure a ration NDF level within
very narrow boundaries.
Protein
Crude protein is estimated from total N assuming an average
N proportion of 0.16 in the proteins. This proportion will change with
proportion of free amino acids, ammonia and nitrate in the forage.
Ammonia-N can be a high proportion of total N in silages which have
undergone aerobic deterioration. Proportions >5% are generally
regarded in Sweden to signify excessive degradation. Levels of
nitrate up to 30 g/kg DM in ryegrass were found by Prins (1983) when
fertilizing 160 kg N/ha/cut. The Kjeldahl procedure does not recover
all nitrate-N, unless specifically converted to ammonia (Dupreez and
Bate, 1989). Swedish recommendations for safe nitrate levels specify
that they should not be higher than 1.2 g NO3/kg diet DM.
Forages provide MP mainly in the form of microbial protein
due to a rapid degradation of their proteins in the rumen. Table
values for effective protein degradation (EPD) in the rumen are set at
80% in Swedish feed tables (Spörndly, 2003) based on in sacco
degradation profiles and an 8% passage rate. Forages and,
particularly, silages have high proportions of buffer soluble N which
greatly impacts on EPD by being assumed not to leave the rumen. In
the NorFor model, soluble amino acids and peptide degradation is
calculated separately and can contribute to MP at high intake levels.
Increasing silage DM content will reduce the protein degradation to
amino acids and peptides (NPN) during ensiling and increase rumen
undegraded protein from approximately 150 to 200 g/kg CP
(Edmunds et al., 2012). In our own study, we found a reduced buffer
soluble N (BSN) proportion with increasing DM content and also an
effect of formic acid treatment at the lowest DM content in 3 varieties
of sainfoin (Lorenz and Udén, 2011; Fig 4). There are at least two
other interesting possibilities to reduce EPD in forages which may
have greater potential.
- 13
Figure 4 - Effect of dry matter content and formic acid (FA) treatment
(FM=fresh matter) on proportion of buffer soluble N (BSN)
in ensiled sainfoin (Lorenz and Udén, 2011).
Tannins reduce ruminal protein degradation in tannin-rich
legume silages such as sainfoin (Onobrychis viciifolia; Wang et al.,
2007), birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus; Albrecht and Muck, 1991)
and tannin supplemented perennial ryegrass (Lolium perenne) silage
(Salawu et al., 1999). The protein binding effect of tannins can,
however, be alleviated by polyethylene glycol (PEG). If PEG is added
to tannin rich sainfoin before ensiling, BSN levels after ensiling
becomes comparable to a grass-clover mixture (Lorenz et al., 2010).
It is also known that in red clover (Broderick and Albrecht
(1997) and perennial peanut (Sullivan and Foster, 2013), which
contains no tannins, proteins are degraded slower and more similar
to many low tannin legumes. Polyphenol oxidase can oxidize phenols
to quinones resulting in cross-linking of protein polymers (Igarashi
and Yasui, 1985) also noted as a browning reaction. Reduced protein
degradation in silage (Albrecht and Muck, 1991) and in the rumen
(Albrecht and Broderick, 1992) depends also on the presence of PPO
substrates in the form of simple phenols (Sullivan and Foster, 2013)
which may explain the absence of effects in some studies.
Organic acids
Information on plant organic acids levels in forage plants are
scarce in the literature and generally from studies conducted some
50 years ago. A summary was presented by Dijkshoorn (1973)
showing total levels in the range of 13 – 72 in temperate grasses and
30 – 100 g/kg DM in legumes. Many organic acids are metabolic
intermediates of the Krebs cycle (malic, citric, fumaric, aconitic and
succinic acid) but also shikimic, quinic and malonic acids are present.
High levels (>50 g/kg DM) of aconitic acid has been found in maize
(Chen et al., 2007). Particularly the Krebs cycle acids are rapidly
degraded by rumen bacteria but trans-aconitic acid is converted to
tricarballylic acid (a potential chelating agent of Mg), and therefore a
suspected cause of grass tetanus (Russel and Forsberg, 1986). In
tropical grasses, oxalic acid has been reported at a maximum level of
42 g/kg DM (Dijkshoorn, 1973) but levels of 109 g/kg DM of Ca
bound oxalic acid was present in prickly pear cactus (Woldehanna
and Udén, unpubl.). Oxalic acid can be metabolized in the rumen and
40 g/d per sheep can been tolerated by adapted sheep (Allison et al.,
1977).
Phenolics
Tannins are of particular interest among the non-lignin
phenolic substances due to their protein binding capacity, as
mentioned earlier, but are also potential anti-helminthics (MuellerHarvey, 2006). Condensed tannins are the most abundant and are
important in species of Acacia, Dichrostachys, Hedysarum,
Leucaena, Lotus, Onobrychis and others (Mueller-Harvey, 2006).
However, assessing tannin activities is complex. Precipitation
depends both on type of protein with: Rubisco<rapeseed<bovine
serum albumin and on tannin source (Lorenz et al., 2013).
Nevertheless, mean degree of polymerization, proportions of cisversus trans-flavanol subunits or prodelphinidins versus procyanidins
among the sainfoin condensed tannins were not sufficient to explain
precipitation (Lorenz et al., 2013). Sainfoin tannin levels, estimated
by either chemical or precipitation assays (radial diffusion) were also
unable to predict resistance to ruminal degradation (Lorenz et al.,
- 15
2012). A reduced degradation of protein in the rumen must not be
followed by a reduced digestion of protein post-ruminally. Several
browse plants have lower than expected CP digestibilities (MuellerHarvey, 2006). In our own studies, we found lactating camels in
Ethiopia to respond better to a protein supplement (groundnut cake)
than to a carbohydrate supplement (maize grain), in spite of an
average mixed browse CP content of approximately 170 g/kg DM
(Dereje and Udén, 2005a,b). An explanation for this could be a
reduced total availability of CP from the browse due to irreversible
protein-tannin complexes.
Table 3 - Residual sugars (WSC) and fermentation end-products
(g/kg DM) in Swedish silages (Udén, unpubl.)
Item
Dry matter (g/kg)
WSC
End-products
Lactate
Acetate
Propionate
Butyrate
Succinate
2,3 butanediol
Ethanol
Total
No.
646
346
601
Max
800
218.5
Min
130
0.2
Mean
384
55.9
131.6
73.1
16.6
86.8
31.8
57.7
57.6
209.3
0.2
0.0
0.1
0.3
0.4
0.0
0.4
2.7
27.3
7.1
2.6
8.6
8.9
10.4
14.1
69.2
Fermentation end-products
Fermentation
end-products
from
silage
contribute
considerably to the nutrition of ruminants. Levels in 601 silages made
from mainly clover-grass leys in Sweden (Udén, unpubl.) are shown
in Table 3. Sugar cane silages can sometimes reach extreme levels
of ethanol above 200 g/kg DM while still having levels of lactic and
acetic acid levels of 50 and 40 g/kg DM, respectively with a total sum
of end-products >300 g/kg DM (Avila et el., 2014). In NorFor (Volden,
2011), total fermentation acids and ammonia N will reduce predicted
intake in a curvilinear manner. It is very likely that ethanol also has a
depressing effect on intake. It can cause off flavor in milk (Randby,
1999) and has a lower than expected energy value (Daniel et al.,
2013). Higher alcohols such as 1,2 propanediol in maize silages
(Wang et al., 2012) and 2,3 butanediol in grass-clover silages (Table
3) occur in levels comparable to acetic acid and they may have a
negative impact on animal metabolism. Extensive silage fermentation
will reduce levels of substrates (particularly WSC) to rumen
microorganisms and may also result in elevated silage NH3 levels.
These two circumstances will result in lower microbial efficiency and
MP supply to the animal. Experiments with low-DM silages have also
reported
positive
production
responses
from
fishmeal
supplementation (low rumen degradability), a likely result from
correcting a deficient MP supply from the silages (Cottrill et al., 1982,
Oldham et al., 1985).
Few descriptions of forages in the literature include “complete”
analyses to account for sample DM. In ruminant feeding studies,
components such as ash, neutral detergent fiber (NDF), crude protein
(CP), crude fat, water soluble carbohydrates (WSC, starch and the
specific characteristics of these components e.g. rumen
degradability) are thought to be sufficient to evaluate animal
performance. In NRC (2001), no complete feed composition is
required as energy values are estimated from total digestible
nutrients which, in turn, may be calculated from the sum of digestible
non-fiber carbohydrates, CP, fatty acids, NDF and lignin. In NorFor
(Volden and Gustafsson, 2011), which is a substrate based system, a
rest fraction (RestCHO) is calculated as the fraction remaining after
subtracting ash, CP crude fat, aNDFom and starch and FP. The
fraction is assumed to contain WSC, β-glucans and pectin. NorFor
feed tables (accessed 2012-02-06) revealed that ley crops and
silages contain on average 144 and 105 (85 – 294) g kg/DM after
subtraction of WSC, respectively. Data from our laboratory are shown
in Fig. 5 with sums of analytical values including ash, CP, protein-free
NDF, crude fat, starch, pectin, WSC, plant organic acids, total
phenolics and fermentation acids and alcohols.
- 17
Figure 5 - Total analytical recovery of crops and silages (Udén, unpubl.).
Climate and plant maturity
In temperate climates, temperature, day length and radiation
changes over the growing season play a fundamental role in the
control of plant metabolism and, hence, maturation, WSC and CP
levels as well as digestibility. This has been well described by Van
Soest (1994). In the tropics, these seasonal changes play much less
of a role. Digestibility of forage declines with decreasing latitude as a
result of increasing environmental temperature (McLeod and Minson,
1973). Plant age has a considerable influence on both digestibility
and intake, irrespective of climate, but digestibility change is slower at
low latitudes (Fig. 7) as compared to high (Fig. 6). Leaf proportion
decreases in grasses with age (Deinum et al., 1981, Mbwile and
Udén, 1997b) and this is one factor decreasing both digestibility and
intake. Maturity is not uniform within a grass. The flag leaf is the least
mature and, therefore, digestibility decreases with level of insertion
(Hacker and Minson, 1981). Alfalfa behaves somewhat different from
grasses in that leaf digestibility is maintained with age whereas stems
decline rapidly. This was not true for the four tropical legumes (see
Fig. 2) studied by Mero and Udén (1997b) where neither leaves or
stems declined appreciably with age, only the leaf stem ratio, which
caused a decline in whole plant digestibility.
Figure 6 - Effect of age on composition (NDF=neutral detergent
fiber; LGN=lignin) and in vitro organic matter digestibility
(IVOMD) of whole plant Rhodes grass in Tanzania
(Mbwile and Udén, 1997a).
- 19
Figure 7 - D-value (digestible organic matter in the DM; %) and rate
of decline in D-value (%/day) in timothy (leaf %=30) grown
at different latitudes north (after Deinum et al., 1981).
A production value of forage
Forage evaluation is complex and often has to be evaluated
taking concentrates into account in production trials. An important
factor to include when animals are fed forages is their eating behavior
as intake estimates are influenced by animal selection. This becomes
particularly obvious when plant differentiation is large as is the case
with legumes and with many tropical plants. Studies by Poppy et al.
(1981) showed that cattle consumed 35 and sheep 21% more leaf
than stem fraction when offered Pangola or Rhodes grass leaves and
stems separately. There was, however, no difference in in stem and
leaf digestibility.
Zemmelink and ’t Mannetje (2002) were concerned with
selective intake of leaves by animals and how to evaluate tropical
forages. They had noted that intake and often digestibility would
increase in tropical forages with the amount of refusals allowed
(mainly stems) and that no fixed digestibility or intake was possible to
determine. Therefore, they developed the concept of ‘Value for
Animal Production’ (VAP). VAP integrates both intake and digestibility
into one value and can be used to determine optimal feeding level or
stocking rate in a grazing situation. A maximum value for VAP
(VAPmax) was calculated as: VAPmax = (digestible DM intake –
maintenance requirement of digestible DM)/DM offered. Calculations
were done from the response curve of digestible DM intake upon
multiple levels of DM offered. In the grazing situation, stocking rates
would be used to estimate VAP. In the study of Mero and Udén
(1998a), four tropical grasses (see Fig. 2) at 6 and 10 weeks of
regrowth were fed at five levels to sheep. Results in Figure 8 show
that theoretical levels of refusals become substantial at VAPmax. It
can be argued that such evaluations are costly and in practice,
animal numbers must also be adjusted to the amount of forage
available. It may, however, be possible that approximate
recommendations of refusal levels can be developed for different
forages and maturities to maximize VAP. This author would welcome
further investigations of the concept of VAP in production studies to
find out how best a fixed amount of forage can be converted into
animal products.
- 21
Figure 8 - Estimation of optimal feeding (FLopt) of four tropical
grasses (6 and 10 week regrowths) to obtain maximal
values of VAP (VAPmax) in sheep (from Mero and Udén,
1998a). For abbreviations, see Fig 2.
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INSTRUMENTOS DE PRECISÃO PARA SUPORTE ÀS
ATIVIDADES ZOOTÉCNICAS
Marcelo Neves Ribas1,2, Mario Luiz Chizzotti3,4, Fernanda
Samarini Machado5, Thiago Meireles Felix2
1
Intergado Tecnologia, Contagem - MG
Seva Engenharia Eletrônica, Bolsista RHAE - CNPq
3
Universidade Federal de Viçosa, Viçosa – MG
4
PreciZoo – Zootecnia de Precisão Ind. e Com. LTDA, Lavras - MG
5
Embrapa Gado de Leite, Juiz de Fora - MG
2
INTRODUÇÃO
Nos últimos anos, além da crescente percepção dos
consumidores quanto à segurança alimentar, a pecuária e a
pesquisa nacional vem lidando com novos desafios: exigência por
bem-estar animal (BEA) e mitigação dos impactos ambientais. A
sociedade, em especial o mercado consumidor europeu, está cada
vez mais exigente quanto à forma com que os animais são tratados
ou manejados, e esta nova demanda irá alterar significativamente as
normas e padrões dos sistemas de produção brasileiros.
Além dessas novas transformações impostas pelo mercado
consumidor, o aumento constante nos custos de produção,
principalmente com a nutrição dos animais, tem provocado redução
significativa das margens de lucro da atividade. Esta tendência de
redução da margem de lucro, que já foi observada no passado na
suinocultura e avicultura, têm obrigado pecuaristas e técnicos a
mudar as práticas de criação em busca de estratégias que
promovam aumento da eficiência produtiva na bovinocultura, sem
que o conforto e saúde dos animais sejam comprometidos.
A busca pela eficiência produtiva e a adequação dos sistemas
de produção às exigências mercadológicas passa obrigatoriamente
pela melhoria da gestão de toda cadeia produtiva, em especial das
etapas que ocorrem nas propriedades rurais. No Brasil, ainda
imperam os sistemas de produção “tradicionais” que são
caracterizados por baixa coleta de dados, o que por sua vez limita a
quantidade de informações necessárias para embasar a tomada de
decisão por gestores – produtores e técnicos.
Neste cenário de grandes desafios e mudanças, a Zootecnia
ou Pecuária de precisão surge como grande promessa na pecuária
mundial, já que tem como premissa básica a integração de diversas
áreas de conhecimento em prol da melhoria na captação e
interpretação de dados, e consequentemente otimizar a produção
animal.
GESTÃO DA INFORMAÇÃO
“Não se gerencia o que não se mede,
não se mede o que não se define,
não se define o que não se entende,
e não há sucesso no que não se gerencia”
(William Edwards Deming)
A informação, seja ela de qualquer natureza (científica,
econômica, social, técnica, gerencial, produtiva), é considerada
como insumo básico do atual cenário competitivo. Como a
informação tem papel de suporte aos tomadores de decisão, é
importante que cada segmento de mercado direcione seus esforços
para a captura, a armazenagem e a interpretação da informação que
melhor lhes convém, de forma dinâmica e precisa (Dantas, 2005).
Uma das funções essenciais dos fluxos informacionais é dotar
os gestores de subsídios imprescindíveis ao processo de tomada de
decisões. De acordo com Oliveira e Bertucci (2003), o
gerenciamento da informação tornou-se um instrumento estratégico
necessário para controlar e auxiliar decisões, através de melhorias
no fluxo da informação, do controle, análise e consolidação da
informação para os seus usuários. Outro passo fundamental no
processo de gestão da informação é a obtenção de dados.
Davenport (1998) afirma que o processo mais eficaz de gestão é
aquele que incorpora um sistema de aquisição contínua de dados.
Na pecuária brasileira, a inadequação de informações
relaciona-se tanto a seu aspecto quantitativo, quanto qualitativo. É
muito comum termos insuficiência de dados ou excesso de
informações de má qualidade, o que não favorecem uma tomada de
- 215
decisão específica. Outro grande problema está relacionado à
defasagem das informações. Os dados coletados de forma eficiente
quando interpretados tardiamente, podem retardar e comprometer a
tomada de decisão. Em resumo, os responsáveis pelas decisões
(produtores e técnicos) são levados a acreditar em seu feeling e
tomam decisões baseadas muitas vezes apenas na intuição, quando
a objetividade também deveria estar presente no processo.
Historicamente, os produtores têm utilizado experiência e
avaliações visuais para detectar animais mais eficientes e também
animais que apresentam algum sinal clínico de estresse ou doença
(Hamrita et al., 1997). Esta habilidade nunca poderá ser totalmente
substituída ou eliminada, porém, a falta de profissionais qualificados
e principalmente o aumento dos rebanhos têm dificultado este
trabalho. Segundo Bêrni (2006), a proporção da mão de obra
empregada no campo tem caído vertiginosamente (Figura 1), o que
tem limitado cada vez mais a participação direta do ser humano na
coleta de informações úteis para a avaliação de parâmetros
produtivos.
Figura 1 - Mudanças no padrão de uso da mão de obra no Brasil
entre 1949 e 2010.
Fonte: Adaptado de Bêrni, 2006.
A atual produção animal necessita de tecnologias de
informação automatizadas para coleta de dados inerentes ao
ambiente em que os animais estão inseridos, analisando a
interferência dos mesmos na produção e no bem-estar. Há
necessidade de envolvimento dos métodos avançados de controle,
visto que geralmente são utilizados sistemas de automação, visando
principalmente reduzir ou evitar perdas localizadas, otimizando o
sistema de produção (Nääs, 2011).
ZOOTECNIA DE PRECISÃO
Zootecnia de Precisão tem sido denominada como o uso de
tecnologias de automação capazes de mensurar indicadores
fisiológicos, comportamentais e produtivos dos animais, de forma
individualizada, com o objetivo de melhorar as estratégias de gestão e
de desempenho da propriedade.
Os conceitos de zootecnia de precisão já têm sido aplicados em
diversos países há alguns anos, principalmente em sistemas de
produção mais intensivos e tecnificados como suinocultura e avicultura;
contudo, os conceitos podem ser aplicados para qualquer espécie
animal (Frost, 2001). Considerando as demandas atuais e futuras da
sociedade, é irrefutável a necessidade da construção de novos
modelos produtivos; assim, a zootecnia de precisão propõe a criação
de um sistema integrado que atua de modo a unir de forma interativa
processos biológicos e físicos do sistema de produção.
De acordo com Chizzotti et al. (2013), o processo de uso dos
conceitos de zootecnia de precisão demanda algumas premissas como,
ilustradas na figura 2: (1) requer informações contínuas do processo de
resposta (podendo o output [saída de informações] ser expresso em
terminologia da engenharia) ou em frequência e escala adequados para
o feed back do processo controlador; (2) definir o modelo de análise de
dados, com a construção de modelos matemáticos, os quais podem ser
compactos ou com diversas variáveis, e preferencialmente dinâmicos,
podendo usar o output para encontrar variações no input em tempo
real; (3) definir as funções resposta, como um valor a ser alcançado ou
uma trajetória de informações para cada processo, como por exemplo,
- 217
taxa de ganho de peso ou sinais clínicos; (4) processar os dados com
modelos preditores e/ou controladores e (5) realizar a tomada de
decisão, por exemplo, identificar um animal que necessita de
medicação/suplementação, apartar um animal pronto para o abate,
ajustar a dieta de uma lote, etc... Após a tomada de decisão, o sistema
inicia um novo ciclo avaliando se a decisão foi correta e se novos
ajustes serão ou não necessários, tornando o sistema altamente
dinâmico.
Figura 2 - Esquematização dos processos envolvidos em Zootecnia
de Precisão.
Fonte: Adaptado de Chizzotti et al., 2013.
Os pioneiros no desenvolvimento e uso de equipamentos
para zootecnia de precisão foram os pesquisadores do Instituto de
Pesquisa Silsoe, Reino Unido e Leuven University, na Bélgica
(Banhazi et al., 2011). Desenvolvimentos adicionais ocorreram em
outros países da UE, como a Alemanha, Dinamarca, Holanda,
Finlândia e em Israel (Devir et al., 1997; Halachmi et al., 1998). Em
2002, os australianos começaram com a assistência prestada por
cientistas do Reino Unido e da Bélgica (Banhazi et al., 2003).
Diversos trabalhos já demonstraram o potencial da avaliação do
comportamento animal como forma de detecção de doenças
subclínicas, bem como a detecção precoce de sinais clínicos, o que
aumenta a eficácia e reduz os custos do tratamento, como também
contribui com o bem-estar dos animais (Gonzales et al., 2008; Azizi,
2008; Huzzey et al., 2007; Urton et al., 2005; Owens et al., 1998). Na
tabela 1, estão apresentadas algumas publicações e tecnologias
desenvolvidas nos últimos anos, um número muito maior de produtos
tem sido desenvolvido por empresas e comercializados sem objetivo
científico. No Brasil, a zootecnia de precisão é um conceito ainda
incipiente, entretanto, já existem algumas empresas e universidades
trabalhando com o tema.
Tabela 1 -
Exemplos de tecnologias de zootecnia de precisão
desenvolvidas nos últimos anos
Referência
(Exadaktylos et al., 2011)
(Gates et al., 2001)
(Schofield, 1990; Wang et al., 2008; Banhazi
et al., 2009b)
(Maltz et al., 2003)
(Niemi et al., 2010; Banhazi et al., 2009a)
(Frost et al., 2000)
(Mottram, 1997; Stewart et al., 2007)
(Bull et al., 1996)
(Chao et al., 2000; Park et al., 1998; Park et
al., 2007)
(Cronin et al., 2008)
(Doeschl-Wilson et al., 2005)
(Shao and Xin, 2008; Wouters et al., 1990)
(Guarino et al., 2008; Chedad et al., 2001;
Moshou et al., 2001)
Tecnologia/ ferramenta
Melhoria na incubação de ovos via sincronia da eclosão
Controle inteligente da ventilação em galpões para
animais
Estimativa do peso de suínos via imagem
Manejo leiteiro para maximizar o lucro
Aumento do lucro via alimentação de precisão para
suínos
Sensor para colocação automática de suíno
Sistema de monitoramento para bovino
Monitoramento da saúde do úbere e higiene em
bovinos leiteiros
Inspeção de carcaça de aves
Identificador e contador automático de ovos
Predição da composição da carcaça de suínos
Melhoria do controle termal para suínos via imagem
Reconhecimento de tosse em suínos
Fonte: Adaptado de Banhazi et al., 2011.
Já é sabido que não é a tecnologia, mas sim o seu uso
apropriado que cria valor agregado, pois, na era do conhecimento, a
capacidade de adquirir, tratar, interpretar e utilizar a informação de
- 219
forma eficaz é que promove o diferencial estratégico. Coletar as
informações corretas é parte fundamental do processo de gestão. A
seguir, serão apresentados alguns indicadores produtivos,
fisiológicos e comportamentais que podem dar suporte às atividades
zootécnicas, em especial à Bovinocultura de Corte.
IDENTIFICAÇÃO ELETRÔNICA
Muitos fatores têm contribuído para o recente interesse no
desenvolvimento de sistemas automatizados de identificação
eletrônica. Várias organizações representativas da indústria de carne
bovina concluíram que a identificação individual é fundamental para
garantir a qualidade e a segurança da carne bovina. A identificação
dos animais é um componente crítico de qualquer sistema de
controle e gestão concebido para monitorar a qualidade da carne
desde a produção até o consumo (McAllister et al., 2000).
A identificação animal e individualização da informação são
fundamentais nos programas de rastreabilidade, mas também é
considerada a base da Zootecnia de Precisão. Em todo sistema de
produção, há uma considerável variação individual. A formulação de
dietas, por exemplo, é sempre baseada na média de um grupo ou
lote, mas dentro desse, existem indivíduos que apresentam alta
variação em relação à média esperada.
As vantagens do sistema de identificação eletrônica por rádiofreqüência (RFID) são inúmeras, podem ser armazenadas em um
mesmo equipamento diversas informações, tanto sobre o animal,
como sobre a propriedade ou proprietário. A identificação do animal
fica armazenada em um microchip, não necessitando de qualquer
meio físico para a transmissão de seus dados, possuindo desta
forma, fácil comunicabilidade com o sistema central de
processamento e monitoramento (Costa et al., 2010). O sistema de
identificação eletrônica via RFID é constituído por transponder, um
leitor e um software gerenciador. Para efeitos de utilização em
animais, o transponder pode ser utilizado sob a forma de brincos
eletrônicos (Figura 3), injetáveis e através do bolo reticular.
Os sistemas ou métodos tradicionalmente utilizados, como
brincos, colares, tatuagens, ferro quente (a fogo ou elétrico) etc.,
permitem uma identificação prática de cada animal do rebanho.
Entretanto, esses sistemas apresentam dificuldade de visualização e
identificação à distância, necessidade de acondicionamento dos
animais, além de problemas de leitura devido à abrasão dos
caracteres, sujeiras, erros de transcrição e possibilidade de
duplicação de número. Além disso, esses métodos podem sofrer
fraudes ou alterações nas anotações realizadas. (Martins & Lopes,
2003 citado por Costa et al., 2010).
Figura 3 - Animal da raça Senepol identificado com Transponder
auriculares (Botton eletrônico) na Fazenda Grama Senepol,
Pirajuí-SP. A identificação eletrônica por RFID era realizada
por leitoras instaladas em cochos eletrônicos, o que permitia
o registro do consumo e comportamento de ingestão
individualizado dos animais.
- 221
CURVA DE CRESCIMENTO
O processo de crescimento dos animais é um fenômeno
complexo e de grande importância para a área de Zootecnia. O
conhecimento e o controle do crescimento e desenvolvimento dos
ruminantes são tópicos de bastante interesse para os pesquisadores
e produtores, pois o seu domínio permite que o manejo nutricional
dos animais possa ser conduzido eficientemente, além de permitir
que programas de seleção animal sejam elaborados para as
características de crescimento inerentes a cada raça (Tedeschi et al.,
2000).
O estudo dos parâmetros dessas curvas é fundamental para
os programas de melhoramento genético que visam alterar a forma
das curvas de crescimento dos animais. É imprescindível também na
análise bioeconômica para, por exemplo, estimar, após os modelos
ajustados, o tempo (idade) ótimo para o abate do animal, ou seja, o
momento em que a curva de crescimento médio dos animais atinge
o seu máximo ou a maturidade (A) (Figura 4). Após este ponto, o
consumo é destinado à manutenção do animal, a conversão
alimentar é baixa e o custo para manter o animal a campo ou em
confinamento é alto, o que indica o momento de abate ou descarte.
O interesse pelo estudo da curva de crescimento, bem como sua
aplicação no melhoramento genético e manejo animal tem sido
crescente nos últimos anos, como mostrado em diversos trabalhos
(Oliveira et al., 2000; Tedeschi et al., 2000; Almeida, 2005; Forni et
al., 2007).
Figura 4 - Exemplo de curvas de crescimento de 3 animais. Animais
1 e 2 apresentam mesma taxa de maturação (k), apesar
de apresentarem diferentes pesos a maturidade (A). O
animal 3 possui uma taxa de maturação (k) superior aos
dos demais animais, o que o torna mais precoce e foco
nos programas de melhoramento genético. O animal 3
por alcançar o peso a maturidade antes que os demais
animais, poderá ser abatido antes, o que promoverá
maiores ganhos econômicos ao sistema.
Conforme já foi discutido, a estimativa da curva de
crescimento é fundamental para a seleção e manejo dos animais.
Entretanto, ajustes de modelos não-lineares de crescimento têm sido
realizados com conjuntos de dados que não contemplam todo o
crescimento até a maturidade, consequentemente, as inferências
sobre os parâmetros estimados podem estar sujeitas a erros (Toral,
2008). O número e o intervalo de pesagens influenciam
significativamente as estimativas dos parâmetros A e k dos modelos
não-lineares. As estimativas de A e k se aproximam dos valores
paramétricos à medida que diminui o intervalo entre as avaliações e
aumenta o número de pesagens, principalmente na fase inicial do
crescimento.
- 223
Utilizando o método de pesagem tradicional, o aumento da
frequência de avaliações pode se tornar inviável devido ao alto custo
da mão-de-obra, bem como ao comprometimento do desempenho
dos animais devido ao excesso de deslocamento e estresse
provocado pelo manejo. Ao longo dos anos, diversos métodos
eletrônicos não invasivos têm sido desenvolvidos para estimar o
peso vivo de bovinos com o objetivo de aumentar o número de
registros, sem comprometer o manejo da propriedade: Pesagem
dinâmica utilizando balanças em corredores (Rousing et al., 2004;
Cveticanin & Wendl, 2004); Medidor de tensão independente em
cada membro do animal na ordenha robótica (Pastell et al., 2006);
Pesagem corporal parcial – medidor de tensão em dois membros
(GrowSafe Beef); Dimensão corporal a partir da análise de imagem
(Schofeld, 1993; White et al., 2004; Stajnko et al., 2008).
No Brasil, um sistema eletrônico de pesagem total do animal
tem sido utilizado em alguns centros de pesquisa e propriedades
comerciais (Figura 5). Os animais sobem em uma plataforma de
pesagem sempre que acessam o bebedouro. A cada evento de
ingestão de água, o peso do animal é registrado.
Figura 5 - Bebedouro eletrônico. À direita: Registro de consumo de
água e peso vivo animal. Equipamento em Free-Stall,
rebanho Holandês. Embrapa CNPGL Coronel Pacheco, MG.
À esquerda: Equipamento em Sala de ordenha, rebanho
Girolando. Embrapa CNPGL Coronel Pacheco, MG.
Em um mesmo dia, são registrados em torno de oito pesos de
um mesmo animal, aumentando a confiabilidade das estimativas de
curvas de crescimento dos animais e antecipando as decisões pelos
gestores (Figura 6).
Figura 6 - Curva de crescimento de animal pesado por sistema
eletrônico instalado no Departamento de Zootecnia da
UFV. Os animais em experimento eram pesados
constantemente durante pelo menos uma semana por
mês. Prados et al., dados ainda não publicados.
Com o registro de peso diário eletrônico associado ao
desenvolvimento de modelos alométricos de crescimento dos tecidos
muscular e adiposo, será possível a avaliação do incremento diário
de músculo e gordura e estimativa do ponto ótimo de abate com
base no melhor retorno econômico e composição ideal de carcaça
(Chizzotti et al., 2013).
COMPOSIÇÃO DA CARCAÇA (CÂMERA – MEDIDAS CORPORAIS)
Diversos fatores alteram a eficiência do crescimento de
bovinos, como o peso, idade, nutrição, genética, biotipo, sexo e
- 225
utilização de hormônios exógenos. Os fatores citados afetam a
eficiência de crescimento de animais de corte através de duas
características básicas, taxa de ganho e composição química dos
tecidos depositados. A composição da carcaça, medida pela
proporção de músculo, gordura e ossos muda à medida que o animal
cresce, uma vez que, com a maturidade sexual, inicia-se maior
deposição de gordura (Crouse et al., 1989). A gordura representa
uma pequena porção da carcaça ao nascimento e aumenta
lentamente com o desenvolvimento do animal. Em termos práticos,
bovinos jovens apresentam melhor conversão alimentar (kg de
MS/kg de ganho), o que se reflete positivamente na rentabilidade das
operações que envolvem cria e recria de machos e fêmeas
(Bianchini et al., 2008).
Alguns autores afirmam que determinar qual é o estágio de
acabamento de um animal ainda vivo é extremamente difícil,
entretanto, o nível de gordura na carcaça é incontestavelmente o
fator mais importante na tomada de decisão relativa ao abate dos
animais (Berg & Buterfield, 1976). Brethour (2000), afirma que é
necessário um método objetivo para determinar o número de dias
que um bovino precisa ser alimentado com uma dieta específica,
com o objetivo de melhorar a qualidade da carcaça, de atingir
características desejadas pelos frigoríficos e de explorar a eficiência
do ganho de carcaça.
Uma das formas de avaliação in vivo da composição de
carcaças, é o do ultrassom, onde é possível determinar a espessura
de gordura subcutânea e área de olho de lombo com boa acurácia e
precisão. Entretanto, o emprego desta técnica requer a
movimentação e contenção dos animais e a necessidade de um
técnico treinado para operação do equipamento e interpretação das
imagens de ultrassom.
Alternativamente, estão sendo desenvolvidos e avaliados
métodos de determinação da composição corporal com o uso de
imagens e sensores infravermelhos tridimensionais (Figura 7).
Figura 7 - Avaliação da composição corporal e escore com uso de
câmera infravermelha tridimensional em Viçosa - MG.
Mario Chizzotti, comunicação pessoal.
Os dados preliminares demonstram bom potencial de
desenvolvimento dessa técnica, que pode ser empregada de forma
integrada a outros sistemas eletrônicos, como a balança de
monitoramento de peso, sem causar estresse adicional na avaliação
e permitindo o acompanhamento contínuo da condição corporal e
composição da carcaça.
COCHO ELETRÔNICO
Sem dúvida, o balanceamento adequado de dietas e a gestão
visando a redução de perdas de insumos (perdas de colheita,
ensilagem, transporte e fornecimento) têm grande impacto sobre a
eficiência no manejo alimentar. Em qualquer formulação,
normalmente se trabalha com a média de peso e desempenho de
um grupo ou lote, entretanto ao avaliar cada animal individualmente
- 227
nota-se desvios significativos em relação à média do grupo utilizadas
para fins de formulação. Ou seja, em qualquer lote haverá animais
cujo desempenho (e exigências) é acima da média do grupo assim
como outros estarão abaixo dessa média geral. Com o uso da
tecnologia de pesagem automática (Figuras 5 e 6) e monitoramento
do consumo é possível em tempo real primeiro: verificar se o
desempenho e o consumo reais estão coerentes com os inicialmente
planejados e caso não estejam é possível ajustar a formulação
durante a terminação e dessa forma aumentar a eficiência global.
Adicionalmente, dentro de cada modelo desenvolvido, sempre
haverá uma variação nos dados devida à variabilidade individual dos
animais. Na figura 8, exemplificamos o comportamento da eficiência
de retenção de energia no corpo de bovinos em relação à
concentração de energia metabolizável na dieta.
Figura 8 - Eficiência de uso da energia metabolizável
consumida, expressa como % da energia
metabolizável consumida que foi retida no corpo do
animal.
Fonte: Adaptado de Chizzotti et al., 2013.
Embora observa-se uma tendência de aumento na eficiência
em termos gerais com o aumento na concentração de energia
consumida, nota-se uma intensa variação entre animais. Enquanto o
modelo estima que na média os animais recebendo 0,25 Mcal de
energia metabolizável por kg de peso metabólico devam reter ao
redor de 22,5% dessa energia no corpo, há indivíduos que
apresentaram retenção de 37,5% enquanto outro apresentou apenas
14% de eficiência, salientando que a variação individual é elevada.
Em um sistema de monitoramento continuo e eletrônico essa
variação pode ser detectada e os indivíduos menos eficientes podem
ser identificados (Chizzotti et al., 2013).
O sistema eletrônico de monitoramento de consumo (Figuras
9 e 10) também constitui uma importante ferramenta para avaliação
da qualidade dos insumos empregados, identificando precocemente
uma queda de desempenho advinda do uso de insumos com
qualidade inferior, como por exemplo, no uso de uma nova carga de
grãos ou abertura de um novo silo que impactem o desempenho e
com esses dados coletados torna-se possível a cobrança de
qualidade por parte dos fornecedores, o que mais uma vez pode
incrementar a eficiência de utilização dos insumos.
O uso de cochos eletrônicos já é realidade em muitos
programas de seleção de animais geneticamente superiores, sendo
empregado em testes de eficiência alimentar e de seleção por
consumo alimentar residual (CAR). A seleção por CAR visa a
identificação de animais superiores em eficiência, ou seja, os
indivíduos que para um mesmo desempenho e peso necessitam de
menor quantidade de matéria seca ingerida em relação aos seus
pares (Figuras 11).
Figura 9 - Sistema eletr ônico de moni toramento de consu mo e com portamento alimen tar em uso
na Fa zenda Grama Senepol,
Pira ju í-SP .
- 229
Figura 10 - Sistema eletr ônico de moni to ramento de consu mo e com portamento alimen tar em uso
no Departamento de
Zootecnia da UFV, Viçosa -MG.
Essa avaliação só se faz possível mediante o monitoramento
individual do consumo e desempenho de cada animal e a utilização
de cocho e balança eletrônicos viabiliza sua adoção em larga escala,
permitindo um ganho genético substancial em relação ao total de
matéria seca consumida para produção de um kg de carne e
impactando diretamente a eficiência econômica, assim como, a
pegada de carbono da carne.
Figura 11 - Consumo alimentar residual de prova de eficiência alimentar
conduzida na Fazenda Grama Senepol. Foram avaliadas 150
novilhas Senepol de 14 a 20 meses. No quadrante 1 estão os
animais indesejáveis, que apresentaram CAR positivo e
GMD abaixo da média (0,861 Kg/dia). No quadrante 4 estão
os animais desejáveis, que apresentaram CAR negativo e
GMD acima da média.
- 231
Adicionalmente à utilização em sistemas de seleção, o
monitoramento eletrônico tem grande potencial de ser utilizado
futuramente em confinamentos comerciais para definição do ponto
ótimo de abate de bovinos, antecipando a comercialização de
animais já terminados e, diminuindo, desta forma, o uso de insumos
e a excreção de dejetos por estes animais que já atingiram o ponto
de abate precocemente em relação ao seu lote. Além disso, permite
um acompanhamento do desenvolvimento dos animais permitindo
uma previsão mais realista dos dias necessários em confinamento e
do dia de comercialização dos animais, o que atrelado ao
monitoramento do preço da @ no mercado pode ser utilizado para
acelerar ou desacelerar o desenvolvimento dos animais visando um
maior ganho econômico.
Outra contribuição do monitoramento em nível de
confinamento seria a maximização da eficiência do lote pela
identificação de animais com desempenho aquém do planejado, logo
no início da terminação. O sistema eletrônico permite identificar
desvios individuais em relação ao grupo que podem ser usados para
a retirada de animais com desempenho abaixo de um limite de
produtividade ou eficiência aceitáveis, assim como a identificação de
animais doentes antes do aparecimento de sinais clínicos evidentes.
A identificação desses animais improdutivos contribuem para
maximização da eficiência, impedindo que animais que não
respondem ao alto plano nutricional do confinamento sejam
descartados ou sejam realocados a uma dieta de menor custo para
melhoria do retorno do investimento no confinamento. A identificação
precoce de doenças ou distúrbios é outro ponto fundamental para
evitar a contaminação de animais saudáveis ou desencadear ajustes
na formulação para contornar distúrbios alimentares.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A zootecnia de precisão envolve mensurações, predições e
análise de dados de variáveis do animal, permitindo um
extraordinário fluxo de informações coletadas automaticamente,
podendo ocorrer em tempo real, gerando uma infinidade de
possibilidades de controle e intervenções que são impossíveis dentro
dos sistemas tradicionais de produção.
O avanço tecnológico em diversas áreas tem permitido que
novos sensores e equipamentos cheguem a pecuária com custos
cada vez mais acessíveis. Entretanto, para que tais tecnologias
possam auxiliar a rápida tomada de decisões pelos produtores, os
dados registrados precisam ser devidamente interpretados por
softwares e modelos matemáticos, sendo imprescindível a
interdisciplinaridade no desenvolvimento de novas ferramentas úteis
ao setor produtivo.
A aplicação destas novas tecnologias podem gerar grandes
modificações dentro da cadeia produtiva com a criação de novos
setores de serviço, novas demandas pelos consumidores,
rastreabilidade dos produtos, melhoria na eficiência do uso de
recursos, aumento no bem estar animal e das pessoas que
trabalham nas fazendas, redução do impacto ambiental e maior lucro
e sustentabilidade do sistema.
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ASPECTOS NUTRICIONAIS APLICADOS A BOVINOS
EM PASTEJO NOS TRÓPICOS
Edenio Detmann1, Mário Fonseca Paulino2, Sebastião de
Campos Valadares Filho3, Erick Darlisson Batista4, Luana Marta
de Almeida Rufino4
1
/ Zootecnista, D.Sc., Professor Associado, Departamento de Zootecnia, Universidade Federal de
Viçosa, Viçosa, Minas Gerais. Pesquisador 1A do CNPq, Pesquisador do INCT-Ciência Animal
([email protected]).
2
/ Engenheiro Agrônomo, D.Sc., Professor Associado, Departamento de Zootecnia, Universidade
Federal de Viçosa, Minas Gerais. Pesquisador 1A do CNPq, Pesquisador do INCT-Ciência Animal.
3
/ Zootecnista, D.Sc., Professor Titular, Departamento de Zootecnia, Universidade Federal de
Viçosa, Viçosa, Minas Gerais. Pesquisador 1A do CNPq, Coordenador do INCT-Ciência Animal.
4
/ Zootecnista, M.Sc., Doutorando em Zootecnia, Departamento de Zootecnia, Universidade
Federal de Viçosa, Viçosa, Minas Gerais, Brasil. Bolsista do CNPq.
INTRODUÇÃO
A maioria dos sistemas de produção de bovinos de corte em
regiões tropicais está baseada na utilização de gramíneas tropicais
como recursos forrageiros basais, pois estas são capazes de prover
substratos energéticos de baixo custo, principalmente a partir dos
carboidratos fibrosos (Paulino et al., 2008). Contudo, as gramíneas
tropicais raramente podem ser consideradas como dieta equilibrada
para animais em pastejo, pois estas irão exibir invariavelmente uma
ou mais limitações nutricionais que causarão restrições sobre o
consumo de pasto, a digestão da forragem ou a metabolizabilidade
dos substratos absorvidos. Desta forma, demanda-se a identificação
da principal limitação nutricional do pasto para se evitar entraves à
produção animal. Depois de identificadas, as deficiências nutricionais
poderão ser reduzidas ou eliminadas utilizando-se um programa
adequado de suplementação, o que resultará em incremento no
desempenho dos animais e na eficiência do sistema de produção
(Detmann et al., 2010; 2014a).
Neste contexto, os programas de suplementação constituem
ferramentas para o provimento de recursos suplementares visando à
redução ou eliminação de entraves nutricionais e/ou metabólicos
(meta primária) e ao alcance de metas de produção animal (meta
secundária) (Figura 1). Os programas de suplementação variam
qualitativamente e quantitativamente em função da dinâmica de
alteração qualitativa e quantitativa dos recursos nutricionais basais
(pasto) ao longo do ciclo climático anual e, em segunda instância,
em função das metas de produção para as diferentes categorias
animais.
Durante a estação do ano com baixa precipitação (época
seca) observa-se declínio na qualidade nutricional das gramíneas
sob pastejo, refletindo a baixa concentração de proteína bruta (PB) e
o incremento na lignificação da parede celular. A disponibilidade
restrita de PB constitui entrave para o crescimento microbiano sobre
os carboidratos fibrosos da forragem basal (Hennessy et al., 1983;
Leng, 1990; Detmann et al., 2009). Esta deficiência específica
implica baixa utilização da parede celular potencialmente degradável
pelos microrganismos ruminais e resulta em comprometimentos
sobre o consumo de pasto e sobre o desempenho animal (Egan &
Doyle, 1985; Leng, 1990; Paulino et al., 2008). Sob tais
circunstâncias diversos estudos conduzidos em condições tropicais
têm permitido evidenciar que a suplementação com compostos
nitrogenados constitui a ferramenta prioritária para se incrementar a
utilização da forragem de baixa qualidade por animais em pastejo
(Hennessy et al., 1983; Leng, 1990; Figueiras et al., 2010; Sampaio
et al., 2010; Souza et al., 2010).
Recursos Basais
Fase II
Introdução de recursos
suplementares para
suprir diretamente o
déficit de produção
Fase I
Identificação de
Limitantes
Introdução de
Recursos
Suplementares
Estratégicos
OK
Não
Quantificação da
Resposta Animal
- 241
Sim
Resposta compatível
com as metas de
produção?
Figura 1 - Descrição teórica do procedimento de adoção de um
programa de suplementação em um sistema de produção
de bovinos em pastejo.
Fonte: Detmann et al. (2010).
Por outro lado, durante a estação chuvosa (época das águas)
as gramíneas tropicais sob pastejo exibem intenso crescimento e a
forragem produzida possui valor nutritivo superior àqueles
observados durante a época seca. Contudo, a despeito da maior
produção animal, a utilização da forragem basal durante a época das
águas não deve ser vista como otimizada, pois existe um ganho
potencial (ganho latente) de aproximadamente 200 g/animal/dia que
pode ser obtido com o uso de suplementos (Poppi & McLennan,
1995; Paulino et al., 2008). Segundo Detmann et al. (2010; 2014a), a
avaliação dos pastos tropicais durante o período chuvoso indica que
há um desequilíbrio na relação proteína:energia (P:E), com excesso
relativo de energia (Figura 2). Isso indica diretamente que os
programas de suplementação a serem utilizados neste período
devem focar prioritariamente o estabelecimento de um equilíbrio
dietético que envolva a elevação da concentração dietética de
proteína para que o excedente relativo de substratos energéticos da
forragem possa ser transformado em produto animal. Desta forma, a
suplementação na época das águas deve ser centrada em
características essencialmente proteicas (Detmann et al., 2010),
excetuando-se os casos em que pastos de alto nível proteico são
disponibilizados aos animais, o que em termos de gramíneas tropicais
somente têm sido obtidos quando manejos intensivos do pasto são
associados a quantidades elevadas de adubação nitrogenada.
8,0
7,5
7,0
F
6,5
NDT/PB
6,0
MC
5,5
5,0
MNC
4,5
4,0
MNC
3,5
MC
F
3,0
200
250
300
350
400
450
Peso Vivo (kg)
Figura 2 - Relação entre as concentrações de nutrientes digestíveis totais
(NDT) e de proteína bruta (PB) na dieta de bovinos em pastejo
em forragens tropicais de média a alta qualidade sem
suplementação (Dados oriundos de 20 experimentos
conduzidos pelo grupo de pesquisa de Nutrição de Bovinos em
Pastejo, DZO-UFV, perfazendo 95 unidades experimentais
avaliadas. As linhas contínuas representam a relação NDT/PB
ditada pelas exigências nutricionais para mantença e ganho de
1 kg/dia segundo dados do sistema BR-CORTE. MNC = macho
não-castrado; MC = macho castrado; F = fêmea. Os dados de
peso vivo são baseados no peso ao início de cada experimento).
Fonte: Detmann et al. (2010).
- 243
No entanto, a despeito da visão bem estabelecida no tocante
à variação na qualidade e aos entraves nutricionais do pasto ao
longo do ano, em poucos estudos têm se atentado para a
investigação/elucidação simultânea das interações dos diversos
fatores que resultam no estabelecimento das eficiências metabólica
e produtiva de animais pastejando gramíneas tropicais (Leng, 1990).
Um dos principais aspectos deste processo interativo é a eficiência
de uso do nitrogênio (N) para a produção animal. Esta importância
se calca sobre o fato de N ser o elemento associado diretamente às
deficiências nutricionais do pasto ao longo de todo o ano e, em
decorrência disso, o N passa a representar o principal definidor da
composição dos suplementos múltiplos a serem ofertados para os
animais. A complexidade dos efeitos do N sobre a produção de
animais em pastejo nos trópicos se eleva quando se considera que
sua disponibilidade metabólica afeta diretamente o uso da energia
metabolizável (EM) e que a retenção de N no organismo animal é
reflexo da eficiência de uso de todos os substratos envolvidos na
síntese corporal e de produtos (e.g., músculos, órgãos, tecidos
secretores, concepto), o que resulta em produção (e.g., ganho de
peso, gestação, lactação).
A despeito das evidências científicas que suportam a posição
prioritária do N em programas de suplementação, diversos
paradigmas ainda necessitam ser derrubados e/ou alterados com
relação à prática de programas de suplementação.
Um dos principais paradigmas associados aos programas de
suplementação reside sobre a visão do pasto como um recurso
nutricional de características discretas. Isso leva à classificação do
recurso basal a ser utilizado exclusivamente com base na estação do
ano (classificação discreta), fazendo com que o pasto seja
interpretado como vários substratos diferentes ao longo do ano. O
ponto negativo deste tipo de interpretação reside sobre o fato de que
os programas de suplementação passam a ser “regidos” por regras
momentâneas, que não são funcionais, que não propiciam o
entendimento adequado da produção animal e que dificultam o
planejamento do sistema de produção em si.
O fato de o N ser a base dos programas de suplementação,
independentemente da estação do ano, evidencia que o substrato
basal é único (e não “vários”) ao longo do ciclo anual de produção.
Em outras palavras, o substrato basal possui características
contínuas (e não discretas), assim como a produção animal em
pastejo. Desta forma, torna-se necessário e obrigatório o
entendimento da dinâmica do pasto ao longo de todo o ciclo anual de
produção, o que permitirá a proposição de soluções e regras gerais
para os programas de suplementação, ampliando o leque de
informações para o planejamento da produção. A partir deste
entendimento, chega-se à conclusão de que os problemas de ordem
nutricional e metabólica que limitam a produção animal são os
mesmos ao longo do ano, uma vez que a produção e o pasto
possuem comportamento contínuo. A única variação estaria
associada à intensidade com que cada limitação se manifestaria em
função das oscilações quantitativas e qualitativas do pasto ao longo
do ciclo anual de produção.
CARACTERÍSTICAS NUTRICIONAIS E EFICIÊNCIA DE
UTILIZAÇÃO DO NITROGÊNIO DIETÉTICO
Conforme ressaltado previamente, a suplementação
proteica/nitrogenada tem sido apontada como principal ferramenta
de manejo para incremento da produtividade animal em pastejo,
principalmente no tocante à melhor utilização dos recursos
nutricionais oriundos dos pastos tropicais.
Os efeitos positivos da PB suplementar sobre a produção de
animais em pastejo podem ser entendidos sob dois diferentes
aspectos: suprimento de compostos nitrogenados para crescimento
microbiano (deficiência primária ou dietética) e adequação
metabólica para utilização dos nutrientes absorvidos (deficiência
secundária ou metabólica) (Egan & Moir, 1965; Lee et al., 1987;
Leng, 1990; Detmann et al., 2010; Detmann et al., 2014b).
- 245
Deficiências primárias de nitrogênio
A meta prioritária para o incremento na utilização de forragens
tropicais, principalmente aquelas consideradas de baixa qualidade,
consiste em otimizar a disponibilidade de nutrientes para o animal a
partir dos processos fermentativos ruminais. Para que esta meta seja
alcançada deve se assegurar que não haverá deficiências para o
crescimento microbiano no rúmen. Assim, os microrganismos
ruminais crescerão de forma eficiente e, por intermédio das vias
fermentativas, poderão extrair quantidade satisfatória de energia a
partir dos carboidratos fibrosos (Leng, 1990; Detmann et al., 2009).
Neste contexto, a deficiência de nitrogênio no rúmen deve ser vista
como o principal entrave ao consumo e degradação de forragens
tropicais de baixa qualidade (Egan & Doyle, 1985; Lee et al., 1987;
Souza et al., 2010). Esta deficiência é normalmente caracterizada
pela baixa disponibilidade de nitrogênio amoniacal ruminal (NAR), o
que restringe o crescimento microbiano e, por consequência, a
utilização dos carboidratos fibrosos da forragem (Satter & Slyter,
1974; MacRae et al., 1979; Lee et al., 1987; Detmann et al., 2009;
Lazzarini et al., 2009; Sampaio et al., 2010).
Considerando-se as situações nas quais deficiências ruminais
de compostos nitrogenados são observadas, programas de
suplementação com compostos nitrogenados devem ser
estabelecidos para que se propicie concentração mínima de 8 mg
NAR/dL de fluido ruminal, o que garante aos microrganismos
disponibilidade de compostos nitrogenados para a síntese dos
sistemas enzimáticos responsáveis pela degradação dos
carboidratos fibrosos da forragem (Detmann et al., 2009; Figura 3).
Cabe ressaltar que níveis deficitários de NAR somente são
observados nos trópicos quando forragens de baixa qualidade são
disponibilizadas aos animais (Detmann et al., 2010). De acordo com
avaliação conduzida por Detmann et al. (2014b), esta concentração
de NAR (8 mg/dL) seria observada com concentração dietética de
PB de cerca de 100 g/kg de matéria seca (MS). Considerando o
comportamento médio da concentração de PB em forragens tropicais
sob pastejo contínuo no Brasil (Detmann et al., 2010; 2014b),
deficiências de compostos nitrogenados para o crescimento
microbiano seriam principalmente observadas no período seco do
ano.
0,6
FED (g/g FDN)
0,5
0,4
0,3
0,2
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
NAR (mg/dL)
Figura 3 - Relação entre fração efetivamente degradada da fibra em
detergente neutro (FED) e a concentração de nitrogênio
amoniacal ruminal (NAR) em bovinos alimentados com
forragem de baixa qualidade e suplementados com
compostos nitrogenados (Ŷ = -35,4390 + 10,323 × X,  X
 8,0048; Ŷ = 47,19,  X > 8,0048; R² = 0,912).
Fonte: Adaptado de Detmann et al. (2009).
Programas de suplementação calcados no suprimento
exclusivo da quantidade de compostos nitrogenados necessária para
a correção de deficiências para o crescimento microbiano são
normalmente caracterizados pelo fornecimento de baixas
quantidades de suplementos com elevada concentração proteica e
com grande participação de fontes nitrogenadas não proteicas.
Paulino et al. (2001) classificaram esta forma de manejo alimentar
como suplementação em níveis catalíticos, na qual objetiva-se
- 247
apenas reduzir a relação C:N do substrato basal (forragem),
ampliando sua degradação, a extração de energia a partir da fibra e
a síntese de compostos nitrogenados microbianos. Nestes casos, os
patamares máximos de produção oscilarão entre a manutenção do
peso animal e o estabelecimento de ganhos de baixa magnitude, o
que logicamente dependerá de interações determinadas pela
categoria e estádio fisiológico dos animais e pela disponibilidade
quantitativa e qualitativa do substrato basal.
Deve-se, contudo, considerar que as metas de manejo
alimentar e produção dos animais e a utilização dos compostos
nitrogenados suplementares para produção devem ser interpretadas
em dois patamares ou etapas distintas. Qualquer planejamento
produtivo para ganhos acima da mantença deve se iniciar a partir da
correção da deficiência em compostos nitrogenados para o
crescimento microbiano. Somente após o suprimento de tais
deficiências e a obtenção de estimativas da capacidade produtiva do
pasto/forragem é que o suprimento direto de compostos
nitrogenados para síntese de produto animal (e.g., ganho de peso)
deve ser considerado (Figura 1). A suplementação planejada de
forma única e exclusiva para o atendimento direto das exigências
para ganho (ou produção) pode conduzir à utilização não otimizada
dos recursos basais, reflexo de possíveis deficiências marginais de
nutrientes no rúmen, que comprometem o consumo e a digestão da
forragem, ou podem causar desequilíbrios dietéticos que refletirão
em desequilíbrios metabólicos, prejudicando o consumo e a
eficiência de utilização da proteína metabolizável (PM) ou da EM.
Assim, qualquer entendimento da eficiência de transformação
metabólica dos compostos nitrogenados em produto animal somente
pode ser adequadamente obtido considerando-se que as
deficiências de compostos nitrogenados do rúmen tenham sido
corrigidas.
Deficiências secundárias de nitrogênio
Diversas avaliações da relação entre o fornecimento de
suplementos e o consumo de forragem e a produção animal têm
permitido evidenciar que elevações na concentração dietética de PB
causam efeitos positivos em situações nas quais a dieta é deficiente
em nitrogênio, mas podem gerar resultados negativos se excesso de
PB é provido via suplementação (DelCurto et al., 1990; Detmann et
al., 2004; Sampaio et al., 2010; Detmann et al., 2014b).
Como ressaltado anteriormente, quando dietas baseadas em
forragens tropicais são oferecidas aos animais, efeitos positivos da
suplementação com compostos nitrogenados sobre a degradação
ruminal da fibra somente são observados com a elevação da
concentração de NAR a níveis próximos a 8 mg/dL (Detmann et al.,
2009), o que equivaleria ao fornecimento de suplementos
nitrogenados de forma a elevar o nível dietético de PB a
concentrações próximas a 100 g/kg MS (Detmann et al., 2010;
Detmann et al., 2014b).
Quando dietas apresentam alta proporção de forragem, como
é o caso de bovinos em pastejo, esperar-se-ia que o consumo
voluntário fosse determinado predominantemente por mecanismos
associados à repleção física. Sob este pressuposto, ao se otimizar a
degradação ruminal por intermédio da suplementação com
compostos nitrogenados propiciar-se-ia condições teóricas para
maximização do consumo de forragem. No entanto, contrariando
estes pressupostos, estudos conduzidos em condições tropicais têm
evidenciado que estímulos sobre o consumo voluntário são
observados com a elevação da disponibilidade dietética de N a
patamares superiores àqueles necessários para a degradação
ruminal (Leng, 1990; Detmann et al., 2009; Figueiras, 2013; Detmann
et al., 2014b; ). Considerando-se resultados obtidos em condições
brasileiras, o consumo voluntário de forragem tem sido estimulado
com o estabelecimento de concentrações de NAR e de PB próximas
a 15 mg/dL (Detmann et al., 2009) e 145 g/kg MS (Detmann et al.,
2014b), respectivamente.
Este comportamento evidencia que efeitos metabólicos ou
pós-digestivos dos compostos nitrogenados podem afetar
positivamente o consumo em adição aos efeitos causados pelo
estímulo à degradação ruminal. Isto significa que o consumo
voluntário em animais alimentados com forragens deve ser
- 249
considerado como resultante da integração de mecanismos
reguladores (Weston, 1996) e efeitos do N suplementar diferentes
daqueles associados à redução do efeito de enchimento ruminal
estão atuando diretamente sobre a regulação do consumo voluntário
de forragens, mesmo daquelas consideradas de baixa qualidade
(Egan 1965a; Detmann et al., 2009; Costa et al., 2011a; Figueiras,
2013).
Os efeitos da proteína sobre a regulação do consumo
voluntário não podem ser avaliados de forma isolada, pois o
metabolismo animal está baseado na integração de diferentes
mecanismos, na disponibilidade de diversos substratos e metabólitos
e em comlexo sistema de sinalização e regulação bioquímica e
hormonal (Detmann et al., 2014b). Incrementos no consumo
voluntário têm sido associados com melhorias no status de proteína
no organismo animal (Egan, 1965a; Egan & Moir, 1965; Kempton et
al., 1976). Em termos teóricos, a expressão “status de proteína”
define a disponibilidade quantitativa e qualitativa de compostos
nitrogenados para todas as funções fisiológicas no metabolismo
animal, incluindo-se as funções associadas com o metabolismo de
outros compostos (e.g., energia). Portanto, o status de proteína
constitui um termo relativo que dependerá do nível de produção e
estádio fisiológico do animal, os quais definirão os requerimentos de
compostos nitrogenados (Detmann et al., 2014b).
A utilização de uma relação P:E constitui ferramenta mais
plausível para o entendimento dos efeitos metabólicos da proteína
sobre o consumo, uma vez que permite melhor visualização da
adequação metabólica do animal. Adicionalmente, a relação P:E é
reconhecidamente um dos fatores responsáveis pela regulação do
consumo voluntário em animais ruminantes (Illius & Jessop, 1996) e
diversos autores têm associado alterações na relação P:E na dieta
com variações no consumo voluntário de pasto (Egan, 1977;
Panjaitan et al., 2010; Costa et al., 2011a; Figueiras, 2013). Uma das
formas de expressão da relação P:E mais comum no estudo com
ruminantes em pastejo é a razão entre as concentrações dietéticas
de PB e de matéria orgânica digestível (MOD) ou de nutrientes
digestíveis totais (NDT). Detmann et al. (2014b) avaliaram dados
oriundos de experimentos brasileiros e inferiram que o máximo
consumo voluntário de forragem é observado com a relação de 288
g PB/kg MOD (Figura 4).
25
Consumo de forragen (g/kg PC)
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
80
130
180
230
280
PB:MOD (g/kg)
330
380
430
Figura 4 - Associação entre a relação proteína bruta:matéria
orgânica digerida (PB:MOD) e o consumo de forragem
em bovinos em condições tropicais (Ŷ = 9,1 + 0,075 × X 0,00013 × X²; R² = 0,759).
Fonte: Detmann et al. (2014b).
Durante os períodos de crescimento das forragens (i.e.,
período de chuvas ou períodos de transição) os pastos tropicais não
seriam considerados deficientes em PB (Poppi & McLennan, 1995).
Contudo, em recente abordagem, Detmann et al. (2010) avaliaram
dados oriundos de 20 experimentos conduzidos no Brasil durante os
períodos de crescimento forrageiro e concluíram que existem um
desbalanço dietético da relação P:E nos pastos tropicais, com
excesso relativo de energia em relação à proteína (Figura 2). Este
tipo de desbalanço decresce a eficiência de utilização da EM e pode
reduzir o consumo devido ao aumento na produção de calor corporal
atribuído à necessidade de eliminação do excesso relativo de
- 251
energia (Poppi & McLennan, 1995; Illius & Jessop, 1996;). Portanto,
a suplementação proteica pode promover adequação na relação P:E
e ampliar o consumo voluntário de pasto (Figura 4).
Por outro lado, o excesso de N em relação à energia
disponível no metabolismo animal pode acarretar diversos efeitos
negativos sobre o consumo voluntário (Poppi & McLennan, 1995;
Detmann et al., 2007).
Em abordagem utilizando dados australianos, Poppi &
McLennan (1995) inferiram que perdas de proteína iriam ocorrer (e,
por consequência, observar-se-ia excesso de proteína em relação à
energia) quando a concentração de PB na dieta excedesse 210 g/kg
MOD, sendo esta relação recomendada como valor ótimo. Este valor
mostra-se inferior à relação ótima sugerida por Detmann et al.
(2014b) a partir de dados obtidos no Brasil (288 g PB/kg MOD;
Figura 4). No entanto, as respostas à PB suplementar são também
dependentes da forragem utilizada e da estrutura da parede celular,
além do teor de PB da forragem (Bohnert et al., 2011), fatores que
poderiam explicar a diferença entre as relações P:E ótimas
estabelecidas na Austrália e no Brasil.
Levando-se em consideração o conceito de status de proteína
previamente apresentado, pode ser percebido que os compostos
nitrogenados disponíveis para o metabolismo animal seriam
utilizados para diferentes funções metabólicas seguindo-se uma
ordem de prioridade para o animal, a saber: sobrevivência, mantença
e produção (crescimento, reprodução, etc). Portanto, deposições de
N na forma de tecidos corporais ou de produtos somente ocorreriam
depois de supridas as demandas por compostos nitrogenados de
maior prioridade (Detmann et al., 2014b).
Uma das funções metabólicas de maior prioridade é a
reciclagem de N para o trato gastrointestinal. Esta assertiva mostrase plausível considerando-se que um suprimento contínuo de N para
o crescimento microbiano no rúmen deve ser visto como estratégia
de sobrevivência (Egan, 1965b; Van Soest, 1994). Sob suprimento
deficiente de N, o animal reduz a excreção urinária de N e
incrementa a fração do N dietético que é reciclada ao ambiente
ruminal (Hennessy & Nolan, 1988). Se a deficiência de N se torna
mais severa, o animal pode ampliar a mobilização de tecido para
sustentar a massa de N reciclada (NRC, 1985; Rufino, 2011;
Detmann et al., 2014a; Figura 5).
Considerando-se uma situação alimentar “normal”, sem que
haja uma deficiência proeminente de compostos nitrogenados, a
quantidade de N reciclada ao ambiente ruminal mantém-se
relativamente constante (Marini & Van Ambourgh, 2003; Maltby et
al., 2005; Reynolds & Kristensen, 2008). Portanto, haverá menor
deposição de N na forma de tecidos sob baixas concentrações
dietéticas de compostos nitrogenados devido ao fato de uma maior
percentagem do N ingerido ser direcionada para reciclagem e, como
consequência, menor percentagem do N estará disponível para
produção.
60
Rufino (2011)
3-MH (mg/g creatinine)
50
Batista (2012)
40
30
20
10
0
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
RAN (mg/dL)
Figura 5 - Excreção urinária de 3-metil histidina (3-MH) em função da
concentração de nitrogênio amoniacal ruminal (RAN) em
bovinos alimentados com forragens tropicais (Ŷ = 1120,0 × e0,8589  X + 19,1657, s
XY = 5,88, n = 32; a excreção urinária de
3-MH é utilizada como indicador da mobilização de proteína
miofibrilar).
Fonte: Detmann et al. (2014a).
- 253
As questões relacionadas às prioridades metabólicas dos
compostos nitrogenados podem ser percebidas, ao menos em parte,
a partir da avaliação do balanço de N no ambiente ruminal (BNR).
Diversas estimativas negativas de BNR têm sido obtidas em
experimentos conduzidos em condições tropicais, o que significa que
o fluxo de N para o abomaso é superior ao consumo de N. Nestes
casos, existirá maior dependência dos eventos de reciclagem para
prover suprimento adequado de N no ambiente ruminal. Isto
acarretará em redução da eficiência de utilização da PM para ganho
e, em alguns casos, em elevação da taxa de mobilização de proteína
muscular para o suprimento das demandas de N de maior prioridade
(Costa et al., 2011b; Rufino, 2011; Detmann et al., 2014a; Figura 5),
implicando baixa eficiência de utilização do N dietético (Figura 6).
Sob condições tropicais, o BNR está positivamente associado
à disponibilidade de N (concentração dietética de PB e concentração
de NAR), mas não sofre influência direta da digestibilidade da dieta
(Detmann et al., 2014b). Este comportamento indica que a
deficiência dietética de N é a causa da falta de equilíbrio no ambiente
ruminal concernente ao balanço de N e situações de BNR negativos
podem ser contornadas pela utilização de suplementos proteicos
(Figueiras et al., 2010; Costa et al., 2011b; Lazzarini, 2011; Rufino,
2014). De acordo com avaliações conduzidas por Detmann et al.
(2014b), seriam necessárias concentrações mínimas de 124 g PB/kg
MS ou 9,2 mg NAR/dL de fluido ruminal para proporcionar um
equilíbrio aparente entre input e output de N no rúmen (i.e., BNR = 0)
e, consequentemente, garantir boa disponibilidade de N para outras
demandas no metabolismo animal (Figura 7).
Figura 6 - Eficiência de utilização do nitrogênio no organismo animal
(EUN; g N retido/g N ingerido) em função do balanço de
nitrogênio no rúmen [BNR, (g N ingerido – g N fluindo
para o abomaso)/g N ingerido] em bovinos alimentados
com forragens tropicais (Ŷ = 0,1955 × e1,8199 × X, sXY =
0,1261, n = 107).
Fonte: Detmann et al. (2014a).
As avaliações em termos de BNR podem ser realizadas em
conjunto com mensurações da produção microbiana relativa no
ambiente ruminal (NMICR; g N microbiano/g N ingerido), uma vez
que ambas as variáveis são consideradas indicadores do status de N
no rúmen e, consequentemente, estão indiretamente associadas ao
status de proteína no organismo animal. Estimativas de NMICR
maiores que 1 indicam deficiência severa de N e elevada
dependência do N reciclado para manutenção do crescimento
microbiano no rúmen (Detmann et al., 2010). Sob condições de
suprimento dietético deficiente ocorrerá um ganho líquido de N no
rúmen devido à assimilação do N reciclado na forma de proteína
microbiana (Egan, 1974; MacRae et al., 1979; NRC, 2001), o que
constitui uma das principais causas dos valores negativos de BNR e
das altas estimativas de NMICR. Uma vez mais se ressalta que o
- 255
suprimento de N suplementar pode ser utilizado para se contornar
esta deficiência ruminal (Figura 7).
Figura 7 - Relação entre o balanço de nitrogênio no rúmen (BNR), a
produção relativa de compostos nitrogenados microbianos no
rúmen (NMICR) e a concentração dietética de proteína bruta
(PB) (ŶBNR = -0,951 + 0,0077 × X; r² = 0,641; ŶNMICR = 68,67/X;
R² = 0,965).
Fonte: adaptado de Detmann et al. (2014b).
De forma geral, a eficiência de utilização do N no organismo
do animal (EUN; g N retido no organismo/g N ingerido) está mais
fortemente associada ao suprimento de N do que ao conteúdo de
energia da dieta e é ampliada pela melhoria nas condições do status
de proteína no organismo animal (Detmann et al., 2014b). Estas
relações confirmam os argumentos previamente apresentados, nos
quais a melhoria no status de proteína incrementa a proporção do N
total que é utilizada para fins anabólicos, o que eleva a eficiência
global de utilização da PM. Em recente experimento, Rufino (2014)
verificou que a suplementação de bovinos alimentados com forragem
tropical de baixa qualidade com compostos nitrogenados
incrementou as atividades anabólicas no organismo animal, o que foi
evidenciado pela elevação na concentração sanguínea do fator de
crescimento similar à insulina (Figura 8).
A hipótese de que a EUN é ampliada pela melhoria no status
de proteína do organismo animal parece ser muito mais verossímil
do que qualquer efeito direto do suprimento de PM via suplementos,
pois incrementos na EUN têm sido obtidos como fornecimento de
fontes nitrogenadas protéicas ou não-protéicas (Egan & Moir, 1965;
Costa et al., 2011b).
Figura 8 - Médias para o consumo de nitrogênio (CN; g/dia), concentração
de nitrogênio amoniacal ruminal (NAR; mg/dL) e concentração
sanguínea do fator de crescimento semelhante à insulina (IGF1; ng/mL) em bovinos alimentados com forragem tropical de
baixa qualidade e suplementados com compostos nitrogenados
(Controle = sem suplementação; 30 e 60 = suprimento de 30 e
60% das exigências diárias de proteína degradável no rúmen; D
e I = fornecimento de suplemento diário ou infrequente, a cada
três dias). A concentração de IGF-1 constitui indicador das
atividades anabólicas no organismo animal.
Fonte: Rufino (2014).
- 257
A baixa associação entre EUN e energia dietética relatada por
Detmann et al. (2014b) agrega suporte aos argumentos previamente
apresentados por Detmann et al. (2010) com relação ao excesso
relativo de energia nos pastos tropicais. Neste contexto, incrementos
na EUN com a suplementação com compostos nitrogenados (Figura
9) somente são possíveis devido ao fato de haver energia disponível
no metabolismo animal (Figueiras, 2013; Detmann et al., 2014b).
Este argumento é reforçado pelos resultados obtidos por Figueiras
(2013), o qual verificou que a suplementação exclusivamente
energética em animais em pastejo durante o período das águas
poderia resultar em incrementos no consumo de pasto. Contudo,
elevações na eficiência metabólica somente foram obtidas com o
fornecimento de compostos nitrogenados (Tabela 1). Desta forma, a
suplementação nitrogenada pode também incrementar a eficiência
de utilização da EM (Leng, 1990; Poppi & McLennan, 1995), mais
uma vez corroborando que os compostos nitrogenados devem ser a
base para o estabelecimento de programas de suplementação,
mesmo quando as forragens sob pastejo são consideradas de média
ou alta qualidade.
Tabela 1 - Médias de quadrados mínimos e desvio-padrão residual
(s) para o consumo de pasto (CP; g/kg de peso corporal),
consumo de N (CN; g/dia), concentração de N amoniacal
ruminal (NAR; mg/dL), eficiência de uso do nitrogênio
(EUN; g N retido/g de N ingerido), fluxo intestinal de
nitrogênio microbiano (NMIC; g/dia) em bovinos em
pastejo durante o período das águas recebendo
suplementos com diferentes concentrações de proteína
Tratamentos 1
Item
C
Valor-P2
0
330
670
1000
s
C vs S
L
Q
C
CP
19,0
20,7
22,0
21,7
24,5
1,9
0,001
0,024
0,427
0,218
CN
121
113
135
169
196
21
0,014
<0,001
0,780
0,657
NAR
7,5
7,7
9,7
11,9
14,6
0,7
<0,001
<0,001
0,294
0,788
EUN
0,16 -0,07
0,12
0,09
0,11
0,13
0,164
0,099
0,184
0,344
NMIC
44
72
71
98
18
0,007
0,016
0,446
0,279
59
¹/ C = controle, sem suplementação; 0, 330, 670 e 1000 = concentração de proteína
bruta nos suplementos (g/kg de matéria natural). Os suplementos foram fornecidos na
quantidade de 1 g/kg de peso corporal. O pasto apresentava concentração de PB de
122,5 g/kg MS. ²/ C vs S = comparação entre controle (sem suplementação) e
tratamentos com o fornecimento de suplementos; L, Q e C = efeitos de ordem linear,
quadrática e cúbica em função da concentração de proteína nos suplementos. Os
efeitos foram considerados significativos com P<0,10. Fonte: Figueiras (2013).
NITROGÊNIO SUPLEMENTAR E DESEMPENHO ANIMAL
O manejo da suplementação animal em pastejo no Brasil tem
sido realizado tomando-se como base a categoria animal, a meta de
produção e, principalmente, as características qualitativas e
quantitativas da forragem disponível ao pastejo. Estas características
da forragem refletem tão somente as respostas da planta às
características climáticas peculiares de cada estação do ano, as
quais são geralmente agrupadas em períodos de crescimento ou não
das plantas forrageiras.
Durante o período seco do ano, embora com menor
qualidade, a forragem disponível ao pastejo pode ser considerada
estável do ponto de vista nutricional. Devido à interrupção quase
- 259
completa do crescimento vegetal, a variabilidade nutricional do pasto
ao longo da estação é afetada praticamente pela disponibilidade de
massa forrageira. Ao início da estação seca, a maior disponibilidade
de forragem permite aos animais exercer de forma mais intensa a
seleção do material a ser ingerido. Sem crescimento vegetal, a
massa disponível se reduz ao longo da estação seca, reduzindo a
possibilidade de seleção e, conseqüentemente, fazendo com que o
animal ingira partes da planta de menor qualidade nutricional
(Detmann et al., 2010).
Figura 9 - Associação entre a relação entre as concentrações
dietéticas de proteína bruta e de matéria orgânica
digestível (PB:MOD) e a eficiência de utilização do
nitrogênio no organismo animal (g N assimilado no
organismo/g N ingerido; Ŷ = -1,395 + 0,0073 × X,  X ≤
218,8 Ŷ = 0,202,  X > 218,8; s = 0,171 ).
Por outro lado, durante o período de crescimento das plantas,
a massa disponível ao pastejo não pode ser considerada estável do
ponto de vista nutricional, pois a forma como o crescimento vegetal
se altera durante este período e a interação do animal com a
variabilidade na massa disponível podem levar a alterações
marcantes na qualidade do material ingerido. Segundo Detmann et
al. (2010), sob as óticas nutricional e produtiva, o período em que
forragem de melhor qualidade é ofertada ao animal pode ser dividido
em três fases distintas:
I. Transição Seca-Águas: fase que se segue após a ocorrência
das primeiras chuvas. Caracteriza-se pelo aumento na
disponibilidade de água após a seca e início da elevação da
temperatura e do fotoperíodo após o inverno. O processo de
crescimento da forrageira se inicia de forma rápida e se
caracteriza por ampla emissão de novas folhas. A relação
folha:colmo e o teor de proteína da forragem se elevam
rapidamente. Devido ao alto teor de proteína solúvel nas folhas
recém-emitidas, a suplementação proteica nos primeiros dias do
período de transição pode trazer conseqüências negativas ao
animal, como, por exemplo, ocorrência de diarréias;
II. Águas: fase em que a temperatura, a precipitação e a radiação
solar encontram-se em patamares relativamente estáveis e
propícios ao crescimento vegetal, que é contínuo, excetuando-se
momentos em que pequenos distúrbios, como veranicos, são
observados; e
III.Transição Águas-Seca: se inicia no final do período de verão,
com a redução do fotoperíodo, da temperatura e da freqüência de
precipitação. Normalmente as plantas entram em estádio
reprodutivo, observando-se redução gradativa da relação
folha:colmo, do teor de proteína na forragem e do crescimento
vegetal.
Detmann et al. (2014b) realizaram meta-análise envolvendo o
desempenho de animais, características da forragem pastejada e
dos suplementos utilizados em 44 experimentos com animais em
pastejo no Brasil. Estes autores concluíram que as transições
apresentam características similares entre si, mas possuem
- 261
características distintas daquelas observadas nas estações de seca
e águas, demandando adequações específicas dos programas de
suplementação.
A despeito das diferenças entre estações, Detmann et al.
(2014b) concluíram que há respostas positivas à suplementação
proteica ao longo de todo o ano. Contudo, de forma lógica, a
resposta à PB suplementar será inversamente proporcional à
concentração de PB no pasto. Em outras palavras, a resposta à
suplementação proteica será mais proeminente à medida que ocorre
queda na qualidade do pasto. Segundo a equação ajustada por
estes autores, respostas positivas com a suplementação proteica
seriam obtidas com pastos de até 225 g PB/kg MS (Figura 10).
Os resultados expostos sobre o desempenho animal
representam uma aproximação prática para a discussão previamente
apresentada sobre a EUN. A maior resposta verificada com
forragens de baixa qualidade (i.e., período seco) pode ser explicada
pelo efeito duplo do N suplementar em termos de se ampliar a
disponibilidade de N para a fermentação ruminal e ampliar o status
de proteína no metabolismo animal (Egan & Moir, 1965; Detmann et
al., 2009). Por outro lado, as respostas à proteína suplementar com
forragens de média a alta qualidade (Figura 10) corroboram as
assertivas realizadas por pesquisadores australianos (Poppi &
McLennan, 1995) e brasileiros (Paulino et al., 2008), nas quais
declara-se haver a possibilidade de obtenção de ganho adicional de
aproximadamente 200-300 g/dia com o uso de suplementos quando
as forragens pastejadas apresentam boa qualidade nutricional.
Figura 10 - Relação entre o ganho de peso diferencial (GPD; ganho
adicional em relação ao ganho obtido apenas com
forragem, sem suplementação) e a proteína bruta (PB)
fornecida via suplementação [Ŷ = 0,198 × PBS – 0,00088
× (PBS × PBP); R² = 0,965; em que: PBS = proteína bruta
suplementar (g/kg de peso corporal) e PBP =
concentração de proteína bruta no pasto (g/kg MS)].
CONCLUSÕES
Existem respostas positivas da suplementação com
compostos nitrogenados com relação ao consumo de forragem e
eficiência de uso do nitrogênio no metabolismo animal. Estas
respostas são em parte atribuídas a melhorias na digestibilidade da
dieta, principalmente quando as forragens apresentam baixa
qualidade. Contudo, o principal benefício da suplementação com
compostos nitrogenados está baseado em melhorias do status de
proteína no metabolismo animal. Ambos os efeitos contribuem para a
- 263
observação de respostas positivas da suplementação proteica sobre
o desempenho animal ao longo de todo o ano.
AGRADECIMENTOS
Os autores gostariam de expressar agradecimentos à
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
(FAPEMIG), à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de
Nível Superior (CAPES), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico (CNPq) e ao INCT-Ciência Animal, que
tornaram possível a realização dos trabalhos de pesquisa que
serviram de base para esta revisão.
Aos estudantes de graduação e pós-graduação e egressos
ligados aos grupos de pesquisa Nutrição de Bovinos em Pastejo do
DZO-UFV, os quais são responsáveis por grande parte do
conhecimento aqui apresentado.
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PRODUTIVIDADE NA BOVINOCULTURA
INOVADORA – O BEM ESTAR NA FAZENDA
Murilo Henrique Quintiliano
Diretor Executivo Fai do Brasil e Integrante do Grupo ETCO – Grupo de Estudos em
Etologia e Ecologia Animal.
INTRODUÇÃO
Definir sustentabilidade, baseando-se em ciência, têm-se
provado uma tarefa difícil e consenso raramente é alcançado. Devido
à complexidade do assunto, encontrar parâmetros ideais para que
sua aplicação seja compreensível e permita soluções práticas
(principalmente na produção agropecuária), são importantes, pois
permitem a redução do risco de erros. Constanza & Patten, 1995,
discutem sustentabilidade de maneira interessante, trazendo a tona
pontos importantes no que se refere aos sistemas a que seus
conceitos são aplicados, e quais os fatores que interferem para seu
sucesso. Para isso eles propõem que devemos fazer três perguntas
simples, referentes à persistência (ou sustentabilidade) do
sistema: (1) Qual sistema ou subsistemas ou características de
sistemas são mais persistentes? (2) Por quanto tempo essas
características persistem? (3) Quando devemos efetuar a avaliação
de quais sistemas ou subsistemas ou característica persistiu? Esses
questionamentos são importantes devido às necessidades de cada
sistema ser dependente de fatores diversos e distintos. Por exemplo,
se discutirmos a sustentabilidade do sistema ao nível celular, as
respostas para as perguntas acima (que levarão a definição de
sustentabilidade), serão completamente diferentes das, se
considerarmos o planeta terra como o sistema em questão. As
diferenças na definição do conceito são impostas pela Longevidade,
isto é, o “ciclo de vida” do sistema, e a escala de Tempo e Espaço.
Outro ponto importante é que podemos somente avaliar a
sustentabilidade depois da ocorrência do fato que leva a ela, isto
significa que, qualquer ação que fizermos para levar à
sustentabilidade, geralmente é realizada sobre predições que
fazemos hoje, baseadas em conhecimento prévio. Dessa maneira,
podemos assumir que as definições de sustentabilidade existentes
são predições de ações tomadas atualmente que poderão levar à
sustentabilidade mas não necessariamente a garante.
Figura 1 - Representação gráfica do conceito de sustentabilidade
dependente do tempo e da escala empregada.
Fonte: Constanza & Patten, (1995).
SUSTENTABILIDADE NA PRODUÇÃO AGROPECUÁRIA
Na produção agropecuária, as discussões de grupos de
trabalhos, instituições privadas e públicas, cientistas e técnicos,
priorizam três aspectos básicos (e ações relacionadas a eles) que
levam à sustentabilidade do sistema, são eles, os aspectos
Econômicos, Sociais e Ambientais. Uma boa definição é a
divulgada pela Sustainable Agriculture Initiative (SAI), uma
plataforma criada pela indústria de alimentos e bebidas com o
suporte de instituições privadas e públicas, reconhecida como uma
das principais iniciativas do tipo no mundo: “Agricultura sustentável é
a produção eficiente e segura de produtos de alta qualidade, de
maneira que proteja e melhore o meio-ambiente e as condições
sociais e econômicas de fazendeiros, sua equipe de trabalho e
- 271
comunidade local, resguardando a saúde e bem-estar de todas as
espécies criadas”.
SUSTENTABILIDADE NA PRODUÇÃO DE BOVINOS DE CORTE
Na produção de bovinos de corte, a complexidade dos vários
sistemas de produção pode levar a variadas avaliações e resultados
sobre o caráter sustentável do sistema aplicado. Ainda estamos
longe de encontrarmos consenso, principalmente nos dois primeiros
pilares, relacionados à Economia e o Ambiente. Resultados de
pesquisas em questões como emissões de gases do efeito estufa,
utilização das pastagens, desmatamento de florestas, utilização de
grãos, utilização da água, consumo da carne, etc. são variados e
muitas vezes tendenciosos. É no terceiro pilar, a Ética envolvida no
processo onde encontramos uma maior conjunção de ideias e das
práticas relacionadas a elas, que podem direcionar o sistema
produtivo a atingir as metas desejadas e estabelecidas pela ciência.
Basicamente, o que se deseja como resultado final é que, o sistema
permita que todas as pessoas envolvidas no processo produtivo
(proprietários, trabalhadores e técnicos) sejam reconhecidas e
tenham suas necessidades econômicas e sociais garantidas, e os
animais tenham suas necessidades (físicas, fisiológicas e
comportamentais) como prerrogativa essencial na definição do
sistema de produção e manejo a ser aplicado.
Dificilmente encontraremos estratégias definitivas que levarão
a sustentabilidade ética da produção de bovinos, entretanto já
existem ações implantadas de maneira a garantir que, o bem-estar
na fazenda (pessoas e animais) seja parte, e ponto fundamental na
rotina de trabalho. Este artigo visa ressaltar algumas dessas
estratégias, em seus aspectos mais básicos, isto é, as motivações
de sua definição e sua aplicação, e os resultados positivos que
podem ser obtidos através delas no que diz respeito ás boas práticas
na produção de bovinos de corte no Brasil.
Figura 2 - Os pilares da Sustentabilidade na Produção Agropecuária
– Economia, Ambiente e Ética, salientando Bem-estar do
Trabalhador e Bem-estar dos Animais na produção de
Bovinos de Corte.
A ÉTICA NA PRODUÇÃO DE BOVINOS DE CORTE –
ESTRATÉGIA BÁSICA PARA A IMPLANTAÇÃO DAS BOAS
PRÁTICAS DE MANEJO
Uma das estratégias básicas utilizadas na implantação das
boas práticas de manejo de bovinos de corte (e pode ser adaptada
para praticamente qualquer sistema produtivo) é difundido pelo
Grupo de Estudos em Etologia e Ecologia Animal, da FCAV UNESP
Jaboticabal que consiste em 1) Caracterização do processo; 2)
Identificação dos problemas relacionados ao processo; 3) Busca de
- 273
soluções para o problema e 4) Validar e Aplicar a solução
encontrada.
ETAPAS A SEREM EXECUTADAS
Caracterizar processos
Identificar um problema
Buscar soluções para o problema
Aplicar a solução encontrada
Figura 3 - Etapas a serem executadas na definição de uma
estratégia sustentável para as boas práticas no manejo
de Bovinos de Corte.
Fonte: Grupo ETCO.
CARACTERIZANDO O PROCESSO
Na produção de bovinos de corte, todos os processos que
envolvem o manejo de animais possuem três componentes
principais:
Animais,
Pessoas
e
Instalações
(incluindo
equipamentos). As relações entre esses componentes determinam e
podem variar com o grau de complexidade, e consequentemente o
nível de eficiência do processo em questão. Por exemplo, a
aplicação de uma vacina demanda recursos (pessoas e instalações),
diferentes de uma castração cirúrgica (um processo relativamente
mais complexo que o primeiro), mas em ambos os casos o nível de
reatividade do animal será um fator facilitador ou agravante do
sucesso do procedimento.
Durante a caracterização do processo, temos que levar em
conta as seguintes questões:
1) Quais recursos necessários (pessoas, instalações e
equipamentos) para a realização do manejo.
2) Quais os recursos disponíveis (pessoas, instalações e
equipamentos) para a realização do manejo.
3) Quais os resultados esperados para que o processo seja
identificado como sendo executado com sucesso.
É durante a caracterização do processo que identificamos os
componentes do manejo que podem interferir no sucesso do
procedimento. Um exemplo prático disso, é a vacinação obrigatória
contra a febre aftosa. Em um determinado período (geralmente 30
dias em duas épocas do ano) os produtores têm que ser organizar
para que todas as categorias animais na fazenda sejam vacinadas.
Nesse caso, os recursos necessários para uma equipe que possua
um rebanho de 10.000 cabeças para serem vacinadas é diferente
dos recursos necessários para um rebanho de 100 cabeças, mas o
resultado esperado, em ambos os casos é o mesmo, queremos os
animais sejam imunizados corretamente, sem efeitos colaterais
(lesões, abscessos, mortes, acidentes com as pessoas,
equipamentos quebrados, e perda de doses vacinais). É na
caracterização do processo que definimos o retrato do manejo para
aquela fazenda (ou fazendas). No caso da vacinação, o manejo mais
comum no Brasil é o caracterizado pelo posicionamento dos animais,
em fila, no tronco coletivo (ou brete), enquanto o vacinador introduz a
agulha e aplica a vacina em cada um dos animais.
IDENTIFICANDO PROBLEMAS
A identificação de problemas de um processo é uma
ferramenta muito importante na avaliação e na busca por alternativas
mais eficientes de se trabalhar. É durante este procedimento que
podemos definir se a estratégia de manejo que está sendo utilizada
gera os resultados esperados de maneira satisfatória e se existem
falhas a serem corrigidas. Utilizando-se novamente como exemplo a
vacinação dos bovinos, garantir que a dose correta seja entregue a
- 275
cada animal não é suficiente para que o manejo seja considerado
eficiente. No manejo de vacinação, Chiquitelli et al (2002), identificou
que acidentes com os animais, caracterizados por animais que
deitam, pulam sobre o outro e pulam tentando fugir do tronco
coletivo, são problemas do processo de vacinação, pois atrasam o
manejo, aumentam o estresse dos animais (reduzindo a eficiência da
imunização), podem causar injúrias às pessoas e resultar em
equipamentos e instalações danificadas. A principal causa dos
acidentes, foi identificada como sendo justamente a maneira com
que os animais são posicionados no tronco coletivo (ou brete), sem
contenção adequada.
BUSCANDO SOLUÇÕES, APLICANDO E VALIDANDO AS
SOLUÇÕES ENCONTRADAS
Na busca por solução dos problemas identificados devemos
considerar a realidade ambiental, estrutural, logística e cultural do
local. É importante que as soluções sejam aplicáveis, isto é, que a
equipe que irá realizar o manejo possua condições técnicas e
práticas de sua execução. Nem sempre é possível que a solução
encontrada seja universal visto que as variações existem e em
muitos casos podem inclusive descaracterizar o processo em si.
Assim sendo, as soluções também devem permitir adaptações em
sua realização levando em conta as características locais de onde
ele será aplicado.
No manejo de vacinação, a solução definida como a que
garante os melhores resultados (mais eficientes e seguros) é a de
conter o animal no tronco de contenção e aplicar a vacina na tábua
do pescoço (onde as reações vacinais, caso ocorram, tenham menor
influência sobre qualidade da carne). Geralmente, a solução
encontrada necessariamente passa por um processo de quebra de
paradigmas e alterações na atitude das equipes de trabalho e na
estrutura de manejo, isso demanda tempo e treinamento.
Toda vez que há inovação em um sistema pré-definido, a
validação torna-se fundamental, é através dela que a verificação
(em escala) e os impactos nas rotinas estabelecidas serão
realizadas (e se necessário ajustadas).
No caso do manejo de vacinação o tronco de contenção
passa a ser um componente essencial para que a eficiência seja
máxima. Como discutimos que a solução deve permitir variações, e
se a fazenda não tiver tronco de contenção? Soluções alternativas
existem como conter os animais individualmente com a utilização de
cambões ou cordas, mas todos eles resultam em menor eficiência e
consequentemente piores resultados no manejo. Os procedimentos
detalhados desta solução específica encontrada podem ser
encontrados na série Manual de Boas Práticas de Manejo –
Vacinação, produzida pelo grupo ETCO. A discussão sobre os
detalhes de cada processo são importantes pois eles poderão
inclusive auxiliar no planejamento econômico da fazenda
(investimentos e custos). Nesse caso, os resultados obtidos na
redução de acidentes e riscos, e consequentemente incremento da
eficiência no processo de manejo foi verificada e o sucesso do novo
manejo foi comprovado (Figura 4).
Figura 4 - Porcentagem de ocorrência de acidentes no manejo
convencional e racional.
- 277
A MUDANÇA DE ATITUDE – TREINANDO A EQUIPE
A quebra de paradigmas e a mudança de atitude é o mais
difícil de todos os aspectos que necessitam ser alterados na solução
de problemas. A melhor maneira de se conseguir isso é que a equipe
de trabalho tenha o conhecimento necessário, condições técnicas e
práticas para a realização do manejo de maneira diferente da usual.
A estratégia de convencimento deve ser baseada nos
benefícios diretos para o executor do manejo. É necessário que o
trabalhador perceba e sinta que as alterações que estão sendo
propostas têm como principal objetivo reduzir o risco de acidentes
para as pessoas, e consequentemente para os animais. Os
benefícios econômicos estão presentes, mas muitas vezes são
difíceis de serem percebidos pela equipe de campo, tornado as
sugestões de alterações de trabalho intangíveis para aqueles que
estão imersos nas rotinas de manejo. Assim, para implantar as
soluções encontradas, defina a estratégia de como ela será
apresentada com cuidado. Verifique se existem benefícios diretos
para aqueles que irão executar o trabalho e incorpore soluções
alternativas propostas pela equipe de trabalho de maneira que, criese um ambiente onde as mudanças não são impostas, mas sim
compartilhadas por todos.
A falta de qualidade da equipe de trabalho no dia-a-dia da
fazenda reflete diretamente no sucesso de qualquer sistema de
produção de bovinos. É comum encontrar-se situações onde os
esforços da propriedade na aquisição de novas tecnologias como,
equipamentos, produtos, instalações e até mesmo novos processos
ocorre, mas a capacitação e treinamento do componente humano
que é, invariavelmente, quem faz uso e é responsável pela aplicação
das novas tecnologias é deixado de lado.
Atribuir novas tarefas, cada vez mais complexas, a um
indivíduo ou equipe requer que sejam também oferecidas condições
para que a execução da atividade ocorra de maneira apropriada. A
resistência ao treinamento das equipes é frequente, e tem como
principal argumento a alta rotatividade dos trabalhadores dentro da
fazenda. O raciocino (inadequado, mas constante) é simples: por
que investir em treinamento se dentro de alguns meses terá que
contratar novas pessoas? Esse pensamento resulta em uma reação
em cadeia, pois a falta de oportunidades e aquisição de novos
conhecimentos dentro da fazenda acaba estimulando o trabalhador
rural a procurar outros rumos.
É possível sim, formar equipes que estejam adequadas ao
sistema de trabalho e aos níveis de tecnologia adotados na fazenda.
As experiências de fazendas que mudaram a atitude, oferecendo as
melhores condições possíveis de trabalho para sua equipe e que
conseguem manter os padrões e frequentemente melhorar os
índices produtivos são várias. Bons exemplos são a Fazenda Santa
Vergínia, em Santa Rita do Pardo, estado do Mato Grosso do Sul
que além de oferecer treinamento e capacitação técnica constante
para sua equipe, ainda proporciona benefícios como ginásticas
laborais e atividades culturais objetivando o crescimento pessoal dos
trabalhadores. A capacitação e treinamento proporcionam condições
para a equipe atingir as metas estabelecidas pela fazenda além de
tornar um atrativo para a chegada e manutenção de bons
trabalhadores. A Fazenda São Marcelo, em Juruena e Tangará da
Serra, no Mato Grosso que em 2001 conseguiu mudar a atitude em
relação ao dia-a-dia de trabalho e manejo dos animais, tornou-se
regra o que era exceção como a aplicação das boas práticas. O
estabelecimento dos padrões adequados proporcionou melhor
qualidade e continuidade das boas rotinas de manejo, independente
da idade e experiências anteriores dos vaqueiros recémincorporados à equipe.
O aprendizado ocorre de maneira muito mais agradável e
eficiente se os enfoques das lições forem nos bons resultados
apresentados, buscando sempre, com esforço e trabalho em equipe
a adequação e melhorias das atividades que necessitam de
aprimoramento. Utilizar bons exemplos é sempre melhor que reforçar
erros.
A busca constante pela adoção de estratégias de boas
práticas de manejo é um trabalho árduo que fazendeiros, vaqueiros,
acadêmicos técnicos, empresas e alguns setores do governo vêm
executando com eficiência. O aumento do volume e freqüência com
- 279
que nos deparamos com essa situação melhorada ainda depende do
fator principal, a vontade de mudar dos produtores.
Se imaginarmos agora que, se a maioria dos produtores
buscasse condições para oferecer aumento de conhecimento para
sua equipe, com certeza o número de trabalhadores melhor
preparados e prontos para assumir os novos requisitos e funções
necessárias na fazenda que busca resultados com qualidade seriam
maiores.
GUIA PARA UM BOM MANEJO- SOLUÇÕES GERAIS
Do ponto de vista prático, em qualquer manejo, o primeiro
passo apara a aplicação da solução é o bom planejamento. Com ele
a equipe de trabalho terá tempo suficiente para tomar as decisões de
maneira assertiva na execução do processo. É importante saber o
número de animais que é possível manejar no horário de trabalho,
levando em conta as distâncias a serem percorridas até o curral, o
número de pessoas disponíveis para realizar o trabalho e as
facilidades (ou dificuldades) oferecidas pelas instalações. Com esse
planejamento em mãos, evitam-se correrias, ou ociosidade
exagerada,
prevenindo
a
superlotação
dos
currais
e
consequentemente são reduzidos os problemas de manejo. É certo
que o número de animais manejados varia de acordo com o tipo de
manejo.
Permitir o fluxo de animais no curral é um ponto chave. O
curral não deve ser um local para armazenar animais e sim um local
de entrada, manejo e saída. Isto auxilia a reduzir o risco de acidentes
e minimizar a necessidade de manutenção na infraestrutura devido à
menor formação de lama. Para isso, piquetes anexos ao curral são
importantes. Os piquetes propiciam uma condição confortável para a
manutenção dos animais por algumas horas ou até mesmo de um
dia para o outro quando necessário.
Respeite a capacidade de cada local, em termos práticos,
mais da metade da área deve estar livre (tanto manga quanto a
seringa). Sempre conduza grupos de no máximo 10 animais por vez,
assim o controle será melhor e a chance de sucesso a cada
condução maior.
Definir um responsável pelo manejo, que ajudará no
posicionamento e função de cada pessoa, auxilia a organizar o
trabalho. Essa pessoa deve ser um bom observador e identificar as
habilidades de cada trabalhador, existe pessoas mais hábeis para
realizar determinados tipos de serviços que outros. Há também
momentos onde é necessário trocar as pessoas de função no
decorrer do dia de trabalho, para evitar cansaço por movimentos
repetitivos ou acalmar os ânimos em situações mais estressantes.
O controle na execução dos processos permite uma
identificação melhor de erros para que os ajustes necessários sejam
realizados. Utilizar uma abordagem positiva com a equipe de
trabalho é importante, reforçando os pontos positivos e corrigindo os
negativos sempre com serenidade e entendendo os motivos para
aquela situação, dessa maneira o estabelecimento da boa dinâmica
de trabalho torna-se mais fácil de ser incorporada no dia-a-dia da
fazenda.
CONCLUSÃO
O conceito de bem-estar na fazenda passa necessariamente
por essa visão dos processos integrados dentro da propriedade rural,
que no caso do manejo racional de bovinos de corte, que depende
diretamente das interações entre os seres humanos e os animais, as
necessidades das pessoas devem ser atendidas, desde condições
básicas de trabalho e de vida para ele e sua família, até benefícios e
incentivos pelo bom trabalho executado. Com isso, as necessidades
dos animais terão maiores condições de serem atendidas como um
todo. O processo de treinamento e execução das tarefas utilizandose estratégias de manejo racional é relativamente simples e a
difusão do conhecimento está cada vez mais eficiente seja por
material técnico, cursos e treinamentos ou simplesmente pela troca
de experiências entre equipes. Quando temos sucesso em tornar as
interações entre seres humanos e bovinos melhores, ficamos mais
perto de atingir o conceito de bem-estar na fazenda, isto é, a
prevalência de ações positivas que geram benefícios para as
- 281
pessoas e os animais. O detalhamento de manejos e estratégias
acima são fatores da sustentabilidade na produção de bovinos de
corte. Só conseguimos qualidade e eficiência, se oferecemos
qualidade e eficiência, tornando assim o sistema com recursos
maiores para manter-se ao longo do tempo, de maneira lucrativa,
socialmente aceita e ambientalmente correta.
RESUMO
Definir sustentabilidade, do ponto de vista científico, têm-se
provado uma tarefa difícil e consenso raramente é alcançado. Na
produção agropecuária, vários grupos de trabalhos de instituições
privadas e públicas, cientistas e técnicos, vêm discutindo o tema e,
na maioria deles, os pontos básicos relevantes á cadeia produtiva de
alimentos priorizam três aspectos básicos (e ações relacionadas a
eles) que levam à sustentabilidade, são eles, os aspectos
Econômicos, Sociais e Ambientais. Na produção de bovinos de
corte, a complexidade dos vários sistemas de produção podem levar
as mais variadas avaliações e resultados e as discussões sobre o
caráter sustentável do sistema aplicado em todos os seus aspectos
ainda requer muitos estudos. Questões Éticas como o bem-estar das
pessoas e dos animais estão em maior estágio de desenvolvimento
de técnicas aplicáveis, devido ao seu caráter social relacionado á
percepção das pessoas e validação científica do que é aceitável ou
não durante os manejos no processo produtivo. Estratégias bem
definidas, aplicáveis e com resultados comprovados estão
disponíveis, todas elas baseadas na caracterização de processos e
identificação de problemas. Quando temos sucesso em tornar as
interações entre seres humanos e bovinos melhores, ficamos mais
perto de atingir o conceito de bem-estar na fazenda, isto é, a
prevalência de ações positivas que geram benefícios para as
pessoas e os animais.
REFERÊNCIAS
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MITOS E VERDADES SOBRE A INFLUÊNCIA DO
METANO NO AQUECIMENTO GLOBAL
Luiz Carlos Baldicero Molion
Instituto de Ciências Atmosféricas, Universidade Federal de Alagoas
RESUMO
A hipótese do aquecimento global ou, eufemisticamente, o
que vem sendo chamado agora de mudanças climáticas, se baseia
no aumento das concentrações dos gases de efeito-estufa (GEE).
Em princípio, quanto maior for a concentração dos GEE, mais calor
seria aprisionado no sistema climático e mais elevada seria a
temperatura do planeta. Um desses gases, o metano (CH4), é
considerado um GEE 21 vezes mais poderoso que o gás carbônico
(CO2). Ele é produzido pelas atividades humanas que estão ligadas
à fermentação anaeróbia de matéria orgânica, particularmente a
vegetal. Dentre essas atividades, são destaques a agricultura,
notadamente a orizicultura por alagamento, onde os restos da planta
são deixados a apodrecer na água, e a pecuária de gado ruminante.
Porém, desde 1989, as concentrações do metano atmosférico se
estabilizaram, enquanto os arrozais aumentaram em área e a
população de ruminantes cresceu numa taxa acelerada. Antes de
1989, a população mundial de animais ruminantes estava crescendo,
em média, na taxa de 8 milhões de cabeças por ano e, nos últimos
anos, passou para 17 milhões de cabeças por ano. O Brasil já
ultrapassou 200 milhões de cabeças de gado. A hipótese surgiu
porque, aparentemente, existia uma forte correlação entre o aumento
da concentração de metano e o crescimento da população de
ruminantes, conforme pode ser apreciado na figura. Nota-se que a
concentração de metano parou de crescer, e até diminuiu
ligeiramente nos últimos anos, enquanto a taxa de crescimento de
ruminantes aumentou sensivelmente. Não se sabem as razões de a
concentração
de
metano
ter
se
estabilizado.
Dentre
as possíveis causas estariam a redução das perdas de
hidrocarbonetos
nos
poços de petróleo e no transporte
(gasodutos) de gás natural, particularmente da Rússia
Figura 1 - Animais ruminantes e a concentração de metano na
atmosfera.
para a Europa e do Alaska para os EUA, e o aumento da umidade
atmosférica, decorrente do aquecimento natural entre 1976-1999,
cujo radical OH- destrói o metano. É possível, ainda, que esse gás
tenha chegado à saturação nas condições de temperatura e pressão
atmosféricas do planeta. No equilíbrio dinâmico, para cada molécula
de metano emitida para a atmosfera, outra deve ser depositada na
superfície, sendo os oceanos, que cobrem 71% da superfície
terrestre, o principal reservatório dos GEE. Se os oceanos se
resfriam, absorvem mais, ou emitem menos, metano. Pântanos e
áreas alagadiças (manguezais e várzeas), que variam com as
condições climáticas, também são grandes fontes naturais. Anos em
que a estação chuvosa é mais intensa, imensas áreas, por exemplo,
no baixo Amazonas e no Pantanal, são alagadas e a vegetação
submersa morre. Portanto, as atividades humanas parecem não
interferir significativamente na variação da concentração do metano
na atmosfera. Discute-se, criticamente, o efeito-estufa e a
- 287
variabilidade climática, mostrando que GEE, como CO2 e CH4, não
podem intensificá-lo e que a tendência do clima para as próximas 2
décadas é de resfriamento, com invernos mais rigorosos que
provocarão aumento da mortalidade dos ruminantes de corte nãoconfinado. No inverno de 2013, por exemplo, o frio matou mais de
100 mil ovelhas no Uruguai e mais de 4 mil bois no Paraguai,
segundo fontes oficiais.
EVOLUÇÃO NA RECOMENDAÇÃO DE
FERTILIZAÇÃO DE SOLOS SOB PASTAGENS:
EFICIÊNCIA E SUSTENTABILIDADE NA PRODUÇÃO
PECUÁRIA
1
Patrícia Perondi Anchão Oliveira1; Alberto Carlos Campos
Bernardi1; Teresa Cristina Alves1; André de Faria Pedroso1
Pesquisadores da EMBRAPA Pecuária Sudeste – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária,
São Carlos, SP.
INTRODUÇÃO
O agronegócio nacional responde por importante parte da
economia brasileira, representando 25,4% do PIB brasileiro, sendo
que somente a pecuária respondeu por 7,5% do PIB no ano de 2008
(CEPEA, 2010). A produção pecuária brasileira, além de atender ao
mercado interno, ainda vem contribuindo muito para a estabilização
econômica e social do país, revestindo o setor de grande
importância. O Brasil se consolidou nas últimas décadas como o
detentor do maior rebanho comercial do mundo e se destaca no
cenário mundial com as exportações de carne, sendo esperado para
os próximos anos aumento significativo na produção de carne, tanto
de ruminantes quanto de monogástricos (BRASIL - AGE/MAPA).
O rebanho pecuário brasileiro usufrui de grande conforto
animal, sendo basicamente alimentado em seu ambiente natural,
pois tem como sua principal fonte de alimento as pastagens, que
ocupam grande extensão de área, aproximadamente um quarto do
território nacional (IBGE, Censo Agropecuário 1970/2006).
Boa parte da evolução do setor pecuário brasileiro se deve às
melhorias ocorridas nas pastagens, sendo que nas últimas quatro
décadas houve um avanço muito grande da forma como as
pastagens são tratadas dentro dos sistemas de produção, sendo em
alguns casos tratada como uma cultura agrícola. Alguns exemplos
dos avanços ocorridos foram a adoção de pastagens cultivadas, o
aumento da lotação animal, e o ganho incremental na produção de
produtos pecuários por área devido à melhoria da qualidade das
pastagens.
Em 1970 a área ocupada por pastagens naturais era de 124,4
milhões de hectares e a de pastagens cultivadas era de 29,7 milhões
de hectares, em 2006 a situação já era invertida e as pastagens
cultivadas ocupavam 101,4 milhões de hectares, enquanto as
nativas ocupavam apenas 57,3 milhões de hectares. Com relação à
lotação animal das áreas de pastagens, em 1970, esse índice era de
0,51 cab/ha, enquanto em 2006 o valor dobrou atingindo 1,1 cab/ha.
Em termos de produção de leite vemos que a melhoria na
alimentação do rebanho, em especial nas pastagens, ajudou a
aumentar a produção nacional, uma vez que na comparação entre
os anos de 1980 e 2010, enquanto a produção de leite para cada
vaca por ano dobrou de 676 litros para 1.340 litros; consequência de
ganhos incrementais em fatores associados como o melhor manejo,
sanidade e melhoramento genético; a produção nacional de leite
triplicou de 11,162 para 30.715 milhões de litros de leite por ano,
com aumento de apenas 38% de vacas ordenhadas e queda de 6
milhões de hectares na área de pastagens, refletindo todo o trabalho
na melhoria das áreas de pastagens brasileiras. Fonte: IBGE, Censo
Agropecuário (1970/2006).
Apesar todos os avanços realizados já citados anteriormente,
o potencial de aumento de produção e produtividade das pastagens
ainda é muito alto em relação à situação atual brasileira, podendo
contribuir em muito com o crescimento do agronegócio brasileiro de
forma sustentável. Sabendo desse potencial, associado à necessidade
crescente de recuperação das áreas de pastagens degradadas para
melhoria das condições ambientais e disponibilização de área para a
produção de alimentos e energia, e à impossibilidade de desmatamento
e abertura de novas áreas de fronteiras pelo Novo Código Florestal, o
uso intensivo e o melhor manejo das pastagens tornam-se
imprescindíveis, sendo tema de destaque os aspectos relacionados
com a fertilização.
Quer seja pela pujança de área ocupada, quer seja pela
importância econômica da pecuária para o país ou pelo problema
ambiental da degradação das mesmas, as pastagens são hoje
consideradas tema de políticas públicas, contempladas inclusive no
Programa ABC (Plano Setorial de Mitigação e de Adaptação às
- 291
Mudanças Climáticas para a Consolidação de uma Economia de
Baixa Emissão de Carbono na Agricultura – Plano ABC, 2013). E
mais uma vez, para que as pastagens possam atender aos desafios
ambientais, sociais e econômicos, respeitando o tripé da
sustentabilidade, novamente a fertilização de pastagens torna-se
tema relevante e propulsor de todos esses quesitos. Nunca os
critérios para recomendação da correção e fertilização do solo sob
pastagens foram tão importantes como na atualidade, sendo
necessários avanços na fronteira do conhecimento para usá-los de
forma a contribuir ambientalmente e economicamente em favor da
sociedade de maneira geral.
Potencial de produção e extração de nutrientes pelas
pastagens, reciclagem e perdas de nutrientes dos sistemas pastoris.
Os sistemas intensivos de produção de leite que têm como
base da alimentação o uso de pastagens caracterizam-se pela alta
produção por unidade de área e podem alcançar mais de 20.000
litros de leite/ha.ano e mais de 750 Kg de ganho de peso
vivo/ha.ano. Na época em que a precipitação e a temperatura não
são limitantes, lotações da ordem de 10 unidades animais (UA)/ha
são facilmente obtidas, havendo relatos de mais de 20 UA/ha.
As espécies forrageiras usadas nesses sistemas possuem
alto potencial de produção de forragem e são as responsáveis pela
alta lotação animal e pela alta produção de leite e carne por unidade
de área. Como consequência da elevada produção de forragem,
essas pastagens possuem alta capacidade de extração de nutrientes
do solo (Tabela 1). Além disso, como regra, a extração de nutrientes
do solo pela forrageira é proporcional ao rendimento obtido
(Rodrigues & Reis, 1994). Isso faz com que o sucesso da
exploração seja condicionado à mudança na atitude do produtor, que
deve desenvolver nova visão a respeito da pastagem, a qual passa a
ter conotação de cultura agrícola. Nos sistemas intensivos de
pastagem, com alta lotação, entre 8 e 10 UA/ha, a aplicação de
fertilizantes chega a ser maior do que nas culturas mais produtivas
de soja ou de milho.
Tabela 1 - Produção de
(gramíneas1)
Espécies
Pennisetum purpureum3
(capim-elefante)
Panicum maximum3
(capim-colonião)
Digitaria decumbens3
(capim-pangola)
Brachiaria mutica3
(capim-angola)
Brachiaria ruziziensis3
(capim-brachiaria)
Cynodon nlemfuensis3
(grama-estrela)
Melinis minutiflora3
(capim-gordura)
Cynodon dactylon cv. Coastcross4
(capim-coastcross)
forragem
e
Produção
anual de MS2
(t.ha-1)
28,2
remoção
de
nutrientes
Nutrientes removidos
(kg.ha-1)
N
P
K
Ca
Mg
338
72
565 108
71
25,8
323
49
407
167
111
26,5
335
53
401
122
75
26,9
344
48
429
129
88
33,5
342
55
450
153
78
28,3
388
65
469
151
54
14,8
232
36
233
63
49
17,5
446
48
467
66
45
1Gramíneas,
exceto coastcross, cortadas a cada 60 dias e adubadas com 448 kg.ha-1 de
N; 72 kg.ha-1 de P e 448 kg.ha-1 de K, aplicados em seis doses iguais. Calagem
efetuada para obter pH = 6,0. Para o coastcross, cortes a cada 24 dias, adubadas com
500 kg.ha-1 de N; 43,7 kg.ha-1 de P e 580 kg.ha-1 de K
2 MS = matéria seca.
Fonte: 3Adaptado de Vicente-Chandler et al. (1974) por Rodrigues & Reis (1994). 4
Primavesi, et al. (2004).
Apesar de muitos trabalhos considerarem a pastagem um
sistema conservacionista, com alta reciclagem e pequena
exportação dos nutrientes pelos produtos animais, numa análise
mais profunda é possível verificar que existem vários eventos na
pastagem, que limitam a reciclagem efetiva dos nutrientes, como o
hábito de pastejo dos animais e quantidade estocada de nutrientes
no ecossistema (Monteiro & Werner, 1989; Braz et. al, 2002).
A despeito de a maior parte dos nutrientes consumidos das
pastagens não serem retidos em produtos animais e serem
eliminados na forma de excrementos, podendo haver reciclagem da
ordem de até 90% (Braz et.al, 2002), nas pastagens há a
- 293
interferência dos animais na manutenção da fertilidade do solo
provocando perdas significativas dos nutrientes ingeridos, em
consequência da deposição errática das dejeções e da elevada
concentração de elementos minerais nestas (Corsi e Martha Júnior,
1997), depositados em um único ponto da área da pastagens e
muitas vezes com sobreposição de deposição de dejeto (Haynes &
Williams, 1993). Quando ocorre a concentração de elementos
minerais nos pontos de dejeção, as perdas de nutrientes passam a
ser favorecidas, como por exemplo, as perdas nitrogenadas por
volatilização e desnitrificação, ou a imobilização de nutrientes no
solo.
Por causa da distribuição errática dos dejetos animais e
consequentes perdas de nutrientes, além do potencial de produção e
a extração de nutrientes pela pastagem, para se alcançar sucesso
na correção e fertilização do solo sob pastagem, deve-se considerar
também a ciclagem de nutrientes nos sistemas sob pastagens,
conhecendo as perdas e ganhos de nutrientes que ocorrem nos
sistemas de produção. A análise desses processos exige um olhar
integrado para os quatro compartimentos dos sistemas de produção:
solo-planta-animal e atmosfera e não mais para os dois ou três
primeiros compartimentos, como ocorria no passado. Na Figura 1,
alguns exemplos dos processos que podem ocorrer na ciclagem de
nutrientes em pastagens, que mostram a complexidade do tema.
Figura 1 - Os quatro compartimentos de ecossistemas de pastagens
(solo, planta, animal e atmosfera) e exemplos de
processos que ocorrem na ciclagem de nutrientes.
A associação de todos esses fatores como critérios para a
recomendação da calagem e fertilização torna o trabalho bastante
complexo, necessitando de evolução de ferramentas que possam
ajudar a interpretar, prever e quantificar todos os processos de
ganhos, perdas e trocas de nutrientes que ocorrem entre os
compartimentos solo-planta-animal-atmosfera, além de necessitar de
critérios para checagem da adequação do que está sendo
recomendado frente à necessidade dos sistemas de produção. A
recomendação de calagem e fertilização deve ser sustentável,
garantindo que as pastagens produzam em quantidade e qualidade
para garantir bom desempenho animal, minimizando os impactos
- 295
ambientais, evitando perdas de nutrientes, pois essas perdas nada
mais são do que fonte de poluição.
Neste contexto, as análises de solo anuais, tradicionalmente
recomendadas, associadas à análise foliar e às ferramentas de
recomendação e checagem de correção e fertilização do solo,
tornam-se fundamentais para um programa de correção e fertilização
do solo.
Com a evolução da recomendação da fertilização em
pastagens, devem ser consideradas as melhores práticas de
fertilização, evitando erros grosseiros, nos programas de correção e
fertilização dos solos sob pastagens. Quando esses erros são
cometidos há prejuízos técnicos, econômicos, e até ambientais, que
comprometem a sustentabilidade dos sistemas de produção. No
passado, esses erros mais comuns, levaram de certa forma ao
descrédito do uso de corretivos e fertilizantes em pastagens. Alguns
exemplos deles estão abaixo listados:
1. Não realizar amostragem e análise de solo.
2. Usar fertilizantes, sem verificar a necessidade da calagem.
3. Recomendar as doses de fertilizantes, principalmente N, sem
considerar a lotação animal pretendida.
4. Corrigir e fertilizar pastagens e fornecer para animais de
genética comprometida, que não ganham peso ou produzem
leite.
5. Adubar pastagens, principalmente com nitrogênio, e não
possuir número de animais suficiente para consumir a
forragem produzida. A sobra de forragem irá senescer e
perderá qualidade.
6. Não monitorar os fatores climáticos, especialmente
precipitação e temperatura mínima, como critérios do
momento correto de realizar a correção e fertilização dos
solos.
7. Não consultar um bom profissional para realizar as
recomendações de fertilização.
CORREÇÃO DA ACIDEZ DO SOLO E RECOMENDAÇÃO DE
CORRETIVOS
Em pastagens, durante muito tempo, a recomendação da
calagem foi um assunto polêmico devido às dúvidas existentes
acerca de sua necessidade para pastagens tropicais e também pelo
fato de ser aplicada na superfície do solo. Entretanto, com os novos
conhecimentos sobre o caminhamento dos nutrientes em
profundidade e com a adoção de fertilização nas áreas intensivas,
novos conceitos foram sendo criados e a calagem passa a ser
técnica rotineira tanto na formação e na recuperação quanto na
manutenção de áreas de pastagens, tendo papel relevante na
eficiência e sustentabilidade das pastagens.
A acidez do solo afeta o crescimento das plantas de várias
formas, inclusive do sistema radicular (Oliveira et al., 2003), e diminui
a eficiência de uso da água e de nutrientes aplicados por meio de
fertilizantes. Apesar de algumas espécies de pastagens serem
tolerantes às condições de solo ácido, notadamente as do gênero
Brachiaria, isso não significa que elas apresentem sua máxima
produção nessas condições (Oliveira et.al, 2008).
A calagem é uma das práticas mais importantes para
melhorar a fertilidade do solo; ela apresenta vários efeitos benéficos,
como o fornecimento de cálcio e de magnésio; a elevação do pH
(diminui a acidez); o aumento da disponibilidade de macronutrientes;
a diminuição da toxidez de alumínio, de ferro e de manganês; a
redução das perdas dos fertilizantes aplicados; o decréscimo da
adsorção ou da fixação de fósforo; o aumento da disponibilidade de
molibdênio do solo; o incremento da atividade microbiana e da
liberação de nutrientes, tais como nitrogênio, fósforo e enxofre pela
decomposição de matéria orgânica; a melhoria do ambiente do solo
para bactérias associadas com a fixação biológica do nitrogênio; e o
aumento da produção das culturas, como resultado de um ou mais
dos efeitos anteriormente citados (Munson, 1982, citado por Lopes,
1984). Em condições de cerrado, Lopes (1984) ainda indica os
seguintes efeitos: aumento das cargas dependentes de pH e
consequentemente a capacidade de troca de cátions e a indução,
- 297
dependendo da dose de calcário aplicada, à considerável lixiviação
de cálcio e de magnésio, o que diminui a toxidez de alumínio, de
ferro e de manganês, abaixo da camada de incorporação. Cuidados
devem ser tomados para que o pH não alcance valores superiores a
6,5  7,0 pois nesses níveis a disponibilidade de alguns
micronutrientes (com exceção do molibdênio e do cloro) será
bastante comprometida (PENATI e CORSI, 1999). Entretanto, em
solos tropicais sob pastagens é raro encontrar valores
excessivamente altos de pH, mesmo realizando-se calagem com
frequência, desde que embasada em recomendações técnicas
(Oliveira, et. al, 2008) .
Tais efeitos podem ser observados para pastagens de
Brachiaria decumbens, nas Figuras 2 e 3, obtidas em Oliveira et. al,
2003.
pH
6
4
pH=3,58 + 0,03.V%
R2=0,72**
2
10
20
30
40
50
60
Saturação por bases final
Figura 2 - Saturação por bases no fim do segundo ano e pH (CaCl2)
no solo, na profundidade de 0 a 30 cm.
Fonte: Oliveira et al. (2003).
Figura 3 - Saturação por bases no fim do segundo ano e concentração
de Al trocável no solo, na profundidade de 0 a 30 cm.
Em sistemas de manejo intensivo de pastagem, em que as
doses de fertilizantes usadas são elevadas, o papel da calagem é
bastante distinto dos sistemas extensivos, em que as doses de
fertilizantes aplicados são mínimas (Oliveira, et. al., 2008). A
calagem nos sistemas intensivos é importante para garantir a
máxima eficiência de uso dos nutrientes dos fertilizantes aplicados
(Tabela 2) e para reverter a acidificação dos solos ocasionada pelo
uso dos fertilizantes químicos, especialmente os nitrogenados
(Tabela 3) (Oliveira, et. al, 2008).
Lopes (1984) chamou a atenção para esse fato, referindo-se
aos sistemas agrícolas, com a afirmação de que: “Subutilização de
calcário é uma das principais causas do desaproveitamento de
fertilizantes químicos na agricultura brasileira, desenvolvida em solos
com características tipicamente ácidas”.
O fato de a calagem aumentar a eficiência de uso de
fertilizantes, evitando perdas e promovendo o uso mais racional dos
nutrientes a tem enquadrado como um mecanismo de
- 299
desenvolvimento limpo (MDL), conceito empregado em sistemas
sustentáveis e produção.
Tabela 2 - Estimativa da variação percentual de assimilação dos
principais nutrientes pelas plantas em função do pH do solo
pH
Nutriente
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
100
50
90
100
50
50
73,3
100
100
100
100
83
80
93,8
100
100
100
100
100
100
100,0
(%)
Nitrogênio
Fósforo
Potássio
Enxofre
Cálcio
Magnésio
Média
20
30
30
40
20
20
26,7
50
32
35
80
40
40
46,2
75
40
70
100
50
50
64,2
Fonte: Adaptado por Lopes (1984) de Alcarde (1983).
Tabela 3 - Equivalentes de acidez ou de alcalinidade dos principais
fertilizantes
Fertilizante
Uréia
Nitrato de amônio
Nitrocálcio
Sulfato de amônio
Cloreto de amônio
Nitrato de cálcio
Nitrato de sódio
Nitrato de potássio
Fosfato monoamônico
Superfosfato simples
Superfosfato triplo
Cloreto de potássio
Sulfato de cálcio
Teor de N
(%)
44
32
20
20
25
14
15
13
9




CaCO3 puro (kg)
Por kg de N
Por 100 kg do produto
1,80
79
1,80
58
0
0
5,35
107
5,60
140
+1,35
+19
+1,80
+27
+2,0
+26
5,00
45
0
0
0
0
0
0
0
0
Fonte: Adaptado de Tisdale e Nelson (1985) por Raij (1991).
Resultados positivos da calagem em pastagens manejadas
intensivamente com uso de fertilizantes foram observados por
Oliveira et al. (2007), que avaliaram por dois anos o efeito residual
de fontes de fósforo na presença ou na ausência de calcário para
elevar a saturação por bases a 70% sobre a recuperação de
pastagens degradadas de Brachiaria brizantha cv. Marandu
estabelecida em Neossolo Quartzarênico, com 2 mmolc.dm-3 de Ca,
1 mmolc.dm-3 de Mg, saturação por bases de 7% e de alumínio de
76%. Quando se suprimiu a fertilização fosfatada, para verificar o
efeito residual das fontes de fósforo, houve resposta significativa da
calagem, com aumento da produção de forragem de 9,78 t.ha-1 para
11,36 t.ha-1. Além disso, a calagem promoveu aumento do teor de P
na planta durante o período da seca. No solo, ao fim de dois anos,
houve aumento do teor de Ca até a profundidade de 30 cm, queda
no teor de alumínio até 10 cm e na saturação por alumínio até 30 cm
nos dois experimentos e aumento no teor de Mg até 10 cm no
experimento com supressão de P e até 30 cm no experimento com
adição de P. Houve aumento da saturação por bases até 30 cm de
profundidade, apesar de os valores serem aquém dos 70%
pretendidos.
Cruz et al. (1994) avaliaram o efeito da calagem (índices de
saturação por bases de 4%, 20%, 36%, 52%, 68% e 84%) sobre a
produção de Brachiaria brizantha cv. Marandu, de Andropogon
gayanus cv. Planaltina e de Panicum maximum cv. Aruana, em casa
de vegetação, em Latossolo Vermelho-Escuro de textura média, e
verificaram que a calagem aumentou a produção de massa seca dos
capins; o Panicum maximum foi o mais responsivo. Esses autores
concluíram que para a instalação de pastagens, quando a saturação
por bases for inferior a 50%, a calagem deve elevar esse valor a
70%.
Um ponto interessante a se observar é o comportamento da
resposta ao uso exclusivo de calcário em pastagens degradadas.
Quando o sistema está muito degradado e o solo bastante exaurido,
a resposta à calagem pode não existir (OLIVEIRA et al., 2003), mas
quando existe alguma fertilidade (OLIVEIRA et al., 1999) apenas a
calagem pode produzir aumentos de produção de forragem da
ordem de 1,5 t.ha-1 de matéria seca (MS) por ano (Figura 4). Tal
efeito se deve à capacidade do calcário para colocar nutrientes em
- 301
disponibilidade às plantas. Oliveira et al. (1999) avaliaram o efeito da
presença ou da ausência de calagem e do uso de aerador de solo
associado a diferentes fontes de fertilizantes na recuperação de uma
pastagem de Brachiaria brizantha cv. Marandu estabelecida em
Nitossolo eutrófico e observaram na média de dois anos aumento de
produção de forragem de 14,4 para 16,8 t.ha-1 por ano. No
tratamento em que não houve calagem ou fertilização, a pastagem
permaneceu degradada, produzindo 4,4 t.ha-1 de MS por ano;
quando se realizou apenas a calagem, a produção aumentou para
5,9 t.ha-1; quando se realizou apenas a fertilização, a produção foi de
16,4 t.ha-1; e quando se realizou a calagem e a fertilização, a
produção obtida foi de 19,2 t.ha-1 (Figura 4). A saturação por bases,
28 meses após a primeira aplicação de calcário, praticamente
permaneceu inalterada, provavelmente devido ao efeito de
acidificação do solo provocada pela aplicação de fertilizantes;
inicialmente a saturação por bases foi de 67,7% e passou para
62,4%, mesmo com aplicação de 1,5 t.ha-1 de calcário dolomítico
com PRNT de 90 a cada ano, objetivando elevar a saturação por
bases a 80%.
Mesmo considerando as flutuações no preço da arroba do boi
e no preço do calcário, as diferenças de produção de forragens
observadas nesse experimento, se convertidas em produção de
carne, tem proporcionado retorno entre R$ 2,00 e 3,00 em produto
pecuário para cada R$ 1,00 investido em calcário, garantindo a
sustentabilidade econômica dos sistemas de produção.
Figura 4 - Produção de forragem (20 cm acima da superfície do solo
e média de dois anos), em diferentes tratamentos
aplicados em uma pastagem de Brachiaria brizantha
degradada estabelecida em Nitossolo eutrófico.
Médias seguidas por letras distintas diferem significativamente pelo
teste F (P  0,05). Coeficiente de variação = 34%.
Observação: coluna “degradada”: média de dois tratamentos que não receberam
calagem nem fertilização; coluna “calagem”: média de dois tratamento que
receberam apenas calagem; coluna “fertilização”: média de dez tratamentos que
receberam apenas fertilização; coluna “calagem + fertilização”: média de dez
tratamentos que receberam calagem e fertilização; coluna “Média calagem”: média
de doze tratamentos que receberam calagem; coluna “Média sem calagem”: média
de doze tratamentos que não receberam calagem.
No caso de implantação ou de reforma da pastagem, a melhor
maneira de uniformizar a incorporação do calcário é distribuí-lo de
uma única vez, realizando uma pré-mistura com grade semipesada
ou pesada e a seguir completar a incorporação por meio da aração.
Uma segunda opção consiste na aplicação de metade da dose antes
da aração e metade antes da gradagem (WERNER et al., 1996).
Em pastagens manejadas intensivamente ou quando a
situação das pastagens permitir a sua recuperação, o calcário deve
ser aplicado na superfície do terreno sem incorporação (grades,
- 303
subsoladores, arados, etc.) para não prejudicar o sistema radicular
da planta (Oliveira et al., 2003). Quando a situação exigir a reforma
do pasto, o calcário deve ser incorporado a pelo menos 20 cm de
profundidade. Caso a incorporação seja mais profunda, será
necessário aumentar a quantidade de calcário em função da
profundidade da incorporação (Penati e Corsi, 1999).
O solo deve estar úmido para que o calcário reaja com os
elementos químicos do solo. Por esse motivo, a recomendação é
realizar a sua distribuição durante o período das chuvas, caso a área
não esteja sendo adubada, ou após a última adubação do período
das chuvas (PENATI e CORSI, 1999) em pastagens manejadas
intensivamente. Oliveira et al. (2007) verificou que a calagem
realizada antecipadamente em março favoreceu a produção de
forragem. Este fato pode estar relacionado ao maior tempo de
reação do calcário no solo na presença de mais precipitação, a qual
pode ter aumentado a eficiência de uso do P, do K e do S, uma vez
que, para suprir esses nutrientes, foram empregados superfosfato
simples e cloreto de potássio, fontes que possuem sua eficiência
incrementada com a redução da acidez do solo. Outro fator que pode
ter concorrido para estes resultados é a diminuição da toxidez inicial
de Al. Além disso, a aplicação antecipada do calcário em março,
início da estação das águas favoreceu a recuperação de N pela
pastagem em relação à aplicação em agosto.
O calcário é classificado basicamente em três categorias
(dolomítico, magnesiano e calcítico) e é composto por carbonato de
cálcio e por carbonato de magnésio. O Boletim Técnico no 6 da
Associação Nacional para Difusão de Adubos classifica os calcários
conforme o teor de MgCO3 em: calcíticos, com teor inferior a 10%;
magnesianos, com teor intermediário, entre 10% e 25%; e
dolomíticos, com teor acima de 25% (ALCARDE, 2005).
Em relação à qualidade do calcário dois pontos são bastante
discutidos entre os extensionistas, o PRNT do calcário e a relação
Ca:Mg, pois dependo da localização geográfica da propriedade
agrícola, o uso de determinado tipo de calcário com PRNT mais alto
acaba impactando economicamente a decisão quanto à qualidade do
calcário. Mas essa é uma decisão que se deve tomar com critérios
técnicos, podendo inclusive ser usado calcário de qualidade inferior,
desde que tomadas as medidas para uso adequado do mesmo.
Quanto maior for o PRNT tanto menor será o tempo de
reação do calcário com os elementos do solo, desde que este esteja
úmido. No caso dos calcários com PRNT próximo de 90, o tempo
necessário para que a reação química se estabilize é de
aproximadamente 30 dias, enquanto naqueles com PRNT inferior a
60 o tempo de reação é de 80 a 100 dias (PENATI e CORSI, 1999).
Se não houver pressa na reação, a escolha passa a ser
função do custo por hectare do calcário aplicado. Apesar de o preço
desse insumo geralmente aumentar em função do PRNT, o custo por
hectare pode ser reduzido quando se opta por utilizar material com
poder relativo de neutralização mais alto. Esse fato decorre da
menor quantidade de calcário exigida por hectare, quando se
compara com aquela de calcário com PRNT mais baixo. Além disso,
os custos referentes à distribuição e ao transporte do calcário até a
área serão menores, em razão da menor quantidade de calcário
exigido na área (PENATI e CORSI, 1999).
Entretanto existem situações em que não há disponibilidade
de calcário de alto PRNT de forma econômica, sendo necessário o
uso de calcário de menor PRNT em maior quantidade. Oliveira et al.
(2003) avaliaram durante dois anos, em um Neossolo Quartzarênico,
a resposta da calagem na Brachiaria decumbens realizada com
calcário dolomítico de diferentes PRNTs de 55, 70 ou 90; a diferença
entre os PRNTs era devida apenas ao grau de moagem, não
variando a qualidade da rocha de origem do calcário. Tanto no
primeiro quanto no segundo ano não houve diferença (P  0,05) na
produção de forragem. A ausência de resposta explica-se pelo fato
de que no cálculo da dose de calcário (RAIJ, 1991) considerou-se o
PRNT como coeficiente de correção, fazendo com que as diferenças
dos calcários fossem minimizadas para o mesmo nível de saturação
por bases pretendida. Além disso, o tempo decorrido entre a
aplicação do calcário e a primeira adubação de cobertura foi superior
a três meses. Entretanto, a maior dose de calcário, em consequência
do menor PRNT testado, possibilitou a produção de maior massa de
raízes e a correção da deficiência de Mg.
- 305
Outra característica química do calcário, bastante discutida
entre extensionistas e pecuaristas, é a relação entre os teores de
Ca2+ e de Mg2+. A preocupação de conhecer esse valor está
relacionada com o ajuste da relação entre esses elementos no solo.
Entretanto, trabalhos de pesquisa indicam que a relação Ca2+:Mg2+
no solo pode estar entre 30:1 e 0,5:1, sem prejuízo para a produção
das culturas (RAIJ et al., 1996). Porém, esses pesquisadores
ressaltaram que essa afirmação é verdadeira se os níveis mínimos
de cálcio e de magnésio no solo forem respectivamente superiores a
4 e 5 mmolc.dm-3. Essa restrição é imposta porque acima desses
valores se espera não ocorrer restrição nutricional à planta. Em
condições em que os níveis de adubação potássica são elevados, o
nível mínimo de magnésio no solo deve ser superior a 9 mmolc.dm-3
(RAIJ et al., 1996). Tal condição ocorre nas pastagens sob manejo
intensivo.
A relação entre potássio e magnésio no solo deve merecer
atenção especial em virtude da competitividade entre esses
nutrientes para ocupar a CTC do solo e para serem absorvidos pelo
sistema radicular. McLean (1977, citado por Corsi e Nussio, 1994),
Lopes (1984) e Lopes e Guilherme (1992b) ressaltaram a
importância de se interpretar a análise química do solo por meio das
relações entre os nutrientes na CTC. Esses autores citaram que a
composição adequada da CTC, proposta por Graham (1959), é de
65%  85% de cálcio, 6%  12% de magnésio e 2%  5% de potássio.
MACRONUTRIENTES
Potássio
Nos solos da região tropical, na maioria das vezes, os teores
de K são baixos (normalmente inferiores a 1,5 mmolc dm-3), tornando
necessária a complementação desse nutriente com fertilizantes para
possibilitar produtividades sustentáveis. E o principal fertilizante com
K utilizado no Brasil é o KCl, que contém aproximadamente 60 % de
K2O (ANDA, 2008).
O K do solo é formado pelo K em solução (prontamente
disponível), K trocável, K não trocável (fixado) e o K estrutural
(constituinte de minerais primários e secundários do solo). O
suprimento de K para as plantas advém da solução e dos sítios de
troca dos colóides do solo, que estão em equilíbrio com o K não
trocável e com o K estrutural dos minerais. O teor trocável é a
principal fonte de reposição do K para a solução (Nachtigall & Raij,
2005, Benites et al., 2010).
O K desempenha diversas funções metabólicas e estruturais
na planta, sendo essencial no processo fotossintético. Quando
deficiente, a fotossíntese diminui e a respiração aumenta, condições
que reduzem o suprimento de carboidratos para as plantas
impedindo inclusive a incorporação eficiente do N (Marschner, 2002).
É o segundo elemento mais absorvido pelas plantas e as
quantidades absorvidas interferem no potencial de produção de
matéria seca.
Em sistemas pecuários intensivos, a adubação potássica é de
grande importância, em função da grande extração pela maioria
dessas espécies, associada às baixas reservas do nutriente em
solos tropicais muito intemperizados (Bernardi et al., 2013). O
suprimento de potássio varia em função da forma que se encontra no
solo, da sua quantidade e do seu grau de disponibilidade nas
diferentes formas, bem como das características físicas que afetam
sua condução, através da solução do solo até a superfície da raiz.
Como a reserva mineral deste macronutriente nos solos tropicais, em
geral é baixa, e insuficiente para suprir as quantidades extraídas
pelas plantas forrageiras, sua reposição ao solo deve ser feita por
meio da adubação (Bernardi et al., 2012; Bernardi, 2013).
O manejo da adubação potássica, com relação às doses e
modos de aplicação deve ser considerado, devido ao alto potencial
de perdas por lixiviação que alguns solos podem apresentar, em
especialmente os de textura arenosa e baixa CTC (Benites et al.,
2010). Devido à possibilidade de lixiviação com as altas doses de K
empregadas nos sistemas intensivos de manejo de pastagem,
recomenda-se parcelar a adubação potássica juntamente com as
coberturas nitrogenadas. Tal prática, além de evitar as perdas por
- 307
lixiviação, promove ainda aumento na produção de forragem e
melhora a eficiência do uso de N, quando a fonte de fertilizante
nitrogenado empregada é a uréia. Considera-se que, em condições
adequadas de umidade e temperatura, a eficiência da adubação
potássica esteja entre 70 a 80%.
O principal critério para recomendação de adubação deve ser
a disponibilidade de K trocável no solo. Apesar de alguns trabalhos
indicarem que as forrageiras podem utilizar as formas não-trocáveis
de K no solo, estas formas não são detectas pelos métodos de
análise de rotina (Bernardi, 2013). Para efeitos práticos de cálculo,
considera-se que 100 kg/ha de K2O elevam o teor de K no solo em 1
mmolc.dm-3. As doses de K devem ser calculadas com base na
análise de solo e na textura, para elevar os teores do nutriente a 4%
da CTC.
Fósforo
O uso de adubação fosfatada é recomendado em várias
ocasiões e atende a vários objetivos no manejo de fertilização das
pastagens. A eficiência dos fertilizantes fosfatados depende,
principalmente, da minimização das perdas por erosão e por fixação,
embora este último processo não seja totalmente irreversível (Lopes
e Guilherme, 2000). A fixação do fósforo é mais intensa nos solos
com as seguintes características: alto teor de argila, predomínio de
argilas que contenham óxido de ferro ou óxido de alumínio ou do tipo
goetita e gibsita, baixo teor de matéria orgânica, baixo pH e baixo
teor de fósforo (PENATI e CORSI, 1999).
Basicamente existe a adubação corretiva ou fosfatagem, a
adubação de plantio ou de estabelecimento e a adubação de
manutenção.
A adubação corretiva, chamada de fosfatagem, tem por
objetivo a correção do teor de fósforo no solo e a ocupação dos
sítios de fixação; ela é realizada normalmente antes da última
gradagem niveladora, na área total e de forma incorporada. A
adubação de plantio tem por objetivo acelerar o estabelecimento da
planta após a germinação da semente; ela é realizada por ocasião
do plantio com a aplicação do fertilizante próximo das sementes ou
das mudas. A adubação de manutenção tem por objetivo repor o
fósforo extraído pela cultura, para manter nível adequado de P no
solo; ela é aplicada na superfície do solo, na área total. Essas
adubações podem ser realizadas isoladamente ou não.
De acordo com Lopes e Guilherme (1992a), a recomendação
para fosfatagem corretiva deve ser feita em função do teor de argila
no solo. Esses autores recomendaram que, para alcançar o teto de
produção em três anos em solos de cerrado, para cada unidade
percentual de argila, deve-se aplicar entre 3 e 5 kg.ha-1 de P2O5, ou
seja, para um solo com 20% de argila a dosagem recomendada seria
de 60 a 100 kg.ha-1 de P2O5 (333 a 555 kg.ha-1 de superfosfato
simples).
A dose de fósforo a ser aplicada na adubação de manutenção
proposta por Corsi e Nussio (1994) para capim-elefante manejado
intensivamente tem por objetivo atingir níveis de 20 a 30 mg.kg-1 no
solo. Esses autores tomaram por base os trabalhos de Martinez
(1980), de Monteiro (1990) e do Planalsucar, e recomendaram o
monitoramento das fertilizações por meio da realização de análises
na parte aérea da forragem (acima da altura de pastejo). Como
resultado da fertilização deve-se obter concentração de
aproximadamente 2,5 g.kg-1 de P na MS. Valores abaixo de 2,5 g.kg-1
de P na MS da parte aérea indicam menor resposta em crescimento
da planta, em virtude da deficiência de condições de crescimento
(falta de água, temperatura baixa, deficiência de nutrientes, etc.) ou
da subnutrição em fósforo, provocada pela falta do nutriente ou por
condições limitantes de absorção (sistema radicular deficiente,
fixação de P no solo, entre outros). Os resultados obtidos com esse
critério de recomendação têm se repetido em pastagens de diversos
gêneros, notadamente Panicum e Brachiaria, quando manejados
intensivamente com o objetivo de obter alta produção de forragem e
consequentemente alta lotação animal por hectare.
Quando os teores de fósforo disponível no solo forem muito
baixos, no início de trabalhos de pastejo intensivo de capim-elefante,
recomenda-se elevar esse teor para cerca de 10 mg.dm-3 (Corsi e
Nussio, 1994). A recomendação de valor menor se deve a questões
- 309
econômicas, não havendo nenhum impedimento técnico em utilizar
os valores de 20 mg.dm-3.
Segundo Corsi e Nussio (1994), para incrementar 1 mg.dm-3
de fósforo em 20 cm de profundidade, é necessário aplicar 9,3 kg.ha-1
de P2O5 (50 kg.ha-1 de superfosfato simples), considerando a
eficiência do processo em 50%. O valor da eficiência pode ser
alterado em função do modo de aplicação e dos aspectos químicos e
físicos do solo que interferem no processo da fixação.
No caso da adubação de plantio, a distribuição do adubo deve
ser feita de maneira concentrada e próximo às sementes ou às
mudas. A adubação localizada no plantio permite que o fósforo fique
ao alcance do sistema radicular e assim há possibilidade de ser
melhor aproveitado pelas plantas recém-emergidas. Como
comentado anteriormente, o fósforo tem baixa mobilidade no solo e
dificilmente essas plantas com pequeno sistema radicular
conseguiriam absorvê-lo em quantidade suficiente para se
estabelecer rapidamente na área (Penati e Corsi, 1999). Segundo
Gregory (1994), citado por Penati e Corsi (1999), a presença de P
está positivamente relacionada ao nível de ramificação e ao
comprimento do sistema radicular após a germinação da semente. O
rápido estabelecimento da pastagem irá evitar o aparecimento de
plantas daninhas e o uso de herbicidas, tornando a correção do solo
e a fertilização uma prática mais sustentável por prevenir o uso de
defensivos agrícolas.
A dose de fósforo a ser aplicada na adubação de plantio varia
até 100 kg.ha-1 de P2O5, conforme recomendação de Werner et al.
(1996). Com base nesse critério, quando o nível de P (determinado
pelo método da resina) no solo for maior do que 40 mg.dm-3, não há
necessidade de adubação fosfatada no plantio. De acordo com
Penati e Corsi (1999), a dose recomendada de P2O5 no plantio pode
variar de 60 a 120 kg.ha-1. Nesse caso a adubação é feita no sulco
de plantio (com semeadora) ou em faixa (com máquina Terence ou
similar).
Monteiro e Werner (1977), citados por Penati e Corsi (1999),
em experimento estabelecido em Argissolo Amarelo distrófico
(Podzólico vermelho-amarelo) com teor muito baixo de fósforo,
verificaram que esse elemento foi indispensável ao adequado
estabelecimento do capim-colonião, enquanto no pasto já formado a
aplicação do superfosfato simples (500 kg.ha-1) resultou em aumento
de 20% na produção anual de matéria seca. Em ambos os casos, o
teor de fósforo na planta foi significativamente incrementado pela
adubação fosfatada.
Outro exemplo que demonstra a importância da adubação
fosfatada durante o plantio são os resultados de Gagliardi Neto
(1980), citado por Zimmer et al. (1994). Esse pesquisador testou o
efeito da adubação fosfatada (100 kg.ha-1 de P2O5) no plantio de
Brachiaria decumbens em dois tipos de solo (54% e 76% de areia) e
em três profundidades (0, 2 e 4 cm). Independentemente da
profundidade e do tipo de solo, a produção do sistema radicular e da
parte aérea nos tratamentos que receberam adubação foram
superiores àquela dos tratamentos sem adubação.
Considerando a escassez de fósforo no planeta e a
necessidade de adotarmos práticas sustentáveis, deve-se evitar o
uso de rochas fosfatadas de baixa solubilidade sem prévio
tratamento visando aumentar sua eficiência de uso, pois isso
concorre para o desperdício de recursos naturais.
Com relação às fontes de fertilizantes fosfatados no sistema
intensivo de manejo de pastagens são indicadas os superfosfatos, o
termofosfato e os fosfatos de rocha solúveis. Recomenda-se para
pastagens estabelecidas em solos com teores muito baixos de
fósforo o uso de fontes prontamente solúveis, como o superfosfato
simples e o superfosfato triplo; o primeiro possui a vantagem de
também fornecer enxofre para as plantas. Nos solos com teores
melhores de fósforo, a associação de fontes solúveis com diferente
velocidade de disponibilização de fósforo também pode ser
interessante por fornecer fósforo em diferentes épocas. Oliveira et al.
(2007), em dois experimentos, durante dois anos, para avaliar a
resposta de um sistema solopastagem pobre em fósforo a
fertilizantes fosfatados com diferente velocidade de solubilização
(superfosfato simples, superfosfato
triplo
e
termofosfato
magnesiano), associados ou não à calagem, verificaram que a
associação de fertilizantes pode ser vantajosa porque as adubações
- 311
com superfosfato resultaram em maior produção no primeiro ano,
enquanto o termofosfato promoveu maior produção de forragem
quando se suprimiu a adubação fosfatada no segundo ano.
Enxofre
O Enxofre (S) é um macronutriente importante para o
metabolismo da planta e crescimento, pois é componente de
aminoácidos e outros compostos orgânicos (Marschner, 2002). A
extração de enxofre em plantas forrageiras pode ser em torno de 50
kg.ha-1 por ano de S, considerando-se o rendimento de 20 t.ha-1 por
ano de matéria seca e concentração de S na parte aérea de 2,5 g.kg-1
(Werner et al. 1996). Como o enxofre tem uma demanda menor que
o nitrogênio, muitas vezes não tem sido dado a devida atenção na
adubação de pastagens (Monteiro et al., 2004). No Brasil, como
resultado do uso constante de fertilizantes NPK concentrados, além
de alguns fatores edáficos e climáticos, o enxofre tornou-se um
nutriente limitante para o desenvolvimento da planta. Em muitos
casos, no sistema de manejo intensivo de pastagens, a baixa
resposta à adubação nitrogenada pode estar associada a baixos
níveis de S no solo (Cunha et al., 2001; Mattos & Monteiro, 2003 ,
Oliveira et al., 2005; Bonfim & Monteiro, 2006).
Monteiro et al. (2004) sugeriu que a adubação de enxofre
para gramíneas deve ser recomendada quando estas receberem
altas doses de N. Stevens (1985) enfatizou que o N e o fornecimento
de enxofre estão diretamente relacionados e devem estar em tecidos
vegetais em proporções e quantidades adequadas para a síntese de
proteína ideal. A relação N: S representa um importante índice de
avaliação do estado nutricional, uma vez que se mantém constante
em diferentes fases de desenvolvimento gramas (Vitti & Novaes,
1986). De acordo com Scott (1983) para garantir o adequado
desenvolvimento de plantas forrageiras os relacionamentos devem
ser em torno de 16,5:1.
MICRONUTRIENTES
O uso de micronutrientes nos programas de adubação de
pastagens de gramíneas tropicais nem sempre resulta no aumento
de produção de forragem; entretanto, reduções nos teores foliares de
micronutrientes aparecem nos primeiros cortes, principalmente nos
solos de cerrado, conforme se observa nos dados compilados por
Monteiro (1991) e por Werner (1994b), resultando em diminuição da
produção no decorrer do ano. A ausência de resposta ao uso de
micronutrientes em pastagens pode ter ocorrido por diferentes
razões, entre elas: realização de experimentos em situações em que
realmente não se espera a resposta ao uso de micronutrientes (solos
não deficientes, com pH baixo e na ausência de calagem), curta
duração dos experimentos (dois ou três cortes da forrageira), baixas
fertilizações com macronutrientes e aplicação dos micronutrientes no
solo.
Convencionalmente os pecuaristas têm usado a dose de 30 a
40 kg.ha-1 de FTE BR12 (fritas) quando adotam o manejo intensivo
de pastagem. Essa ação difere da praticada na agricultura, em que
as fontes solúveis têm sido em geral as mais usadas. Isso inclui,
entre outras fontes, o bórax, o sulfato de cobre, o molibdato de
amônio e o sulfato de zinco.
As fontes insolúveis em água também são usadas como
fertilizantes, lembrando-se que devem ser bem misturadas ao solo,
para que sua eficiência seja aumentada (RAIJ, 1991), procedimento
difícil em pastagens estabelecidas, onde não é aconselhável
revolvimento do solo por causa das injúrias causadas à planta
forrageira.
Os silicatos de micronutrientes, ou fritas, são produtos
preparados por fusão de sílica com os micronutrientes. São uma
espécie de vidro, que dissolve no solo, liberando lentamente os
micronutrientes. As fritas só se prestam para uso no solo. As fontes
solúveis se prestam também para a aplicação por via foliar (RAIJ,
1991).
- 313
A disponibilidade de micronutrientes para as plantas depende,
entre outros fatores, da textura, da matéria orgânica e principalmente do
pH do solo. Quando o pH do solo aumenta, diminui a disponibilidade do
Cu, do Fe, do Mn e do Zn e aumenta a do Mo, e quando há redução de
oxigênio no solo, aumenta a disponibilidade do Fe e do Mn (BATAGLIA,
1988). A maior disponibilidade de B ocorre com o pH na faixa de 5,0 a
7,0. Sua deficiência é comum em solos arenosos de zonas com alta
pluviosidade. Excesso de P no solo pode provocar deficiência de Fe e
de Zn. A deficiência de Mo ocorre em solos ácidos ou em solos que
tenham recebido doses elevadas de fertilizantes que contêm sulfato
(LOPES e CARVALHO, 1988).
O estudo dos micronutrientes em pastagens é importante não só
para a nutrição mineral da planta como para a nutrição dos animais que
irão se alimentar da forragem (GUPTA et al., 2001). A correta
fertilização com micronutrientes proporciona animais saudáveis, com
condições excelentes de produção e reprodução, podendo inclusive
concorrer para diminuir o consumo de suplemento mineral.
Com relação à nutrição animal, França et al. (1984) relataram
trabalhos que mostraram que a maioria das pastagens de gramíneas
tropicais analisadas no Brasil tinha deficiência de cobalto, de cobre e
de zinco para nutrição de bovinos. Já os teores de manganês, de
ferro e de molibdênio foram adequados.
NITROGÊNIO
O nitrogênio é um nutriente muito importante nos sistemas de
produção de pastagens manejados intensivamente, tanto pelo seu custo
quanto pela quantidade utilizada, sendo a aplicação de nitrogênio
ferramenta fundamental para incrementar a produção da pastagem.
O aumento da disponibilidade de N atua sobre a atividade
fotossintética da planta, na mobilização de reservas fisiológicas (C e
N) logo após a desfolha; no ritmo de expansão da área foliar; no
peso e número de perfilhos (Martha Júnior et al., 2004) induzindo o
seu crescimento. Produções de pastagens variando entre 5 a 89,2 kg
MS.kg de N-1 aplicado foram registradas por Balsalobre et al. (2002),
indicando que a resposta das plantas à fertilização nitrogenada é
variável e dependente da ação de fatores edafoclimáticos e relativos
à planta. Sendo assim, esse nutriente é grande responsável pelos
incrementos em produção de massa, que permitem ofertar aos
animais quantidade de forragem em qualidade suficiente para manter
alta lotação animal por unidade de área com produções elevadas,
uma das principais características dos sistemas de manejo intensivo
de pastagem.
A resposta de pastagens tropicais ao uso de fertilizantes
nitrogenados pode ser linear, quadrática ou simplesmente não haver
resposta, dependendo de alguma limitação dos fatores edafoclimáticos e
de natureza fisiológica da espécie forrageira usada ou mesmo por
excesso no solo.
Respostas lineares foram encontradas para doses tão elevadas
quanto 1800 kg.ha-1 por ano (Vicente-Chandler et al., 1964, citado por
Corsi e Nussio, 1994). Resultados obtidos no Brasil também mostram a
eficiência da adubação nitrogenada (Primavesi et al., 2001) com
respostas lineares ao uso de N (Andrade et al., 1991; Corrêa et al., 1998;
Oliveira et al., 2005), como pode ser visto na Figura 5.
Figura 5 - Relação entre a produção de forragem e níveis de
fertilização nitrogenada em Brachiaria brizantha cv.
Marandu.
- 315
Ainda no Brasil, em outras ocasiões, em que as doses
testadas contemplaram maior amplitude, temos exemplo de resposta
à adubação nitrogenada pela Brachiaria brizantha cv. Marandu em
que o comportamento da equação foi uma regressão polinomial
quadrática com coeficiente de determinação de 72% (P ≤ 0,01). Até
a dose de 567 kg.ha-1 de N houve aumento na produção de
forragem; a partir dessa dose a produção de forragem começou a
declinar, não justificando incrementos na fertilização nitrogenada, em
decorrência da baixa fertilidade do solo e das condições climáticas
da região. Como se trata de uma pastagem com poucos anos de
fertilização, acredita-se que o ponto de inflexão da curva seja
alterado conforme a fertilidade do solo aumente.
Figura 6 - Produção de forragem de Bracharia brizantha cv.
Marandu em função de doses de fertilização nitrogenada.
O potencial de resposta de pastagens tropicais a diferentes
doses de nutrientes, quando submetidas a manejo adequado de sua
fisiologia e a uso racional de corretivos e de fertilizantes, condizentes
com a exploração intensiva de pastagens também devem ser
conhecidos. Tal necessidade se torna ainda mais importante quando
se trata da resposta dessas forrageiras em sistemas irrigados. Na
Figura 7 é possível observar que a irrigação ampliou o potencial de
resposta ao N de 567 kg.ha-1, apresentado na Figura 6, para 803 kg.ha-1.
24
-1
Massa seca forragem (tonelada ha )
22
20
18
16
14
12
10
y = 7,61 + (0,0314*x) - (1,956 * 10 -5 * x 2 )
R 2 = 88%
prob F < 0,01%
8
6
4
2
0
200
400
600
800
1000
-1
Doses de Nitrogênio (kg ha )
Figura 7 - Produção de forragem de uma pastagem irrigada de
Brachiaria brizantha em função de doses de nitrogênio.
Existem condições em que as pastagens não são responsivas
à adubação nitrogenada (Campana, 2008), apesar da alta produção,
qualidade proteica e consequente extração de N, apresentando
inclusive resultados negativos para a eficiência de uso de nitrogênio
e recuperação aparente de N, demonstrando que a planta
testemunha, que não recebeu adubação nitrogenada, extraiu mais
nitrogênio que as plantas fertilizadas. Dessa forma, evidencia-se que
pastagens altamente adubadas e manejadas intensivamente durante
muitos anos têm apresentado efeito residual de nitrogênio no solo e
nas estruturas de reserva das plantas. Tal condição pode estar
relacionada ao efeito residual de fertilização dos anos anteriores, ao
alto teor de matéria orgânica mineralizável no solo (29,6 g.dm-3) e ao
- 317
acúmulo de N nas estruturas de reserva da planta (Oliveira et al.,
2007), visto que a média do teor de N na parte aérea do capimTanzânia foi de 33 g.kg-1 de MS, muito alta em relação à faixa de
teor adequado proposta por Werner et al.,(1996) (Tabela 4).
Esse fato tem sido comum em sistemas intensivos de manejo
de pastagens, com vida superior a 10 anos, em que foram praticadas
fertilizações nitrogenadas subsequentes usando as relações fixas
entre Kg de N e número de animais, aplicando doses excessivas de
N, propiciando o acúmulo de altos teores de matéria-orgânica e alta
disponibilidade de nitrogênio. Entretanto, tal prática pode propiciar
danos ambientais e prejuízos econômicos, sendo preferencial a
adoção de fertilização equilibrada que garanta a eficiência e
sustentabilidade dos sistemas de produção.
O armazenamento e acúmulo de nitrogênio não proteico na
forragem também pode ser relacionado com a redução na taxa de
crescimento da planta durante períodos de restrição de crescimento
(Corsi et al., 2007) e podem causar efeitos negativos na nutrição dos
ruminantes, pois altos níveis do mesmo na pastagem não são
aproveitados pelas bactérias ruminais. É possível ainda, que exista
maior dispêndio energético por parte do animal para eliminar o
excesso de nitrogênio não proteico ingerido, implicando em redução
da produtividade de carne, leite ou lã.
Devido a alguns trabalhos encontrados na literatura acreditase que outro ponto desfavorável ao acúmulo de nitrogênio não
proteico em pastagens seja o aumento na ocorrência de surtos de
insetos fitófagos, que se alimentam de tecidos vegetais (White,1984
citado por Corsi et al., 2007), como por exemplo, cigarrinhas, que
são umas das principais pragas das pastagens.
Tabela 4 - Amplitude da produção de forragem (acima do resíduo de
pastejo), variação do teor de N, teor de N-não proteíco e nitrato
em capim-tanzânia irrigado nas quatro estações do ano
Atributos da Pastagem
Produção acima da altura de resíduo
Teor de N (%)
Teor de N-não proteíco
Teor de Proteína Bruta
Valores
21 t MS/ha
2,8 a 3,7 %
31,3 a 44,3%
19,6 a 27,7%
Fonte: Campana et al. 2008, dados modificados.
Oliveira et al., (2009) relata que estudos foram realizados em
pastagens com diferentes níveis de degradação e diferentes
condições de solo, com o objetivo de encontrar o equilíbrio
econômico e o equilíbrio biológico da fertilização nitrogenada nessas
condições. Os trabalhos concluídos até o presente momento
mostram que existe resposta ao uso de N em pastagens degradadas
em todas as localidades avaliadas, entretanto, em determinados
casos essa resposta pode não ser econômica no primeiro ano. No
segundo ano de manejo, as respostas foram diferentes e bastante
favoráveis ao da fertilização nitrogenada. Oliveira et al. (2005)
ressaltaram que em locais onde a fertilidade do solo era
comprometida (solos distróficos, com teor de fósforo inferior a 5
mg.dm-3, presença de alumínio, teor de matéria orgânica inferior a 20
g.dm-3 e por vezes deficientes em K, Ca e Mg), a resposta em
produção de forragem foi sempre maior no segundo ano, com as
mesmas doses de fertilizantes. Quando apenas a pastagem estava
degradada e o solo era Nitossolo eutrófico, a produção de forragem
foi semelhante e alta nos dois primeiros anos experimentais, o que
leva à inferência de que, em condições onde a fertilidade do solo é
melhor, a recuperação da planta forrageira é rápida e ocorre já no
primeiro ano, e a produção alcança mais de 20 t.ha-1 por ano (20 cm
acima da superfície do solo), considerada alta para Brachiaria
brizantha cv. Marandu.
Em face de todas as colocações anteriores, a recomendação
de fertilização nitrogenada em pastagens tem sido um dos aspectos
- 319
mais controversos e discutidos desde a década de 60. Naquela
década, aproveitando-se da fertilidade natural dos solos, com altos
teores de matéria-orgânica, que propiciava o fornecimento de
nitrogênio para a nutrição mineral das pastagens via mineralização, a
fertilização nitrogenada não era indicada. Com o envelhecimento das
áreas de pastagens, nas décadas de 70 e 80, com os solos
exauridos e com o início da adoção da intensificação dos sistemas
de produção, o uso de relações fixas (kg N/UA) na recomendação da
dose de fertilizantes nitrogenados para pastagens foram adotados, e
doses anuais variando entre 30 a 50 kg.ha-1 de N por UA eram
recomendadas.
Entretanto, as relações fixas de quilogramas de N por unidade
animal ou de quilograma de N por quilogramas de matéria seca
produzida devem ser evitadas, pois possuem baixa correlação com a
produção de forragem, principalmente porque não contemplam a
fertilidade do solo e o grau de degradação da pastagem e ainda
podem levar ao acúmulo de N nas plantas, muitas vezes na forma
não-proteica, quando adotadas por período longo de tempo.
Com o passar dos anos, observou-se a necessidade do uso
de mais critérios para recomendação da fertilização nitrogenada,
uma vez que a definição da dose de nitrogênio a ser empregada em
cada condição de pastagem depende de vários fatores: eficiência de
uso de N pela espécie de pastagem, época do ano, clima, fertilidade
do solo, uso de irrigação, estágio de degradação, possibilidade do
uso de diferentes fontes de fertilizantes nitrogenados, a interface
nitrogênioenxofre, as formas de aplicação dos diversos fertilizantes,
bem como tecnologias que possam resultar em melhor eficiência do
uso do nitrogênio pelas plantas forrageiras.
Considerando-se as possibilidades de resposta da pastagem
ao uso de fertilização nitrogenada (resposta linear até altas doses,
reposta quadrática, ausência de resposta e reposta com resultado
econômico comprometido), vemos a necessidade de usar outras
ferramentas para melhorar a recomendação da dose de N, como
considerar o teor de matéria-orgânica nos solos e adotar a diagnose
foliar para realizar o ajuste da recomendação da dose de N.
A recomendação proposta por Corsi e Nussio (1994) envolve
a fertilidade do solo quando considera o teor de matéria orgânica.
Essa recomendação admite que a eficiência de adubação
nitrogenada é de 50 kg de MS por quilograma de N (2% de N na
parte aérea da forragem) durante o verão. Um exemplo proposto por
esses autores é que a fertilização com 300 kg.ha-1 de N permitiria a
produção de 15 t de MS. Sobre essa quantidade, relativa à matéria
seca produzida, deve-se somar a contribuição de nitrogênio
mineralizado no solo, a partir da matéria orgânica. Se o solo contiver
3% de matéria orgânica com 0,17% de N, sendo de 3% a 5% deste
disponível (BRADY, 1984, citado por CORSI e NUSSIO, 1994), será
possível contar com aproximadamente 175 kg.ha-1 de N proveniente
da matéria orgânica. Assim, acrescem-se aproximadamente 9 t de
MS, o que perfaz 24 t de MS. Desse total perde-se 40% no pastejo e,
considerando-se consumo de 2% de MS em relação ao peso vivo,
verifica-se que, durante o verão de 180 dias é possível manter cerca
de 9 UA.ha-1, o correspondente a 33 kg N.UA-1 por verão.
A diagnose foliar em pastagens permite avaliar o estado
nutricional da forragem e ajuda a diagnosticar excesso e deficiência
de nutrientes na planta, ambas as situações podem levar a
desequilíbrio e perda de produção. Apesar da grande importância,
somente a análise de solo é insuficiente para garantir a correta
recomendação de corretivos e fertilizantes e a adequada nutrição
das plantas.
Na Tabela 4 (Campana, 2008), foi verificado o excessivo
acúmulo de N, muito acima do limite superior da faixa adequada de
nutrientes em pastagens de capim colonião, que é de 1,5 a 2,5% de
N na parte-aérea (Werner et.al, 1996). Esse excesso indica que as
fertilizações foram excessivas e que a dose pode ser diminuída ou
mesmo excluída por alguns pastejos, até que o teor de N na planta
volte ao normal. Além disso, nos tratamentos em que a fertilização
foi realizada com ureia ocorreu a volatilização da amônia, uma perda
econômica que prejudica o ambiente. Segundo Primavesi et al.
(2001), valores superiores a 23 g de N/kg de MS na parte aérea
inibem o desenvolvimento do pasto e com isso o potencial de
acúmulo de forragem é reduzido.
- 321
Em condições em que o teor de N for inferior a faixa
adequada proposta por Werner et al, 1996, a dose de N poder ser
aumentada pois haverá resposta em produção pela planta, como o
observado por Oliveira et al. (2004), onde as pastagens
apresentavam-se deficientes, com teores menores que 13 g.kg-1 até
a dose de 300 kg.ha-1 de N em condições de sequeiro e até a dose
de 450 kg.ha-1 de N em condições irrigadas. As pastagens foram
responsivas em produção até a dose de 567 kg.ha-1 de N em
condições de sequeiro e até 803 kg.ha-1 de N em condições irrigadas
(Figuras 6 e 7).
Deveríamos usar a diagnose foliar não só para a
recomendação da dose de N, mas também de todos os outros
nutrientes, com o objetivo de melhor suplementar a pastagem o os
animais que se alimentam delas se alimentam, realizando programas
de correção e fertilização do solo para pastagens e formulando
dietas, concentrados e suplementos minerais mais adequadamente.
Os exemplos relatados anteriormente mostram a importância
da evolução dos conceitos e a necessidade de buscarmos as
melhores práticas nos programas de correção do solo e fertilização
das pastagens, equalizando custos e evitando prejuízos monetários
e ambientais, garantindo a eficiência e a sustentabilidade da adoção
de fertilizantes nitrogenados em pastagens.
PERDAS DA FERTILIZAÇÃO NITROGENADA COM FOCO NA
SUSTENTABILIDADE E EFICIÊNCIA DE USO DOS
FERTILIZANTES
O uso correto de doses e fontes de fertilizantes,
especialmente os nitrogenados, podem minimizar perdas gasosas de
nitrogênio (pela volatilização de amônia ou pela desnitrificação com
emissão de N2, óxido nitroso, e NOx ) e perdas por lixiviação, além de
melhorar o sequestro de carbono.
Oliveira, 2001, encontrou pequena lixiviação de nitrogênio no
perfil do solo de pastagens de Brachiaria decumbens adubadas em
processo de recuperação de pastangens, fato que está em
concordância com outros trabalhos realizados em outras culturas
(Libardi e Reichardt, 1987; Oliveira et al., 1999 e Basso e Ceretta,
2000). Trabalhos desenvolvidos por
Primavesi et al., (2001)
mostram que houve tendência da movimentação do nitrato no solo
para camadas próximas a 1 metro de profundidade apenas quando a
dose de N aplicada foi maior que 100 kg ha-1, aplicados de uma
única vez. Neste trabalho ainda verificou-se que o surgimento dos
picos de nitrato no solo ocorreu após alguns dias da aplicação do
fertilizante e das precipitações, sugerindo o envolvimento da
atividade biológica intensa no processo de disponibilidade de nitrato.
A ausência de lixiviação pode estar associada à avidez dos sistemas
tropicais por nitrogênio, devido a alta relação C/N nestes sistemas,
acompanhada pelo grande volume de sistema radicular das
forrageiras, principalmente, na camada de 0 a 0,05 m de
profundidade (Oliveira, 2001).
Em pastagens as perdas por volatilização mensuradas em
condições de campo variaram bastante em função da época do ano,
da forma de aplicação e da fonte de fertilizante empregada. Martha
Jr. (1999) encontrou perdas de volatilização de 19 a 30% para o uso
de sulfato de amônio em pastagem, enquanto que para uréia as
perdas foram de 44 a 48%. Arévalo (1986) avaliando a aplicação de
uréia ou adubos orgânicos em capim colonião, na presença ou
ausência da correção do pH do solo e com aplicação de corretivos
incorporados, encontrou valores da ordem de 56 a 69% de perdas
gasosas de nitrogênio. No trabalho de Silva et al. (2001) as perdas
por volatilização da uréia em pastagens foram entre 31 e 57%.
Primavesi et al. (2001) encontraram perdas de N por volatilização da
uréia variando de 1,1% a 52,9%. Oliveira (2001) encontrou perdas
gasosas variando de 14,4 a 37,9% para Brachiaria brizantha, sendo
as menores perdas quando a uréia foi incorporada, fato que minimiza
o processo de volatilização. Então, pode-se inferir que os 14,4% de
perdas podem ter ocorrido por desnitrificação ou por outro
mecanismo de perdas gasosas como a emissão de amônia pelas
folhas senescentes.
Campana (2008) avaliou várias fontes e combinações de
fontes na tentativa de minimizar as perdas por volatilização de
amônia. Das fontes avaliadas, uréia; Super N® = uréia tratada com
- 323
NBPT [N-(n-butil) triamida tiofosfórica]; uréia + 12,5% de zeólita do
peso total; ureia + 25% de zeólita do peso total; ureia + 50% de
zeólita do peso total; ureia em pulverização foliar; 75% de ureia +
25% de sulfato de amônio; nitrato de amônio e sem N (testemunha).
O fertilizante nitrato de amônio aplicado a lanço e a ureia via
pulverização foliar apresentaram as menores perdas (Figura 8), o
que poderia aumentar a eficiência de utilização do N pela pastagem.
A adubação líquida de ureia via foliar possibilitaria redução de
custos, visto que a dose recomendada para esse tipo de fertilização
é menor que a aplicação via solo, mas carece de mais estudos de
longo prazo.
Figura 8 - Perdas de amônia volatilizada acumulada em 22 dias em
pastagem de capim-Tanzânia adubada com fontes e
formas de aplicação de N em diferentes épocas. (Obs:
Letras iguais na estação não diferem entre si pelo teste
de Tukey ao nível de 5%.).
A emissão de óxido nitroso não tem se mostrado muito
significativa nas condições brasileiras de pastagens, podendo em
algumas ocasiões, onde baixas doses de N são aplicadas em solos
pobres e, fertilidade, sequer emitir N pelo processo de
desnitrificação. Avaliando dois sistemas de produção, um baseado
em pastagem extensiva e outro em pastagens intensivamente
adubadas com aproximadamente 600 kg.ha-1 de N por ano, Oliveira
et. al, (2013) observaram que o sistema extensivo apresentou
durante a primavera menor emissão de óxido nitroso que o sistema
intensivo, entretanto a magnitude das emissões foram muito baixas,
representando somente 0,01% dos 33 kg.ha-1 de N aplicados
naquele ciclo de pastejo do tratamento intensivo, conforme pode ser
observado na Figura 9. Tal fenômeno pode se atribuído às condições
desfavoráveis à desnitrificação encontradas nos solos tropicais
brasileiros, como baixa disponibilidade de N, solos estruturados e
bem drenados, com boa porosidade e aeração.
7
6
g N2 O / ha
5
forest
degraded
intensive
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
8
11
15
17
27
Days after grazing (B)
Figura 9 - Emissão acumulada de óxido nitroso em diferentes tipos
de pastagem e na Floresta estacional semidescidual da
Mata Atlântica.
- 325
RECUPERAÇÃO E INTENSIFICAÇÃO DE PASTAGENS, COM
USO DE CORREÇÃO E FERTILIZAÇÃO DO SOLO, E A
INTERFACE COM O ACÚMULO E O BALANÇO DE CARBONO.
Em pastagens sob manejo intensivo, observa-se ao longo dos
anos aumento no teor de matéria orgânica e consequentemente da
CTC do solo; assim, ocorrem por vezes teores maiores de MO nas
áreas de pastagem sob manejo intensivo do que na área de mata
virgem localizada na mesma gleba. Isso acontece porque durante o
manejo da pastagem há perdas de pastejo, representadas pelas
folhas e pelas hastes quebradas, envelhecidas e rejeitadas, além do
resíduo de pós-pastejo e dos dejetos depositados pelos animais na
superfície do solo. Outro fator importante que contribui para o
aumento da matéria orgânica no solo sob pastagem é a incorporação
de matéria orgânica oriunda do sistema radicular, uma vez que após
o corte da planta verifica-se a morte de até 50% do sistema radicular
(MORAES, 1991; CECATO et al., 2001).
Um exemplo da interferência positiva do melhor manejo e da
correção e fertilização do solo em pastagens foi observado por
Segnini, et al., (2013), que avaliaram o sequestro de carbono em
quatro sistemas de produção de bovinos de corte mantidos a pasto:
pastagem sob manejo intensivo irrigado com alta lotação (600 kg.ha1 de N), pastagem sob manejo intensivo de sequeiro com alta lotação
(400 kg.ha-1 de N), pastagem sob manejo intensivo de sequeiro com
lotação animal moderada (200 kg.ha-1 de N) e pastagem degradada
no Bioma Mata Atlântica. O manejo adotado nos sistemas de
produção afetou o estoque de carbono no solo nas camadas de 0 a
30 cm e de 0 a 100 cm de profundidade. Os maiores estoques de C
foram observados para os sistemas sob manejo intensivo de
sequeiro com alta e moderada lotação animal, e o mais baixo
estoque para a pastagem degradada em ambas as profundidades. O
valor encontrado para o estoque de carbono (0 a 100 cm) variou de
99.2 ton ha-1 na pastagem degradada a 142.4 ton ha-1 na pastagem
de sequeiro com média lotação animal, enquanto que na Floresta
Estacional Semidecidual o valor foi de 115.5 ton ha-1. Nos sistemas
de sequeiro de alta e moderada lotação animal foram observadas taxas
de acúmulo de C na camada de 0 a 100 cm de 1.93 e 1.80 ton ha-1 por
ano, respectivamente, mostrando um favorável acúmulo de carbono
nos sistemas mais intensificados.
A simulação de um balanço entre as emissões e as remoções
antrópicas de gases de efeito estufa num processo de recuperação
direta de pastagem está apresentado na Tabela 5, é possível
observar que a diferença líquida do balanço é positiva, com um saldo
de 7,68 t/ha de CO2 eq. sequestrado anualmente, garantindo o
abatimento das emissões dos animais e um balanço positivo de
carbono, pontos importantes para a sustentabilidade da pecuária.
Além das emissões provenientes dos animais e do uso de
fertilizantes, outras emissões também deveriam ser consideradas,
como o trânsito de máquinas e equipamentos agrícolas, e o grau de
inserção delas nos balanços deve ser foco de futuros estudos.
Tabela 5 - Balanço entre as emissões e remoções antrópicas de
GEEs, considerando-se apenas os principais processos
produtivos
Tipo de vegetação
Cerradão
Pastagem Extensiva
Pastagem
Recuperada
anos
0
27
Acúmulo
de C†
t/ha
129
174
Acúmulo Carbono
C emitido
de C
sequestrado£ bovino€
t/ha.ano t CO2 eq
t CO2 eq
lotação N2O
animal emitido§
n./ha
t CO2 eq
Diferença
líquida
t CO2 eq
1,7
6,1
0,975
1
0,88
4,3
30
223
3,13
11,49
0,975
3
0,88
7,68
Tempo
† segundo Segnini, et.al, 2007
£ usado o fator de conversão 3,67
€39 kg metano animal ano, segundo Primavesi et al., 2011
€39*25=975 kg dióxido de carbono/animal, considerando-se um fator de correção de 25, oriundo do
potencial de aquecimento 25 vezes maior do metano em relação ao gás carbônico (IPCC, 2007)
§3 kg óxido nitroso/ha, 296*3=0,88 t dióxido de carbono/ha, considerando-se um fator de correção de 296
(IPCC, 2007).
ASPECTOS ECONÔMICOS E SUA EFICIÊNCIA NA ADOÇÃO DA
CORREÇÃO DO SOLO E FERTILIZAÇÃO DE PASTAGENS
A viabilidade econômica dos sistemas de produção é
condição imprescindível para a eficiência dos sistemas de produção,
e é um dos pilares da sustentabilidade pecuária.
- 327
De acordo com Nehmi Filho (2002), a adubação de pastagens
pode ser eficiente, desde que haja racionalidade econômica em sua
utilização. A viabilidade econômica da aplicação destes insumos
dependerá, em maior ou menor escala da resposta, das espécies
utilizadas quanto à produção de forragem, a qual irá refletir em
determinado potencial de produção animal.
Outros fatores, como a irrigação, preço de arrendamento de
terras em áreas de pastagens, preços dos insumos, preços dos
produtos pecuários, potencial genético dos animais, e mais
atualmente as mudanças climáticas, também são importantes nas
relações entre os aspectos econômicos e a fertilização, uma vez que
podem mudar a escala de reposta da planta forrageira ao uso de
fertilizantes, mudando assim a eficiência econômica dos sistemas de
produção baseados em pastagens. Essas relações podem levar,
inclusive, à situação de inviabilidade de uso dos fertilizantes, como
ocorre em situações onde a distância aos centros consumidores gera
a combinação de preço de arrendamentos de terra baratos e
fertilizantes e corretivos encarecidos pelo frete, ou em situações
onde ocorrem os extremos climáticos como secas e enchentes.
Em situações de normalidade, alguns aspectos sobre essas
relações foram discutidos por Oliveira et al., 2004, que concluiu que
os programas de nutrição mineral de plantas forrageiras devem
considerar aspectos de ordem técnica e econômica para gerar suas
recomendações, uma vez que as fertilizações desequilibradas, sem
N ou com excesso de N, ocasionam resultados negativos na análise
econômica. Os resultados dos experimentos que embasaram tais
conclusões estão apresentados nas Tabelas 6, 7.
Os melhores ganhos de carcaça, receitas brutas e incremento
advindo da fertilização e correção do solo foram obtidos com as
doses de 400 a 600 kg ha-1 de N, concordando com os resultados
obtidos para produção de massa de forragem. Entretanto, as
flutuações no preço da arroba do boi e nos preços dos corretivos e
fertilizantes tornam esses incrementos variáveis dependendo do ano
avaliado, proporcionando melhores ou piores resultados. Os
tratamentos mais desequilibrados tecnicamente, ou seja, quando se
utilizaram todos os nutrientes exceto o N e quando se utilizou, na
dose de 800 kg ha-1 de N proporcionaram os piores resultados tanto
no ano de 2003 quanto no ano de 2004, pois foi aplicado fertilizante
acima da dose máxima de resposta, que foi 567 kg.ha-1 por ano
(Figura 6, Tabela 6). No ano de 2004, com a elevação do preço dos
fertilizantes, somente a dose de 400 kg ha-1ano resultou em
incremento (Tabela 6). Dado o exposto, a decisão em relação à
adoção de fertilização de pastagens para gado de corte deve levar
em consideração não só as recomendações técnicas, mas também
as variações dos valores do preço dos insumos e do produto
vendido, qualquer que seja ele, bezerro, tourinho, abate de macho
ou fêmea (Oliveira et al., 2004).
Tabela 6 - Simulação da lotação animal, ganho de carcaça e receita
bruta para em função de doses de N aplicadas em
pastagens para bovinos de corte
Tratamentos
Doses N
kg ha-1
0
100
200
300
400
600
800
Degradada
Produção MS
Estac * Lotação águas Lotação seca
Águas Seca Total
%
UA ha-1 boi ha-1 UA ha-1 boi ha-1
(tonelada ha-1)
4,71 0,90 5,61
16,0
2,3
3,4
0,44
0,67
7,66 0,68 8,34
8,2
3,7
5,5
0,34
0,50
9,22 0,85 10,07
8,4
4,4
6,6
0,42
0,63
10,33 0,88 11,21
7,9
5,0
7,4
0,43
0,65
12,09 0,87 12,96
6,7
5,8
8,7
0,43
0,64
13,67 1,04 14,71
7,1
6,6
9,9
0,51
0,77
10,86 1,01 11,87
8,5
5,2
7,8
0,50
0,75
3,83 0,67
4,5
14,9
1,8
2,8
0,33
0,50
Ganho
kg ha-1
Receita Bruta
R$ ha-1 R$ ha-1
2003
2004
469,6 892,24 986,16
737,6 1401,44 1548,96
888,9 1688,85 1866,62
993,5 1887,59 2086,28
1157,4 2199,06 2430,54
1310,5 2490,01 2752,12
1047,3 1989,81 2199,26
379,8 721,62 797,58
Observações:
*Estacionalidade de produção de forragem, ou seja, a forragem produzida na época
seca do ano
UA = uma unidade animal que é representada por 450 kg de peso vivo
produção de massa de forragem acima de 20 cm de altura
185 dias de estação das águas
180 dias de estação seca
700 gramas de ganho de peso médio diário na estação das águas
250 gramas de ganho de peso médio diário na estação seca
perda de forragem acima de 20 cm de altura de 20%
peso médio do boi = 300 kg
preço da arroba do boi em 2003 = R$ 57,00
preço da arroba do boi em 2004 = R$ 63,00
consumo de massa de forragem = 2% do peso vivo animal
rendimento de carcaça= 50%
- 329
Tabela 7 - Incremento econômico advindo da fertilização e adubação
da pastagem para os diferentes tratamentos
Tratamentos
Doses N (kg ha-1)
Tudo menos N
100
200
300
400
600
800
testemunha
Tudo menos N
100
200
300
400
600
800
testemunha
Custo correção e fertilização (R$)
Incremento (R$)
----------------------------Ano de 2003-----------------------------452,07
-281,45
647,21
32,61
807,50
159,73
967,78
198,18
1128,79
348,65
1449,36
319,04
1769,92
-501,74
0
0,00
-------------------------------Ano de 2004---------------------------727,12
-538,54
871,86
-120,48
1091,64
-22,60
1311,42
-22,72
1532,19
100,77
1971,75
-17,21
2411,31
-1009,63
0
0,00
Observações:
Incremento =Receita bruta do tratamento – (Receita bruta da pastagem testemunha +
Custo de correção e fertilização do tratamento)
custo dos fertilizantes e corretivos 2003 – cloreto de potássio, R$ 530,00/tonelada;
superfosfato simples, R$ 372,00/tonelada; superfosfato triplo, R$ 740,00/tonelada; uréia,
R$ 722,00/tonelada; sulfato de amônio, R$ 490,00/tonelada; calcário, R$ 40,00/tonelada
e FTE R$ 1000,00/tonelada.
custo dos fertilizantes e corretivos 2004 – cloreto de potássio, R$ 920,00/tonelada;
superfosfato simples, R$ 650,00/tonelada; superfosfato triplo, R$ 800,00/tonelada; uréia,
R$ 990,00/tonelada; sulfato de amônio, R$ 670,00/tonelada; calcário, R$ 40,00/tonelada
e FTE R$ 1400,00/tonelada.
A interface entre a fertilização e o uso da irrigação também
deve ser bastante observada, sendo extremamente importante a
realização de simulações de retorno econômico antes da adoção
dessas tecnologias.
Os resultados obtidos por Oliveira et al., 2014 (dados não
publicados), no município de São Carlos, SP, mostram resposta
positiva em produção anual de forragem (Figura 10), lotação animal
(Figura 11), ganho de peso vivo por animal e por área (Figura 12),
atingindo até 51,2 @/ha, em função de diferentes níveis de
intensificação da pastagem, representados por quatro sistemas de
produção: irrigado com alta lotação animal (calagem + fertilização
corretiva + 600 kg.ha-1 de N+ sobressemeadura de aveia e azevém
no inverno), sequeiro com alta lotação animal (calagem + fertilização
corretiva + 400 kg.ha-1 de N), sequeiro com média lotação animal
(calagem + fertilização corretiva + 200 kg.ha-1 de N) e degradado
(sem correção e fertilização). Com relação ao incremento econômico
advindo da correção e fertilização do solo, observamos respostas
positivas independente do preço da arroba do boi (variando entre R$
100,00 e 120,00/@), como mostram as Figuras 13 e 14.
Entretanto, quando a irrigação é adotada, o preço da arroba
do boi começa a interferir nos resultados, tornando-se um fator de
risco. Em condições de preço mais baixo, como por exemplo, R$
100,00/@, a adoção da irrigação não é economicamente viável,
diminuindo o incremento econômico de R$ 1.916,38, obtido para
pastagem sequeiro com alta lotação, para R$ 1.740,84 pelo uso da
irrigação. Já em condições de preço mais elevado, R$120,00/@, a
adoção da irrigação torna-se economicamente viável, aumentando
um pouco o incremento econômico de R$ 2.564,38 para R$
2.764,38; mas considerando-se o pequeno aumento, uma condição
de risco, que poucos produtores adotariam. Esses resultados
certamente seriam melhorados se o experimento estivesse
localizado em região onde houvesse melhor potencial de resposta à
irrigação, como nas regiões Centro-Norte do país, em que a
temperatura e luminosidade são mais abundantes proporcionando
ganhos superiores a 70 @/ha, quando se adota as tecnologias de
irrigação e fertilização concomitantemente (Mendonça, F. C.,
comunicação pessoal).
- 331
30
25
20
produção anual de forragem (t MS/ha)
15
10
5
0
Irrigado com alta Sequeiro com alta lotação
lotação
Sequeiro com média lotação
Degradado
Figura 10 - Produção anual de forragem (t MS.ha-1) em função de
quatro sistemas de produção com diferentes formas de
manejo da pastagem: irrigado com alta lotação animal
(calagem + fertilização corretiva + 600 kg.ha-1 de N),
sequeiro com alta lotação animal (calagem + fertilização
corretiva + 400 kg.ha-1 de N), sequeiro com média
lotação animal (calagem + fertilização corretiva + 200
kg.ha-1 de N) e degradado (sem correção e fertilização).
Fonte: Oliveira et.al (2014), dados não publicados.
8
7
lotação animal (UA/ha)
6
animais equivalente (cab/ha)
5
4
3
2
1
0
Irrigado com alta lotação
Sequeiro com alta Sequeiro com média lotação
lotação
Degradado
Figura 11 - Lotação animal (UA.ha-1) e animais equivalentes (no de
cabeças. ha-1) em função de quatro sistemas de
produção com diferentes formas de manejo da
pastagem: irrigado com alta lotação animal (calagem +
fertilização corretiva + 600 kg.ha-1 de N), sequeiro com
alta lotação animal (calagem + fertilização corretiva +
400 kg.ha-1 de N), sequeiro com média lotação animal
(calagem + fertilização corretiva + 200 kg.ha-1 de N) e
degradado (sem correção e fertilização). Fonte: Oliveira
et.al (2014), dados não publicados.
- 333
1,6
1,4
kg peso vivo (t/ha)
1,2
1
ganho de peso médio (kg/ha.dia)
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Irrigado com alta Sequeiro com alta lotação
lotação
Degradado
Figura 12 - Produção peso vivo animal (t.ha-1) e ganho de peso
médio diário dos animais (kg.ha-1 por dia) em função de
quatro sistemas de produção com diferentes formas de
manejo da pastagem: irrigado com alta lotação animal
(calagem + fertilização corretiva + 600 kg.ha-1 de N),
sequeiro com alta lotação animal (calagem + fertilização
corretiva + 400 kg.ha-1 de N), sequeiro com média
lotação animal (calagem + fertilização corretiva + 200
kg.ha-1 de N) e degradado (sem correção e fertilização).
Fonte: Oliveira et.al (2014), dados não publicados.
6000
custo adubo + calcário + irrigação (R$/ha)
5120
5000
receita bruta (R$/ha)
4000
incremento (R$/ha)
3379,16
3240
3000
2420
2000
1916,38
1740,84
1323,62
1109,92
1310,08
1110 1110
1000
0
0
Sequeiro com alta lotação
Degradado
Figura 13 - Receita bruta (R$.ha-1), custo dos principais insumos
(R$.ha-1 por ano) e o incremento econômico advindo da
correção do solo e fertilização e da irrigação da
pastagem (R$) em função de quatro sistemas de
degradado (sem correção e fertilização) e preço da
arroba do boi R$ 100,00. Considerados os seguintes
custos: ureia de R$ 1.330,00/tonelada aplicada, calcário
de R$ 88,00/tonelada aplicada, superfosfato simples de
R$ 880,00/tonelada aplicada, irrigação (depreciação do
equipamento + manutenção + operação) de R$
1.300,00/ha. Fonte: Oliveira et.al (2014), dados não
publicados.
- 335
7000
6144
6000
custo adubo + calcário + irrigação (R$/ha)
receita bruta (R$/ha)
5000
incremento (R$/ha)
3888
4000
3379,16
3000
2904
2764,84
2564,38
1794,08
2000
1323,62
1332
1109,92
1332
1000
0
0
Sequeiro com alta lotação
Degradado
Figura 14 - Receita bruta (R$.ha-1), custo dos principais insumos
(R$.ha-1 por ano) e o incremento econômico advindo da
correção do solo, da fertilização e da irrigação da
pastagem (R$) em função de quatro sistemas de
degradado (sem correção e fertilização) e preço da
arroba do boi R$ 120,00. Considerados os seguintes
custos: ureia de R$ 1.330,00/tonelada aplicada, calcário
de R$ 88,00/tonelada aplicada, superfosfato simples de
R$ 880,00/tonelada aplicada, irrigação (depreciação do
equipamento + manutenção + operação) de R$
1.300,00/ha. Fonte: Oliveira et.al (2014), dados não
publicados.
A correção e fertilização das pastagens realizadas
adequadamente quanto ao tipo, dose, fonte, época e forma de
aplicação contribuem com a sustentabilidade, pois:
1. Proporcionam sistemas de produção com viabilidade
econômica, advinda do mínimo impacto sobre o meio, que
proporcionam melhores condições ambientais para a
sociedade de maneira geral.
2. Garantem a máxima eficiência de uso dos nutrientes, evitando
perdas advindas de uso inadequado dos corretivos e fertilizantes,
e consequentemente poluição e prejuízo econômico.
3. Diminuem a pressão sobre a floresta, evitando o
desmatamento, pois produzem maior quantidade de massa
de forragem, podendo suportar mais animais por unidade de
área.
4. Aumentam a capacidade de desenvolvimento e crescimento
das pastagens, tanto da parte-aérea quanto do sistema
radicular, removendo mais dióxido de carbono da atmosfera e
aumentando o estoque de carbono no solo.
5. Concorrem para o fornecimento de forragem, em quantidade
e qualidade, levando a menor emissão de metano entérico,
evitando gastos com suplementação alimentar (mineral,
proteica e energética), diminuindo inclusive a competição por
grãos com a alimentação humana.
6. A correção e fertilização adequada permitem a criação de
animais saudáveis, em termos sanitários, produtivos e
reprodutivos, evitando o uso e gastos com medicamentos,
especialmente antibióticos e hormônios, melhorando a
sustentabilidade dos sistemas de produção. Evita que animais
debilitados emagreçam, emitam metano entérico oriundo da
perda de massa corpórea, o que é indesejado.
7. Proporcionam pastagens mais tolerantes ao déficit hídrico,
uma vez que, plantas bem nutridas possuem sistema
radicular mais agressivo, capazes de explorar maior volume
de solo.
- 337
8. Garantem o rápido estabelecimento e recuperação da
pastagem, evitando o aparecimento de planta daninhas, que
demandariam o uso de defensivos agrícolas.
9. O uso de dose correta de fertilizantes, especialmente aqueles
que são fontes de N, pode prevenir o ataque de pragas, como
por exemplo, as lagartas que se alimentam de plantas tenras
desequilibradas nutricionalmente, excessivamente fertilizadas
com nitrogênio.
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AVANÇOS TECNOLÓGICOS NO CONTROLE
QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS DE PASTAGENS
Christiane Augusta Diniz Melo1; Lino Roberto Ferreira2
1
Doutoranda DFT/UFV; 2Professor DFT/UFV
INTRODUÇÃO
O Brasil possui grande parte da sua extensão territorial
constituída por pastagens, as quais são a principal ou exclusiva fonte
alimentar dos rebanhos. A atividade pecuária brasileira,
caracterizada, em sua maioria, por um modelo extrativista,
desencadeou processos de exaustão, degradação, compactação e
desestruturação dos solos que levaram à redução da capacidade
produtiva das pastagens (Macedo et al., 2000). Segundo Freitas et
al. (2005), quando se leva em consideração as áreas de pastagens
do país, grande parte encontram-se degradadas ou em estágio de
degradação, com perda de potencial produtivo. Essa degradação se
deve principalmente a escolha inadequada de espécies forrageiras
às condições de solo e clima da região, má formação inicial, manejo
e práticas culturais inadequados, ocorrência de plantas daninhas,
pragas e doenças, ausência ou incorreto manejo animal e de
práticas de conservação do solo após uso relativo ou prolongado de
pastejo (Macedo, 2005). Ainda são muito comuns no Brasil práticas
como o uso do fogo, a deficiência no manejo da fertilidade do solo, o
excesso de carga animal (superpastejo) e a subutilização das áreas
(Ferreira et al., 2008).
A presença de plantas daninhas nas áreas de pastagem pode
trazer muitos prejuízos aos pecuaristas, com depreciação da
produção vegetal (feno, silagem, sementes) e do produto a ser
comercializado (leite, carne, lã, couro), reduzindo a produção de
massa verde da forragem e consequentemente a capacidade de
suporte da área. Características como agressividade, rusticidade e
grande habilidade competitiva conferem vantagens às plantas
daninhas frente às espécies forrageiras na disputa por espaço e na
aquisição dos fatores de crescimento. Nas pastagens podem ocorrer
ainda plantas daninhas que apresentam espinhos ou princípios
tóxicos, as quais podem, mesmo em baixas densidades, causar
ferimentos, intoxicação e até a morte de animais se consumidas.
Diferentes métodos de controle de plantas daninhas podem
ser utilizados nas pastagens, no entanto, recomenda-se sempre a
integração de duas ou mais medidas para atingir um manejo
adequado. Medidas preventivas e culturais devem ser preconizadas,
tanto na implantação quanto nas demais etapas de manutenção e
renovação da pastagem, a fim de evitar a entrada e disseminação de
novos propágulos de plantas daninhas na área, considerando
também todas as práticas que proporcionam condições favoráveis ao
estabelecimento e desenvolvimento da forrageira. O controle
mecânico, com a roçada, e o controle químico são bastante
utilizados, destacando-se esse último pelo alto rendimento
operacional, eficiência de controle mesmo em épocas chuvosas e
necessidade de pouca mão de obra, no entanto, requer maiores
cuidados quanto à escolha dos produtos, tecnologia de aplicação e
riscos de impacto ambiental. De acordo com Silva et al. (2004) o
controle ideal é aquele que sem causar danos à forrageira, aos
animais e ao solo, elimina os prejuízos causados pelas plantas
daninhas e resguarda os seus aspectos benéficos.
O controle químico de plantas daninhas pode ser utilizado nas
diferentes fases que envolvem a formação das pastagens, seja no
preparo da área com a realização da dessecação, na implantação,
na manutenção, na recuperação, na renovação ou reforma da
pastagem.
Existem poucos princípios ativos registrados no Ministério da
Agricultura, Pecuária e Abastecimento para o controle de plantas
daninhas em pastagens, entretanto, são diversas as formulações e
marcas comerciais existentes no mercado brasileiro. Dessa forma, o
conhecimento das características físico-químicas das formulações se
faz importante para escolha mais adequada do herbicida a cada
situação, uma vez que as mesmas conferem aos produtos aspectos
diversos de seletividade, volatilidade, toxicidade e persistência no
ambiente (Silva et al., 2007).
Uma boa alternativa para implantação ou reforma de
pastagens degradadas são os sistemas de Integração Lavoura e
- 347
Pecuária ou Lavoura, Pecuária e Floresta, que têm sido muito
difundidos no Brasil, principalmente entre os pequenos produtores
rurais como forma de amortizar os custos, proporcionando o
estabelecimento de um pasto bem formado. Tal consorciação
permite a utilização de outros herbicidas na área, considerando as
espécies consortes e a seletividade dos mesmos.
Na fase de manutenção da pastagem, o manejo animal aliado
à adubação de reposição é fundamental para o reestabelecimento da
forrageira, reduzindo a infestação de plantas daninhas e os custos
de controle. Essas práticas, embora não muito utilizadas pelos
pecuaristas garantem boas condições às forrageiras para ocuparem
o solo e dominarem a área em detrimento das plantas daninhas.
Diante do exposto, este capítulo visa discorrer sobre o manejo
químico como ferramenta para o manejo integrado de plantas
daninhas em pastagens com enfoque para os sistemas consorciados
como tecnologias alternativas na formação e reforma dos pastos.
PRINCIPAIS PLANTAS DANINHAS DE PASTAGENS
As plantas daninhas são responsáveis por grandes perdas na
pecuária e por isso devem ser manejadas. Áreas infestadas por
plantas daninhas indicam que o sistema de produção não está bem
ajustado e que a pastagem está sendo mal manejada ou encontra-se
em processo de degradação (Cypriano et al., 2012), o que leva à
ocorrência de outras espécies no ecossistema, que de modo geral
são eudicotiledôneas herbáceas, arbustivas e arbóreas e gramíneas
não desejadas, principalmente pela baixa palatabilidade. Essas
gramíneas, por serem muito semelhantes às forrageiras
tradicionalmente usadas nas pastagens, dificultam o manejo
(Ferreira et al., 2012).
O grau de interferência das plantas daninhas sobre as
forrageiras depende da comunidade infestante (composição
específica, densidade e distribuição), da própria cultura (gênero,
espécie ou cultivar, espaçamento na entrelinha e densidade de
semeadura), assim como da época e duração do período de
convivência mútua, podendo ser modificado ainda por condições
climáticas e edáficas e pelos tratos culturais (Pitelli, 1985).
As plantas daninhas podem interferir alelopaticamente no
crescimento e desenvolvimento das forrageiras, além de competir
por água, luz e nutrientes, afetando negativamente a quantidade e a
qualidade de forragem, constituindo-se um importante fator
responsável pela baixa produtividade das pastagens brasileiras.
Ademais, algumas plantas daninhas de pastagens são arbustivas ou
arbóreas e apresentam porte mais alto que as espécies cultivadas,
sombreando e limitando o crescimento das plantas forrageiras.
Nas pastagens podem ocorrer plantas tóxicas, a exemplo de
Palicourea marcgravii (cafezinho), Pteridium aquilinum (samambaia),
Baccharis coridifolia (mio-mio), Mascagnia rigida (tingui), que podem
ocasionar diversas perturbações à saúde dos animais, seja através
da diminuição dos índices reprodutivos, da redução da produtividade
nos animais sobreviventes e de outras alterações em decorrência de
doenças transitórias, de enfermidades subclínicas e do aumento à
susceptibilidade a outras doenças devido à depressão imunológica,
causando inclusive a morte (Afonso; Pott, 2000). Há ainda plantas
daninhas espinescentes como Solanum sisymbrifolium (joá),
Solanum lycocarpum (lobeira), Mimosa pigra (mimosinha), Acacia
plumosa (arranha gato) e Barnadesia rosea (espinho-agulha) e sua
presença nas pastagens pode impedir o pastejo ou mesmo ferir o
animal.
Diante disso, a identificação correta das plantas daninhas em
campo é de suma importância para o sucesso do manejo. As
principais plantas daninhas de ocorrência em pastagens pertencem,
em sua maioria, às famílias Asteraceae, Cyphaceae, Cyperaceae,
Labiateae, Leguminoseae, Malvaceae, Myrtaceae, Poaceae e
Rubiaceae (Silva; Dias Filho, 2001; Lara et al., 2003) e são
apresentadas no Tabela 1.
Tabela 1 -
- 349
Principais plantas daninhas encontradas em pastagens,
ciclo de vida e principais características
Nome Comum
Nome Científico
Ciclo de vida
Principais
características
perene
ampla distribuição
algodão-bravo
algodão-de-seda
amarelinho
Baccharis
dracunculifolia
Ipomoea carnea
Calotropis procera
Tecoma stans
perene
perene
perene
amendoim-bravo
Pterogyne nitens
perene
angiquinho
Calliandra parviflora
perene
araticum-miúdo
Duguetia furfuracea
perene
aromita
Acacia farnesiana
perene
tóxica
difícil erradicação
ampla produção de
sementes
folhas novas de brotações
são tóxicas
resistente ao fogo forte e
às roçadas sucessivas
forma grandes infestações
de difícil controle
espinescente
arranha-gato
Acacia plumosa
perene
assa-peixe
Vernonia ferruginea
Vernonia poliantes
Attalea speciosa
perene
perene
perene
Palicourea marcgravii
perene
tóxica
Matayba guianensis
perene
ampla distribuição
cansanção
Cnidoscolus urens
perene
capim-annoni
Eragrotis plana
perene
carrapicho-bravo
cipó-ruão ou cipópreto
Xanthium strumarium
anual
lactescente, urticante
grande capacidade de
disseminação e
rusticidade
boa competidora
Tetrapterys acutifolia
perene
cheirosa
Hyptis suaveolensis
anual
chibata
coerama ou mataboi
Arrabidae bilabiata
perene
Cestrum spp
perene
dormideira
Mimosa spp
perene
fedegoso
flor-das-almas
Senna spp.
Senecio brasiliensis
Croton glandulosus
perene
perene
anual
alecrim-do-campo
babaçu
cafezinho ou ervade-rato
camboatã
gervão-branco
indaiá
Croton lundianus
anual
Attalea geraensis
perene
espinescentes e de difícil
controle
frequente e alta
intensidade
muito prolífica e rústica, é
de difícil controle
tóxica
infestações densas e de
porte elevado
tóxica
tóxica e persistente após
roçadas
espinescente e com
densas infestações
densa infestação e tóxica
tóxica
rusticidade
agressividade e boa
competidora
competição, planta muito
rústica e de difícil controle
Nome Comum
Nome Científico
Ciclo de vida
joá
Solanum
sisymbrifolium
Annual ou
perene
japeganga
Smilax brasiliensis
perene
leiteira
Tabernaemontana
hystrix
perene
lobeira
Solanum spp.
perene
malva-branca
Waltheria indica
perene
mata-pasto
Chromolaena squalida
anual
mio-mio
oficial-de-sala
rabo-de-burro
Baccharis coridifolia
Asclepias curassavica
Andropogon bicornis
perene
anual ou perene
perene
samambaia
tapiriri
Pteridium aquilinum
Tapirira guianensis
tingui ou timbó
vassoura ou
guanxuma
Mascagnia rigida
Sida spp.
perene
perene
perene
anual ou perene
Principais
características
espinescente
espinescentes e de difícil
controle
grande habilidade
reprodutiva e alta
rusticidade
espinescentes
rústica e infestações
densas
frequente e forma grandes
infestações gregárias
tóxica
tóxica
muito agressiva, domina
as forragens
tóxica
produz anualmente
grande quantidade de
sementes
tóxica
rusticidade e infestação
densa
Fonte: Lorenzi, H. (2008); Carvalho et al., 2009.
A escolha correta da espécie forrageira, o bom preparo do
solo, a semeadura em época, quantidade e profundidade
recomendada, bem como a correção e adubação do solo de acordo
com as exigências requeridas são as premissas do controle cultural
de plantas daninhas, que deve ser praticado para obter uma boa
formação da pastagem. O manejo correto do pasto, da formação à
manutenção, é essencial para desfavorecer o estabelecimento de
plantas daninhas na área, reduzindo assim os gastos com o controle
e os prejuízos diretos e indiretos advindos das mesmas.
CONTROLE QUÍMICO DE PLANTAS DANINHAS EM PASTAGEM
O controle químico constitui mais uma ferramenta para o
manejo integrado de plantas daninhas em pastagens e pode auxiliar
o controle nas etapas de implantação, manutenção, recuperação,
renovação ou reforma da pastagem. Neste contexto, destacam o
- 351
grupo dos herbicidas auxínicos ou mimetizadores de auxinas
representado pelos princípios ativos 2,4-D, picloram, triclopyr,
fluroxypyr e aminopyralide. Há outras três moléculas registradas para
uso em pastagens pertencentes aos mecanismos de ação dos
herbicidas inibidores da EPSPS e ALS, conforme apresentado no
Tabela 2.
Tabela 2 - Princípios ativos registrados para uso em pastagens e
respectivos mecanismos de ação, seletividade para
gramíneas forrageiras e plantas daninhas controladas
Mecanismo
de ação
Mimetizadores
de auxinas
Inibidores da
EPSPs
Inibidores da
ALS
2,4-D
picloram
Seletividade
para gramíneas
forrageiras
sim
sim
Princípio ativo1
triclopyr
sim
fluroxypyr
sim
glyphosate
não
tebuthiuron
sim
metsulfurom-methyl
sim
2,4-D+picloram
aminopyralide+fluroxypyr
aminopyralide+2,4-D
Misturas
sim
sim
sim
fluroxypyr+picloram
sim
picloram+triclopyr
sim
fluroxypyr+triclopyr
sim
Plantas daninhas
controladas2
Guanxuma, caruru e outras
Arranha-gato, leiteira e outras
Cambará, assa-peixe, joá,
erva-quente, aromita e outras
Mata pasto e assa-peixes
Ação total
Assa-peixe, arranha-gato,
amarelinho e outras
Gervão-branco e guanxuma
Arranha-gato, lobeira, joá,
assa-peixe e outras
Assa-peixe, guanxumas,
gervão e outras
Gervão-branco, amarelinho,
espinho-agulha e outras
Leiteira, tapiriri, araticummiúdo e outras
Assa-peixe, guanxuma,
dormideira e outras
1/Princípios
ativos registrados para uso em pastagens no Ministério da Agricultura
Pecuária e Abastecimento. 2/Vide lista completa de plantas daninhas controladas na
bula de cada produto.
Com exceção do glyphosate, todas as moléculas são
seletivas para gramíneas, contudo, nenhum desses princípios ativos
é seletivo para leguminosas forrageiras.
Diante dos diferentes princípios ativos registrados (Tabela 2)
e do grande número de produtos comerciais existentes para cada um
deles (Tabela 3), a escolha deve ser criteriosa, atentando-se para
algumas informações como a concentração do ingrediente ativo ou
equivalente ácido, formulação, classe toxicológica, seletividade,
solubilidade, pressão de vapor, plantas daninhas controladas e
doses recomendadas. Alguns herbicidas recomendados e
registrados para o controle de plantas daninhas em pastagens
apresentam efeito residual e mobilidade no perfil dos solos, podendo,
em alguns casos, ocasionar poluição ambiental.
De acordo com as espécies de plantas daninhas presentes na
área e a sensibilidade das mesmas justifica-se a recomendação, por
profissional habilitado, de um ou outro produto comercial, com
determinada concentração. Os principais produtos registrados para
pastagens formadas por gramíneas são aplicados em pósemergência das plantas daninhas. De modo geral, recomenda-se a
aplicação de herbicidas em área total quando há mais de 40% da
área infestada por plantas daninhas. Do contrário, o controle deve
ser feito em reboleiras.
Os herbicidas picloram e triclopyr e as misturas 2,4-D +
picloram e fluroxypyr + picloram (Tabelas 2 e 3) podem ser utilizados
para eliminação de reboleiras de plantas daninhas perenes e
arbustivas em aplicação localizada sobre as folhagens ou no toco
recém-cortado de arbustos e árvores. Em caso de ocorrência de
arbustos espinescentes, que dificultem a pulverização ou o corte,
uma alternativa é a utilização de formulações granuladas, como a do
herbicida tebuthiuron (Tabelas 2 e 3), que deve ser espalhado sobre
o solo na projeção da copa (Ferreira et al., 2012).
- 353
Tabela 3 - Alguns produtos comerciais registrados no Ministério da
Agricultura Pecuária e Abastecimento para controle de
plantas daninhas em pastagem no Brasil e respectivas
concentrações dos equivalentes ácidos ou ingredientes
ativos e formulações
Princípio Ativo
2,4-D
Picloram
Triclopyr
Fluroxypyr
Glyphosate
Tebuthiuron
Concentração do
e.a. ou i.a1
670,0 g/L
670,0 g/L
698,0 g/L
Nome comercial
Formulação
DMA 806 BR®
U-46 D-Fluid 2,4-D®
2,4-D Amina 72®
Concentrado
Solúvel
800,0 g/Kg
Navajo®
Grânulos
dispersíveis
240,0 g/L
240,0 g/L
240,0 g/L
240,0 g/L
240,0 g/L
480,0 g/L
480,0 g/L
680,0 g/L
200,0 g/L
Padron®
Browser®
Leopard®
Navigator®
Picloram® 240
Garlon 480 BR®
Triclon®
Triclopyr 480 Volagro®
Starane 200®
356,0 g/L
360,0 g/L
360,0 g/L
Gliz 480 CS®
Glifosato 480 Agripec®
Roundup Original®
650,0 g /Kg
720,0 g /Kg
100,0 g/kg
Roundup Ultra®
Roundup WG®
Graslan 100®
®
Metsulfuron-methyl
600,00 g/kg
Ally
Aminopyralide+fluroxypyr
40,0+80,0 g/L
Dominum®
Aminopyralide+2,4-D
40,0+320,0 g/L
Jaguar®
2,4-D+picloram
Fluroxypyr+picloram
Fluroxypyr+triclopyr
150,81+15,09 g/L
360,00+22,50 g/L
120,00+40,0 g/L
240,00+64,0 g/L
80,0+80,0 g/L
80,0+240,0 g/L
Grazon BR®
Dontor®
Mannejo®
Tordon®
Plenum®
Truper®
Triclopyr+picloram
60,0+30,0 g/L
Togar BR®
1/e.a.:
equivalente ácido; i.a.: ingrediente ativo.
Concentrado
Solúvel
Concentrado
Emulsionável
Concentrado
Emulsionável
Concentrado solúvel
Grânulos
dispersíveis
Peletizado
granulado
Granulado
dispersível
Emulsão água em
óleo
Concentrado
Solúvel
Concentrado
Solúvel
Microemulsão
Concentrado
Emulsionável
Concentrado
Emulsionável
O princípio ativo picloram apresenta várias marcas comerciais
registradas (Tabela 3) para uso em pastagens e tem como
característica um longo período residual. Por esse motivo pode
causar problemas em cultivos de espécies sensíveis adubados com
estercos advindos de pastagens tratadas com picloram e
pastoreadas logo depois.
É recomendado para controle de
dicotiledôneas, sendo efetivo no controle de árvores através do
pincelamento ou pulverização dos tocos (Silva et al., 2007).
A mistura entre o 2,4-D e o picloram é a mais usada no
manejo de plantas daninhas em pastagens por controlar
dicotiledôneas indesejáveis anuais e perenes, herbáceas e
arbustivas em área total ou localizada (Silva et al., 2007). A dose a
ser aplicada depende do produto comercial usado e das respectivas
concentrações dos princípios ativos, da espécie a ser controlada e
do seu estádio de desenvolvimento. Embora existam diferentes
misturas comerciais com os mesmos ingredientes ativos, essas
podem apresentar eficiências distintas no controle de plantas
daninhas em função da concentração de cada um na composição de
cada produto.
Herbicidas à base de glyphosate podem ser utilizados para
controle de plantas daninhas em jato dirigido já que não são
seletivos, necessitando, portanto, de cuidado para não atingir as
forrageiras.
A aplicação do herbicida deve ser realizada sobre o alvo
(plantas daninhas) de modo a obter cobertura o mais uniforme
possível, em quantidade recomendada e com o mínimo de perdas e
deriva. As plantas daninhas devem ter área foliar adequada para
absorver quantidade suficiente que possa ser translocada até o
sistema radicular e aos pontos de crescimento, provocando-lhes a
morte. Para isso, as plantas devem estar em crescimento ativo, livres
de qualquer estresse ambiental (Ferreira et al., 2012).
O manuseio e aplicação de herbicidas requer a utilização de
equipamentos de proteção individual, sendo ainda a escolha do
equipamento, regulagem e calibração antes da aplicação, aspectos
relevantes para o sucesso do controle químico. No caso dos
pulverizadores costais, as válvulas reguladoras de pressão e o
- 355
balizamento favorecem a aplicação mais homogênea e um controle
mais eficaz das plantas daninhas (Ferreira, et al., 2010).
MANEJO DE PLANTAS DANINHAS NA IMPLANTAÇÃO DA
PASTAGEM
O manejo de plantas daninhas na implantação de pastagens
é fundamental já que as plantas forrageiras apresentam maior
sensibilidade à interferência nesta fase, que geralmente ocorre no
período chuvoso e sob temperaturas elevadas, favorecendo o
estabelecimento mais rápido de várias plantas daninhas. Assim, a
ausência de controle dessas plantas ou o manejo inadequado nos
estágios iniciais de crescimento e desenvolvimento da cultura
forrageira pode implicar em perdas acentuadas na produtividade e
comprometer a longevidade da pastagem (Ferreira et al., 2012).
Um dos fatores mais importantes para o sucesso da
implantação de pastagens é o efetivo controle de plantas daninhas
antes do plantio, principalmente quando a área apresenta infestação
de monocotiledôneas como gramíneas. Este se complica ainda mais
quando essa infestação de gramíneas é de espécies de crescimento
rápido e de propagação vegetativa.
Na implantação da pastagem, seja em monocultivo ou no
sistema de consorciação, em função das plantas daninhas presentes
na área e do estádio de desenvolvimento, deve-se realizar aplicação
de herbicida não seletivo, como, por exemplo, o glyphosate isolado
ou em mistura com o 2,4-D, para realização da dessecação. A
dessecação deve ser realizada entre 7 e 30 dias antes do plantio,
para que neste momento a vegetação esteja morta e acamada. Caso
ocorra a reinfestação da área antes da semeadura, recomenda-se
uma nova dessecação. Em certas situações é conveniente esperar
cerca de 20 a 30 dias após as primeiras chuvas para que as plantas
daninhas rebrotem, melhorando a absorção e a translocação dos
herbicidas. Nesses casos, pode-se usar o glyphosate em menor
dose ou herbicidas de contato como paraquat e amônio-glufosinato
(Ferreira, et al., 2010).
A dessecação no sistema de plantio direto na palha substitui a
aração e gradagem realizada no preparo do solo para formação da
pastagem pelo método convencional. Deve-se atentar ao banco de
sementes de plantas daninhas já existentes na pastagem,
principalmente quando se faz aração e gradagem, uma vez que após
revolvimento do solo e exposição à luz muitas sementes tornam-se
aptas a germinar. Portanto, deve-se usar uma taxa de semeadura
adequada e sementes de boa qualidade da espécie forrageira, o que
a princípio, garante um bom estande final de plantas. Em áreas onde
se faz a destoca, aração e gradagem as espécies de plantas
daninhas com propagação vegetativa efetiva e órgãos de reserva
não são bem controladas, sendo necessária a utilização conjunta de
herbicidas sistêmicos.
Como alternativa ao monocultivo da forrageira tem-se a opção
de implantar a pastagem através de sistemas consorciados como a
Integração Lavoura e Pecuária (ILP) ou Integração Lavoura,
Pecuária e Floresta (ILPF). Nesses há o consórcio das forrageiras
com culturas anuais como milho, feijão, soja ou sorgo e/ou com
espécies florestais.
Na ILP realiza-se a semeadura simultânea da cultura anual e
da forrageira, ou então se aproveita o potencial das sementes da
forrageira existentes no solo, obtendo-se o pasto formado logo após
a colheita da cultura (Kichel et al., 1999). Essa tecnologia preconiza
formação e reforma da pastagem, bem como produção de forragem
para confinamento, amortizando os custos relativos à correção e
adubação do solo e ao controle de plantas daninhas, pois, além da
formação e recuperação das pastagens, permite a produção de
grãos e ou silagem (Jakelaitis, 2004).
Dentre as diferentes combinações de consórcio existentes, as
mais comuns dentro da ILP é a consorciação milho-braquiária e
feijão-braquiária. Durante a fase do consórcio da cultura anual com a
forrageira é importante favorecer o desenvolvimento da cultura, mas,
evidentemente, sem que ocorra a morte da forrageira. O milho, por
exemplo, é extremamente sensível à competição inicial com as
plantas daninhas e com a braquiária, e as perdas ocasionadas na
cultura do milho em função da interferência imposta por estas podem
chegar a 85% (Carvalho et al., 2007), variando em função da
espécie, do grau de infestação, do tipo de solo, das condições
- 357
climáticas além do estádio fenológico da cultura. Diversas práticas
podem ser adotadas para que realize controle das plantas daninhas
no milho em consorciação com a braquiária de forma eficiente, entre
elas adubação mais concentrada de nitrogênio no início do ciclo para
favorecer o arranque inicial do milho em relação às plantas daninhas
e à braquiária e a redução do espaçamento entre as plantas.
São dois os momentos mais importantes de controle das
plantas daninhas, de modo a garantir alta produtividade do milho e
bom estabelecimento da braquiária. O primeiro, antes do plantio
(dessecação) e o segundo, durante o período crítico de competição
com o milho. Este é o período em que a convivência com as plantas
daninhas pode causar danos irreversíveis à cultura, prejudicando o
rendimento. As plantas daninhas que se desenvolvem após o
período crítico de competição não causam mais prejuízos à
produção e após este período o produtor não precisa mais se
preocupar com o desenvolvimento da braquiária. No entanto,
algumas espécies podem prejudicar a colheita, tanto a manual
quanto a mecanizada, como é o caso da infestação de dormideira
que pode provocar ferimentos nas mãos dos trabalhadores na
colheita manual e a corda-de-viola que pode inviabilizar a colheita
mecanizada (Ferreira et al., 2008).
A escolha do herbicida e da dose sempre deve ser feita com
critérios rigorosos, pois o seu uso de forma errônea pode, além de
causar prejuízos ao agricultor, contaminar o solo, a água e o ar. A
maior dificuldade neste consórcio é que se forem aplicadas doses
muito altas a braquiária morre e com doses muito pequenas não
haverá controle das plantas daninhas. Para o controle de plantas
daninhas nesta fase são utilizados herbicidas aplicados em pósemergência das culturas e das plantas daninhas. Este tipo de
herbicida apresenta ação residual variada, é bem tolerado pelas
plantas de milho e tem uma rápida ação sobre as plantas daninhas.
Para o controle das diferentes plantas daninhas são mais utilizadas
duas moléculas: a atrazine para controle de folhas largas e o
nicosulfuron para o controle de gramíneas. No caso de ocorrência de
plantas daninhas de folhas largas, o seu controle não oferece
problemas, pois a aplicação de atrazine não compromete o
crescimento do milho e nem da braquiária, por serem seletivos. Por
outro lado, um dos maiores problemas da implantação do milho
consorciado com a braquiária é quando a área apresenta infestação
de gramíneas, principalmente de crescimento rápido. Neste caso é
recomendado usar em torno de 1/5 da dose recomendada do
nicosulfuron, de forma a controlar as plantas daninhas gramíneas e
apenas retardar o crescimento do braquiária. A dosagem vai
depender do estádio de crescimento da braquiária e das plantas
daninhas que ocorrerem na área. Quanto mais desenvolvida estiver
a braquiária maior poderá ser a dosagem do herbicida.
No caso do plantio do feijão consorciado com a forrageira os
herbicidas fomesafen, bentazon ou outro herbicida recomendado
para o controle de plantas daninhas dicotiledôneas nessa cultura
podem ser utilizados (Silva et al., 2004; 2006). Para o controle de
gramíneas a aplicação de herbicidas inibidores da ACCase como
fluazipop-p-butil, sethoxydim e outros deve ser realizada com cautela
e não deve ultrapassar 1/5 da dose para não intoxicar ou até matar a
forrageira.
O componente florestal mais utilizado na ILPF é o eucalipto.
O principal cuidado no manejo de plantas daninhas em sistemas de
ILPF diz respeito à utilização de herbicidas com longo efeito residual,
como aqueles à base de picloram, uma vez que eles podem
prejudicar o crescimento e desenvolvimento do componente florestal.
Nesse caso, deve-se dar preferência à aplicação de herbicidas
seletivos, com baixa atividade residual como o 2,4-D.
Ressalta-se que não há herbicidas registrados para uso em
sistemas de ILP e ILPF e sim para o monocultivo das culturas
utilizadas no consórcio. Algumas moléculas de herbicidas registradas
para culturas anuais apresentaram resultados de pesquisa
satisfatórios quanto à seletividade para algumas espécies
forrageiras, embora sem registro para uso. Dentre esses herbicidas
aplicados em pré-emergência estão o ametryn (625 g ha-1), o
imazaquin (75 e 150 g ha-1), o imazethapyr (50 e 100 g ha-1) e o
flumetsulam (70 e 140 g ha-1) para Brachiaria brizantha; o diuron
(800 e 1.600 g ha-1), o ametryn (625 e 1.250 g ha-1) e o imazethapyr
(50 e 100 g ha-1) para B. decumbens (Rodrigues-Costa et al., 2011).
- 359
Os herbicidas imazaquin, imazethapyr e flumetsulam foram
recomendados por Alves et al. (2002) para P. maximum (cv.
Mombaça).
Para conseguir um controle mais efetivo e sem muitas injúrias
para a braquiária deve-se evitar a pulverização em dias chuvosos, no
entanto, a umidade do solo é muito importante para a ação dos
herbicidas. Evite aplicação dos herbicidas nas horas mais quentes
do dia e quando a umidade relativa do ar estiver baixa (menor que
60%), de modo a minimizar as perdas dos herbicidas.
A escolha dos bicos de pulverização deve ser feita de forma a
reduzir ao máximo a deriva, sendo sua regulagem realizada de
acordo com as especificações para a pressão de trabalho do
fabricante. A altura da barra de pulverização deve permanecer a
cerca de 0,50 metros de distância do alvo para melhor distribuição
da calda herbicida na área pulverizada.
MANEJO DE PLANTAS DANINHAS E A MANUTENÇÃO DA
PASTAGEM
O manejo da forrageira e dos animais via intervenção do
homem constitui importante aliado do controle cultural de plantas
daninhas. A utilização racional da forragem disponível pelos animais
com um pastejo bem equilibrado possibilita uma melhor recuperação
da pastagem e envolve baixo comprometimento da longevidade,
diferentemente do superpastejo que reduz o vigor e compromete a
capacidade de rebrota e de competição da forrageira, facilitando o
aparecimento e infestação da pastagem por plantas daninhas. O
conhecimento da capacidade de rebrota da forrageira utilizada, bem
como das exigências nutricionais e tolerância ao pastejo intensivo se
faz necessário para realização adequada desse manejo (Homma et
al., 2006).
O manejo incorreto da pastagem leva à redução gradativa da
capacidade produtiva das plantas forrageiras, facilita a emergência e
desenvolvimento das plantas daninhas, tendo como principais
reflexos índices zootécnicos aquém da capacidade da área, com
consequente subutilização e baixa competitividade do potencial de
exploração da terra (Santos et al., 2010). Um dos exemplos de
manejo inadequado que podem contribuir para a infestação de
plantas daninhas e o processo de degradação das pastagens é a
adoção de mesma taxa de lotação animal durante todo o ano (Silva
et al., 2004).
A adubação de manutenção da pastagem é fundamental para
suprir a exigência das plantas forrageiras para que estas possam
competir com as plantas daninhas existentes na área e, assim,
manterem um equilíbrio sem necessidade de controle pela
interferência humana (Ferreira et al., 2012).
O manejo de plantas daninhas na fase de manutenção das
pastagens pode ser realizado através de roçada ou da aplicação de
herbicidas registrados (Tabela 3). Deixar a pastagem livre de
pastoreio no momento da aplicação dos herbicidas e também por um
período de tempo após é necessário para que ocorra boa
recuperação da forrageira, evitando a rápida infestação por plantas
daninhas.
MANEJO DE PLANTAS DANINHAS E A RECUPERAÇÃO DA
PASTAGEM
A recuperação de pastagens é caracterizada pelo retorno às
condições de produção ideais, sem que haja uma nova implantação
do sistema, o que demanda menor custo e possibilita a obtenção
mais rápida de pasto, quando comparada à formação ou mesmo à
reforma, uma vez que implica disponibilizar condições adequadas ao
reestabelecimento e desenvolvimento da forrageira já implantada na
área. No entanto, a recuperação apenas será viável se houver
estande adequado da forrageira na área (Ferreira et al., 2012).
Na recuperação de uma pastagem, o primeiro passo é a
eliminação da competição pelas plantas daninhas, o que pode ser
realizado pelo emprego de herbicidas (Tabelas 2 e 3). Estes
possibilitam condições de rápida recuperação da pastagem e melhor
aproveitamento dos recursos de crescimento pela forrageira. A
aplicação de herbicida deve ser seguida de práticas culturais
adequadas, como adubação e calagem e o manejo adequado dos
- 361
animais em pastejo, que são componentes fundamentais no sucesso
do manejo de plantas daninhas e na recuperação da forrageira. A
retirada dos animais do pasto, após o controle das plantas daninhas
e adubação, faz com que a recuperação da capacidade produtiva do
pasto seja mais rápida (Ferreira et al., 2012).
MANEJO DE PLANTAS DANINHAS E A REFORMA OU
RENOVAÇÃO DA PASTAGEM
Na reforma ou renovação da pastagem existe a necessidade
da eliminação da vegetação existente, para posterior implantação da
forrageira, seja essa da mesma espécie ou de espécie diferente.
Essa atividade pode ocorrer pelo emprego de práticas mecânicas ou
por meio de controle químico com herbicidas dessecantes,
caracterizados pelo amplo espectro de ação e baixa persistência no
ambiente. Os principais herbicidas dessecantes são glyphosate e
2,4-D, sendo comum a mistura dos dois para ampliar o número de
espécies controladas.
O controle de plantas daninhas pode tornar-se mais difícil
quando se pretende fazer a substituição de espécies, pois a
forrageira anterior pode virar uma planta daninha importante em
relação à nova espécie a ser implantada. Sendo assim, é
fundamental a adequada dessecação da vegetação da área. A
dessecação deve ser realizada quando as plantas apresentarem
bom vigor vegetativo e as condições ambientais forem favoráveis,
para que a absorção e translocação do herbicida sejam satisfatórias.
Algumas espécies forrageiras, como Brachiaria decumbens,
possuem grande banco de sementes no solo, que, devido à
dormência, germinam em diferentes épocas, dificultando o controle e
sua substituição na pastagem quando se opta pela renovação do
pasto. Recomenda-se, nesses casos, a rotação de culturas para
reduzir o banco de sementes da forrageira inicial, para em seguida
fazer o semeio da nova forrageira (Ferreira et al., 2010).
Após a emergência da espécie forrageira é fundamental o
controle das plantas daninhas infestantes. No caso da infestação por
plantas daninhas dicotiledôneas durante o estabelecimento de
gramíneas forrageiras, a adoção do controle químico se faz
necessária. O uso de herbicidas seletivos permite o controle dessas
plantas e possibilita condições favoráveis ao rápido estabelecimento
e desenvolvimento da forrageira.
Os sistemas ILP e ILPF também podem ser adotados para
realização da reforma e, ou renovação da pastagem e o manejo
químico das plantas daninhas durante todas as etapas da formação
e manutenção da pastagem através dessas modalidades de
consórcio pode ser resumido na Tabela 4.
Tabela 4 - Manejo químico de plantas daninhas com os principais
herbicidas utilizados na implantação ou reforma da
pastagem através da Integração Lavoura e Pecuária ou
Integração Lavoura, Pecuária e Floresta
Etapa
Dessecação
Aplicação
Área total
Principais herbicidas e misturas
Glyphosate
Glyphosate+2,4-D
Paraquat
Pré-emergência
Linha do eucalipto
Sulfentrazone
Isoxaflutole
Oxyfluorfen
Pós-emergência
Consórcio milhobraquiária
Atrazine
Atrazine+nicosulfuron (subdose)
Nicosulfuron (subdose)
Consórcio feijãobraquiária
Fomesafen
Bentazon
Fluazifop-p-butil (1/5 da dose)
Sethoxydim (1/5 da dose)
2,4-D
Picloram*
2,4-D+picloram*
Fluroxypyr+plicoram*
Manutenção da
pastagem
Área total ou
reboleiras
* Esses herbicidas não são seguros para utilização na ILPF, pois podem causar
intoxicação no componente florestal.
- 363
A identificação correta das plantas daninhas e o
conhecimento da sua biologia, bem como da espécie forrageira são
primordiais para definição dos métodos de controle a serem
utilizados e para a escolha correta de um herbicida. Os herbicidas
são apenas mais uma ferramenta no manejo integrado de controle
de plantas daninhas e recuperação da pastagem, e seu uso requer
planejamento e cuidados para garantir eficiência aliada à segurança
ambiental e do trabalhador.
A escolha acertada do herbicida, da dose, da tecnologia e do
momento da aplicação são fatores decisivos para o sucesso do
controle das plantas daninhas na pastagem. O adequado manejo do
pasto e dos animais em pastejo é também fundamental para
assegurar alta longevidade e produtividade de forragem sem a
presença de plantas daninhas. Negligenciar esses fatores pode
predispor a área à infestação de plantas daninhas, onerando os
custos com o controle e comprometendo a quantidade e a qualidade
da forragem.
Sistemas consorciados são alternativas economicamente
viáveis para a implantação, reforma ou renovação das pastagens
uma vez que diversificam a produção na propriedade e proporcionam
a recuperação da capacidade produtiva da área, obtendo-se após o
cultivo agrícola o estabelecimento da pastagem bem formada.
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2007. 84-148p.
ANÁLISE CRÍTICA DE FATORES QUE INTERFEREM
NA FERTILIDADE DE VACAS ZEBUÍNAS
123
Ed Hoffmann Madureira, 2 3 Milton Maturana Filho, 2 3
Kleber Menegon Lemes, 2 3 4Julio César Barboza Silva, Thiago
Santini2
1 Autor para correspondência: [email protected]
de Farmacologia e Endocrinologia da Reproduçã o Animal (LFER),
Centro de Biotecnologia da Reprodução Animal, Universidade de São Paulo
3 Departamento de Reprodução Animal Faculdade de Medicina Veterinária e
Zootecnia, Universidade de São Paulo
4 Embryosys Reprodução Animal, Ourofino - MG
2 Laboratório
INTRODUÇÃO
A pecuária atual exige máxima eficiência reprodutiva e
produtiva para possibilitar retorno econômico e atender à crescente
demanda de alimentos para a população mundial. Nesse sentido, a
intensificação da produtividade por área na pecuária de corte atual,
faz-se necessária, aliando estratégias nutricionais, produtivas e
sanitárias, juntamente com programas de melhoramento genético.
Para que uma maior rentabilidade seja alcançada nos
sistemas atuais, ainda é necessário a melhoria dos índices
zootécnicos, produtivos e reprodutivos das propriedades de cria,
recria e engorda, mas, respeitando critérios e normas internacionais
de conforto, lotação e bem estar animal. Além disso, estratégias de
marketing, aliadas a um produto de qualidades sensoriais superior
devem ser almejadas tanto pelos pecuaristas como pelas industrias
frigorificas. Para tanto, o conhecimento dos mercados consumidores
é uma diretriz importante para estabelecer metas no sistema
produtivo.
O Brasil pode atender à maioria dos mercados de carnes do
mundo, independentemente do volume da demanda. Há
possibilidade de atendimento de nichos específicos com carnes mais
nobres ou cortes de menor valor, sejam mais magros ou com maior
teor de gordura.
A Índia vem se destacando como exportadora de carne e
crescendo em mercados pouco exigentes no que diz respeito à
qualidade e sanidade, mas que costumam ser bastante sensíveis a
preço. É fundamental que sejam traçadas estratégias por parte dos
produtores e da indústria brasileira para enfrentar os novos desafios
do mercado.
Continuar enfatizando a comercialização de carnes, como
uma “commoditie”, em países de baixa renda pode ser prejudicial à
pecuária brasileira. Além disso, esta estratégia não valoriza os
avanços que a pecuária nacional incorporou nas últimas décadas:
melhorias dos aspectos sanitários, diminuição da idade de abate,
aumento do emprego da IA e melhoria da logística e do parque
industrial de abatedouros e frigoríficos, entre outros.
Faz-se necessário um projeto mais ambicioso de
diferenciação da carne brasileira para satisfazer melhor as
necessidades e desejos dos consumidores, tanto no Brasil como em
outros países.
TENDÊNCIAS E PERSPECTIVAS DO MANEJO REPRODUTIVO
NO BRASIL
Elevado desempenho reprodutivo é imperativo para obtenção
de retorno econômico em pecuária de corte. O emprego de IA
proporciona ganhos genéticos e econômicos pelo uso de touros
geneticamente superiores. Entretanto, a implementação de
programas de IA esbarra em 2 fatores determinantes: o anestro pósparto e as falhas de detecção de cios.
O emprego de programas de IATF vai ao encontro dos 2
fatores citados acima uma vez que é capaz de induzir ciclicidade em
significativa proporção de fêmeas em anestro e possibilitar a IA em
um momento pré-fixado, prescindindo da observação do estro.
A IATF atingiu um estágio satisfatório de desenvolvimento
tecnológico e tem sido utilizada de maneira crescente no Brasil.
Segundo Baruselli et al. (2012), mais da metade das IA realizadas no
Brasil foi realizada por IATF. Além disso, a incorporação da IATF
vem sendo associada ao próprio crescimento do emprego da IA no
Brasil. É interessante notar que, em 2002, apenas 5 a 6% das
fêmeas bovinas se beneficiaram da IA e, em 2011, esta porcentagem
- 369
encontrou-se ao redor de 10%. A perspectiva é de que esse
indicador continuará crescendo nos próximos anos.
Considerando-se os aspectos mercadológicos, a IATF permite
aos pecuaristas aproveitar as diferentes oportunidades de mercado
pela diferenciação dos bezerros produzidos, com aumento da taxa
de natalidade, dos ganhos em produtividade advindos da melhoria
genética e da homogeneidade dos lotes.
Há portanto, uma clara tendência de incorporação da IATF no
manejo reprodutivo do rebanho de corte brasileiro. Experimentos
atuais, tem sido suficientes para proporcionar bons resultados em
programas de IATF, que vem sendo estudados e desenvolvidos
desde a década de 90. Durante esse período, o desenvolvimento de
bons produtos veterinários hormonais para esta finalidade, foi
realizado, de modo que, poucos avanços tem sido observado nos
índices de fertilidade que sejam oriundos de melhorias nos produtos
ou protocolos em si.
Para onde devem caminhar a pesquisa e a preocupação dos
pecuaristas? Para o melhoramento genético, para a melhoria dos
manejos sanitário e nutricional que permitam às fêmeas bovinas
responder melhor aos protocolos de IATF.
Entre estes fatores, incluem-se estratégias para melhorar a
condição corporal das matrizes ao parto, diminuição do anestro,
aumento da taxa de concepção, pelo emprego de sêmen de
qualidade e diminuição da mortalidade embrionária, proporcionar
ambiente favorável para programação fetal e desempenho dos
bezerros em amamentação. É fato que existem projetos de pesquisa
direcionados à incorporação de novas farmacotécnicas, para
aperfeiçoamento dos produtos empregados, como uso da
nanotecnologia para liberação de fármacos.
Mas o contexto primordial dessas pesquisas é o desafio que
se enfrenta hoje e que será maior daqui a alguns anos, alimentar 9,5
bilhões de pessoas, aproximadamente, até 2050, com basicamente a
mesma área de terra que se tem hoje, com uso limitado de
fertilizantes, água e defensivos agrícolas, em um contexto de rápida
mudança climática. O que deve ser prioridade?
É difícil definir exatamente, principalmente no que diz respeito ao
que os consumidores concebem para a qualidade da carne,
especialmente nos países da América do Sul. No entanto, as
tendências atuais do mercado consumidor requerem apoio de três tipos
ou conceitos de qualidade: a) a qualidade organoléptica ou sensorial, b)
A qualidade nutricional, em grande parte ditada pelo valor nutricional e,
c) a qualidade da higiene e segurança dos alimentos.
Dadas as possibilidades de reforçar tanto o mercado interno,
como a exportação de carne, não basta apenas esperar que a
inovação tecnológica resolva os problemas. Há que se ter uma
posição muito mais ativa e estratégica na cadeia do agronegócio e
assegurar que a inovação tecnológica progrida de forma muito mais
rápida e na direção correta.
A idade e o peso ao abate estão associados à maciez da
carne, pois existe uma estrita relação com o tecido conjuntivo e a
quantidade de gordura (SAÑUDO, 1992), portanto o uso da IATF
para garantir homogeneidade de lotes, associado a um programa de
desmame precoce e boa eficiência de recria precoce, contribuem
diretamente nesses elos importantíssimos dos produtos dentro da
cadeia agroindustrial da carne, principalmente para obtenção de
marcas, para que seja vendido um produto diferenciado e não
somente uma comoditie. Dessa forma, o mercado nacional de carne
ficará mais independente de decisões e do controle de outros países.
LIMITAÇÕES DA UTILIZAÇÃO DA IATF NOS SISTEMAS DE
PRODUÇÃO
O custo-benefício da IATF é favorável e o valor total de seu
emprego é muito bom. Mais uma vez, as limitações estão
relacionadas a problemas que podem ser contornados, como por
exemplo, mão-de-obra operacional e técnica, instalações que
facilitem o manejo e sejam seguras aos trabalhadores e aos animais
e cercas para possibilitar as divisões dos lotes, entre outros.
Os resultados não satisfatórios estão associados à condição
corporal das matrizes que diminui a porcentagem de vacas ciclando,
consequentemente diminui a taxa de concepção e pode aumentar as
perdas de prenhez.
- 371
O anestro pós-parto é o período que vai do parto até a
manifestação do primeiro cio fértil, tendo a sua duração influenciada por
diversos fatores como o estado nutricional pré e pós-parto, a involução
uterina, o estímulo da mamada, a produção leiteira, o número de
parições e a exposição a touros após o parto. Outros fatores como a
presença do bezerro, idade da vaca e distocias também influenciam a
duração do anestro pós-parto. Esses fatores, atuando negativamente,
interrompem o mecanismo endócrino que controla a manifestação de
estro e subsequente ovulação (YAVAS; WALTON, 2000).
O número de parições tem influência na duração do período
de anestro, sendo que com o decorrer das parições durante a vida
útil da vaca, a duração do anestro tende a diminuir (BELLOWS et al.,
1982). O intervalo pós-parto geralmente é mais longo em vacas
primíparas do que em multíparas (YAVAS; WALTON, 2000), devido
ao Balanço Energético Negativo (BEN) ser mais pronunciado em
primíparas (BELLOWS et al., 1982). Isto se deve às vacas mais
jovens ainda apresentarem-se em fase de crescimento após o parto
e não ter a total capacidade ingestiva de uma vaca adulta. O tempo
necessário para que ocorra a involução uterina pós-parto tem
relação com a duração do período de anestro, sendo influenciada
principalmente pela condição puerperal (EL-DIN et al., 1995).
Cabe ressaltar, que a exposição de vacas de corte no pósparto à presença de touros não tem influência na involução uterina
(LANDAETA-HERNÁNDEZ et al., 2004). A exposição de fêmeas à
presença de touros após o parto diminui a duração do período de
anestro, por estimular o reinício da atividade ovariana (FERNANDEZ
et al., 1996; LANDAETA-HERNÁNDEZ et al., 2004).
INTERFERÊNCIA DO MANEJO NUTRICIONAL NOS
RESULTADOS DA IATF
Neste ponto reside, a chave do sucesso e grande parte da
explicação do insucesso dos programas de saúde reprodutiva que
vêm sendo utilizados. Nos sistemas extensivos de criação de
bovinos de corte, observa-se que 50% das vacas não recebem um
manejo adequado que contribua com melhores índices de fertilidade.
Os principais fatores são a nutrição, a baixa condição corporal ao
parto, a amamentação e incidências de ciclos curtos (MADUREIRA;
PIMENTEL, 2005).
Portanto, é necessário dar mais atenção à pergunta: Como
podemos manejar os animais para que eles respondam melhor aos
programas de manejo reprodutivo disponíveis?
É necessário que haja um sistema eficiente da
disponibilidade de pastagens, para otimizar o desempenho animal e
o uso de ração suplementar para superar as deficiências do
componente forragem. Quando as necessidades de energia e
proteína aumentam por causa de lactação, prenhez e crescimento,
poderá ser necessário que parte do componente forragem da dieta
seja substituído por concentrados (FONTANELI, 1999).
Efeitos resultantes do comprometimento nutricional são a
supressão na liberação de GnRH e consequente diminuição na
frequência dos pulsos de LH (SCHILLO, 1992), reduzindo o diâmetro
máximo do folículo dominante e a duração da onda de crescimento
folicular (RHODES et al., 1995; WILTBANK et al., 2002). De acordo
com esses achados, pode-se inferir que a avaliação do status
nutricional do rebanho é, de fato, importante ferramenta do manejo
reprodutivo (MONTIEL; AHUJA, 2005).
As vacas apresentam elevada demanda energética no
período pós-parto e as que parem magras (sem reservas) e que
perdem muito peso, nos primeiros meses pós-parto, entram em
prolongado período de anestro. Assim, durante o final da gestação,
quantidades suficientes de energia devem ser armazenadas nos
tecidos corporais, na tentativa de suprir o BEN pós-parto.
Logo após o parto, com o início da amamentação, as
exigências nutricionais aumentam acima do que as pastagens
normalmente conseguem proporcionar em nutrientes. Assim, as
vacas lançam mão de suas reservas corporais e por isso, perdem
peso no período pós-parto. Portanto, a condição corporal ao parto é
um excelente marcador para se prever o desempenho reprodutivo na
estação de monta (EM) que terá início cerca de 60 dias após o parto.
- 373
Figura 1 - Influência do escore de condição corporal (ECC),
avaliados no início da estação de monta, na probabilidade
de vacas tornarem-se prenhes. Adaptado de Cooke et al.
(2009).
Para elucidar melhor essa ideia, em um de nossos trabalhos
(Maturana Filho et al.; resultados parciais; dados ainda não
publicados), avaliando a condição metabólica, a ciclicidade e a
fertilidade de vacas (N= 448) e novilhas (N=120) nelore submetidas a
um protocolo de IATF de 3 manejos sendo: D0 = inserção de
implante de progesterona (novo para as vacas e de 1 uso para as
novilhas) e aplicação de 2 mg de benzoato; D8,5= retirada de
implante, aplicação de 50 µg de cloprostenol sódico e aplicação de 1
mg de benzoato de estradiol em todas vacas. O eCG (300 UI) foi
aplicado somente em vacas e em novilhas que não estavam cíclicas
ou que tinham condição corporal < 5 em uma escala de 1 a 9. As
vacas (45±6 dias pós parto) e novilhas eram mantidas em pastagem
de Brachiaria com suplementação mineral proteica e água ad libitum.
O protocolo de ressincronização foi o mesmo usando na primeira
inseminação e foi iniciado nas vacas vazias (cíclicas e acíclicas) no
diagnóstico de 30 dias após a inseminação. As vacas prenhes da
primeira inseminação, foram reexaminadas depois de 30 dias, junto
com o diagnóstico de 30 dias das vacas ressincronizadas 10 dias
após a segunda inseminação, todos os lotes foram submetidos ao
repasse de touro até o final da estação de monta.
A taxa de ciclicidade nas novilhas foi maior (P<0,05) quando
comparado as vacas (Figura 2). Essa alta taxa de ciclicidade nas
novilhas provavelmente está relacionada ao peso médio delas no
início do protocolo (341± 17 kg) e também a idade (22±4 meses).
Figura 2 - Taxa de ciclicidade das categorias (vacas e novilhas) e
taxa de ciclicidade média na estação de monta (Maturana
Filho et al.; dados parciais ainda não publicados).
Não houve diferença da taxa de prenhez no primeiro serviço
(P>0,05), provavelmente, pelo uso de eCG no protocolo de IATF. A
taxa de ciclicidade não diferiu (P>0,05) entre as vacas vazias no
diagnóstico de 30 dias, entre aquelas que estavam cíclicas ou em
anestro no início da estação de monta (Figura 3). Das vacas que
ficaram vazias no final da estação de monta, após repasse de touro,
79,5% estavam em anestro (Figura 4).
Não houve diferenças na taxa de ciclicidade (P>0,05) das
novilhas vazias no diagnóstico de 30 dias, entre aquelas que
estavam cíclicas ou em anestro no início da estação de monta
(Figura 5). Das novilhas que ficaram vazias no final da estação de
monta, após repasse de touro, todas estavam em anestro, (Figura 6).
- 375
Figura 3 - Taxa de prenhez aos 30 dias pós IATF no primeiro e no
segundo serviço e taxa de ciclicidade das vacas vazias
após a primeira inseminação (Maturana Filho et al.; dados
parciais ainda não publicados).
Figura 4 - Taxa de prenhez e taxa de ciclicidade das vacas vazias
no final da estação de monta (Maturana Filho et al.; dados
parciais ainda não publicados).
Figura 5 - Taxa de prenhez aos 30 dias pós IATF no primeiro e no
segundo serviço e taxa de ciclicidade das novilhas vazias
após a primeira inseminação (Maturana Filho et al; dados
ainda não publicados).
Figura 6 - Taxa de prenhez e taxa de ciclicidade das novilhas vazias
no final da estação de monta (Maturana Filho et al.; dados
ainda não publicados).
A retomada da atividade cíclica pós-parto, o estabelecimento da
prenhez e a fase inicial de gestação ocorrem concomitantemente com a
amamentação do bezerro da EM anterior e é difícil sobrar energia para
que a vaca tenha um ganho de peso acelerado neste período.
- 377
Sendo assim, o estado nutricional das fêmeas no período préparto é um dos principais fatores determinantes para o prolongamento
do anestro pós-parto e, muitas vezes, limitante para a adequada
resposta aos tratamentos de indução de cio (BARUSELLI et al., 2004).
É importante ressaltar que a condição corporal pós-parto é um
reflexo do estado nutricional pré-parto, sendo que a função
reprodutiva é mais afetada pelos níveis de energia antes do parto do
que depois deste (PERRY et al., 1991).
Em resumo, com estes dados preliminares do estudo de
Maturana Filho, podemos reforçar a importância de um manejo
eficiente, tanto de desmame como de alimentação pré parto, para
restabelecer e manter a condição corporal das matrizes, que irá,
contribuir: a) com a taxa de ciclicidade no início da estação de monta
e com a taxa de prenhez, mesmo sem o uso de eCG; b) maior
eficiência e taxa de prenhez em programas de ressincronização; c)
maior taxa de prenhez no final da estação de monta.
Com o desmame do bezerro aos 7 meses de idade, as vacas
estarão entre o 4º e 5º meses de gestação, fase em que a exigência
nutricional do feto é relativamente baixa. A exigência nutricional da
matriz voltará a aumentar quando a gestação entrar em seu trimestre
final. A partir do 7º mês de gestação, o feto passa a exigir grande
quantidade de nutrientes, pois estará numa fase de hipertrofia dos
tecidos muscular e adiposo e acumular energia na forma de gordura
torna-se novamente difícil para a vaca gestante. Portanto, no ciclo
reprodutivo da vaca, há apenas um intervalo, entre o desmame e o
terço final da gestação, no qual é possível recuperar as reservas
corporais, para que a vaca possa enfrentar novo período de
amamentação e tornar-se gestante novamente. Esta fase dura
apenas 60 a 70 dias e as suplementações, via de regra, devem
ocorrer nesse período, levando-se em consideração os fatos
descritos acima.
A leptina é um hormônio proteico, primariamente secretado
pelo adipócito e tem sido reportado como um dos sinais que regulam
várias funções fisiológicas, entre elas a homeostase energética e
reprodutiva (FRÜHBECK, 2001). As concentrações circulantes de
leptina são elevadas durante a gestação, diminuem antes do parto e
são restauradas, gradualmente, ao normal em torno da época da
primeira ovulação (KADOKAWA et al., 2000). A leptina pode modular
a atividade do eixo hipotálamo-hipófise-gonadal (CUNNINGHAM et
al., 1999); entretanto, se houver um déficit de energia e perda de
condição corporal, as concentrações plasmáticas de leptina baixam e
isso altera também outros fatores importantes como as
concentrações de glicose, insulina e GH, que são essencialmente
reguladores metabólicos e endócrinos, tanto da vaca gestante, como
do feto (BLOCK et al., 2001).
O assunto se torna mais interessante ao se analisar o que
está ocorrendo no feto durante este período. Na fase embrionária,
ocorre a formação das fibras musculares primárias, processo que
demanda pouca quantidade de nutrientes, pois o embrião é ainda
muito pequeno. Na fase fetal, principalmente entre o 3º e o 7º meses
de gestação, ocorre a formação das fibras musculares secundárias e
são elas que compõem a maior parte da musculatura esquelética do
feto (fase de hiperplasia muscular). A partir dessa fase, incluindo-se
a fase pós natal, o crescimento é devido, principalmente, ao aumento
do tamanho da fibra muscular, sem formação de novas fibras
musculares (hipertrofia muscular). O tecido músculo-esquelético é
formado por 3 tipos celulares: miócitos, adipócitos e fibroblastos, com
origem comum a partir de células-tronco mesenquimais (figura 2).
O desenvolvimento muscular é particularmente vulnerável à
disponibilidade de nutrientes. A restrição nutricional entre o 3º e o
7/8º meses de gestação reduz o número de fibras musculares, com
consequências irreversíveis no desenvolvimento do animal na vida
pós natal. Além disso, os adipócitos, que também se originam das
células-tronco mesenquimais, são formados na fase fetal e a
subnutrição pode afetar, de maneira irreversível, a quantidade de
gordura intramuscular, o que é particularmente importante para raças
com potencial genético para apresentar marmorização da carcaça
(para revisão, veja DU et al., 2010).
Restle et al. (2001) compararam o efeito do desmame de
bezerros aos três e aos sete meses sobre o desempenho reprodutivo
subsequente de vacas jovens Charolês e Nelore (3 e 4 anos) e
velhas (8 ou mais anos). Os bezerros desmamados aos 3 meses
- 379
tinham em torno de 45kg a mais ao sobreano, comparado aos
bezerros desmamados com 7 meses, além disso tinham melhor
escore de condição corporal (3.3 vs 2.1 em média, respectivamente,
em uma escala de 1 a 5). As vacas que tiveram seus bezerros
desmamados com 3 meses tiveram uma taxa de prenhez mais
elevada na primeira inseminação (67 vs 37%), além de uma
antecipação média do primeiro cio em 14 ± 3 dias. No entanto, as
vantagens dessa desmama precoce, tanto para as vacas como para
os bezerros foi maior no grupo de vacas até 6 anos de idade.
Figura 7 - Efeitos da nutrição materna sobre o desenvolvimento do
músculo esquelético fetal bovino. As datas são estimadas
principalmente com base em dados de estudos em
ovinos, roedores e seres humanos e representam a
progressão
através
dos
vários
estágios
de
desenvolvimento. Restrição de nutrientes durante meio da
gestação reduz números de fibras musculares, enquanto
restrição durante o final de gestação reduz ambos os
tamanhos de fibra muscular e a formação de adipócitos
intramusculares (adaptado de RESTLE et al., 2001).
Estes fatos, analisados de maneira conjunta, justificam uma
intervenção nutricional logo após o desmame, para recompor as
reservas corporais da vaca e favorecer a miogênese e a
adipogênese do feto. Vale ressaltar que realizar o desmame após os
7 meses de idade pode prejudicar a taxa de prenhez do rebanho na
EM subsequente, pode facilitar o nascimento de bezerros com
formação deficiente da musculatura esquelética e ainda a
amamentação, por falta de condição corporal da vaca. Se este
período de recuperação da vaca não for respeitado, 4 períodos de
alta exigência nutricional ocorrerão em sequência e haverá prejuízo
ao desempenho do rebanho (final de uma gestação, seguido por
período de amamentação, que se sobrepõe ao terço final da próxima
gestação à qual se segue novo período de amamentação).
Figura 8 - Energia líquida de mantença (ELm) de vacas de corte
durante o ciclo produtivo (NRC, 2000).
Os pecuaristas que se dedicam à cria dão muita atenção ao
período da estação de monta, entre Novembro e Março (apenas
como exemplo), mas muitas vezes não se atentam que grande parte
do resultado que obtêm é fruto de como manejaram o rebanho de
Abril a Outubro.
É importante maximizar ou manter um oferecimento constante
e em quantidade suficiente de forragens, entretanto, quando são
- 381
oferecidas à livre escolha, juntamente com concentrados
suplementares em quantidades restritas, o consumo de matéria seca
da forragem pode ser variável (aumentar, diminuir ou permanecer
igual) (MOORE et al., 1999).
Como um exemplo, considere-se uma vaca nelore de 400 Kg,
com ECC 4 ao desmame e que tenha 75 dias para atingir o ECC 5.
Ela necessitará de nutrientes para mantença e também para ganhar
600g/dia, o que perfaz uma necessidade diária de 9,1 Mcal e 522 g
de proteína metabolizável. Esta necessidade pode ser atendida com
oferecimento diário de 600g de milho grão moído, 800g de farelo de
soja e 40 g de uréia, durante 75 dias, a um custo de R$ 108,00, por
vaca, no período de suplementação. Estas vacas deverão ganhar
aproximadamente 1,5 arrobas, ou seja, cerca de R$ 130,05. Além
disso, o impacto sobre o desempenho reprodutivo também será
significativo. Considerando-se que 100 vacas com ECC 4
proporcionariam taxa de prenhez de 40% à IATF, enquanto as com
ECC 5, 60%, haveria um ganho adicional da ordem de R$ 3.200,00
se o preço do bezerro for de R$ 700,00 (20 bezerros a mais x R$
700,00 = R$ 14.000,00 menos R$ 10.800,00 gastos com a
suplementação das 100 vacas, por 75 dias). Os cálculos acima
foram feitos utilizando-se milho e soja, com base em pesos na
matéria original. Outros ingredientes poderão oferecer as mesmas
quantidades de nutrientes e poderão ser utilizados em substituição
aos citados, dependendo da região e da oferta de resíduos
industriais, entre outros fatores.
MANEJO REPRODUTIVO EM NOVILHAS
A seleção e manejo de novilhas para reposição envolvem
estratégias que afetarão futuramente a produtividade de todo o
rebanho (PATTERSON et al., 2000). Desta forma, estratégias para
maximizar o desempenho reprodutivo precoce das novilhas torna-se
um dos mais importantes aspectos econômicos em sistemas de
criação de gado de corte (TRENKLE; WILLHAM, 1977). Portanto, o
manejo reprodutivo do rebanho requer um amplo conhecimento
técnico e utilização de estratégias que minimizem as perdas
reprodutivas e resultem em aumento da produtividade, com
consequente aumento do retorno econômico (DZIUK; BELLOWS,
1983).
A puberdade em novilhas e o retorno da ciclicidade em vacas
durante o período pós-parto são eventos reprodutivos de grande
importância, visto que irão influenciar a ocorrência da prenhez e em
que momento da estação reprodutiva este evento acontecerá
(PATTERSON et al., 2000). Desta forma, a idade à puberdade em
novilhas torna-se uma importante característica produtiva, visto que
a redução da idade à puberdade aumenta a vida reprodutiva do
animal, maximiza a produção de bezerros e o retorno econômico em
sistemas de produção de carne (CARDOSO; NOGUEIRA, 2007).
Portanto, a idade em que uma novilha torna-se púbere e o período
em que este evento ocorre em relação à estação reprodutiva irão
influenciar o momento da concepção durante a primeira estação
reprodutiva, o tempo de vida reprodutiva e a eficiência da produção,
visto que, por exemplo, novilhas que apresentam a primeira parição
aos 2 anos de idade produzem em média 0,7 bezerros a mais do que
aquelas que apresentam este evento aos 3 anos de idade, sendo
que tal diferença representou aproximadamente 500 dólares/novilha
em 2013 (DAY; NOGUEIRA, 2013), assim como novilhas que são
acasaladas mais cedo em sua primeira estação reprodutiva possuem
a primeira parição mais cedo e desmamam bezerros mais pesados
quando comparadas àquelas que concebem mais tarde (SHORT;
BELLOWS, 1971), assim como tendem a manter estas
características pelo resto de sua vida reprodutiva (LESMEISTER et
al., 1973).
Dentro das variadas raças, animais Bos taurus taurus têm
maior precocidade sexual, ou seja, iniciam a puberdade em torno de
6 meses de idade (FORDE et al., 2011), enquanto animais Bos
taurus indicus são mais tardios, iniciando a ciclicidade reprodutiva
aos 24 meses de idade aproximadamente (ROMANO et al., 2007).
Portanto, a idade à puberdade em novilhas zebuínas é um problema
que afeta sua produtividade, devido à elevada idade ao primeiro
parto (NOGUEIRA, 2004), sendo que nos rebanhos brasileiros a
primeira parição ocorre aos 3 ou 4 anos de idade (NOGUEIRA, 2004;
- 383
MALHADO et al., 2013). Neste caso, a elevada idade ao primeiro
parto e baixa taxa de gestação das matrizes podem levar à falha
e/ou diminuição dos índices reprodutivos e baixos índices de
desfrute do rebanho, prejudicando o desempenho da atividade
pecuária nacional (CARDOSO; NOGUEIRA, 2007).
Tradicionalmente, recomenda-se que as novilhas, ao início da
estação reprodutiva, estejam com cerca de 60 a 65% do peso vivo
(PV) estimado para uma vaca adulta (LAMOND, 1970; TAYLOR;
FITZHUGH, 1971; DAY; NOGUEIRA, 2013). No entanto, pesquisas
mais recentes têm demonstrado que alimentar os animais até os 50
a 57% do PV adulto pode resultar em vantagem econômica ao invés
de alimentá-los até os 60 a 65% utilizados normalmente
(ENDECOTT et al., 2013). Portanto, até que se encontre melhores
resultados e/ou pesquisas a respeito, a regra de utilização do
desenvolvimento de novilhas a um peso pré-determinado ao início da
estação de monta aparentemente torna-se um método confiável para
garantir que alta proporção de novilhas atinjam a puberdade ao início
da estação reprodutiva (PATTERSON et al., 2000).
Além disso, como a idade à puberdade dificilmente pode ser
determinada diretamente, foi desenvolvido um sistema de
classificação do trato reprodutivo (RTS), baseando-se em palpações
transretais para avaliação das condições dos animais em relação à
puberdade e ciclicidade ovariana. Portanto, baseando-se no
desenvolvimento folicular, presença de corpo lúteo (CL) e tamanho
do trato reprodutivo, os animais podem ser classificados de 1
(imaturo, anestro) até 5 (maturo, cíclico), de forma que animais com
RTS 1 e 2 são considerados pré-púberes, animais com RTS 3
considerados peri-púberes e novilhas com RTS 4 e 5 são
consideradas púberes (ANDERSON et al., 1991; Tabela 1).
Tabela 1 - Sistema de classificação por escores do trato reprodutivo
(RTS)*
Escore
Cornos Uterinos
(RTS)
Imaturo, < 20 mm de
1
diâmetro, sem tônus
20 - 25 de diâmetro,
2
sem tônus
20 - 25 de diâmetro,
3
tônus leve
30 mm de diâmetro,
4
com tônus
5
Ovários
Largura
(mm)
Comprimento
(mm)
Altura
(mm)
15
10
8
Sem estruturas
palpáveis
18
12
10
Folículos de 8 mm
22
15
10
30
16
12
> 32
20
15
> 30 mm de diâmetro
Estruturas
Folículos de 8 10mm
Folículos > 10 mm,
possível CL
CL presente
* Adaptado de Anderson et al. (1991).
Desta forma, o sistema padronizado para avaliação e
classificação do trato reprodutivo (RTS) auxilia na determinação da
idade à puberdade de maneira indireta, de forma que este sistema
pode ser utilizado como um teste de triagem para as características
reprodutivas antes da estação reprodutiva (ANDERSON et al., 1991),
como um indicador das condições nutricionais do rebanho,
possibilitando o manejo nutricional dos animais quando há tempo
suficiente antes da estação reprodutiva (BYERLEY et al., 1987),
assim como uma ferramenta para a seleção dos animais para idade
à puberdade (DAY; ANDERSON, 1998).
No entanto, em animais que não atingiram a puberdade
espontaneamente até o início da estação reprodutiva, há a
necessidade de tratamentos para indução da puberdade, com o
intuito de se respeitar os limites sazonais da estação reprodutiva,
assim como aumentar a eficiência na produção de carne
(PATTERSON et al., 1990; DAY; NOGUEIRA, 2013). As práticas
comumente utilizadas para a indução da puberdade estão centradas
na utilização de progestágenos, de forma isolada ou em associação
com fármacos indutores de ovulação, tais como estradiol, GnRH ou
eCG (GONZALEZ-PADILLA et al., 1975; DAY; NOGUEIRA, 2013).
Tais protocolos de indução se baseiam no potencial que o
tratamento com progesterona pode ter em reprogramar o controle do
- 385
sistema reprodutivo, para que este possa operar de maneira adulta
após o tratamento. Desta forma, durante e após o tratamento com
progesterona, a secreção de hormônios essenciais como o LH irão
aumentar, estimulando o crescimento folicular e a ovulação, seja ela
espontânea ou em resposta a um estímulo exógeno secundário.
Desta forma, uma porcentagem superior a 80% de novilhas prépúberes normalmente são induzidas a ovulação após o protocolo
(DAY; NOGUEIRA, 2013).
Dentre as biotecnologias reprodutivas disponíveis, a
sincronização do ciclo estral e inseminação artificial permanecem
como uma das técnicas mais importantes e amplamente aplicáveis.
Dentro de um programa reprodutivo para novilhas, tais
procedimentos contribuem em diversos aspectos, tais como
concentrar a época de coberturas e/ou parições, redução das perdas
reprodutivas devido ao manejo durante a época de partos, assim
como a possibilidade de seleção e utilização de acasalamentos com
touros selecionados para menor peso ao nascimento e redução de
distocias. Adicionalmente, os animais provenientes de programas de
inseminação artificial poderão ser excelentes fontes para reposição,
assim como aceleram e facilitam o processo de melhoramento
genético do rebanho (PATTERSON et al., 2000).
Durante os anos de 2012 e 2013, trabalhando com novilhas
de aproximadamente 300kg (12 a 15 meses de idade) ao início do
protocolo hormonal para indução de puberdade, Day e Nogueira
(2013) relataram índices de indução de ovulação em
aproximadamente 80% dos animais utilizados. Adicionalmente, dois
protocolos consecutivos de IATF foram realizados nestes animais,
resultando em taxas de prenhez de aproximadamente 60% em
novilhas Nelore e 80% em animais com cruzamentos Nelore X
Angus, sendo tais resultados semelhantes aos observados em
novilhas com primeira parição aos 3 ou 4 anos de idade. Portanto,
estes resultados preliminares indicam que a maioria das novilhas
podem apresentar a primeira parição aos 2 anos de idade, associado
ao manejo nutricional adequado e protocolos hormonais quando
necessário. De forma semelhante, outros autores obtiveram taxas de
indução da ovulação variando entre 75 e 85%, utilizando protocolos
à base de dispositivos intravaginais de progesterona associados ou
não a agentes indutores de ovulação (eCG e/ou ECP; RODRIGUES
et al., 2013).
Trabalhando com o sistema de escores do sistema
reprodutivo (RTS), Anderson et al. (1991) relataram taxas de
prenhez de 41 a 58% menores em novilhas com RTS 1 quando
comparadas a novilhas com RTS de 4 e 5. Além disso, animais com
RTS de 3 a 5 tiveram a concepção antecipada em 10 dias em
relação àqueles com RTS 1 ou 2. Em outro trabalho, foram relatadas
taxas de detecção de estro > 90% e prenhez/IA > 50% em animais
com RTS ≥ 4, enquanto animais com RTS ≤ 3 obtiveram taxas de
detecção de estro e prenhez/IA de < 80% e < 37%, respectivamente
(LEFEVER; ODDE, 1986).
Em pesquisas mais recentes, outros autores avaliaram o
efeito dos escores do sistema reprodutivo (RTS) em novilhas de
corte em dois sistemas de acasalamento, sendo um utilizando IATF
seguida de monta natural (AI-MN) e outro utilizando somente monta
natural (MN). No sistema AI-MN, tanto a taxa de prenhez por
inseminação quanto a taxa de prenhez ao final da estação de monta
foram maiores nos animais que possuíam maior RTS, sendo que as
maiores taxas foram as obtidas nos animais de RTS 5. Da mesma
forma, no sistema MN as taxas de prenhez ao final da estação de
monta aumentaram conforme o escore de RTS dos animais
aumentava, sendo que as maiores taxas também foram obtidas nos
animais de RTS 5. Adicionalmente, as taxas de prenhez ao final da
estação reprodutiva entre os animais de RTS 5 foram maiores (P <
0,0001) nos animais do sistema AI-MN (95,2%) quando comparados
ao sistema MN (90,2%). Adicionalmente, os animais com maiores
escores de RTS, independente do sistema utilizado, tornaram-se
prenhes mais rápido quando comparados aos animais de menos
RTS. Em relação aos diferentes sistemas, independente dos escores
de RTS, os animais presentes no sistema MN levaram mais tempo
para tornarem-se prenhes quando comparados aos animais do
sistema AI-MN, sendo esta diferença de aproximadamente 25 dias
(GUTIERREZ et al., 2014).
- 387
Portanto, de acordo com os resultados observados por
Gutierrez et al. (2014), os escores de RTS influenciam tanto o
número de animais que ficarão prenhes durante a estação de monta,
assim como em qual momento a concepção irá ocorrer. Da mesma
forma, a utilização de programas de sincronização do ciclo estral
contribui para a seleção de animais que tornam-se prenhes no início
da estação reprodutiva, assim como traz contribuição na indução de
estro e ovulação em novilhas em anestro, contribuindo para que a
concepção ocorra nos ciclos reprodutivos subsequentes.
Desta forma, por uma perspectiva fisiológica, a seleção e/ou
utilização de animais que respondem a um determinado tratamento de
indução pode representar uma maneira indireta para seleção de
novilhas com menor idade à puberdade, visto que a capacidade de
resposta a estes tratamentos está associada à sua idade esperada
para a ocorrência da primeira ovulação, o que dentro de um grupo de
animais sob o mesmo sistema de manejo provavelmente será
determinado pela variabilidade genética. Sendo assim, a longo prazo, a
combinação da seleção genética entre os animais, estratégias
nutricionais adequadas e intervenção hormonal quando for necessário
irão contribuir para a melhoria da eficiência produtiva nos sistemas de
criação de bovinos de corte (DAY; NOGUEIRA, 2013).
CUIDADOS NA INSEMINAÇÃO ARTIFICIAL
Seguem algumas recomendações, com intuito de padronizar
procedimentos operacionais. Quando se realiza a IATF, geralmente
levantam-se as canecas com as racks, muitas vezes. Cada vez que
se levanta a caneca, expõe-se o sêmen armazenado a temperaturas
críticas. Ao final da EM, não se pode afirmar em que condição de
armazenamento o sêmen se encontra, nos diferentes botijões, nos
diferentes retiros. O procedimento que vem sendo adotado é o de se
retirarem todas as doses de uma rack e colocá-las no banho-maria
ou descongelador. O sêmen está a uma temperatura de -196oC e,
quando cerca de 10 palhetas são colocadas, ao mesmo tempo no
descongelador, a temperatura cai e deixa a curva de descongelamento
mais lenta o que provoca crio-injúria nos espermatozoides.
Uma recomendação é de que toda a rack seja retirada e
colocada em uma caixa térmica com nitrogênio líquido. Na
sequência, 5 palhetas podem ser colocadas de cada vez no
descongelador. Em recente experimento científico, ficou
demonstrado que, quando 10 palhetas foram descongeladas ao
mesmo tempo, a partir da 6º palheta, a qualidade do sêmen foi
comprometida (OLIVEIRA et al., 2012). Mais alguns pontos
relevantes e atuais ligados a influência do sêmen nos programas
reprodutivos de vacas de corte, serão abordados nos próximos
tópicos.
INFLUÊNCIA DO HORÁRIO DA IATF SOBRE A TAXA DE
PRENHEZ E PROPORÇÃO DE SEXO DA CRIA EM VACAS
NELORE, USANDO SÊMEN CONVENCIONAL
Várias pesquisas vem buscando a manipulação do sexo da
prole antes da concepção (GARNER; SEIDEL, 2008; MATURANAFILHO et al., 2011). A determinação do sexo antes da concepção,
vem a ser um fator determinante na tomada de decisões e no
planejamento econômico da atividade agropecuária.
Alguns pesquisadores notaram que alteração na proporção de
sexo da cria em outras espécies. Verme e Ozoga (1981) observaram
que em cervos de cauda branca (Odocoleus virginanus),
acasalamentos ocorridos próximo ao início do estro produziram uma
maior proporção de machos. Gutiérrez-Adán et al. (1999) também
observaram este efeito em ovelhas.
Pellegrino et al. (2003) relataram que o controle fisiológico do
sexo do bezerro pode estar relacionado à capacitação espermática,
necessária para a ocorrência da fertilização. Observou-se que os
espermatozoides carreadores do cromossomo Y capacitam-se mais
cedo em relação aos carreadores do cromossomo X. Esta
característica indica que a seleção do sexo embrionário pode ocorrer
no ambiente uterino. Portanto a inseminação pré ovulatória para
obtenção de um embrião XX poderia ser embasada nesta teoria.
Sterry et al. (2007) em vacas holandesas observaram uma
variação na proporção de sexo do bezerro utilizando o protocolo
- 389
Ovsynch e inseminando 48 h e 72 h após a aplicação de PGF2α e
obtiveram 46,4 e 57,1% de fêmeas. Porém os resultados são
controversos sendo que alguns autores não comprovaram relação
entre o momento do acasalamento e ovulação com o sexo da prole
(RORIE et al., 1999), já outros autores como Wehner et al. (1997)
observaram alteração na proporção de sexo da prole considerando o
momento do acasalamento e o início do estro.
Nosso grupo de pesquisa (MATURANA-FILHO et al., 2011),
desenvolveu um experimento no campus de Pirassununga da
Universidade de São Paulo (USP) com 765 animais. Os animais
foram distribuídos de forma aleatória em três grupos sendo que o
grupo 1 (G1) foi inseminado entre 29 e 34 horas após a PGF, o
grupo 2 (G2) entre 35 a 40 horas após a PGF e o grupo 3 (G3) entre
41 e 45 horas após a aplicação de PGF. Os animais eram avaliados
por ultrassom no início do protocolo, para avaliação do escore de
condição ovariana (ECO), e antes da inseminação para observar
possível ovulação. Todas as vacas foram submetidas a protocolo de
IATF tradicional de 4 manejos. A taxa de prenhez após IATF foi
obtida aos 30 dias para diagnóstico e aos 60 após a IA para
confirmação e sexagem e ao final da estação de monta, para
diagnosticar as gestações do repasse dos touros. Na estação de
parição do ano subsequente, a proporção de machos e fêmeas,
baseadas na sexagem do diagnóstico de 60 dias foram confirmadas
com as fichas de nascimento.
A taxa de prenhez aos 30 e 60 após IATF e ao final da
estação de monta, estão descritas na tabela 2. A proporção média
de sexo das crias está descrita na tabela 2.
Tabela 2 - Taxa de concepção média aos 30 e 60 dias e ao final da
estação de monta
Diagnóstico
30 dias
60 dias
Final da estação
TC (%)
64,6
61,4
86,3
N
494/765
470/765
660/765
Tabela 3 - Proporção do sexo da cria nos períodos experimentais
Macho (%)
48,7 (373/765)
Fêmea (%)
51,3 (392/765)
Probablilidade
0,06
Houve diferença na taxa de prenhez de acordo com os grupos
de inseminação artificial (p<0,05). No G1 foi encontrada uma TC de
63,8% (n=164/257), no G2 75,4% (n=190/252), e G3 54,7%
(n=140/256) (tabelas 4 e figura e figura 15) O momento da IATF
também influenciou (p<0,05) na proporção de sexo da cria nos três
grupos experimentais. A proporção de sexo da cria no G1 foi de
66,1% de machos (n=170/257) e 33,9% de fêmeas (n=87/257), no
G2 42,1% de machos (n=106/252) e 57,9% de fêmeas (n=146/252) e
no G3 37,9% de machos (n=97/256) 62,1% de fêmeas (n=159/256)
(Tabela 7 e figura 8). Embora alguns autores não tenham encontrado
influência do momento da IA na proporção do sexo da cria de
bovinos (BALLINGER, 1970; RORIE et al., 1999), outros estudos
estão de acordo com os resultados encontrados no presente trabalho
(POWELL et al., 1975; PURSLEY et al., 1998).
Tabela 4 - Influência do horário da IATF na taxa de concepção (TC)
e proporção do sexo da cria
Grupo
G1
G2
G3
P
Taxa de Prenhez (%)
63,8
75,4
54,7
0,02
Macho
66,1
42,1
37,9
0,03
Fêmea
33,9
57,9
62,1
0,03
N
257
252
256
Concluímos que o horário da inseminação, influencia a taxa
de prenhez e o sexo da cria. No entanto, mais estudos são
necessários para isolar os fatores ligados a vaca, ao protocolo e ao
sêmen que podem ser controlados para trabalhar esse tipo de
estratégia em programas de IATF.
- 391
UTILIZAÇÃO DE SÊMEN SEXADO PARA PRODUÇÃO DE CARNE
As tecnologias de sexagem atuais são baseadas nas
diferenças fisiológicas entre espermatozoides X ou Y, fazendo com
que no momento da concepção esteja o tipo desejado de
espermatozoides ocorrendo alteração na proporção de sexo da
prole. A técnica mais precisa utilizada atualmente é a citometria de
fluxo que separa os espermatozoides X e Y, possibilitando a
inseminação artificial com o sêmen sexado (FUGGER, 1999;
SEIDEL JR.; GARNER, 2002). Esta separação do espermatozoides
Y dos espermatozoides X, é baseada na diferença do conteúdo de
DNA das células espermáticas (os espermatozoides X possuem 4%
a mais de material genético em relação ao Y) realizada pelo
citômetro de fluxo (SEIDEL JR., 2007).
A maioria das pesquisas realizadas com novilhas é indicativa
de que a taxa de concepção com sêmen sexado é cerca de 70 a
90% da obtida com sêmen convencional, quando as IA são
realizadas com base na detecção de cios.
A quantidade reduzida de espermatozoides por dose de
sêmen sexado vem sendo responsabilizada pelas menores taxas de
concepção. Há experimentos nos quais o emprego de 2 palhetas de
sêmen sexado não foi capaz de aumentar as taxas de concepção em
vacas da raça Jersey. Entretanto, tanto com sêmen sexado quanto
com convencional, as taxas de concepção, da ordem de 45 a 49%,
foram muito boas nesse experimento.
O emprego de GnRH no momento da IA ou o local de
deposição do sêmen (corpo ou corno uterino) também não
influenciaram significativamente a fertilidade do sêmen sexado. Em
recente estudo, realizado por Sá Filho et al. (2010), a taxa de
concepção foi maior nas novilhas inseminadas entre 16 e 24 h, em
relação às inseminadas entre 12 e 16 h após a aceitação da primeira
monta, detectada por radiotelemetria (Heatwach®).
Alguns autores relataram que o sêmen sexado necessita de
menos tempo para a capacitação, devido ao processo de separação
dos espermatozoides x e y por citometria de fluxo. Portanto, IA
realizadas em momentos mais próximos da ovulação poderiam
melhorar, tanto nas IA realizadas após a detecção de cios, quanto
nas realizadas após a IATF. Nesse sentido, e com base em vários
experimentos, Baruselli et al. (2011) recomendam um atraso de 6 h,
em média, no momento da IATF, para se maximizar a taxa de
concepção com emprego de sêmen sexado. De um modo geral, o
efeito de touro é significativo, indicando que alguns touros toleram
melhor o processo de sexagem.
O emprego de sêmen sexado na produção de carne deve ser
visto com cautela, por enquanto, uma vez que diminuições na taxa
de prenhez, ainda que pequenas, impactam negativamente a
rentabilidade da pecuária de corte, ao ponto de não compensar a
receita adicional proveniente da obtenção de bezerros do sexo
desejado.
Uma alternativa que vem ganhando terreno é a utilização de
sêmen sexado para produção de embriões “in vitro”, a partir de
ovários de matadouro e transferência, a fresco, em tempo fixo, para
vacas e novilhas em rebanho comercial.
UTILIZAÇÃO DE SÊMEN REVERSO PARA PRODUÇÃO DE
EMBRIÕES, VISANDO A PRODUÇÃO DE MATRIZES E/OU DE
CARNE
O sêmen reverso é uma biotecnologia que vem sendo
amplamente utilizada na rotina de produção in vitro (PIV) de
embriões bovinos (SILVA et al., 2011). Esse processo viabilizou a
sexagem dos espermatozoides a partir de doses convencionais
previamente congeladas, possibilitando a utilização de touros que já
não produzem sêmen ou que já morreram. No entanto, os resultados
inerentes à PIV com sêmen reverso, bem com as taxas de
concepção ainda são bastante variáveis (SILVA et al., 2011). No
trabalho desenvolvido neste contexto por Silva et al. (2011),
objetivando relatar as taxas de concepção obtidas de embriões PIV
da raça Nelore, utilizando sêmen convencional e reverso. Foi
realizado um estudo na Fazenda Eldorado, no município de
Itapetininga, SP. Sete dias após a fertilização in vitro, embriões
produzidos com sêmen convencional (n=595) e com sêmen reverso
- 393
(n=184) de 4 touros da raça Nelore foram transferidos em receptoras
sincronizadas (EmbryoSys ®). O diagnóstico de gestação e sexagem
fetal foram realizados através de ultrassonografia transretal 30 e 60
dias após a transferência, respectivamente. As taxas de concepção
dos embriões produzidos com sêmen convencional foram 50,8% e
47,5% aos 30 e 60 dias, respectivamente. Os embriões produzidos
com sêmen reverso apresentaram taxas de concepção de 51,1% e
44,3%, aos 30 e 60 dias, respectivamente. A morte embrionária/fetal
precoce, também, foi semelhante entre os embriões PIV com sêmen
convencional (7,0%) e reverso (7,4%). Finalmente, os embriões
produzidos com sêmen convencional resultaram em 42% de fêmeas
e 58% de machos. Em contrapartida, com sêmen reverso resultaram
em 94% de fêmeas e 6% de machos. Esses resultados demonstram
que o uso do sêmen reverso na PIV de embriões bovinos pode ser
aplicável comercialmente em larga escala, pois apresenta elevada
acurácia de sexagem e parece não comprometer as taxas de
concepção e a mortalidade embrionária/fetal precoce.
CONCLUSÃO
A IATF possui custo/benefício favorável e os resultados
podem ser maximizados principalmente pelas melhorias de manejo e
adoção e aperfeiçoamento de novas biotecnologias. Especial
atenção deve ser dada ao manejo nutricional, uma vez que ele
impacta diretamente o desempenho reprodutivo, a formação do feto
e a amamentação. Estratégias de suplementação devem ser
consideradas para melhoria da fertilidade em programas de IATF ou
de TE, juntamente com um aumento da produtividade por vaca e da
qualidade da carne.
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INTERAÇÃO NUTRIÇÃO, ENDOCRINOLOGIA E
REPRODUÇÃO PARA OBTENÇÃO DE
DESEMPENHO REPRODUTIVO ÓTIMO
Roberto Sartori, Monique Mendes Guardieiro
Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” – ESALQ, Universidade de São Paulo, Piracicaba,
SP, Brasil - 13418-900.
[email protected]
INTRODUÇÃO
A nutrição pode afetar diretamente aspectos da fisiologia e o
desempenho reprodutivo da fêmea bovina. Bovinos de corte criados
a pasto, quando de baixa qualidade, são submetidos à restrição do
consumo de alimentos, o que resulta em balanço energético
negativo, evidenciado pela queda no escore de condição corporal
(ECC) e eventual anestro (Mackey et al., 1999), afetando sua
fertilidade (Barreiros et al., 2014). A restrição da dieta reduz
sistematicamente as concentrações de hormônios metabólicos
(insulina e IGF-I) que comprometem a ovulação e a taxa de
crescimento dos folículos, bem como a secreção de estradiol (E2) e
progesterona (P4) (Mackey et al., 1999; Walsh et al., 2012), além de
afetar as concentrações de gonadotrofinas, principalmente em
períodos prolongados de restrição (Mackey et al., 1999).
Adicionalmente, a queda da fertilidade em bovinos pode ser
relacionada aos efeitos tóxicos de compostos nitrogenados (Butler,
1998; Dawuda et al., 2002; Rhoads et al., 2006), e às deficiências de
vitaminas e/ou minerais (Ingraham et al., 1987; Arechiga et al., 1994,
1998).
A suplementação energética é normalmente benéfica para
fêmeas de corte sob pastejo, especialmente em forragens tropicais e
subtropicais, uma vez que a energia é de fundamental importância
para o desempenho reprodutivo (Cooke et al., 2007). Por outro lado,
o excesso de nutrientes fornecido principalmente para fêmeas
doadoras de ovócitos e embriões também pode apresentar seus
efeitos negativos na reprodução. Estudos mostram que este fato está
relacionado ao maior fluxo sanguíneo ao fígado e consequente
“clearance” de hormônios esteroides cujas concentrações circulantes
serão diminuídas (Parr et al., 1993, Sangsritavong et al., 2002;
Vasconcelos et al., 2003) ou mesmo pelo efeito direto negativo dos
hormônios metabólicos (Surjus, 2013).
Ainda há muita controvérsia sobre os efeitos do “flushing”
nutricional ou incremento na ingestão de matéria seca (IMS) sobre a
fertilidade e produção embrionária em ruminantes (Diskin & Morris
2008; Leroy et al., 2008; Santos et al., 2008b; Sartori et al., 2012).
Devido à grande quantidade de informações sobre o tema em
questão e para evitar apresentá-las de forma superficial, a proposta
deste artigo é discutir principalmente os estudos que focaram a
influência da energia na reprodução da fêmea bovina de corte,
destacando aqueles realizados por nosso grupo de pesquisa.
INFLUÊNCIA DA ENERGIA NAS ESTRUTURAS OVARIANAS E
CONCENTRAÇÕES HORMONAIS
Quando bovinos apresentam aceitável condição corporal, os
nutrientes da dieta são utilizados para mantença, suporte das
funções fisiológicas e aumento da reserva corporal de gordura. Por
outro lado, quando os nutrientes da dieta são incapazes de atender
os requerimentos basais, a reprodução pode ficar comprometida, o
que é visto pelo maior intervalo pós parto ou estado em anestro
(Cassady et al., 2009a).
A mobilização de reservas corporais por hormônios
catabólicos está associada à redução na síntese ou secreção de
hormônios. Cassady et al. (2009a) avaliaram novilhas meio-irmãs
Simental x Angus em anestro provocado pela restrição energética
por 43 dias e com ECC de 5 (moderada condição, escala de 1 a 9)
ou 7 (gordas) que depois receberam dieta com alta energia até a
retomada do estro (por 44 dias). A restrição energética resultou na
diminuição das concentrações circulantes de LH, IGF-I e insulina.
Em contraste, as concentrações de GH aumentaram. Porém, durante
o período de recuperação do anestro, as concentrações circulantes
destes hormônios foram retomadas. Além disso, novilhas com maior
ECC retardaram o início do anestro (Cassady et al., 2009b).
- 403
A diminuição nas concentrações de insulina circulante
acompanhou a redução no nível de energia da dieta e afetou
estruturas ovarianas e concentrações hormonais. Em novilhas de
corte que receberam dietas com 0,4 vezes a energia de mantença
(0,4M) durante o período de crescimento folicular até a inseminação
tiveram menor diâmetro do folículo dominante e crescimento folicular
e falha na ovulação, em relação àquelas alimentadas com dietas
1,2M (Mackey et al., 1999).
Menores concentrações de glicose, insulina e IGF-I foram
encontradas em novilhas Charolês sob dieta restrita (0,4M) por 18
dias do que aquelas em dieta 1,2M. Isto foi associado à redução na
síntese de E2 pelo folículo dominante, confirmado pela menor
concentração plasmática de colesterol no plasma que é precursor
dos esteroides e especialmente, pela diminuição na expressão da
enzima responsável pelo transporte de colesterol para dentro da
mitocôndria (Walsh et al., 2012).
Sabe-se que restrição alimentar afeta negativamente as
estruturas ovarianas e as concentrações hormonais. Desta forma,
“flushing” nutricional pode ser uma estratégia em aumentar as
concentrações circulantes de insulina e IGF-I em resposta às
maiores concentrações de propionato. A insulina e o IGF-I agem
como potentes estimuladores da proliferação das células da
granulosa (Webb et al., 2004) e atuam sinergicamente ao FSH na
esteroidogênese por meio do aumento da atividade da aromatase
P450 e consequente maior secreção de E2 (Echternkamp et al.,
1994, Silva & Price, 2002). Além disso, pelo fato do corpo lúteo (CL)
também apresentar receptores de IGF-I, o mesmo pode responder
ao seu estímulo, com o aumento da atividade gonadotrópica e
síntese de P4. Desta forma, o manejo nutricional com dietas
energéticas ou de alta IMS poderia ser uma alternativa para
aumentar as concentrações de esteroides e o número de folículos
em doadoras de ovócitos e embriões (Gong et al., 2002; Surjus et al.,
2012) ou mesmo o tamanho folicular e em animais com ovulação
simples.
Efeito positivo foi visto em novilhas púberes Angus, Hereford
e Angus x Hereford que foram alimentadas com diferentes dietas por
42-47 dias, até o momento da inseminação. O tamanho do folículo
dominante foi superior em animais que receberam dietas com maior
energia, entretanto as taxas de concepção, ovulação e prenhez não
foram afetadas pela dieta (Baptiste et al., 2005). Similarmente, em
um estudo de nossa equipe, Mollo et al. (2007b) acompanharam um
ciclo estral completo de novilhas Nelore púberes sob alta (1,7M) ou
baixa (0,7M) ingestão nutricional e encontraram maior tamanho das
estruturas ovarianas naquelas submetidas a alta ingestão.
Por outro lado, a relação entre ingestão nutricional e
população folicular em doadoras de embriões, nos estudos
desenvolvidos em nosso laboratório foi nula ou negativa. Para
investigar se diferenças no ECC associado ou não com o flushing
nutricional influenciam a resposta superovulatória em novilhas Nelore
foi realizado um estudo (Bastos et al., 2007). Para isto, 36 novilhas
púberes com ECC (escala de 1 a 5) mais baixo (2,7 ± 0,1; n = 18) ou
mais alto (3,7 ± 0,1; n = 18) foram distribuídas em dois grupos e cada
um subdividido, de acordo com os requerimentos nutricionais, em
Mantença (M) ou Flushing (1,8M). O “flushing” nutricional ocorreu
durante 14 dias previamente à primeira aplicação de FSH do
tratamento superovulatório, porém o número de folículos ≥ 3 mm no
momento da primeira aplicação de FSH não diferiu entre os grupos
>M, >F, <M e <F, respectivamente (56,4 ± 6,0; 55,1 ± 4,5; 54,3 ± 6,9
e 48,2 ± 4,8; P > 0,10).
Outro estudo mostrou relação negativa entre ingestão
nutricional e população folicular. Foram utilizadas 39 novilhas Nelore
(Mollo et al., 2007a) alimentadas com dietas 1,7M ou 0,7M. Ao final
da sétima semana dos tratamentos nutricionais, as novilhas foram
submetidas a tratamentos superovulatórios. Apesar das novilhas do
Grupo 1,7M apresentarem maiores ECC, peso corporal e
concentração sérica de insulina (14,3 ± 1,7 vs. 3,0 ± 0,8 µUI/mL),
elas tiveram número inferior de folículos ≥ 3 mm no momento da
primeira aplicação de FSH (32,6 ± 2,5 vs. 42,6 ± 6,6; P = 0,10).
Apesar da alta IMS na maioria dos trabalhos ter sido
associada a um maior tamanho das estruturas ovarianas, menores
concentrações circulantes de hormônios esteroides foram
encontradas. Uma das explicações é que a alta IMS por causar um
- 405
aumento do fluxo sanguíneo hepático (Parr et al., 1993;
Sangsritavong et al., 2002) onde grande quantidade de desses
hormônios esteroides é metabolizada, pode consequentemente,
reduzir suas concentrações circulantes. Por exemplo, em um estudo
recente (Bastos & Sartori, dados não publicados), vacas Nelores e
Holandesas, não lactantes, foram submetidas à alta ou baixa
ingestão nutricional. Independente da raça, vacas superalimentadas
apresentaram maior volume de CL (5.146 ± 287 vs. 3.964 ± 306
mm³; P < 0,01), porém menores concentrações de P4 (2,3 ± 0,2 vs.
3,0 ± 0,2 ng/mL; P = 0,03) que aquelas sob baixa ingestão
nutricional.
Menores concentrações de esteroides podem comprometer,
por exemplo, a manifestação do cio e o pico pré-ovulatório de E2.
Isto foi observado em menor duração de estro (10,7 ± 2,2 vs. 17,1 ±
2,5 h; P = 0,07) em novilhas Nelore mantidas em dietas ad libitum
em comparação com dietas restritas, respectivamente (Sartori &
Barros, 2011). Em um de nossos estudos recentes (Bastos & Sartori,
dados não publicados), vacas superalimentadas (Nelores e
Holandesas) não lactantes, independente de raça tiveram o desvio
folicular ocorrendo mais tardiamente no ciclo (2,9 ± 0,2 vs. 2,5 ± 0,2
d após ovulação, P < 0,05) e maior diâmetro do folículo no momento
do desvio (8,1 ± 0,2 vs. 7,4 ± 0,2 mm, P < 0,05). Entretanto, mesmo
apresentando maior folículo ovulatório (15,1 ± 0,8 vs. 13,8 ± 0,8 mm;
P < 0,01), o pico pré-ovulatório de E2 (12,6 ± 1,0 vs. 16,0 ± 1,0
pg/mL; P = 0,01) foi menor, do que aquelas em dieta de baixa
ingestão nutricional.
INFLUÊNCIA DA ALTA ENERGIA OU INGESTÃO DE MATÉRIA
SECA NA PRODUÇÃO E QUALIDADE DE EMBRIÕES
Alterações no fluxo sanguíneo hepático, nos hormônios
metabólicos (glicose e IGF-I, insulina) e nas concentrações de
esteroides, assim como as fontes de ácidos graxos voláteis
resultantes da superalimentação podem estar envolvidos nos
resultados negativos vistos para produção embrionária na maioria
dos estudos (Folman et al., 1973; Fonseca et al., 1983; Mann et al.,
1998; Inskeep, 2004; Sartori et al., 2012), resultando na redução da
fertilidade.
Além dos efeitos do IGF-I e insulina na esteroidogênese
(Gutiérrez et al., 1997; Armstrong et al., 2002; Gong et al., 2002) e
na sensibilidade dos folículos aos hormônios gonadotróficos (Webb
et al., 2004), como já descrito, a hiperinsulinemia e o aumento das
concentrações de IGF-I plasmático e intrafolicular prejudicam a
qualidade ovocitária e o subsequente desenvolvimento embrionário.
No trabalho de Mollo et al. (2007a), após tratamentos
dietéticos por nove semanas, novilhas superalimentadas (1,7M; n =
20) previamente à superovulação apresentaram quantidade de
embriões/ovócitos recuperados (6,7 ± 0,9 vs. 10,5 ± 0,6; P = 0,0003)
e embriões transferíveis (3,8 ± 0,4 vs. 5,7 ± 0,6; P = 0,01) inferior
àquelas em dietas restritas (0,7M; n = 19). Estes resultados podem
ser explicados pelas maiores concentrações de insulina circulantes
no momento do primeiro tratamento com FSH (14,3 ± 1,7 vs. 3,0 ±
0,8 µUI/mL; P < 0,001). Apesar disso, Bastos et al. (2007) não
detectaram diferença nas respostas superovulatória, produção e
qualidade embrionária em novilhas (n = 36) com maior e menor
ECC, alimentadas com dieta de mantença (M) ou flushing (1,8M) por
14 dias previamente ao tratamento de superovulação. Da mesma
forma, dietas de mantença (M; 1,2% MS/kg/PC), restrita (0,7M;
0,84% MS/kg/PC) e superalimentação (1,5M; 1,8% MS/kg/PC)
fornecidas durante 42 dias para vacas Nelore não lactantes (n = 32),
em um delineamento experimental arranjado em crossover (Surjus et al.,
2012) não tiveram efeito na porcentagem de embriões viáveis (P = 0,98).
Por outro lado, a suplementação a pasto de novilhas Nelore
(n = 40) com gordura protegida da degradação ruminal (Megalac-E),
rica em ácido linoleico, iniciando 50 dias antes da superovulação, em
delineamento experimental arranjado em crossover comprometeu o
desenvolvimento embrionário após serem descongelados e
avaliados in vitro. A taxa de eclosão de embriões provenientes de
novilhas que receberam gordura na dieta foi menor às 48 h [17,3 ±
3,3% (n = 137) vs. 33,1 ± 4,0% (n = 148); P = 0,009] e às 72 h [30,9
± 4,0% (n = 137) vs. 44,3 ± 4,2% (n = 148); P = 0,04] de cultivo in
vitro, em relação àquelas submetidas à dieta controle.
- 407
Maior concentração de insulina circulante proveniente da
superalimentação de vacas Nelore (1,7M; n = 10; 5,6 ± 0,8 µUI/mL),
em comparação àquelas sob baixa ingestão nutricional (0,7M; n =
10; 3,5 ± 0,7 µUI/mL; P = 0,06; dados não publicados) foi associada
à redução na porcentagem de ovócitos viáveis [44,0% (n = 732) vs.
48,6% (n = 623); P = 0,08] e menor expressão de genes
relacionados à qualidade embrionária (Martins et al., 2006).
Em um recente trabalho (Prata et al., 2011), realizou-se um
delineamento experimental arranjado em quadrado latino, no qual
vacas Nelores foram submetidas a dietas de mantença (M), restrição
(0,7M) e superalimentação (1,5M) por um período de 30 dias antes
da aspiração folicular. Observou-se aumento no número total de
ovócitos (20,2 ± 2,0b vs. 23,0 ± 2,3a vs. 21,5 ± 2,2ab; P = 0,02),
ovócitos viáveis (14,4 ± 1,6b vs. 17,0 ± 1,9a vs. 15,7 ± 1,7ab; P =
0,006) e ovócitos clivados (10,7 ± 1,4b vs. 13,4 ± 1,7a vs. 12,6 ±
1,6ab; P = 0,04) para vacas em dieta 0,7M em comparação às vacas
do grupo M. Porém, vacas recebendo dieta 1,5M não diferiram dos
outros grupos. Apesar das diferenças apresentadas, não foi
detectada influência da dieta no número (5,4 ± 0,8 vs. 6,9 ± 0,9 vs.
5,9 ± 0,8; P = 0,15) ou na porcentagem de blastocistos produzidos in
vitro (31,9 vs. 30,6 vs. 31,1%; P = 0,67).
INFLUÊNCIA DA ALTA ENERGIA OU INGESTÃO DE MATÉRIA
SECA NA FERTILIDADE
A queda de fertilidade em bovinos submetidos à alta ingestão
alimentar tem relação com os seus efeitos apresentados acima, tais
como nas estruturas ovarianas, concentrações circulantes de
hormônios e ovócitos e embriões. Os principais fatores que explicam
estes resultados em animais consumindo dietas com altos teores
energéticos são: 1) o quadro de hiperinsulinemia ou resistência à
insulina bem como, as elevadas concentrações circulantes de
glicose e IGF-I e 2) a redução nas concentrações circulantes de
hormônios esteroides, principalmente E2 e P4.
A diminuição nas concentrações destes hormônios ocasiona
um período mais prolongado de crescimento do folículo préovulatório após a luteólise, visto que isto ocorre, provavelmente pela
necessidade de o folículo pré-ovulatório crescer por um período mais
longo e produzir E2 suficiente para compensar o que é metabolizado
em excesso e induzir o pico ovulatório de GnRH (Sirois & Fortune,
1988; Knopf et al., 1989). Tal fato compromete a qualidade ovocitária
e a viabilidade embrionária (Folman et al., 1973; Fonseca et al.,
1983; Mann et al., 1998).
Reduzidas concentrações séricas de P4 antes da IA foram
associadas à queda de fertilidade em vacas (Folman et al., 1973;
Fonseca et al., 1983). Da mesma forma, vacas doadoras de ovócitos
com concentrações circulantes muito baixas de P4 tiveram uma
menor taxa de clivagem e menor produção in vitro de embriões do
que aquelas com concentrações sanguíneas mais elevadas de P4
(Pfeifer et al., 2009). Baixas concentrações séricas de P4 levam a
um aumento na freqüência de pulsos de LH (Roberson et al., 1989;
Adams et al., 1992), podendo causar maturação prematura dos
ovócitos (Revah & Butler, 1996), queda na qualidade ovocitária no
momento da ovulação e consequente qualidade embrionária inferior
após a fecundação (Ahmad et al., 1995) e desenvolvimento
embrionário retardado (Mann et al., 1998; Mann & Lamming, 2001;
Lonergan et al., 2007; Carter et al., 2008).
A nutrição se torna fundamental no desempenho reprodutivo,
uma vez que pode afetar direta ou indiretamente os aspectos da
fisiologia da fêmea bovina por meio dos nutrientes presentes na
dieta. A deficiência destes, vista especialmente para animais criados
a pasto compromete o desempenho reprodutivo. Similarmente, ao
considerar os efeitos da alta IMS/energia sobre a fertilidade bovina,
destacam-se os negativos, pois estão associados a um metabolismo
elevado dos hormônios esteroides e aumento nas concentrações
circulantes de insulina e IGF-I, refletindo em um possível
comprometimento na qualidade ovocitária/embrionária e menores
taxas de concepção.
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ATUALIZAÇÃO SOBRE O CONTROLE
ESTRATÉGICO DO CARRAPATO-DO-BOI
Renato Andreotti
Pesquisador da Embrapa Gado de Corte
[email protected]
O carrapato-do-boi, Rhipicephalus (B.) microplus, causa
prejuízos econômicos à pecuária brasileira pelas perdas diretas na
produção de leite e carne; pelos danos no couro causados por
reações inflamatórias nos locais de fixação do carrapato e pela
transmissão de doenças, como a tristeza parasitária bovina (causada
por protozoários do gênero Babesia e pela bactéria do gênero
Anaplasma) e miíases.
Também acarreta prejuízos ao produtor de forma indireta
relacionados ao custo de mão de obra, despesas com instalações,
aquisição de acaricidas e de equipamentos de suporte para
aplicação deles nos rebanhos.
Para a sociedade, de uma maneira geral, a contaminação
com resíduos químicos na carne e no leite e a contaminação do
ambiente, solo e rios, têm sido atualmente as maiores preocupações
em relação ao controle químico dos carrapatos. Nesse cenário, a
resistência do carrapato aos acaricidas é um motivo de preocupação
permanente.
DETECÇÃO DA RESISTÊNCIA
A resistência do carrapato R. microplus aos acaricidas está
presente nas diferentes regiões do mundo onde é realizado o
controle químico. O fator genético da resistência deve estar presente
na população de carrapatos oferecendo a sobrevivência de
indivíduos geneticamente resistentes quando submetidos à pressão
de tratamento químico para o seu controle no ambiente e, desta
forma, levando a seleção de populações com participação cada vez
maior de indivíduos resistentes proporcionalmente.
Assim, o seu monitoramento em condições regionais é
fundamental para avaliar a situação e elaborar propostas de ações
com o objetivo de contornar esse problema em áreas específicas.
Os primeiros registros de resistência de R. microplus ao
arsênio no Brasil datam de 1953. Ela foi confirmada também para
organoclorados, organofosforados, piretroides sintéticos, amidinas e
lactonas macrocíclicas e fipronil, para fluazuron e spinosad, no
entanto, ainda não foi detectada.
No Brasil, em ordem decrescente, o carrapato tem sido mais
estudado nas regiões: Sul, onde a pecuária é baseada em animais
de origem europeia e onde passa o paralelo 32°S, causando
situações de instabilidade enzoótica para doenças transmitidas por
carrapatos, e Sudeste, onde o setor é mais produtivo e, mais
recentemente, na região Centro-Oeste do país, onde há uma grande
expansão da pecuária.
Classe dos carrapaticidas
Os carrapaticidas podem ser agrupadas pela forma de
atuação.
Carrapaticidas de contato
Aplicados por meio de pulverização, imersão ou pour on, são
divididos em grupos ou famílias:
Organofosforados
É o grupo mais antigo de carrapaticida, e é ainda
comercializado para bovinos. Não apresenta poder residual quando
aplicado sob a forma de pulverização, sugerindo um intervalo de
tratamento de 21 dias. Pode ser encontrado em associações com
piretroides ou com bernicidas.
Nesse grupo, a resistência está relacionada normalmente a
um único gene, semidominante, e os indivíduos heterozigotos
também apresentam resistência, embora menor do que os
homozigotos resistentes. O mecanismo da resistência está
relacionado à insensibilidade da acetilcolinesterase, ao aumento do
metabolismo das esterases localizadas no integumento de teleóginas
resistentes e à superexpressão dessas enzimas em larvas.
- 417
Piretroides
Com o aparecimento de resistência aos acaricidas de grupos
tradicionalmente usados no país na década de 1980 foi estimulado o
uso extensivo e intensivo de piretroides. Existem no mercado
produtos originários de pelo menos três subgrupos dessa família
(Deltametrina, Cipermetrina e Alfametrina). Não apresentam poder
residual quando aplicados sob a forma de pulverização com intervalo
de tratamento sugerido de 21 dias.
Foram desenvolvidas novas formulações químicas, nas quais
os piretroides estão sendo associados aos fosforados, aumentando
assim a eficiência. É importante lembrar que os piretroides
apresentam baixa toxicidade aos mamíferos quando comparados
aos organofosforados.
Amidinas (diamínicos)
É o grupo de carrapaticidas que sucedeu aos fosforados e
caracterizou-se por ter um alto poder residual, permitindo intervalos
maiores de tratamentos. Foi amplamente aceito pelos produtores e
continua sendo um dos mais utilizados no mercado, mesmo depois
de mais de 20 anos de comercialização.
Fipronil
O produto atua de maneira semelhante às avermectinas, isto
é, age sobre o sistema nervoso dos carrapatos, paralisando-os. Não
pode ser utilizado em animais em lactação.
Thiazolina
Possui formulação em associação com piretroide, e é utilizado
na forma de pulverização ou imersão. Liberado para uso em animais
em lactação e tem carência de apenas três dias para a utilização da
carne.
Naturalyte
O componente ativo, spinosad, é oriundo da fermentação de
um fungo actinomiceto e atua no sistema nervoso central do
carrapato. Não apresenta restrição para vacas em lactação.
Carrapaticidas sistêmicos
São carrapaticidas aplicados por meio de injeções ou pour on
no fio do lombo. De ambas as formas, o princípio ativo do produto é
metabolizado pelo organismo e distribuído por todo o corpo do
animal, chegando aos carrapatos, que então são mortos.
Lactonas macrocíclicas
As avermectinas surgiram no início da década de 1980 e
produziram grande revolução no mercado mundial dos
antiparasitários. Além de apresentarem maior poder residual que os
piretroides, são também eficientes contra vermes e bernes; por isso,
são chamados de endectocidas.
São derivados de produtos obtidos com a fermentação do
fungo Streptomyces avermitiles, e existem em quatro subgrupos no
mercado (Ivermectin, Moxidectin, Doramectin e Abamectin). Agem
bloqueando a transmissão do impulso nervoso nos carrapatos, e, por
isso, morrem paralisados. Não podem ser usados em animais em
lactação e 30 dias antes do abate. Alguns produtos possuem
liberação para utilização em animais em lactação.
Fluazuron (inibidor do crescimento)
O fluazuron tem a capacidade de interferir na produção de
quitina, uma substância que possibilita o endurecimento da cutícula
dos carrapatos. Completamente diferente de todos os carrapaticidas
já citados, ele não permite que os carrapatos mudem de fase e
cresçam, além de impedir que se reproduzam, controlando a
população. De maneira semelhante aos derivados das avermectinas,
também não pode ser utilizado nos animais em lactação. É aplicado
na forma pour on, sendo metabolizado pelo organismo, com
circulação sistêmica.
Desenvolvimento da resistência aos carrapaticidas
Com o decorrer do uso de um produto químico, parte da
população de carrapatos sobrevive. Às vezes, a resistência está
instalada em uma população de carrapatos até mesmo antes de eles
entrarem em contato com aquele produto. Acontece que já existem
- 419
na população alguns indivíduos naturalmente resistentes, cerca de
um a cada um milhão ou mais de indivíduos. Ou então, como é mais
comum, o uso frequente do produto leva à seleção de mutações em
alguns indivíduos da população, tornando-os resistentes. É o
chamado estabelecimento do alelo resistente.
Com o uso contínuo do produto há o aumento de indivíduos
com essa característica de resistência, uma vez que morrem os
sensíveis não resistentes e os resistentes acasalam entre si,
produzindo descendentes cada vez mais resistentes e em maior
número percentual na população. É a chamada propagação do alelo
resistente por pressão de seleção.
Ou seja, seleção para resistência é o aumento do número de
indivíduos que apresentam fatores de resistência hereditária. Esse
aumento ocorre ao se reproduzirem, aumentando a proporção de
carrapatos portadores dos genes para esses fatores, também
beneficiada pela eliminação dos indivíduos suscetíveis.
A taxa na qual um alelo resistente torna-se estabelecido na
população e o tempo que leva para o controle de carrapatos não
funcionar dependem de muitos fatores. Estes incluem a frequência
das mutações na população original antes do tratamento; o modo de
herança do alelo resistente (dominante, codominante ou recessiva);
a frequência do tratamento carrapaticida; o gradiente de
concentração do acaricida e a proporção da população de carrapatos
total que não é exposta ao carrapaticida.
Ciclo biológico do carrapato R. microplus
A fase de vida parasitária começa a partir da subida da larva
do carrapato que se fixa na pele do animal e começa a se alimentar.
Durante o período parasitário, que compreende da fase de larva até
adulto ingurgitado, é que o carrapato causa a espoliação e a
transmissão de doenças. As fêmeas em torno do 22º dia caem ao
solo procurando um lugar ao abrigo do sol e com umidade para
iniciar o ciclo de vida livre.
Cada fêmea faz a postura de 3.000 ovos, aproximadamente,
durante um período de 16 dias. As larvas ao eclodirem necessitam
de dois a três dias para endurecerem a cutícula e em seguida
procurarem por talos de plantas, agrupando-se, para esperar a
passagem de hospedeiros.
Controle estratégico
É a aplicação do produto adequado, de forma recomendada e
no menor número de vezes possível. Deve ser posto em prática na
época mais favorável ao produtor e mais desfavorável ao carrapato.
Observar a relação custo/benefício para determinar esta prática.
A temperatura e a umidade no ambiente são os fatores que
mais influenciam o desenvolvimento e a sobrevivência da população
de carrapatos no campo. A concentração de banhos nos animais em
épocas desfavoráveis ao carrapato na pastagem varia por região,
assim o controle deve ser regionalizado. Aqui será dada ênfase ao
Brasil-Central.
O Brasil-Central se caracteriza por duas fases bem distintas:
período de águas, nos meses de primavera e verão (outubro a
março), e seca, durante os meses de outono e inverno (abril a
setembro). Durante o período das águas, a temperatura e a umidade
são favoráveis ao desenvolvimento do carrapato no ambiente. No
período de julho a setembro, a umidade relativa do ar é muito
baixa oferecendo um período desfavorável para as larvas nas
pastagens.
O controle nesse período, ainda com população pequena no
ambiente em resposta às condições menos favoráveis para ovos e
larvas nas pastagens, impedirá o surgimento de uma grande
população em um ciclo próximo.
O controle estratégico é realizado com cinco ou seis
tratamentos com carrapaticidas de contato em intervalos de 21 dias
ou o equivalente de aplicação em sistema pour on com intervalos de
tempo acrescentando o seu período de proteção. Por exemplo as
lactonas macrocíclicas (avermectinas) e o fluazuron podem ser
utilizados em intervalos de 30 a 45 dias, respectivamente.
- 421
CUIDADOS NO CONTROLE
Carrapaticidas - Qual devo usar?
Apesar de se tratar de uma mesma espécie de carrapato, em
cada propriedade existe uma população com características
diferentes com relação à pressão de seleção aos acaricidas,
dependendo do histórico do uso deles. Assim, um determinado
produto pode ser extremamente eficiente no combate aos carrapatos
em uma propriedade e não ser capaz de agir no controle em outra.
Por isso, em cada propriedade deve-se proceder ao teste de
sensibilidade dos carrapatos aos carrapaticidas, o qual pode ser feito
na Embrapa Gado de Corte, buscando-se as orientações pelo
endereço [email protected].
Quando tratar?
As informações sobre o clima da região e do desempenho
dos acaricidas colaboram para o sucesso do controle. Atuar no
período do ano mais desfavorável para o carrapato, ou seja, nos
meses de menores infestações e mais secos, dar cinco ou seis
banhos estratégicos em intervalos de 21 dias. No Brasil-Central,
deve-se começar no mês de setembro.
Seguir sempre a orientação técnica do fabricante
A informação técnica contida no produto deve ser
acompanhada segundo as recomendações do fabricante,
principalmente com relação à homogeneização, à dosagem, ao
período residual do produto e ao uso em animais em lactação.
Proteção do tratador
Na manipulação, preparo e aplicação do produto, para não
haver contato do produto com a pele do tratador, utilizar
equipamentos de proteção individual, como: protetor ocular, máscara
cobrindo o nariz e a boca, luvas de borracha, macacão com mangas
compridas, avental impermeável e botas. Trabalhar a favor do vento
para reduzir a possibilidade de contato com o produto levado pela
deriva.
Aplicar de forma eficiente
O animal deve estar contido por ocasião da aplicação do
produto. A pulverização deve ser realizada no sentido contrário ao da
direção dos pelos, com pressão suficiente para molhar a pele, não
somente os pelos, e o banho deve cobrir homogeneamente toda a
superfície do corpo dos animais.
Evitar a aplicação em dias de chuva e horários de sol forte,
pois os produtos de contato necessitam de pelo menos duas horas
para agir e produzir os seus efeitos nos carrapatos e a chuva pode
retirar o produto da pele do animal. Para a aplicação no lombo do
animal (sistema pour on), avalie corretamente o peso de cada um
para utilizar a quantidade recomendada pelo fabricante.
Reduzir a infestação das pastagens
Retornar os animais tratados para a pastagem onde estavam,
pois, com tratamentos em intervalos de 21 dias, as larvas dos
carrapatos, que estão no campo, ao subirem nos animais serão
mortas em contato com o produto. O controle daquelas que,
eventualmente, sobreviverem deve ser efetuado no banho seguinte.
Identificar animais sensíveis aos carrapatos
Em toda propriedade existem animais que se infestam com
maior facilidade. Esses animais são os maiores produtores de
carrapatos, que contaminam as pastagens com as larvas. É preciso
lembrar que mais de 95% dos carrapatos estão no campo.
Os animais sistematicamente mais infestados devem ser
observados e tratados com maior frequência, como também ser
objeto de avaliação para possível descarte.
Monitorar a resistência dos carrapatos
O teste de sensibilidade dos carrapatos deve ser repetido
anualmente. Deve-se trocar o carrapaticida por outro de mecanismo
de ação diferente, no máximo a cada dois anos, de acordo com o
resultado observado no teste.
- 423
Cuidado com a introdução de animais
Animais adquiridos devem ser banhados no local de origem e
mantidos isolados por 30 dias antes de sua incorporação ao
rebanho. Essa medida pode prevenir a introdução ou disseminação
de populações resistentes.
Evite infestações com os carrapatos-de-cavalo
Os bovinos devem ser mantidos em pastos diferentes dos
equinos, pois eles podem sofrer infestação mista. O controle do
carrapato-do-equino é realizado de forma diferente.
INTRODUÇÃO DE OUTRAS PRÁTICAS QUE CONTRIBUEM NO
CONTROLE DOS CARRAPATOS
A rotação de pastejo e a associação agricultura-pecuária, que
consiste na retirada dos animais da pastagem por pelo menos 60
dias e tem como objetivo promover a morte da maioria das larvas
nas pastagens, são práticas que indiretamente auxiliam o controle do
carrapato.
Os rebanhos taurinos ou mestiços (taurino x zebuíno), por
serem mais suscetíveis ao parasitismo, terão as infestações
aumentadas. A utilização da resistência natural do bovino ao
carrapato tem por base as raças resistentes, o cruzamento entre
raças e a seleção entre e dentro de raças. Assim, o produtor pode
selecionar animais mais resistentes.
A ocorrência de variabilidade genética para resistência ao
carrapato em bovinos indica a possibilidade de ganhos genéticos
pela seleção de animais resistentes e o uso desta ferramenta como
estratégia auxiliar no controle efetivo do parasita. Vários trabalhos
demonstram que há potencial para o melhoramento dessa
característica nos bovinos.
Vacinas contra o carrapato do boi podem atuar de forma a ser
um tratamento auxiliar no controle do carrapato em situações em
altas infestações com possibilidades futuras de surgir vacinas com
maior eficácia no controle.
Estudos de avaliação da atividade acaricida de plantas no
Rhipicephalus microplus têm sido realizados com óleos essenciais.
Nos últimos anos está ocorrendo um aumento expressivo de ensaios
in vitro com larvas e fêmeas ingurgitadas, mas há poucos trabalhos
in vivo em condições de sistemas produtivos.
Controle biológico natural com a intervenção humana não
deve ser subestimado, já que populações de
protozoários,
artrópodes e helmintos parasitos podem apresentar crescimento
descontrolado quando na ausência antagonistas predadores. Entre
os fungos usados no controle biológico de carrapatos ou com
potencialidade para tanto, o fungo M. anisopliae apresenta-se como
um agente microbiano de grande relevancia no programa de controle
biológico. A capacidade que esse micro-organismo apresenta em
controlar populações de pragas , ocorre em diversas regiões, desde
ambientes de clima temperado até clima tropical dependendo de
seus respectivos antagonistas naturais.
Nematoides entomopatogênicos do gênero Steinernema e
Heterorhabditis apresentam associação com bactérias dos gêneros
Xenorhabduse e Photorhabdus, respectivamente. Tais nematoides
atuam como veículos para essas bactérias, que são patogênicas,
quando liberadas na hemocele dos hospedeiros, onde provocam
rápida septicemia, levando-os à morte.
CUIDADOS NA COLETA E NO TRANSPORTE DE CARRAPATOS
PARA OS TESTES
Independentemente do tipo de teste a ser utilizado, a coleta
de teleóginas deve ser realizada. Como a maioria das teleóginas cai
do hospedeiro no início da manhã, é importante manter os animais
infestados contidos em locais durante a noite e realizar a coleta nos
animais e/ou em torno deles, no início da manhã seguinte.
É importante lembrar que a coleta da amostra deve ser
realizada após um período mínimo do último tratamento realizado em
função do efeito residual, e esse tempo depende do acaricida
utilizado no manejo da propriedade. As amostras devem ser
- 425
coletadas e imediatamente identificadas com o nome do produtor,
data de coleta, local e tratamento utilizado.
O número de carrapatos coletados, se possível, dever ser em
torno de 200. As teleóginas podem ficar em temperatura de geladeira
por até dois dias (4°C), até chegar ao laboratório.
No transporte das teleóginas é importante acondicioná-las em
recipientes protegidos de pressão, com papel toalha umedecido no
seu interior. O transporte até ao laboratório deve ser em baixa
temperatura, dentro de caixa com gelo, por exemplo, e o mais rápido
possível.
O controle estratégico permite que os animais mantenham
infestação com poucos carrapatos por vários meses abaixo do limiar
econômico, então, o tratamento deverá ser repetido apenas no ano
seguinte. Dessa forma, o produtor vai reduzir os prejuízos causados
pelo carrapato baseado em um controle economicamente viável,
reduzindo os riscos de contaminação ambiental, da carne, do leite e
dos demais subprodutos. Tais medidas contribuirão, além disso, para
retardar o aparecimento da resistência dos carrapatos aos produtos
utilizados no seu controle.
Dentro dessa realidade é importante o estimulo aos controles
que ofereçam produtos de origem animal seguros, com práticas que
protejam o ambiente, que sejam seguras também para o trabalhador
e ofereçam rentabilidade ao produtor.
REFERÊNCIAS
ANDREOTTI, R. Situação atual da resistência do carrapato-do-boi
Rhipicephalus (Boophilus) microplus aos acaricidas no Brasil / Dados
eletrônicos. Campo Grande, MS: Embrapa Gado de Corte, 2010.36 p.; 21
cm. (Documentos / Embrapa Gado de Corte, ISSN 1983-974X; 180).
ANDREOTTI, R.; KOLLER, W. W. Editores técnicos / Carrapatos no Brasil,
Brasília, DF: Embrapa, 2013.192 p.: il. color. ; 17 cm x 24 cm. ISBN: 978-857035-259-0.
BIEGELMEYER, P.; NIZOLI, L. Q.; CARDOSO, F. F.; DIONELLO, N. J. L.
Aspectos da resistência de bovinos ao carrapato Rhipicephalus (Boophilus)
microplus. Arch. Zootec., v. 61 (R), p. 1-11, 2012.
GUERRERO, F. D.; LEÓN, A. P.; RODRIGUEZ-VIVAS, R. I.; JONSSON, N.;
MILLER, R. J.; ANDREOTTI, R. Acaricide research and development,
resistance, and resistance monitoring. In:Biology of Ticks/Edited by Daniel E.
Soneshine and R. Michael Roe. 2 ed. Oxford University Press, New York,
US.2013. 540 p. ISBN 978-0-19-974406-0.
MATIAS, J.; SOARES, M. A.; GARCIA, M. V.; BARROS, J. C.; ANDREOTTI, R.
Relação entre a comercialização e a eficiência de acaricidas no Estado de
Mato Grosso do Sul [recurso eletrônico]. Campo Grande, MS: Embrapa
Gado de Corte, 2011.30 p.; 21 cm. (Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento
/ Embrapa Gado de Corte, ISSN1983-974X; 28).
PREDICTION OF METHANE EMISSIONS IN CATTLE
Pekka Huhtanen and Mohammad Ramin
Swedish University of Agricultural Sciences, Department of Agriculture for Northern Sweden
S-90 183, Umeå, Sweden - [email protected]
INTRODUCTION
The livestock sector represents a significant source of
greenhouse gas (GHG) emissions worldwide representing 10-12% of
global anthropogenic GHG emissions (IPCC, 2007). Livestock is
increasingly scrutinized for GHG emissions as both nitrous oxide
(N2O) and methane (CH4) have global warming potential 298 and 25
times greater than CO2 (IPCC, 2007). Methane, in addition being a
strong GHG, also represents an energy loss to the animal
representing 2 - 12% of gross energy intake (GEI). In developing
mitigation strategies the accuracy and precision of CH4 measurement
techniques is an important consideration. Respiration chamber
method can be considered as a reference method, but it has high
investment and labour costs. Recently, several techniques that can
measure on-farm conditions for CH4 emissions from large number of
animals that are more cost efficiently have been developed. Various
in vitro methods are developed mainly for screening of the effects of
different feeds and/or feed additives on CH4 emissions. Empirical and
mechanistic models varying in complexity are developed. These
models can be used for national inventories of CH4 emissions,
comparing mitigation strategies and to understand mechanisms
influencing CH4 emissions. The objectives of this paper are to
discuss experimental techniques used to measure CH4 emissions,
dietary and animal factors influencing CH4 emissions, development of
prediction models and between animal variability. Mitigation
strategies based on feed additives and manipulations of rumen
microbial community are beyond the scope of this paper.
MEASUREMENTS OF METHANE PRODUCTION
Respiration chambers
The respiration chamber technique is the most accurate
method of measuring methane (CH4) production by ruminants
(Johnson and Johnson, 1995), and it can be considered reference
method for evaluating the accuracy of other experimental techniques.
Respiration chambers have mainly been used to determine heat from
and energy balance, but recently the main focus has been in CH4
measurements. The principle of the respiration chamber is to collect
all exhaled breath from the animal and to measure gas
concentrations. The animal is placed in a chamber for about 2-4 days
with ventilation for intake and exhaust air. Methane flux (g/h) is
calculated as air flow (L/h) × CH4 concentration (g/L). Concentrations
of CH4 and other gases are corrected for background concentrations.
The construction costs and labour requirement are the main
disadvantages with this technique. It has also been argued that the
animals are not in their natural environment, which can influence their
behaviour and feed intake, but Hellwing et al. (2012) found no
reduction in DMI when cows were confined in chambers. In sheep
between-day variation in CH4 measurements was 7.2% (Blaxter and
Clapperton, 1965).
Sulphur hexafluoride (SF6) technique
Sulphur hexafluoride (SF6) determination is an alternative
method for measuring CH4 production in vivo. This technique known
as the tracer technique was developed by Johnson et al. (1994). In
this technique, a known source of a gas (permeation tube) is placed
inside the rumen before the experiment starts and the breath of the
animal is sampled. The concentration of the gases is determined
using gas chromatography, and the ratio of CH4 to SF6 is determined.
About 95% of CH4 is emitted through the mouth and nose,
suggesting that the contribution of rectal emissions to the error is
small (Ulyatt et al., 1999). The tracer technique is mainly designed for
- 31
grazing cattle, but measurements can also be performed in regular
farming situations (Ulyatt et al., 1999; McGinn et al., 2006). In animal
house conditions, care should be exercised to take background
concentrations into account. The method is not recommended for use
with cannulated animals, because SF6 technique used with a head
canister introduces more variability into a technique that is already
highly variable (Beauchemin et al., 2012). Grainger et al. (2007)
compared the SF6 method with the chamber method and concluded
that CH4 production measured by both methods was similar.
However, they reported higher variability between days within cows
with the SF6 method. Variability among cows was also substantially
higher than within cows and was higher for the SF6 technique than for
the respiration chamber (Grainger et al., 2007).
On-farm techniques
Recently, methods based on sampling the air released by
eructation when the cow visits automatic milk stations or concentrate
feeders have been developed. The methods are based on
measurements of gas concentrations in out-breath air. In the method
developed by Garnsworthy et al. (2012), air is sampled continuously
from the feed bins in the milking stations. Methane concentration is
measured using one infrared CH4 analyser per unit. The relationship
between CH4 production index and CH4 production measured by
respiration chambers was good, but between-animal variability is
much greater with the CH4 production index than for CH4 production
measured in chambers. In farm conditions, CH4 production index was
highly variable between the cows (overall coefficient of variation,
CV=0.63, in individual farms 0.25-0.69) and also the range between
farms (2.4-fold) was greater than could be expected (Bell et al.,
2013).
The technique developed by Madsen et al. (2010) is based on
the same principle of measurements, but using CO2 as a tracer gas.
Methane and CO2 concentrations are measured from air samples
when the cows visit automatic milking systems or automatic
concentrate feeders. Total CO2 production is estimated from
information on intake of metabolisable energy or heat-producing
units. Methane production is then calculated from CH4:CO2 ratio and
CO2 production as CH4:CO2 (weight basis) × CO2 production (g/d).
The weakness of this approach is that CH4:CO2 ratio depends on
many factors in addition to differences in CH4 emissions. For
example, at a given level of feed intake (and CH4 emissions)
improved feed efficiency is associated with reduced CO2 production
thereby increasing CH4:CO2 ratio. On the other hand, greater
production from the same amount of feed leads to overestimation of
CO2 when the estimates are based on observed yield and body
weight, thereby exaggerating the error in estimates of CH4 emissions.
Also, the CH4:CO2 ratio can be expected to rise with increasing
intake. This is because CH4 is produced from all digested feed, but
CO2 only from metabolisable energy (ME) associated with heat
production. In farm conditions when the intake data is not usually
available, variation in CH4:CO2 ratio can also be related to energy
balance of cows. In negative energy balance the cows produce CO2
from body tissues in addition to metabolized feed thereby decreasing
CH4:CO2 ratio. Much greater variability (15-20%) has been observed
with systems based on the analysis of CH4:CO2 ratio in exhaled air
(Lassen et al., 2012; Lassen and Lövendahl, 2013; de Haas et al.,
2013) compared to studies using respiration chambers. In respiration
chamber data set (157) observations covering a wide range of diets
the CV of CH4:CO2 ratio was 9.5% (Hellwing et al., 2013). With diets
of minor effects on CH4 emissions the corresponding CV was about
6% when measured by the GreenFeed system (Huhtanen et al.,
2013) or respiration chambers (Kevin Shingfield, personal
communication).
A new method called GreenFeed (C-Lock Inc, Rapid City,
South Dakota, USA) has recently been developed to measure realtime CO2 and CH4 mass fluxes from a herd/flock of animals. The
number and length of the visits can be adjusted. One unit can be
used for 25-30 animals. A small amount of concentrate feed is
released from the feed bin, which attracts the animals. Once the
animal is in, the breath together with the air flow enters the system,
travels through the pipes and gets mixed within a fan. After passing
- 33
through the fan, a sample of gas is taken and subsequently analysed
for CH4 and CO2 concentrations. The system also includes a head
position sensor and when the head of the cow is not in the right
position, the data are filtered out. Repeatability of measurements of
total CH4 emission (0.64, 0.81 and 0.74) and CO2 emissions (0.80,
0.83 and 0.84) and CH4/DMI (0.78, 0.77 and 0.74) were high in three
change-over feeding experiments conducted at our department
(Huhtanen et al., 2013; unpublished data). In statistical analysis
residual standard deviation has been slightly greater for total CH4
emissions than for DMI in three change-over studies (6.6 vs. 5.6; 3.7
vs. 3.2 and 6.0 vs. 5.1). This suggests that the method can be
accurate enough to detect 5-6% differences to be significant with
probability of >0.90 in change-over studies with 20-25 cows, i.e. the
amount that one unit can handle.
The hand-held laser method, based on a near-infrared diode
laser to detect CH4, has also been used for measuring CH4
production (Chagunda et al., 2013). However, there was a greater
variation for cows when CH4 production was measured with the
hand-held laser method compared with respiration chamber
(CV=46.1% and 9.54%, respectively).
In vitro methods
Several in vitro methods have been developed to predict
methane production. Because large number of samples can be used,
the in vitro methods have mainly been used for screening the
differences between the diets and testing the effects of various feed
additives on CH4 emissions. Another advantage of the in vitro
methods is that end-products of fermentation (e.g. VFA) and
digestibility can be easily measured, which allows using
stoichiometric principles to calculate fermentation balances and H2
recoveries.
Batch culture is the most commonly in vitro method for
measuring fermentation parameters and CH4 production from feed
samples (Van Nevel and Demeyer, 1981; Demeyer, 1991). Feeds
samples are incubated in buffered rumen fluid for different time
periods using end-point measurements; in studies determining CH4
production usually 24 or 48 h. These methods do not take into
account the dynamics of digestion and passage kinetics in the rumen
Czerkawski and Breckenridge (1977) designed a continuous
culture, rumen simulation technique (RUSITEC) in which the
fermentation continues for several days or even weeks, so that CH4
measurements can be applicable for a given amount of feed. Feeds
are incubated in bags in buffered rumen fluid. RUSITEC method
takes partly into account dynamics of rumen digestion as buffers are
infused continuously into the system mimicking salivation and fluid
passage, and the one of the two feed bags is replaced every 24 h
with a new bag. Recovery of H2 can also be calculated in RUSITEC
studies. A possible disadvantage of the method is that microbial
activity within the bags can be lower compared with feeds incubated
freely dispersed. Meta-analysis of Hristov et al. (2012) of in vitro data
indicated a lower digestibility in RUSITEC systems compared to other
in vitro methods. In a recent study by Ramin et al. (2013) reported a
lower CH4 production when the feeds were incubated in F57 filter
bags compared with the same feeds incubated freely dispersed in
buffered rumen. Significant feed × method interactions suggested
that incubating feeds in bags may not even rank the feeds correctly.
Methane can also be measured using in vitro gas production
techniques. Menke and Steingass (1988) developed a syringe-based
in vitro method which has been widely used for CH4 measurements
from feed samples. Cone et al. (1996) developed a fully automated in
vitro gas production method in which the recordings of gas production
are based on the number of openings of gas valves at an adjustable
overpressure. This allows digestion kinetics to be investigated in a
large number of samples without any possible influence of excess
pressure on fermentation.
Recently, Pellikaan et al. (2011) developed the application of
an in vitro gas system in order to measure CH4 production over time.
A sample of gas is drawn from the headspace of the fermentation unit
and injected into a gas chromatograph. By knowing the concentration
of CH4 in the headspace and the volume of the bottle, CH4 production
can be measured. Ramin and Huhtanen (2012a) combined in vitro
- 35
gas production method and mechanistic modelling to predict in vivo
CH4 production. Methane concentration in head-space gas is
measured at different time points and a logarithmic model is fit to the
data to estimate CH4 concentration at each time of total gas
recordings (every 12 min). Kinetic parameters of CH4 production are
then estimated by fitting two-pool Gompertz model to the data. The
parameters are then used in a mechanistic dynamic rumen twocompartment rumen model. The effects of feeding level can be taken
into account by adjusting the mean rumen retention time in the
model. This approach takes into account the dynamic nature of
digesta passage kinetics.
FACTORS INFLUENCING METHANE EMISSIONS
Feed intake
Feeding level is the most important factor explaining variation
in CH4 emissions. This can be expected as CH4 can only be
produced from fermented substrate, the amount of which is strongly
correlated to DMI. In two recent analysis (Ramin and Huhtanen,
2013; Hristov et al., 2013) DMI has explained about 85% of the
variation in CH4 emissions in mean treatment datasets from
respiration chamber studies. Total CH4 production increase with
diminishing rate with increased DMI, whereas the proportion of CH4
energy of gross energy (GE) intake (CH4-E/GE) the emissions
decreases linearly with increasing feed intake. Increased feed intake,
expressed as multiple of maintenance requirement (FL), has
consistently decreased CH4-E/GE (Blaxter and Clapperton, 1965,
Johnson and Johnson, 1995; Yan et al., 2000). Blaxter and
Clapperton (1965) reported that the decline in CH4-E/GE with
increased FL was greater with high-quality diets compared with low
quality diets in terms of GE digestibility determined at maintenance.
In the study of Ramin and Huhtanen (2013) such an interaction was
not observed. High (80-100%) concentrate diets with high GED at
maintenance intake in the study of Blaxter and Clapperton (1965)
may explain this discrepancy. Ramin and Huhtanen (2013)
expressed feeding level as DM intake as a proportion of body weight.
This can better take into account mechanisms influencing CH4
production than FL and is less linked to the methods of calculation.
The decrease in CH4-E/GE per multiple of maintenance has
been 7 - 9 kJ/MJ (Yan et al. (2000; 2009; Ramin and Huhtanen,
2013) for mixed diets fed to growing and lactating cattle. A greater
reduction (16 kJ/MJ) in GE lost as CH4 was reported by Johnson et
al. (1993). Their dataset also included high concentrate diets (>90%
of DM). It appears that when high concentrate diets are fed at limited
intakes, a high proportion of GE is lost as CH4 production, but at high
intakes the corresponding proportion is much less.
At least three mechanisms are involved in the decline of CH4E/GE with increased intake. Increased FL leads to a faster passage
rate of feed particles thereby reducing diet digestibility and amount of
fermented substrate per unit of intake. Depressions in diet digestibility
appear to be greater for typical North American diets based on corn
and/or alfalfa silage and corn grain (NRC, 2001) than diets based on
mainly grass silage and barley-based concentrates (Yan et al., 2002;
Huhtanen et al., 2009). However, proportionally the decreases in
CH4-E/GE of about 10% per multiple of maintenance (Yan et al.,
2000; 2009; Ramin and Huhtanen, 2013) are much greater than the
corresponding decreases of about 2% per multiple of maintenance in
diet digestibility (Yan et al., 2002; Huhtanen et al., 2009). It is also
possible that the escape of starch from ruminal fermentation
increases with increased FL thereby reducing the substrate available
for CH4 production (Jentsch et al., 2007).
Because microbial cells are more reduced than carbohydrates
fermented, more H2 is used for cell synthesis with increased FL that
improves the efficiency of microbial cell synthesis. Increased ruminal
passage rate with increased FL reduces microbial retention time in
the rumen, and consequently increases microbial cell yield per unit
energy fermented by diluting maintenance expenditure (Russell et al.,
1992). In addition to increased partitioning of fermented carbon to
microbial cells from VFA and gas production with increased FL, CH4
emissions per unit of intake decrease because microbial cells are
more reduced than fermented carbohydrates (Hungate et al. 1971;
- 37
Czerkawski, 1986). According to Czerkawski (1986) 1 kg cell DM
utilizes 8.1 M hydrogen (Czerkawski, 1986). The efficiency of
microbial protein synthesis increased by 0.34 g N/kg OM truly
digested in the rumen per 1 kg increase in DMI (Broderick et al.,
2010). Improved efficiency of microbial cell synthesis and more
reduced status of microbial cells with increased FL can account for
approximately half of the decline in CH4-E/GE with increased feed
intake.
The change in rumen fermentation pattern is the third factor
contributing to the decline in CH4-E/GE with increased FL. In the
analysis of data from the Nordic studies Sveinbjörnsson et al. (2006)
reported a decrease in the proportion of acetate and an increase in
that of propionate with increased FL. This shift will reduce the amount
of H2 available for CH4 production (Wilkerson et al., 1995). When
calculated from the data of Schiemann et al. (1970) and Volden (1999),
CH4 production per mole VFA decreased 6-7% with increased feed
intake accounting for approximately 20-30% of the total FL effect.
Digestibility
Because CH4 can only be produced from fermented substrates,
it can be expected that digestibility of organic matter (OMD) is positively
related to CH4 emissions. Blaxter and Clapperton (1965) reported that
CH4-E/GE increased with GED, but the effect diminished with increased
FL in their study. Increased digestibility expressed either as OMD at
maintenance (OMDm) or as GED increased CH4 production per unit of
GE or DMI (Ramin and Huhtanen, 2013). An important role of
digestibility in predicting CH4 production was also demonstrated by
Jentsch et al. (2007), who reported a stronger relationship between CH4
production and digestible nutrients vs. crude nutrients (R2 = 0.896 vs.
0.859). In contrast, Johnson and Johnson (1995) reported a decline in
CH4-E/GE with increased diet digestibility. Different trend in their
analysis can be because their data included high concentrate (>90% of
DM) feedlot diets that produce less CH4 per unit of intake than typical
dairy cow diets.
Ramin and Huhtanen (2013) used OMDm in their models
predicting CH4 emissions. An advantage of this is that it can be
predicted before the diet is fed. It can be estimated with a reasonable
accuracy from in vitro digestibility of forages and from tabulated
values for concentrate ingredients (Huhtanen et al., 2009).
Digestibility at the maintenance level of feed intake is the most
consistent assessment of feed digestibility (Mertens, 1993).
However, CH4-E as a proportion of digested energy (DE)
usually decreases with increased OMDm. Small reduction in CH4E/DE with increased diet digestibility can be due to a possible shift of
digestion from rumen to intestine (Moss et al., 2000) and changes in
rumen fermentation pattern towards increased propionate and
reduced acetate (Johnson and Johnson, 1995).
Taking into account the effects of diet digestibility on CH4
emissions it is surprising that so few prediction models have
considered it. Some models have used intake of DE as independent
variable, but the effects of increased DE or digestible OM (DOM) may
not be the same when derived from increased intake or improved
digestibility. Reanalysis of our dataset (Ramin and Huhtanen, 2013)
demonstrated that the predictions error of CH4 emissions was smaller
when OM intake and OMDm were used as independent variables
compared to the model based on intake of DOM (RMSE adjusted for
random study effect (25.5 vs. 26.5 L/d). An increase in DOM from
increased intake resulted in a greater increase in CH4 emissions
compared with a corresponding increase from improved OMD. This
can be because of different VFA pattern, improved efficiency of
microbial synthesis or greater escape of nutrients (starch, protein)
from ruminal fermentation.
Fat supplementation
It is well established that increased fat concentration
decreases CH4 production (Jentsch et al., 2007; Beauchemin et al.,
2009; Chung et al., 2011; Ramin and Huhtanen 2013). In the study of
Ramin and Huhtanen (2013) 1 g/kg DM increase in dietary ether
extract (EE) concentration decreased CH4 production by 0.043 L/kg
- 39
DM. This value is smaller than the corresponding values of 0.079 and
0.102 g CH4 per g fat/kg DM reported by Moate et al. (2011) and
Graigner and Beauchemin (2011) for data from fat supplementation
studies. The difference can be attributed to expression of dietary fat
concentration (EE vs. supplementary fat) and statistical model
(multivariate vs. univariate). Generally EE was a better predictor of
CH4 production than concentrate fat or fatty acids (Ramin and
Huhtanen, 2013). This can be because silages contain fermentation
acids that are partly analyzed as EE. When water soluble CHO in
forages are fermented to lactic acid or VFA in the silo, CH4
production in the rumen can potentially decrease. Therefore,
although the forage EE contains compounds that are not true fat,
using EE to describe dietary fat concentration can be adequate in
practical prediction models of CH4 production.
There are at least three mechanisms involved in the inhibitory
effect of fat on CH4 production. First, the biohydrogenation of
unsaturated fatty acids utilize H2 available for CH4 production. However,
it is not quantitatively important since the complete biohydrogenation of
1 mole of linoleic acid can reduce CH4 production only by 1 mole.
Second, CH4 production with increased dietary fat concentration can be
attributed to decreased supply of fermentable substrate rather than to a
direct effect on methanogenesis (Johnson and Johnson, 1995). Third,
dietary fat concentration influences rumen fermentation by increasing
the proportion of propionate at the expense of acetate and/or butyrate.
The effect of fat on rumen fermentation pattern is related to inhibition of
rumen protozoa that depress fiber digestion and reduce ruminal acetate
and butyrate production (McAllister et al., 1996). Long chain fatty acids
are also directly toxic to methanogens (McAllister et al., 1996).
Effects of dietary carbohydrates
The effects of dietary carbohydrate (CHO) composition on CH4
emissions can be variable, although it is generally concluded that
increasing the proportion of concentrates and starch concentration of
the diet decrease CH4 production. This is especially true for high
concentrate feed-lot diets (Johnson and Johnson, 1995). However,
when diets containing >75% concentrates were excluded from the
dataset to develop prediction models for dairy cows the effects of
dietary CHO composition on CH4 emissions was relatively small. The
lack of an effect of CHO composition on CH4 production was
unexpected, since cell wall carbohydrates have generally increased
CH4 production more than NFC. For example, Jentsch et al. (2007)
showed greater effects of digestible crude fiber than digestible N-free
extracts on CH4 production. The coefficient of N-free residues, mainly
cell walls, was greater than that of starch and sugar (Jentsch et al.,
2007). Similarly, Johnson and Ward (1996) presented an equation
showing a greater influence of cell wall carbohydrates rather than
starch or sugar on CH4 production. Moe and Tyrrell (1979) reported
that the fermentation of NFC to be less methanogenic than cell wall
carbohydrates.
Variable effects of increased concentrate proportion on CH4
production have been reported. Moss et al. (1995) reported a
significant increase (FL = 1.2) or numerical (FL = 1.6) increases on
CH4-E/GE when the proportion of barley concentrate was increased
from 0 to 75% in sheep fed grass silage. The main change in rumen
fermentation pattern was an increase in butyrate, whereas both acetate
and propionate decreased with increased concentrate. In lactating dairy
cows fed diets based on highly digestible grass silage, CH4-E/GE tended
to decrease when the proportion on concentrate gradually increased from
37 to 70% of DMI (Ferris et al., 1999). However, the differences were
marginal between 37 and 59% of concentrates of DMI. Relatively small
effects of the concentrate proportion (CHO composition) on CH4
production suggests that the level of concentrate needs to be greater than
typically fed to dairy cows in order to sufficiently modify the VFA ratios to
depress CH4 production.
It is possible that different statistical models can partly explain
the discrepancy in the effects of CHO composition on CH4
production. As pointed out by St-Pierre (2001), the wrong conclusions
likely have been reached when fixed rather than mixed regression
models are used. In line with this, the difference in the regression
coefficient of NDF on CH4-E/GE was markedly greater than that of
non-fibre carbohydrates (NFC) when was analyzed using a simple
- 41
fixed regression model, whereas with mixed model regression the
coefficients were more equal.
Relatively small effects of dietary CHO composition on CH4
emissions with typical dairy cow diets can be due to relatively small
effects on rumen fermentation pattern. In the study of Ramin and
Huhtanen (2013) the effects of the ratio of NFC/CHO had minimal
effects on rumen fermentation pattern. However, the effects of rumen
fermentation pattern on observed CH4 emissions were consistent
with stoichiometric equations. In line with this, Sveinbjörnsson et al.
(2006) did not find any significant effect of dietary starch
concentration on the proportion of propionate in rumen VFA. In single
studies increasing the proportion of barley-based concentrate from 0
to 75% (Moss et al., 1995) and from 25 to 75% (Jaakkola and
Huhtanen, 1993) had no significant effect on molar proportion of
propionate, but that of butyrate increased with concentrate
supplementation both in sheep and cattle, respectively.
The effects of dietary CP concentration on CH4 production are
generally considered to be small. Earlier, Blaxter et al. (1971) found a
significant decrease in CH4 losses as the amount of N fertilization
and consequently CP concentration in dried grass were increased.
Also the equations by Jentsch et al. (2007) suggest that fermentation
of CP produce less CH4 than CHO. Recent studies with lactating
dairy cows at our department have indicated some decreases in CH4
emissions per kg DMI when grain (barley) was gradually replaced
with protein supplements. Emissions per unit of milk decreased by
10-15% with optimal level of supplementary protein emphasizing the
importance of feeding balanced diets.
MODELLING METHANE PRODUCTION
Empirical models
Methane prediction equations vary from a simple equation
using DMI to a complex system of equations based on intake,
digestibility and diet composition. The earliest models were based on
linear and quadratic relationships between DMI and CH4 emissions
(Kriss, 1930; Axelsson, 1949). It is common to most of the models
predicting CH4 production from intake variables that the intercept is
positive (e.g. Axelsson, 1949; Mills et al., 2003; Ellis et al., 2007).
Biologically,
CH4 production at zero DMI is not possible since fasting
animals do not produce CH4 (Yan et al., 1997). Linear models
assume that each incremental unit of DMI (or energy) produces a
constant amount of CH4 (=slope of the regression). However, the
proportion of CH4 energy of GE decreases with increased feeding
level (Yan et al., 2000; Jentsch et al., 2007; Ramin and Huhtanen,
2013). This means that each incremental unit of intake produces less
CH4 than the previous unit, i.e. the relationship between DMI and CH4
production is curvilinear. One option is to include a quadratic effect of
intake variables in the model, but this can result in biased estimates
beyond the range on DMI of the data of which the model was
developed. The quadratic equation described by Axelsson (1949)
predicts maximum CH4 production at DMI of 12.6 kg/d, zero CH4
production at DMI of 25.2 kg/d and a negative CH4 production at zero
DMI that is biologically as impossible as positive intercept. The data
used by Axelsson (1949) was from respiration studies conducted in
1930’s or earlier at low level of DMI compared to modern dairy cows.
In addition to DMI, models predicting CH4 emissions from
intake of GE, ME and DE have been developed. In the study of Yan
et al. (2000) no difference was reported between GEI and DEI in
predicting CH4 emissions. Prediction errors were greater with models
based on MEI than with models based on MEI (Mills et al., 2003; Ellis
et al., 2007). Using MEI as a predictor of CH4 emissions can be
problematic, because in the data from respiration studies CH4 output
is used to compute MEI. In some cases DMI can be a more relevant
predictor of CH4 than MEI. For example, fat supplementation can
decrease both DMI and CH4 emissions, but at the same time
increase MEI.
Blaxter and Clapperton (1965) involved GED determined at
maintenance level in the model predicting CH4 emission. Their model
also included interaction between FL and GED with the greater
declines in CH4-E/GE with increasing FL for high quality diets. For
- 43
practical prediction models OMDm could be preferable, since the
required data (e.g. in vitro OMD for forages, tabulated values for
concentrates) is more easily available than GED. Despite its
importance, very few models use diet digestibility as predictor of CH4
emissions. Digestibility is indirectly taken into account in models
based on MEI or DEI, but as discussed earlier increases in DE (or
DOM) intake derived from increased intake or improved digestibility
have different effects on CH4 emissions. Therefore bivariate models
based on intake and digestibility can improve predictions compared
with univariate models based on intake of digestible entity.
Including chemical components of the diet has usually
improved predictions of CH4 emissions compared to models based
only on intake variables. The model based on the amounts of
individual carbohydrates apparently digested improved predictions
compared with models based on DMI or total digested carbohydrates
(Moe and Tyrrell, 1979). Prediction error of CH4 emissions decreased
from 16.7% to 11.8% when FL and proportion of silage ADF of total
ADF intake were added to the model based on individual animal data
(Yan et al., 2000). In the study of Ellis et al. (2007) NDF, ADF, forage
proportion, and lignin appeared to be useful dietary factors together
with DMI for predicting CH4 production. Jentsch et al. (2007)
developed models based on the amounts of digestible nutrients,
especially carbohydrates, that predicted CH4 release with high
precision (R2 = 0.89).
Ramin and Huhtanen (2013) developed models from large
dataset from studies conducted in respiration chambers using mixed
model regression analysis with random study effect. The model
predicting CH4-E/GE used feeding level expressed as DMI per kg
BW, OMDm, and dietary concentrations of EE, NFC and NDF as
independent variables, i.e. biologically relevant factors influencing
CH4.
CH4-E/GE (kJ/MJ) = -0.6(±22.8) - 0.70(±0.072) × DMIBW (g/kg) +
0.076(±0.012) × OMDm (g/kg) - 0.13(±0.020) × EE (g/kg DM) +
0.046(±0.0097) × NDF (g/kg DM) + 0.044(±0.0094) ×NFC (g/kg DM)
(N = 298; Adjusted RMSE = 3.26)
There was no mean or slope bias in cross validation and cross
validation error was only marginally (3.38) greater than in model
development. The difference between individual carbohydrates was
smaller than in studies of Moe and Tyrrell (1979) and Jentsch et al.
(2007), who reported greater several times greater coefficients for
cell wall carbohydrates compared with NFC. This can at least partly
be due to different statistical methods used and multicollinearity
between variables.
The following equation was developed to predict total CH4
emissions in growing and lactating cattle: CH4 (L/d) = -64(±35.0) +
26.0(±1.0) × DMI (kg/d) - 0.61(±0.132) × (DMI – 12.5)2 – 66.4(±8.2) ×
EE intake (kg/d) + 0.25(±0.051) × OMDm (g/kg) – 45.0(±23.5) × NFC /
(NDF + NCF) (N = 207; Adjusted RMSE = 21.1)
Centred value of DMI squared was used to avoid collinearity
between linear and quadratic effects of DMI. All variables were
significant (P < 0.01). Increasing the proportion of NFC of total
carbohydrates had a negative influence on CH4 emission, but relative
to standard deviation of this variable (SD = 0.13) the effect was rather
small (5.9 L/d = 1.4% of mean). In the present data the quadratic
effect of NFC / (NFC + NDF) was not significant, but it could be
expected that with high concentrate feedlot diets the type of
carbohydrates has a stronger influence due to the abrupt change to
high propionate fermentation. The variables needed in this model are
easily accessible or predictable even before the diet is fed, but the
problem is that quadratic model can be applied only within the range
of data from it was developed.
Non-linear models can describe the mechanisms of CH4
production better than linear models, especially over wider ranges of
intake. Axelsson (1949) was probably the first to publish a non-linear
model predicting CH4 emissions from DMI by a power function: CH4 =
a × DMIb. This model predicts that the animals do not produce CH4 at
zero intakes and that each incremental increase in DMI produces
less CH4 than the previous one. Even though the model derived from
data from respiration studies conducted by latest in 1930’s it
predicted CH4 emissons reasonably well (mean bias -4%, slope bias
0.10). This suggests that the power function model is biologically a
- 45
correct tool to describe relationship between intake and CH4
emissions. Mills et al. (2003) used Mitscherlich equation to predict
CH4 emissions from DMI or MEI: CH4 = a - (a + b) × e –cx, where a
and b are the maximum and minimum values of CH4, respectively,
and c is a shape parameter determining the change of CH4 with
increasing x (intake). Parameter c could be adjusted according to diet
composition.
In our evaluation (Ramin and Huhtanen, 2012b) power
function and Mitscherlich models based on DMI had the same
precision as quadratic model, but the advantages of non-linear
models is that they can be used outside the range of data from which
the models were developed. Mitscherlich model has an upper limit of
CH4 production. However, it is difficult to justify this, since the cattle
has no theoretical upper limit of size of intake. Non-linear models are
also flexible as the shape parameters can be adjusted to account for
the effects of diet composition and digestibility. The following nonlinear models were developed.
CH4 (L/d) = 50.0 × DMI [0.877 – 0.85 × EE (kg/kg) + 0.258 × (OMDm (kg/kg) –
0.736) - 0.105 × NFC / (NFC + NDF)]
CH4 (L/d) = 966 × [1 - e
– 0.736) + 0.011 × NFC / (NFC + NDF)) × DMI]
[((-0.0502 +0.877 + 0.121 × EE (kg/kg) -0.0424 × (OMDm
Adjusted RMSE were 22.4 and 21.3 L/d (5.9 and 5.6% of
mean) for the power function and Mitscherlich models, respectively.
In addition to relevant biological constraints (cessation of CH4
production at zero intake, increasing emissions with increased DMI),
quantitative effects of adjustment factors are related to DMI. For
example, it can be expected that a given increase in dietary fat
concentration decrease more CH4 emissions at low than high DMI.
Mechanistic models
Mechanistic dynamic models are another alternative to
empirical statistical models to predict CH4 emissions. These models
describe digestion and passage of ingested nutrients, microbial
metabolism and the formation of end-products of fermentation with
mathematical equations based on mass action or enzyme kinetics.
Benchaar et al. (1998) compared simple regression equations and
the mechanistic models by Baldwin et al. (1987) and Dijkstra et al.
(1992) using a dataset of 32 diets with a large variation in
composition. Their studies demonstrated that mechanistic models
can predict CH4 emissions more accurately than simple regression
equations. Modifications of the Dijkstra et al. (1992) model reduced
mean squared prediction error from 19.9 to 15.4% (Mills et al., 2001)
for the same dataset. They concluded that the mechanistic modeling
of methanogenesis could be a valuable tool predicting CH4 emissions
in dairy cows.
Karoline is a dynamic mechanistic dairy cow model that
predicts digestibility, nutrient absorption and metabolism and milk
production (Danfær et al., 2006). A revised rumen and hind-gut
model focusing specifically on methanogenesis was described and
evaluated (Huhtanen et al., 2014; Ramin and Huhtanen, 2014). The
sensitivity analysis indicated that the model predicted the effects of
feed intake on diet digestibility, microbial protein synthesis, metabolic
faecal output and CH4 emissions accurately. The sensitivity analysis
also suggested the predictions are sensitive for NDF digestion
variables (proportion of indigestible NDF, digestion rate of potentially
digestible NDF (pdNDF)), whereas parameters related to protein and
starch digestion influenced less on predicted CH4 values. In Karoline
model NDF is divided into indigestible and potentially digestible
(pdNDF) fractions, selective mechanisms of feed particles in the
rumen is incorporated in the model and intrinsic digestion rate is
regulated by the ratio of NFC:NDF. Particle passage rate is regulated
by NDF intake per kg BW. Efficiency of microbial protein synthesis is
regulated by ATP supply from rumen fermentation. Passage rate of
microbial pool increases with increased feeding level thereby
reducing the proportion of ATP used for microbial maintenance
requirement. Further, more reduced status of microbial cells
compared to fermented carbohydrates is taken into account. The
model predicted CH4 emissions accurately and precisely with minimal
mean or slope bias (Figure 1).
Figure1 -
- 47
Relationship between predicted and observed methane
emissions (L/d) (n = 184) with fixed and mixed model
regression analysis (above), and (below) centered predicted
values and residuals (observed – predicted) of methane
emissions (L/d) (n = 184), Ramin and Huhtanen (2014).
Small prediction error suggests that the Karoline model can be
a useful tool for determining dietary strategies to reduce CH4
emissions from dairy cows, and also beef cattle except for high
concentrate feed-lot diets. The model can also be a useful tool for
evaluating and understanding different mechanisms influencing
methanogenesis. Mechanistic models require much more
comprehensive input data than empirical models that can be a
disadvantage. Also, the input data such as digestion rates and
potential digestibility can be less accurate than parameters of
empirical models (e.g. OMDm). In model evaluation the residual of
OMD or digestible OM intake were positively correlated to residuals
of CH4 predictions, i.e. over predicting digestibility resulted in over
predicting CH4 emissions. Hence, differences between observed and
predicted CH4 emissions can result from the inaccurate input values
required by the models or from the inadequate descriptions of
mechanisms involved.
VARIATION BETWEEN ANIMALS
It has been suggested that reduction of CH4 emissions is
possible by genetic selection within existing populations. However,
genetic selection for decreased CH4 production is hindered by lack of
methods for accurate individual CH4 measurements from large
numbers of dairy cows. Recent developments of on-farm
measurements of CH4 emissions (Garnsworthy et al., 2012, Lassen
et al., 2012; de Haas et al., 2013) can offer a further insight into
genetic variation in CH4 production and possible correlations to
production and health traits. However, these methods have showed
much greater between-cow variability than studies conducted using
respiration chambers or other flux methods. The metrics used to
quantify between animal variability in CH4 emissions is important to
be standardized. Variation in total CH4 emissions can to a great
extent result variation in intake, whereas variability in emissions per
unit of intake is likely to be less. Blaxter and Clapperton (1965)
reported 7-8% between-animal CV in CH4-E/GE when fed same
amount of feed. In the study of Schiemann et al. (1971) between-cow
CV in CH4-E/GE (8 cows) was 9.1 and 8.2% at production and
maintenance level of intake. Variability in total CH4 emissions was
less than in DMI (10.4 vs. 12.8%) in studies conducted using
GreenFeed in our laboratory (unpublished). Smaller variability in total
- 49
CH4 emissions compared with DMI can be expected, since with
increased intake emissions decrease per kg DMI. When the total
emissions were corrected to mean DMI between-cow CV between
decreased to 8.8%.
The reasons for between-animal variability in CH4 emissions
can be due to differences in rumen microbial population and/or
animal physiology. Between-cow CV in CH4 per mole VFA calculated
using stoichiometric equations was only 1.1% in a dataset of
approximately 400 cow/period observations rumen metabolism
studies conducted in dairy cows fed grass silage based diets
(Cabezas-Garcia et al., 2013). Variability in OMD was slightly greater
(1.4%), but even together digestibility and fermentation pattern
cannot explain observed variability in CH4 emissions determined by
flux methods. Much greater variability was reported for the efficiency
of microbial N synthesis (EMNS; 6.3%) and also for rumen NDF
turnover rate (Cabezas-Garcia et al., 2013). Because increased
EMNS partitions fermented OM from VFA and gasses to microbial
cells that are more reduced than fermented CHO, it is possible that
variation in EMNS contributes to between-cow variation in CH4
emissions. In the study of Pinares-Patiño et al. (2003) rumen pool
size and turnover time of OM, and cellulose digestibility were
positively related to CH4 emissions in sheep. Slower rumen turnover
rate can be associated with reduced EMPS, since with slower
turnover rate less ATP is available for microbial growth. Analysis of
individual cow data from the study of Schiemann et al. (1970) showed
strong positive relationship (R2 ~ 0.8) between GED and CH4-E/GE in
cows fed at maintenance or production levels of intake. It is worth
noting that incremental digestibility produced much more CH4 than
average. This could be expected since between-cow variation in
digestibility is associated almost entirely with NDF fraction, probably
the least digestible part of it. It is possible that between-cow variation
in CH4 emissions is related to variation in rumen turnover time.
Rumen turnover time will influence digestibility, EMNS and VFA
proportions, which will influence CH4 emissions; increased turnover
time improves digestibility (more substrate), reduces EMPS (more
substrate and H2) and changes VFA pattern (less propionate).
Because of positive relationship between diet digestibility and CH4E/GE, care should be exercised that genetic selection for low emitters
does not lead to animals that digest diet, especially fibre, poorly.
Meale et al. (2012) discussed that reducing CH4 emissions
could result in greater energy-use efficiency. However, analysis of
data (cow LS means) from three change-over trials conducted at our
department (unpublished) does not support this. Twenty per cent of
cows from each trial were ranked as low or high emitters on the basis
of total CH4 (g/d), CH4 (g/kg DMI), CH4:CO2 and CH4 (g/kg ECM). The
cows were also ranked according to ECM yield and feed efficiency
(FE = ECM/DMI). The high emitters (Total CH4) had a higher DMI
and ECM yield than low emitters, and approximately similar
CH4/ECM and FE (Table 1). When the cows were ranked according
to CH4/DMI, low emitters had a higher DMI and ECM yield and lower
CH4/ECM than high emitters. In addition to slightly lower total
emissions, the difference between low and high emitters was related
to higher DMI that decrease emissions per unit of intake. Low
emitters according to the gas ratio ate slightly less, produced about 3
kg/d less ECM and had also lower FE. Emissions per kg ECM were
similar for low and high emitters according to CH4:CO2. Low emitters
according to CH4/ECM produced 37% less CH4 per kg ECM than
high emitters. The difference was more related to better yield and
improved FE than to decreases in CH4 emissions.
- 51
Table 1 - Methane emissions, DM intake (DMI), energy corrected
milk production (ECM) and feed efficiency (ECM/DMI) for
cows ranked low and high according to different criteria.
Selection criterion is bold font on gray background
Selection
criterion
Total CH4 (g/d)
CH4 (g/kg DMI)
CH4:CO2
CH4/ECM (g/kg)
ECM (kg/d)
ECM/DMI (kg/kg)
CH4
(g/d)
CH4 (g/kg
DMI)
CH4:CO2
CH4/ECM
(g/kg)
DMI
(kg/d)
ECM
(kg/d)
ECM/DMI
(kg/kg)
Low
386
21.3
0.0372
15.3
18.3
26.5
1.44
High
513
23.0
0.0406
15.9
22.4
32.9
1.47
Low
439
19.1
0.0378
13.5
23.0
32.6
1.42
High
476
25.6
0.0394
18.0
18.7
27.2
1.47
Low
411
21.0
0.0356
15.5
19.8
27.8
1.39
High
488
23.6
0.0412
16.2
20.9
30.9
1.48
Low
428
19.8
0.0377
12.7
21.6
33.8
1.57
High
458
24.1
0.0383
20.2
19.2
23.1
1.22
Low
440
24.0
0.0386
20.1
18.4
22.1
1.22
High
489
21.3
0.0395
13.7
23.2
35.9
1.56
Low
457
22.6
0.0377
20.1
20.3
23.3
1.14
High
456
24.1
0.0389
14.3
19.1
32.1
1.69
The differences in CH4 per kg ECM were almost the same
when the cows were ranked according to ECM yield or FE compared
with direct ranking according to CH4/ECM. This suggests that
possible benefits of selecting cows on the basis of CH4/ECM could be
rather limited compared with selecting according to yield or FE. Our
results are in line with Hegarty et al. (2007). In their comparison of
data from steers exhibiting the greatest and lowest residual feed
intake showed the low group reduced methane cost of growth.
CONCLUSIONS
Several new techniques have been developed to determine
CH4 emissions on-farm conditions from large number of animals.
These methods have shown markedly greater between-cow
variability than “flux-methods”. Care should therefore be exercised to
interpret observed differences as real between-cow variability. Large
between-animal variability in CH4 emissions cannot be explained by
variability in biologically relevant factors (VFA pattern, digestibility,
microbial synthesis). However, in cattle fed high concentrate diets
variability in rumen fermentation pattern is greater than in cattle fed
mixed diets as abrupt change to propionate fermentation can take
place at different proportions of concentrate.
Intake is the most important factor influencing CH4 emission;
total emissions increase, but per kg DMI CH4 emissions decreases
with increased DMI. The relationship between DMI and CH4 is
curvilinear, and therefore non-linear models can be recommended to
predict CH4 emissions over wide ranges on intake. Prediction models
should also include variables that influence emissions at a given level
of intake. Because CH4 can only be produced from fermentable
substrate in the rumen it is relevant that a parameter describing diet
digestibility is included in the model. It seems that using both intake
and digestibility variables results in smaller prediction errors than
combining the variables to intake of digestible component. Because
both dietary concentrations of fat and carbohydrates influence CH4
emissions it is important to have these variables in prediction models.
Our meta-analyses suggest that the effect of dietary carbohydrate
composition on CH4 emissions in animals fed mixed diets is rather
small. This can be because other factors (fat, digestibility and intake)
were taken into account and statistical analysis was made using
mixed regression models with random study effects. For national
inventories and developing mitigation strategies empirical models can
be a better option than mechanistic models as the latter needs more
input data that is not always available.
The reduction of enteric CH4 emissions from livestock by
selection for improved feed efficiency offers an efficient way of
- 53
reducing the feed costs and CH4 emissions without compromising
production.
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DEVELOPMENT OF NICH MARKETS FOR HIGH
QUALITY BEEF
Keith E. Belk
Center for Meat Safety & Quality, Department of Animal Sciences
Colorado State University
Fort Collins, Colorado, USA
“Branding” of beef (actually, “brand-naming”) is used around
the world by processors to market product meeting detailed
specifications that can subsequently be targeted towards sale at a
higher value in “niche markets.” Such products can take on any of
several forms—specified characteristics of branded beef only are
limited by our imagination. Almost anything of consequence to
consumers of a product may be used to target that product towards
their use by branding. Currently, the very best U.S. branded beef
programs rely on use of (a) certification of conformity with specified
characteristics that may be reviewed as a phenotypic trait, usually
performed by personnel of the USDA Agricultural Marketing Service,
or of (b) process verification by third-party auditors to insure
consumers that product is derived from animals that were “treated” in
a manner consistent with their desires. In instances, a combination
of both certification and process verification are used to meet the
criteria of importance to consumers (e.g., Nolan Ryan Tender Aged
Beef). In the end, the product is labeled to reflect the traits that are
associated with the beef or the manner in which the livestock from
which the beef was obtained were managed.
By establishing brand-name labels that convey meet the
desires for which exists consumer demand, beef products can be
differentiated from competing products at the point of ultimate sale
(retail or foodservice outlets), customer loyalty can be enhanced and
the product may be merchandized at higher values. By enhancing
the “satisfaction with” retail beef products, in relation to the price at
which such products are merchandised to consumers, demand for
beef can be improved.
Branding offers cattle producers opportunity to address
consumer issues directly, or by entering into partnerships with
packers, purveyors, foodservice operators and retailers. Structured
vertical alliance among market sectors, with a common goal of
reducing defect prevalence and improving quality and consistency,
offers opportunities for all market sector participants to share in
greater returns because of the improved demand and satisfaction
with the product. Jim Dempsey, of the Harris Feeding Company that
operates a “Partnership for Quality”, showed data in 2004
demonstrating conclusively that returns per head were improved,
feedlot medicine use was reduced, percentages of carcasses grading
U.S. Prime or Choice were increased, and total returns for fed cattle
at harvest were $54.40 per head when ownership was retained
through feeding. The impact of such data cannot be ignored; this
parallels how the poultry and pork industries have improved
efficiencies while increasing demand for their products.
U.S. Beef Carcass Grades
In a way, application of USDA Yield and Quality grades, and
subsequent use to market cattle, carcasses, or beef cuts, constitutes
“branding.”
Beef in such scenarios is “brand-labeled” with
government shields that have meaning to customers (Figure 1).
However, although USDA quality grades, for example, generate
subpopulations of carcasses/cuts that differ in expected eating
satisfaction from each other, they still leave unexplained too much of
the observed variability in those traits and indicate almost nothing at
all about the composition or safety of end-products. By combining
USDA Yield and/or Quality grading, beef carcasses can be sorted
and subpopulations of carcasses/cuts may be generated that differ
from each other in eating satisfaction and compositional traits of
interest; but, still, much of the variability in eating satisfaction and all
of differences in real or perceived “safety” of the end-products will
remain unexplained and unaccounted for. So, sometimes the USDA
grading system is used in conjunction with other marketing programs
(e.g., certification or process verification) to ultimately describe that
beef. Today, many carcasses graded by USDA are actually assigned
those grades by a Video Imaging Instrument in the presence of a
human USDA grader; commercial instruments capable of evaluating
- 63
traits that predict both composition and eating satisfaction were
approved by USDA for this purpose during the past 10 years. Only
about 29% of carcasses are assigned a USDA Yield Grade.
Figure 1 - Shields used to indicate the USDA grade assigned to beef
carcasses.
Research unequivocally has shown that carcasses of the
same USDA quality grade, but originating from animals of different
breeds or genotypes within a breed, can differ dramatically when their
cuts are cooked, eaten, and evaluated for flavor, juiciness and
tenderness. Knowledge of such anomalies caused the American
Angus Association to envision, develop and market “Certified Angus
Beef” (CAB)—the most successful branded-beef product and
program in the world. The CAB program is an international success
story that also is an example of how USDA carcass grading
standards are used in conjunction with additional certified
characteristics to form the basis for certification.
Current Status Of U.S. Beef Markets
Despite increases in “sustainability” of production and
implementation of new scientific technologies, the weather still plays
an important role in determining the profitability of the beef industry.
Two major influences have impacted U.S. beef production during the
past ten years: (a) drought and (b) use of feed grains—particularly
corn—for energy (Figure 2). As a consequence of these issues, cow
and dairy cow numbers in the U.S. are at all-time lows (Figure 3).
This will pose supply-side issues for the beef industry in the future
MMBLS/D
(due to elasticity of demand for beef), but also has resulted in
significant cow/calf production profitability at the current time.
Profitability drives entrepreneurial spirit; so, it may lead to new
branding initiatives as time progresses. In addition, lower feed prices
in 2014, due to less use in ethanol production, are expected to also
improve margins for beef cattle production.
World Oil Usage (EIA), mmbls/d
56
54
52
50
48
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
OECD
Non- OECD
OECD ‐ Developed Countries: US, Japan, Australia, EU
Non OECD ‐ Non Developed Countries: Brazil, Russia, China, India 05
06
07
08
09
Source: Energy Information Administration
10 11
YEARS
12
13
14
Figure 2 - World oil usage and U.S. corn allocation (Source:
CattleFax, 2014).
- 65
Figure 3 - 2014 Beef and dairy cow inventory in the U.S. (Source:
CattleFax, 2014).
Continued expansion of U.S. export markets, as has been the
case in Brazil as well, provides additional opportunities to improve
beef industry revenue using branding. In the absence of trade
barriers, the export markets (from the U.S. perspective) result in
additional demand for beef and, hence, higher prices (Figure 4). All
of these opportunities though, in the long run, may harm the U.S.
industry because of price elasticity—beef may just become too
expensive. Fortunately, the export markets frequently benefit beef
products that are not readily consumed in the U.S.
Figure 4 - U.S. Beef exports & imports, and retail prices. (Source:
CattleFax, 2014).
Branded Beef Programs—Genetic Constraints
Of the 83 USDA Certified Beef Programs in 2014, 64 use the
name of a breed of cattle in the description of their program and
products. Of those 64 programs, 56 use the word “Angus” as part of
the description for the program or product.
In 2013, Lance
Zimmerman and Ted Schroeder of Kansas State University
developed a “standardized wholesale beef demand index” to
compare economic performance of various beef brands between
2002 and 2012. Their study showed that “aggregated USDA Choiceand-higher beef demand increased 52% during the study, improving
as much as 25 points in a single year; CAB demand increased 79%
in 10 years” when the index values were compared to performance in
2002. It seems clear that the improvement in economic performance
of CAB, as compared even to a relatively high-quality graded product,
was a consequence of differentiating and marketing the “Angus” breed in
certified programs. In fact, according to the National Beef Quality Audit2011, the percentage of fed cattle offered for harvest increased from
45.1% black-hided in 2000 to 61.1% black-hided in 2011.
The premise upon which the Certified Angus Beef (CAB)
program was based was that “breed” could be used as a genetic
- 67
constraint to reduce variability in cooked beef eating satisfaction.
Among carcasses of Angus-cattle origin, there are differences in
expected eating quality and expected cutability; so, minimum/maximum
levels of USDA quality and yield grade factors are used in the CAB
program as constraints to further reduce variability in expected palatability
and expected cutability. Inasmuch as the target-market for CAB is the
food-service trade and the eating quality-conscious supermarket
customer, CAB requires quality-indicating characteristics, for carcasses,
equivalent to the Upper Two-Thirds of the U.S. Choice Grade, along with
compositional and other requirements.
The premise upon which the Certified Hereford Beef (CHB)
program was based was that breed (genetic similarity), plus levels of
USDA quality and yield grade factors, could be used as constraints for
minimizing variability in expected palatability and cutability. For CHB, the
target-market was supermarket customers who desire lean, yet
consistent and palatable beef. As a result, CHB requires qualityindicating characteristics, for carcasses, equivalent to the width of the
U.S. Select Grade plus the U.S. Choice Grade, as well as a USDA Yield
Grade of 3.9 or better.
Although a high proportion of the branded beef genetic
programs—those that require compliance with some genetic constraint—
specify “Angus” in some form or fashion, several other breed programs
have emerged. These include branded beef programs for cattle of the
Red Angus, Texas Longhorn, Akaushi (a red Wagyu), and black Wagyu
breeds. Today, a typical U.S. packing plant uses entire operating shifts to
generate a plethora of branded beef products (National Beef Quality
Audit-2011).
Branded Beef Programs—Certification And Verification Constraints
As mentioned, many beef brands result from carcasses that have
been “certified” or “process verified” by USDA Agricultural Marketing
Service personnel as meeting or exceeding specified (a) live
requirements, (b) quality factors, (c) yield factors, (d) carcass
characteristics, or (e) production practices used to raise the cattle from
which product is derived. Certification by USDA personnel of cattle or
beef carcass/cut characteristics—or verification of the production
processes by which they are generated—provides assurances to
customers that the product is in compliance with labeling claims. Cattle
and beef products, or the processes used to generate them, that are
found by USDA graders to be in compliance with the specification or
production practice specification, receive one of two USDA shields: (1)
the “Accepted As Specified” shield, or (2) the “Process Verified” shield
(Figure 5). Because of third-party conformity assessment, substantial
credibility is associated with certified and process verified products by
consumers. Hence, most branded beef programs that have experienced
success for more than a 3-yr period of time also utilize USDA certification
or process verification programs to assure customers of contractual
compliance.
Figure 5 - USDA Agricultural Marketing Service Shields. (Source: USDA
2014).
On March 1, 2014, there were 83 “USDA Certified Beef Programs”
primarily related to branded beef (USDA certifies many other products for
other purposes). Of those, 61 specified a Live Requirement of
“phenotype” (e.g., 51% black); mostly that Angus cattle are desired. Most
(81) programs specify a minimum level for marbling score. Some USDA
Certification Programs also specify requirements for genotype, carcass
weight, carcass maturity parameters, marbling texture, Yield Grade,
ribeye area, fat thickness, minimum muscling requirements, carcass class
(type), capillary rupture in the ribeye muscle, no dark-cutting
characteristics, or a maximum hump height (to limit bos indicus influence).
- 69
All such traits are characteristics that can be reviewed by USDA graders
visually to determine conformity with the published specification.
Although not currently utilized in the certification of “branded” beef,
additional specifications and verification programs are available that can
provide assurances of other value-determining characteristics associated
with cattle and beef carcasses/cuts. Among these are general overall
condition requirements, carcass fabrication specifications (anatomical and
trim specifications) and microbiological considerations.
Branded Beef Programs—Live Cattle Management Constraints
Almost all packing companies generate at least one branded beef
product that advertises that no hormones (or “growth promotants”) and/or
no antibiotics were used in production of the cattle from which that beef
was derived—sometimes in conjunction with other production
management considerations. Today, should the producer wish to do so,
such labeling claims associated with production practices may be verified
using USDA process verification services. In addition, USDA has
standardized, for some labeling claims, the criteria under which livestock
must be managed to qualify for such labeling claims. These include use
of the terms “Naturally Raised”, “Grass-Fed”, and “Organic.” Those
standards are available to the public via the USDA Agricultural Marketing
Service website.
The most recent edition of the “USDA National Standards For
Organic Livestock” were last published in 2002 by the USDA National
Organics Standards Board. That document states that that beef labeled
using the term “Organic” must be produced: (a) Without use of
pesticides, hormones, antibiotics, irradiation or bioengineering. (b) By
farmers required to preserve soil, conserve water, enhance environmental
quality and treat animals humanely. (c) Under inspection by USDAaccredited private companies and state agencies that certify companies
as “Organic.”
Similarly, beef generated and labeled as “Naturally-Raised” must
have been raised “entirely without growth promotants and antibiotics
(except for ionophores used as coccidiostats for parasite control), and
have never been fed animal (mammalian, avian, or aquatic) by-products
derived from the slaughter/harvest processes, including meat and fat,
animal waste materials (e.g., manure & litter), and aquatic by-products
(e.g., fishmeal and fish oil).”
Requirements for using the term “Grass-Fed” state that the
livestock are raised such that (a) grass and/or forage shall be the feed
source consumed for the lifetime of the ruminant animal, with the
exception of milk consumed prior to weaning; (b) the diet shall be derived
solely from forage and animals cannot be fed grain or grain by-products;
and (c) the livestock must have continuous access to pasture during the
growing season.
According to USDA’s Economic Research Service (October
2013), and while it appears that—for all food products—sales of “Organic”
products now reflect about 4% of total sales of food for use at home, “the
meat, fish, and poultry category, which is dominated by poultry sales,
gained the most over the last decade but still represents just 3% of total
organic sales.” So, and although such markets are growing and an
opportunity for some producers, they still only represent a small fraction of
total beef sales.
Many producers that wish to enter into management-based
branded beef programs that could, potentially, generate increased ranch
income, need to evaluate the risks associated with such a venture as well
as the potential returns on investment. Information concerning the
genetic potential of an individual company’s cattle in such a venture is
critical. Today, collaboration with feeding/finishing companies and use of
instrument carcass evaluation can help allow the dissemination of such
performance and carcass-merit data back to producers.
Branded Beef Programs—Geographical And Other Constraints
During the past decade, several branded beef programs have
begun to emerge that constrain participation in the program to specific
geographical regions. This is accomplished through several means: (1)
by participation in ownership cooperatives, (2) by membership in local,
state or national cattle or beef production organizations, or (3) by
contracting cattle sales through private marketing or packing companies.
Usually, beef brands that are constrained by geography are generated by
- 71
smaller producers (i.e., in contrast to Tyson, Cargill, JBS, Marfrig, etc.).
An example of a geographically-constrained beef brand in the U.S. is that
of “Colorado’s Best Beef Company which “is a family-owned, natural beef
operation” that is not certified. “Cattle are pasture-raised and cornfinished to perfection to create beef that is high in quality and very
flavorful; Charolais and Charolais crossbred cattle are raised the old
fashioned way.” They guarantee: “All Natural, No Feed Antibiotics, No
Growth Hormones, No Steroids, Dry Aged 14-21 Days, No Artificial
Ingredients, Minimally Processed, Humane Treatment.”
Today, it takes smaller U.S. companies to meet such geographical
constraints for a number of reasons, including size of the market, supply
and, most recently, implementation on an international scale of Global
Food Safety Initiative standards (GFSI; e.g., SQF, BRC, FSSC 22000,
etc.). For example, the Issue 6 of the BRC Global Standard for Food
Safety (Global Standard For Food Safety Interpretation Guideline, BRC,
London, June 2012) requires that companies that make labeling claims
“related to the raw materials used in products can be substantiated and
the BRC audit process provides a suitable evaluation of the site’s
management of the chain of custody, where claims are made relating to
primary agricultural schemes . . .” Types of claims covered by the BRC
standard include: (a) varietal claims (e.g., Aberdeen Angus beef), (b)
origin claims (e.g., Florida grapefruit), (c) assurance claims (e.g., DolphinFriendly Tuna), and (d) identity-preserved claims (e.g., GMO-free; ).
Larger companies that are GFSI-certified should consider these
requirements prior to initiating a new program.
Examples of additional branding criteria include eating quality
claims (e.g., guaranteed tender), nutritional claims, and the “story” behind
how a given product was grown/raised (e.g., “Story Beef”). Quite often,
such claims may not be certified or process verified, which reduces—in
theory—consumer credibility for the claims being made on the product
label. For such claims, though, traceability of the production and
manufacturing process is of vital importance to the verification of the
claims being made.
Lastly, and likely due to recent demand for information by
consumers concerning how “sustainable” products are, there are
developing markets for “locally-grown” and consumer “co-production”
models for growing and harvesting crops and livestock. Co-production
models utilize a relatively new concept of engaging the consumer in the
production of the product—to share in the benefits, values and
profits/losses. Although co-production models have not yet become
widely popular in livestock enterprises, it appears to be only a matter of
time; most American communities have seen wide-spread growth of such
production systems for fruits, produce, and other foods. The largest coproducer of “Organic” products in the U.S., a company called Grant
Farms, recently went bankrupt (Denver Post, January 16, 2013)—
attributing their failure to “a crushing amount of debt.” Nonetheless, and
given the success that such enterprises have experienced in multiple
communities for production of fruits and produce, the option is perhaps a
viable alternative to the future of beef branding.
CONCLUSIONS
Branded beef programs offer producers an opportunity, either
within or among industry marketing sectors, to improve the quality,
consistency and value of the beef that they produce. Improved quality
and consistency, when associated with a brand name by consumers,
results in greater demand for products and, hence, higher prices and
more profit. When a branded product line results from alliances or
partnerships established across several marketing sectors of the beef
industry, the additional profits—when compared to beef marketed as a
“commodity” product—can be shared among all participants. Branded
products can be differentiated from those of competitors at the
consumption level by unique characteristics that are only limited by our
imagination. Programs currently available constrain beef products by
any—or all—of: (1) genetic background, (2) compliance with process and
product specifications, (3) management practices utilized to produce beef,
and/or (4) geographic location of production and other considerations.
Programs certified or verified by USDA, when compared to those that are
not USDA certified, have additional credibility in that compliance with
contractual obligations is confirmed by a sovereign third party.
NUTRITION AND IMMUNE SYSTEM IN BEEF
CATTLE: IMPACTS ON HEALTH AND WELL-BEING
OF THE ANIMAL
Jeffery A. Carroll and Nicole C. Burdick Sanchez
Livestock Issues Research Unit
USDA-ARS
Lubbock, Texas, USA, 79403
Corresponding author: [email protected]
INTRODUCTION
Dating back hundreds, or perhaps even thousands, of years,
humans have been concerned with the food they consume, and the
potential impact of their food selection on their health and well-being.
Herbs, spices, plant extracts, various animal protein and fat sources,
and plant derived protein and fat sources have all been consumed by
human in an effort to boost immunity, prevent/cure diseases, and to
increase longevity. Interestingly, while humans have always been
fascinated with providing their own bodies with the most wholesome
and health-benefitting foods, they have to a great extent ignored the
same biological principals when it comes to feeding livestock. It has
only been in the last decade or so that consumers have become
more aware and informed with regard to the diets fed to livestock.
However, outside of livestock production, the primary focus has been
on the potential impact of various livestock feed components on the
consumers’ health and well-being, with very little attention given to
the potential impact on the health and well-being of the livestock
themselves.
The driving force associated with modern livestock production,
has been, and will continue to be, economics. Dietary components for
livestock diets have been selected over the years primarily based
upon the cost and accessibility of the ingredients. Without these
constraints, livestock producers would undoubtedly select feed
ingredients based upon their ability to optimize animal performance
and health, thus increasing their profitability and reducing the need
for medication in livestock production systems. Unfortunately, this is
not the scenario in which livestock producers find themselves, and
they must continue to adapt and implement changes in order to
provide a consumer-acceptable product, while simultaneously trying
to remain profitable.
A major consumer-based concern that has continued to grow
and garner attention is the issue associated with the use of feedgrade antibiotics and antimicrobials in livestock production. As
evidenced by the recent U.S. Food and Drug Administration
guidelines issuance associated with the use of feed-grade antibiotics
and antimicrobials, this long-used common practice within the
livestock industry has a finite life span. Livestock producers are being
“encouraged” to move away from these production tools, and will
therefore be seeking more natural, non-synthetic, feed ingredients as
alternative management strategies.
However, to be successful during this transitional period, livestock
producers must also gain a better understanding of the relationships
between animal stress, nutrition, immune function, and overall animal
health. There needs to be an increased awareness associated with both
naturally occurring and nutritionally-induced variations that exist with
regard to an animal’s immune function, as well as variations in other
physiological processes such as the stress response that may impact
immune function and overall health (Figure 1).
CATTLE IMMUNITY
The immune system is not a single entity, but rather a
complex, integrated system regulated by a multitude of specialized
cells and chemical messengers. In general, however, the immune
system can be separated into three broad components; natural
immunity, innate immunity, and acquired immunity, all of which must
be fully developed and functioning properly to provide adequate
immunological protection. Natural and innate immunity are typically
grouped together under the category of innate immunity. Therefore,
when discussing innate immunity, it is typically assumed that one is
including natural immunity as well.
Natural Deviations
- 75
Management Influences
Breed Effects
Sexual Dimorp
hism
Animal Temperament
Diet
Housing Conditions
Earlyvs NormalWeaning
Variations in Innate
Immune Function
Environmental Stress
Relocation/Commingling Stress
Figure 1 - Factors that can have a significant influence on the function of
the innate immune system of cattle. Naturally occurring
deviations in the innate immune system as well as the
influence of various management practices on the immune
system are often overlooked in production systems.
Innate immunity is considered to be the first line of defense
against pathogens; whether bacterial, viral, protozoal or fungal. It
includes physical barriers such as the skin, mucosal secretions,
tears, urine, and stomach acid, as well as complement and antigennonspecific cellular components and is designed to elicit an
immediate or acute response (0 to 4 h) following exposure to an
antigenic agent (Männel, 2007; Barton, 2008). While primarily
consider to be a non-specific immune response, recent evidence
suggests that the innate response may in fact be specific to the
pathogenic agent encountered.
Functional aspects of the immune system are highly regulated
by the stress response. Ultimately, within the animal, the immune
system response to stress is dependent upon the type of stress
encountered (i.e., acute versus chronic). In some instances of acute
stress, such as that resulting from bites, punctures, scrapes or other
challenges to the integrity of the body, stress hormones are
associated with priming the immune system in a manner to prepare
for potentially invading pathogens and subsequent infection.
However, when an animal experiences prolonged or “chronic” stress,
the effect of stress hormones on the immune system shifts from a
preparatory event to a series of suppressive events first at the cellular
level and then eventually across the entire immune system spectrum.
Several factors influence the stress-immune interaction, including
age, breed/species, environment, gender, health status, previous
exposure, and personality/temperament.
NATURAL VARIATIONS IN CATTLE IMMUNITY
The innate immune response to pathogens is essential for
animal survival. While always present to some degree, innate
immunity can be modulated in either a beneficial or detrimental
manner by a number of factors including wounds, dehydration,
nutritional status, genetics, stress, and various peptide hormones.
The immune system can be regulated by several different endocrine
secretions, with the most prominent being those secreted in response
to stress. There has been an increased effort to elucidate the
interactions between stress responsiveness and immunological
parameters in cattle that may be either predisposed to or resistant to
the detrimental effects of stress due to genetic programming and/or
prior experiences. Interestingly, there are cattle that demonstrate
differential stress and immunological responses due to previous
exposure to various managerial, environmental, nutritional, or
pathogenic stressors or due to varying temperaments within a
genetically similar group of animals. Additionally, different stressors
evoke differential responses based on whether the stressor is
psychological, physiological, or causes pain. This further influences
the nature of an immune response. Realizing that these differences
exist may allow for alternative management strategies to overcome
barriers that these distinctions present.
With regard to cattle temperament, the magnitude of stress
responsiveness has been directly associated with the level of
excitability the animal displays during interactions with humans.
Interestingly, temperamental cattle have been reported to have a
reduced
adrenocorticotropin
response
when
administered
- 77
corticotrophin-releasing hormone, but not when administered
vasopressin (Curley et al., 2010). Additionally, cattle temperament
has been linked to variations in the innate and adaptive immune
responses. Specifically, temperamental cattle have been reported to
have lower in vitro lymphocyte proliferation and lower in vivo vaccinespecific IgG concentrations as compared to more calm cattle (Oliphint
et al., 2006). However, temperamental cattle have also been reported
to demonstrate reduced sickness behavior, a reduced febrile
response, and altered proinflammatory cytokine responses following
exposure to an endotoxin (Burdick et al., 2010). Therefore, while
cattle temperament clearly influences both the stress and immune
responses, it remains to be determined whether or not these
alterations impact overall animal health and well-being.
NUTRITIONALLY-INDUCED VARIATIONS IN CATTLE IMMUNITY
While gender, breed, and temperament effects occur naturally,
environmental factors, such as nutrient availability (e.g. nutritional
supplements), can also influence cattle health. However, the specific
type of nutritional supplement that may benefit a producer depends
on many factors, including but not limited to health status, age of
animal, and management strategy.
For more than three decades scientists have investigated the
use of various nutritional strategies to enhance the immune system of
livestock throughout various stages of production. In addition to
vitamin and mineral supplementation, lipid, protein, and amino acid
forms and concentrations within livestock diets have been evaluated
extensively as to their potential impact on the immune system.
Countless studies have documented the immunomodulatory
properties of various vitamins (A, B6 and B12, C, D, and E), minerals
(zinc, copper, iron, magnesium and selenium), animal products
(spray-dried plasma, fish oil and fish meal), yeast products, and
plants/plant products (Echinacea, Yucca, Quillaja, and citrus
pulp/peel) within domestic livestock diets.
Numerous dietary factors, including protein concentration,
potassium concentration, and energy concentration (see review by
Carroll and Forsberg, 2007) have been known to influence
performance and health of cattle for many years. In non-ruminants,
essential amino acids, linoleic acid, vitamin A, folic acid, vitamin B6,
vitamin B12, vitamin C, vitamin E, zinc, copper, iron and selenium (Se)
have been reported to affect one or more indexes of immunity
(Calder and Kew, 2002). Unfortunately, less is known about the
nutritional regulation of immunity in ruminant livestock. But, it may
safely be assumed that nutrients, at the tissue level, will have similar
effects on immunity in ruminants as in non-ruminants.
Recent work by our laboratory, in collaboration with others,
has demonstrated beneficial effects of supplementation with
chromium propionate, and yeast and yeast-based products (e.g. live
yeast, yeast cell wall, or combinations thereof) in cattle. Specifically,
supplementation of newly-received cattle at a feedlot with chromium
propionate increased basal and endotoxin-induced rectal temperature
(Figure 2), enhanced the pro-inflammatory cytokine response (Figure
3), altered lipid metabolism (Figure 4), and enhanced performance
(Bernhard et al., 2012a,b; Burdick et al., 2012). Similarly, receiving
heifers supplemented with yeast cell wall maintained greater vaginal
temperature and greater feed intake and average daily gain when
exposed to a subcutaneous endotoxin challenge during a period of
heat stress (Young et al., 2012). These nutritional supplements can
provide beneficial immunoprotection while maintaining or enhancing
performance in cattle. However, the degree of benefit of a particular
supplement is highly dependent upon the health status of the cattle,
as healthy cattle do not require immunological protection. Nevertheless,
nutritional supplementation can be highly advantageous, and can also
serve as an insurance policy for when a pathogen infects the herd.
- 79
Figure 2 - Rectal
temperature
response
to
an
endotoxin
(lipopolysaccharide, LPS; 0.5 µg/kg body weight) challenge
(Control, n = 10; Chromium, n = 10). Recreated from Burdick et
al., 2010.
Figure 3 - Interleukin-6 response to an endotoxin (lipopolysaccharide,
LPS; 0.5 µg/kg body weight) challenge (Control, n = 10;
Chromium, n = 10). Treatment means differ: *P < 0.05; †P <
0.08. Recreated from Burdick et al., 2010.
Figure 4 - Effect of chromium propionate (CR) supplementation (0.5
g of glucose/kg of BW) on the change in non-esterified
fatty acid (NEFA) concentrations during a glucose
tolerance test (GTT). Crossbred steers were fed a diet
that included 0 (Con; n = 10) or 0.2 mg/kg of Cr.
Recreated from Bernhard et al., 2012b.
CONCLUSION
The consumer-based concern and pressure associated with
products fed to livestock is not likely to ease in the near future. As
consumers become more cognizant of the feed that is consumed by
the livestock they consume, producers will need to refine livestock
management in order to maintain health and productivity in their
animals. The use of nutritional supplements that act as beneficial
immunomodulators, while maintaining productivity, will be essential
as the regulatory agencies move toward a complete ban on feedgrade antibiotics and antimicrobials. While these supplements may
not have measurable effects in healthy animals, they serve as an
- 81
insurance policy to protect against the threat of pathogenesis should
it occur.
Additionally, it’s important to realize that several factors influence
the stress-immune interaction, including age, breed/species, environment,
gender, health status, previous exposure, and personality/temperament.
Given that the innate immune system provides the first line of
defense, understanding the effects of stress hormones and nutrition
on innate immunity holds a great deal of potential with regard to
improving cattle health, and ultimately productivity. Continued
research efforts into these complex interactions may allow the
implementation of alternative management practices, improved
selection programs, and/or implementation of various nutritional
strategies to prevent or overcome significant production losses and
animal health care costs for livestock producers.
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immune system. J. Clin. Invest. 118:413-20.
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supplementation alters the performance and health of feedlot cattle during
the receiving period and enhances their metabolic response to a
lipopolysaccharide (LPS) challenge. J. Anim. Sci. 90:3879-3888.
Bernhard, B.C., N.C. Burdick, R.J. Rathmann, J.A. Carroll, D.N. Finck, M.A.
Jennings, T.R. Young, and B.J. Johnson.
2012b. Chromium
supplementation alters both glucose and lipid metabolism in feedlot cattle
during the receiving period. J. Anim. Sci. 90:4857-4865.
Burdick, N.C., Carroll, J.A., Hulbert, L.E., Dailey, J.W., Ballou, M.A., Randel, R.D.,
Willard, S.T., Vann, R.C., Welsh, Jr., T.H. 2010.Temperament influences
endotoxin-induced changes in rectal temperature, sickness behavior, and plasma
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Burdick, N.C., B.C. Bernhard, J.A. Carroll, R.J. Rathmann, and B.J. Johnson. 2012.
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Calder PC, Kew S. 2002. The immune system: A target for functional foods? Br.
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Netherlands, pp. 105-149.
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Young, T.R., N. C. Burdick, J.A. Carroll, M.A. Jennings, J. T. Cribbs, R.J.
Rathmann, J.R. Corley, and B.J. Johnson.
2012. Yeast cell wall
supplementation alters the performance and physiological response of beef
heifers following an immune challenge. J. Anim. Sci. 90(E-Suppl. 3):221
(Abstract # 217).
INNOVATIONS IN THE IDENTIFICATION OF
GENETICALLY-SUPERIOR CATTLE: IMPACTS OF
GENOMIC TOOLS ON GENETIC EVALUATION
PROGRAMS
Alison Van Eenennaam
University of California, Davis, CA USA [email protected]
UTILIZATION OF DNA INFORMATION IN THE BEEF CATTLE
INDUSTRY
In recent years DNA marker information has been effectively
utilized to identify animals that are carriers of recessive alleles for
genetic conditions. This has been of particular value for the
identification of genetic defect(s), color, and horned/polled status.
Prior to the advent of this technology the only way to test if a sire was
a carrier of a particular genetic defect was to “test mate” him to a
given number of known carriers of the defect or an even greater
number of his own daughters of unknown carrier status. Even then
definitive conclusions could only be drawn if he sired an afflicted calf.
If all corresponding offspring were free of the defect, then it would be
possible to assign a certain probability to the sire being a non-carrier
with the probability being dependent on the number of calves born
from a particular mating. Today carrier status can be determined
rapidly with a simple DNA test. DNA-marker technology has also
proven very useful for assigning (or more correctly excluding)
parentage. More recently, single nucleotide polymorphism (SNP)
panels consisting of thousands of markers have been developed to
test for a portion of the genetic merit of an animal for a variety of traits
ranging from growth to tenderness and carcass merit. The remainder
of this paper will focus on the use of DNA information for this
purpose.
Genomic selection (GS), the estimation of the genetic merit of
a genotyped animal based on prediction equations derived from large
ancestral training populations with both phenotypes and genotypes
(Figure 1), has revolutionized the dairy cattle breeding industry and
has been implemented with varying degrees of success in other
animal breeding programs including swine, poultry and beef cattle.
The adoption of GS in the beef industry has been slow as compared
to the dairy cattle industry. There are many reasons for this disparity.
The first is that there are many breeds with varying characteristics
designed to fit the different environments associated with beef cattle
production, as compared to a single dominant breed (Holstein) in
dairy. Secondly, the beef industry does not utilize artificial
insemination (AI) very heavily. As a result, there are fewer highaccuracy sires available to provide a within-breed reference
population. Additionally, there are no obvious beneficiaries willing to
pay for the development of phenotyped and genotyped training
populations, as with the AI studs in the dairy industry, due to the
lesser use of AI in the beef industry.
The development of training populations in the beef cattle
industry has been disjointed. Some companies, such as GeneSeek
whose parent company has acquired Igenity, and Zoetis (formally
Pfizer Animal Genetics), saw this void as a business opportunity
(Garrick, 2011) and paid for the genotyping of semen collections from
AI sires put together by individual researchers, or developed their
own training populations. This involvement of commercial genomic
companies into beef cattle genetic evaluations introduced a
proprietary component into the process of ranking animals based on
genetic merit, and sometimes made it difficult to obtain validation
data (Van Eenennaam et al., 2007) to verify the accuracy of the
genomic test results.
-
85
Figure 1 - Overview of the principles behind genomic selection (GS),
GS relies on a large number of individuals in a genotyped
and phenotyped training population from which to derive a
genomic prediction equation. This equation can then be
used to estimate the genomic breeding value, also known
as the molecular breeding value, of unphenotyped
individuals from a selection candidate populations based
solely on genotype. QTL = quantitative trait loci; SNP =
single nucleotide polymorphism. Figure modified from Van
Eenennaam et al. (2014).
METHODS OF REPORTING DNA TEST RESULTS
Many of the early recording systems to relay marker panel
results were categorical in nature. For instance, systems existed that
provided one star for each favorable allele regardless of the
proportion of variation explained by the marker. Others provided a 110 scale where genotypes were categorized by the impact they had
on the trait of interest. Neither of these systems allowed for the
inclusion of DNA results into national cattle evaluations (NCE). More
recently marker panel results have been reported as Molecular
Breeding Values (MBV). Although MBV is the term that is being used
by the scientific community, DNA testing companies have coined
unique names to identify their respective products in the market place
(e.g. Molecular Value Prediction [MVP] and Genetic Prediction
Difference [GPD]).
DIFFERENCES BETWEEN MBVs AND EPDs
Expected progeny differences (EPD) provide an estimate of the
genetic potential of an animal as a parent based upon
ancestral/pedigree information; his/her own performance records,
and the records of his/her progeny and other relatives. An EPD
includes all of this pedigree and performance information and
accounts for all of the genetic variation that affects a particular trait.
Conversely, DNA marker tests reveal the genotype of an animal for
specific DNA markers for a particular trait but, to date, do not account
for all of the genetic variation.
Accuracy
When DNA from an animal is submitted for a DNA-test, there
is an accuracy associated with that result. Accuracy has multiple
meanings. One definition is “degree or extent of freedom from
mistake or error”. Genotyping generally has a high level of technical
accuracy or precision, meaning that there are rarely errors in the
actual results of the DNA test. However, in animal breeding,
accuracy refers to how well an estimate of the genetic merit (e.g.
-
87
EPD, or DNA-test result) predicts the true genetic merit of an animal.
One measure of this genetic prediction accuracy is the correlation (r)
between a genetic merit estimate and the true genetic merit of that
animal. Accuracy values can range from 0 (in which case the
estimate has no relationship to an animal’s true genetic merit) to 1 (in
the theoretical situation where the estimated breeding value is equal
to the true breeding value). In practice accuracy values never reach
the theoretical limit of 1, although very high accuracy of extensively
used AI sires can reach 0.99.
The accuracy associated with an EPD increases as more
information becomes available on that individual. Initially EPDs are
derived from information on an animal’s parents (called a pedigree
estimate). Once an animal has its own measurement or performance
record, the accuracy of the EPD increases and continues to do so as
the animal has recorded progeny. In some countries, the accuracies
of genetic predictions are reported as the correlation between the
estimated value and the “true” value. With progeny test information,
this accuracy measure quickly attains a high value as progeny
numbers exceed 20, especially for traits with moderate to high
heritability. DNA information will therefore have very little impact on
high accuracy AI sires. The phenotypic records of their progeny will
already result in high accuracy genetic evaluations. However, in
young animals with no phenotypes, DNA testing offers an opportunity
to improve accuracy above that associated with the pedigree
estimate. This is especially true for low heritability traits where the
boost that genomic information provides to accuracy is equivalent to
a larger number of progeny records.
The reason that DNA tests are able to increase the accuracy
of EPDs is that they have the ability to account for a phenomenon
called “Mendelian sampling”. This term is used to describe the
sampling that occurs when parents pass on a random sample of half
of their DNA to their offspring. Every allele, good or bad, has an equal
likelihood of being inherited. One could envision a scenario where an
animal could receive only the most desirable alleles from both
parents resulting in a large favorable Mendelian sampling effect or
the exact opposite which could result in a large unfavorable sampling
effect. Perhaps the best example of this is a set of flush mates.
Although all of them have the same pedigree estimate, they may
differ considerably in terms of their performance and ultimately their
EPDs due to Mendelian sampling. This effect can be quantified using
contemporary group deviations and is a measure of how much better
or worse an animal is compared to the average of its parents.
Mendelian sampling is the reason that performance records on the
individual and its progeny are required to obtain accurate genetic
predictions. Individual records provide some information on the
sampling of alleles inherited by an animal, and progeny information
provides even greater insight as to the sum of the additive effects that
the animal is passing to the next generation. DNA tests have the
potential to view into the black box of Mendelian sampling at birth and
reveal which alleles an animal inherited.
The accuracy of a DNA test at predicting the true genetic merit
of an animal is primarily driven by the amount of additive genetic
variation accounted for by the DNA test. Thallman et al. (2009) found
that the best predictor of this proportion was the square of the genetic
correlation between the MBV and the trait of interest. The first
generation of DNA tests for complex traits in beef cattle (e.g.
GeneStar) did not have high accuracies because the small number of
markers (1-10) included in these tests were associated with only a
small proportion of the additive genetic variation for the trait of
interest (Allan and Smith, 2008). As the number of informative
markers in a DNA test increases so will the proportion of additive
genetic variation explained by the test.
Since the first marker tests were developed, a large number of
SNP markers have been identified in the bovine genome. As marker
panels grew in size from hundreds to thousands of markers they
were able be able to track the inheritance of an increased number of
genes, and when these genes were associated with genetic
variability in the trait under selection then these tests were able to
explain a larger proportion of the overall genetic variation for that trait
(i.e. increased accuracy). What is the benefit of higher accuracy
values on young sires? For the seedstock producer, it enables the
selection of truly superior animals earlier in life. It has also enabled
-
89
seedstock producers to supply clientele with a product that has less
risk of change associated with it. The benefit to commercial
producers lies in the ability to buy yearling bulls with more certainty
surrounding their EPDs.
Increased accuracy enables the confident selection of truly
superior animals. For instance, if calving ease is a concern for a
commercial producer who buys yearling bulls then there is an
inherent risk that the bull’s true genetic merit and his predicted
genetic merit are not close. It would be advantageous to have more
information from which to predict the genetic merit of yearling animals
so that the predicted value was a closer estimate of the true value.
Combining phenotypic and molecular data, particularly for traits
that cannot be measured early in life, can lead to faster genetic
change. The factors that impact the rate of genetic change are the
accuracy of selection, the genetic standard deviation, the selection
intensity, and the generation interval. Generation interval is defined
as the average parental age when the offspring are born. Typically
this is six years of age in beef cattle. Genetic change (G) per year
can be derived by the breeder’s equation.
THE BREEDER’S EQUATION
G = [(Accuracy of Selection)*(Selection Intensity)*(Genetic Standard Deviation)]
Generation Interval
It is clear that if the generation interval were to decrease then
the rate of genetic change would increase. The benefits of including
molecular information in the calculation of EPDs for yearling bulls will
depend on the marker panel itself. The more genetic variation that is
explained by the panel (i.e. the higher the genetic correlation (r)) the
larger the increase in accuracy. Marker panel results should be
thought of as another phenotype, correlated to the trait of interest,
which can be included in the genetic prediction. In other words, the
addition of the DNA panel phenotype adds to the amount of
information and consequently provides an increase in accuracy
proportional to the amount of variation explained by the panel.
BENEFITS OF COMBINING MOLECULAR AND PHENOTYPIC DATA
For breeders to make the best use of genomic data, it needs to be
combined with traditional sources of information (i.e. phenotypes and
pedigrees) in genetic evaluations. To incorporate DNA test information
into genetic evaluations, it is necessary to estimate the accuracy (r) of
DNA tests in a validation or calibration population outside the discovery
set of animals. This process provides the parameters required for their
incorporation into NCE. In some countries, a centralized body is
responsible for beef cattle genetic evaluations (Johnston et al., 2012;
Wickham and Dürr, 2011). However in the US, breed associations are
responsible for genetic evaluations. Molecular breeding values (MBVs)
are being incorporated into NCE by breed associations to provide
genomic-enhanced EPDs (GE-EPDs) to industry in a variety of ways.
NATIONAL CATTLE EVALUATIONS IN THE U.S.
The American Angus Association is including MBV information
from two commercial companies as a correlated trait in weekly multitrait
BLUP evaluations (Kachman, 2008). As of 2013, two USD$75 products
are being offered for the genetic evaluation of Angus cattle, the
GeneSeek Genomic Profiler (GGP-HD) test (which replaced the 384 SNP
Igenity® Profile) (GeneSeek, Lincoln, NE), and a 50K SNP chip
(Matukumalli et al., 2009) offered by Zoetis (Kalamazoo, MI). Genomic
data from these two companies is incorporated into the Angus
Association’s national cattle evaluation GE-EPDs on a weekly basis.
Breeds other than Angus have put together their own training
populations by genotyping some of their own AI bulls and obtaining 50K
genotypes from the influential bulls that were genotyped at the US Meat
Animal Research Center (US-MARC) in Clay Center, Nebraska as part of
the 2,000 Bull Project, which involved 50K genotyping of 2,026 animals
from the 16 most prominent breeds (Angus, Beefmaster, Brahman,
Brangus, Braunvieh, Charolais, Chiangus, Gelbvieh, Hereford, Limousin,
Maine-Anjou, Red Angus, Salers, Santa Gertrudis, Shorthorn, and
Simmental) in the US beef industry. GeneSeek also donated their
database of high-density genotypes (Bovine 50K and Illumina HD (777K))
on over 5,000 animals from many breeds to help increase the size of the
-
91
training populations. Breed associations in collaboration with Dr. Dorian
Garrick at Iowa State University have developed within-breed genomic
prediction equations. Table 1 shows the most current accuracies of MBVs
from US breed associations (Saatchi et al., 2011; Saatchi et al., 2012;
Saatchi et al., 2013). These accuracies are similar to having 5-25 progeny
records. The accuracy (r) of a progeny test [
where a =
and h2 = trait heritability (i.e. proportion of variation that is due to
genetics)] as shown below.
Accuracy across breeds
It has been shown that genomic prediction equations developed in
one breed do not perform well in another breed (Harris, 2008). This is
thought to be due to a breakdown in linkage disequilibrium (LD) between
informative markers and quantitative trait loci (QTL) in across breed
predictions (de Roos et al., 2009; de Roos et al., 2008). In other words a
marker (A) that is associated with a good effect on a given trait in one
breed is associated with an undesirable effect on that trait in a second
breed. LD measures the degree to which alleles at two loci are
associated. It has also been shown that some of the accuracy associated
with genomic selection is due to the relationships between individuals in
the training population and those in the selection candidate population
(Habier et al., 2010). Relatives are more likely to share markers and have
the same characteristics, but that does not mean those markers are
necessarily associated with a specific QTL that affects a trait of interest.
This source of “familial linkage” accuracy is not expected to be predictive
across breeds. Even within Angus, tests trained in North American Angus
were less accurate when used in the Australian/New Zealand Angus
population, and required regional recalibration for that population and
production system (Johnston et al., 2010). Tests are likely to be less
accurate (explain less of the genetic variation) when used to evaluate
more-distantly related animals, such as those in another country where
animals may be several generations removed from U.S. genetics.
Table 1 - Realized accuracies (r; correlation between deregressed
breeding value and molecular breeding value) resulting from
genomic selection prediction equations trained in US beef cattle
breeds. Numbers in brackets indicate size of training population.
The Red Angus training data set includes some Black Angus
cattle that have EPD in the Red Angus Association. Table
excerpted from Van Eenennaam et al. (2014).
Trait Heritability
(h2)
Number of progeny records available
5
25
50
Accuracy (r)
100
0.1
.34
.63
.75
.85
0.3
.54
.82
.90
.94
0.5
Trait (# training
population)
Birth weight
.65
Red Angus Angus
(6,412)b
(3,500)
0.75
0.64
.88
Hereford
(2,980)
0.68
.99
.995
Simmental Limousin
Gelbvieh
(2,800)
(2,400)
(1,181)
0.65
0.58
0.41
Wean weight
0.67
0.67
0.52
0.52
0.58
Yearling weight
0.69
0.75
0.60
0.45
0.76
0.34
—
Milk
0.51
0.51
0.37
0.34
0.46
0.34
Fat thickness
0.90
0.70
0.48
0.29
—
—
Rib eye area
Marbling
Calving ease
direct
Calving ease
(maternal)
Scrotal
circumference
0.75
0.85
0.60
0.75
0.80
0.69
0.49
0.43
0.68
0.59
0.63
0.45
0.63
0.65
0.52
0.48
0.56
0.48
0.32
0.73
0.51
0.32
0.51
—
—
0.71
0.43
—
0.45
0.50
Many commercial beef cattle producers take advantage of the
benefits of heterosis (Van Eenennaam, 2013), and are engaging in
systematic crossbreeding or buying crossbred or composite bulls. It
was hoped that pooling training populations across breeds, or training
in multibreed populations might improve the accuracy of predictions
(Goddard et al., 2010). To investigate this further, the accuracy of
genomic predictions derived from two large training data sets from
the US-MARC were evaluated across multiple breeds and in
-
93
crossbred cattle. The first training data set was comprised of data
from the 2000 Bull Project. Deregressed EPD (Garrick et al., 2009)
were used as “phenotypes” for training the prediction equations. The
second was 50K genotypes and adjusted phenotypes from 3,358
crossbred animals derived from the USMARC Germplasm Evaluation
Project (GPE). Although more genotyped animals were included in
the GPE training population, the amount of phenotypic information
used in training was less, as de-regressed EPD in the 2000 Bull
Project population included data from multiple progeny records.
Moderate genetic correlations (r = 0.23-0.42) were found between
2,000 Bull Project-trained genomic predictions for growth traits in
multiple purebred beef breeds. Lower correlations (r = 0.19-0.37) of
limited value were found when using the crossbred GPE-derived
genomic prediction equations (Weber et al., 2012a; Weber et al.,
2012b).
It was also envisioned that the increased marker density of the
770,000 SNP Illumina HD (777K) SNP chip might also help improve
the accuracy of across-breed predictions (de Roos et al., 2009;
Goddard, 2009), although preliminary data in dairy cattle showed only
a very small improvement resulting from pooling Holstein and Jersey
into a multi-breed training population that had real or imputed 777K
genotypes (Erbe et al., 2012). In some cases the accuracy actually
decreased, suggesting that because there are differences in the LD
between single markers and QTL across breeds, pooling of data
might actually dilute associations of markers with phenotypes.
PROSPECTS FOR INTERNATIONAL BEEF CATTLE GENETIC
ANALYSES
Pooling data across countries represents an attractive
approach to increase the size of the training population for expensive
to measure traits (Dürr and Philipsson, 2012) and has worked in the
dairy industry, e.g. in the Brown Swiss breed (Bouquet and Juga,
2013), although this assumes that markers are in tight LD with QTL
and minimal genotype by environmental (GxE) interactions. If
markers are tracking familial linkage, then this approach will only
improve the accuracy of prediction equations if the populations share
common genetics. In Hereford it was found that genomic predictions
for 100 Argentine, 75 Canadian, and 395 Uruguayan Hereford
animals genotyped using the Illumina BovineSNP50 BeadChip using
marker estimates from training on 1,081 American Herefords (AMH),
were considerably less accurate than corresponding predictions in
AMH animals (Saatchi et al., 2013). The authors postulated this was
due to two possible reasons: 1) lower genetic relationships among
foreign and AMH animals than the genetic relationships among AMH
animals, and/or 2) there are GxE interactions (between marker
effects and country). Because South American B. taurus taurus
breeds are genetically separated from the main European and North
American cattle breeds, and GxE are likely; decreased accuracy
would also be expected when using genomic predictions developed
elsewhere (Montaldo et al., 2012).
Nelore is the most numerous breed raised in Brazil, with more
than 80% of the contribution to the Brazilian herd of close to 200
million cattle (Montaldo et al., 2012). Given that genomic prediction
equations are not accurate across B. taurus breeds it is assumed that
Nelore-specific prediction equations will need to be developed.
Special Bos indicus SNP chips have been developed using SNPs
with a high minor allele frequency in Nelore and Brahman cattle.
GeneSeek has developed two such products – the GGP-HDi (~74K)
and the GGP-LDi (~20K) which market for USD$80 and USD$45,
respectively. Of course these products will only have value if there
are accurate within-breed genomic prediction equations available for
Nelore. Several different groups [Zebu Breeders Association, AgroPecuária CFM Ltda/GMAB, Agropecuária Santa Bárbara, Associação
Nacional
de
Criadores
e
Pesquisadores
(ANCP;
http://www.ancp.org.br/), Condominio Agropecuário Irmãos Penteado
Cardoso/Fazenda
Mundo
Novo/GMAB
(http://www.fazendamundonovo.com),
Conexão
Delta,
Geneplus/Embrapa, Programma de Avaliação e Identificação de
Novos Touros (http://www.crvlafoa.com.br/paint.asp)] conduct Nelore
genetic evaluations, using data from Brazil, Paraguay, and Colombia.
Collectively these groups analyze more than 2 million records and
-
95
10,000 bulls in their data sets of growth, reproductive, carcass, and
meat quality traits. Agro-Pecuária CFM Ltda, ANCP, and Conexão
Delta G/Agropecuária Jacarezinho, in partnership with 2 international
companies (Neogen – parent company of GeneSeek – and Zoetis)
and a Brazilian company (Genoa Biotecnologia), are trying to develop
accurate genomic prediction equations to improve the accuracy of
their genetic evaluations of Nelore cattle (Montaldo et al., 2012).
Information from SNP chips can also be used to determine
genetic relationships between animals with no or incomplete pedigree
information. This will assist in developing genetic evaluations for
populations with incomplete pedigree information. The lack of
pedigree is an important factor affecting the possibility of doing
genetic evaluations in many Latin American beef cattle populations.
Genomic information can be used to determine the breed
composition of animals at the individual level, enabling a more
accurate estimate of the breed composition of animals in a
composite breed or crossbred populations (Montaldo et al., 2012).
As DNA testing becomes more comprehensive and potentially
incorporates a larger number of traits, it may provide a selection tool
for traits where no other information or selection criteria exist. Many
of the traits that influence the profitability of beef production are not
currently included in NCE. These include traits that are expensive or
difficult to measure (e.g. feed efficiency and fertility), occur late in life
(e.g. stayability), or are experienced by a downstream segment of the
cattle industry such that the relevant phenotypes (e.g. disease
susceptibility in the feedlot) are never relayed back to the breeder.
There are no preexisting databases of phenotypes for these traits
available from which to form a training population. Some countries
are taking advantage of electronic animal identification to start to
compile a database of phenotypes from the entire beef cattle
production chain (Wickham and Dürr, 2011).
There are also several large publicly-funded efforts underway
in a number of countries to obtain large phenotyped and genotyped
training populations for hard-to-measure production traits such as
feed efficiency, fertility, and disease resistance. In the United States,
the USDA through its Agricultural and Food Research Initiative
(AFRI) competitive grants program, is investing in three 5-year,
multimillion dollar, multistate projects focused on the development of
genomic approaches to enable beef cattle breeding programs to
include selection criteria on susceptibility to bovine respiratory
disease
(http://www.brdcomplex.org),
feed
efficiency
(http://www.beefefficiency.org) and fertility. These traits are not the
“low hanging fruit” of genetic improvement. However, they are the
most valuable traits in terms of the beef cattle industry. It has been
estimated that to maximize profit in a commercial production system
retaining ownership through the feedlot, a multi-trait selection index
for terminal sires would place six times more emphasis on EPD for
bovine respiratory disease resistance (if such an EPD existed) than
on EPDs for weight traits (Van Eenennaam and MacNeil, 2011).
For Brazilian production systems, feedlot growth rate, meat
tenderness, early age at first estrus, and days to calving (number of
days from first AI or bull turn out to calving) are all economicallyimportant traits that would benefit from accurate genetic evaluations.
The calpastatin and calpain gene markers for tenderness have been
reliably associated with reduced shear force values in a variety of
cattle populations, including Bos indicus-influenced cattle in Northern
Australia. High reproductive efficiency remains a key profit driver for
the cow-calf ranching sector globally. The development of
phenotyped populations with thousands (or tens of thousands) of
records will be required to obtain accurate predictions for these traits
(Daetwyler et al., 2008; Goddard, 2009). This represents one of the
most significant hurdles to adoption of genomic selection technology
in the beef industry. Ironically these are the very traits that are most
likely to benefit from genomic selection, as no selection criteria
currently exist for them. In the future, other traits such as methane
emissions and adaptation to climate change may also become
relevant to beef cattle breeding objectives (Hayes et al., 2013).
THE FUTURE
To date, there has been limited adoption of GS in the beef
industry, as the value proposition associated with improving the
-
97
accuracy of NCE EPDs on young beef sires destined for natural
mating pastures, where they might sire 100 offspring (Van
Eenennaam et al., 2011), is considerably less than that associated
with dairy AI bulls that are destined to have thousands or even
millions of genetic descendants. DNA testing does present a
marketing opportunity for bull sellers. Early adopters who have
genomic information sent to breed associations for inclusion in
genetic evaluations may have a competitive advantage over breeders
who do not. This assumes that bull buyers are willing to pay more for
yearling bulls with higher accuracy values. The process of collecting
DNA samples and paying for genomic testing represents an
additional cost to the breeder. Some seedstock producers are
currently DNA-testing their bulls to provide potential buyers with DNA
information. The value of that information to the buyer is determined
by the market. If the value is more than the cost of testing and is
reflected in the bull purchase price, then the seedstock producer will
have made a good investment.
More importantly, DNA testing presents an opportunity to
improve the accuracy of EPDs and accelerate the rate of genetic
progress. As discussed previously, the response to selection and
therefore the value associated with DNA testing is dependent upon
how much the DNA information improves the accuracy of genetic
evaluations at the time of selection, and the value of a unit of genetic
improvement. The value of a unit of genetic improvement can be
estimated using an economic “selection index” that weights all traits
on their relative economic importance. Indexes consider both the
"input" or expense side and the income side of selection decisions
and enable cattle producers to make balanced selection decisions,
taking into account the economically-relevant growth, carcass and
fertility attributes of each animal to identify which animals are the
most profitable for their particular commercial enterprise. Melton
(1995) suggested that cow-calf producers should have a relative
economic emphasis of 47% on reproduction, 24% on production, and
30% on carcass traits whereas producers that retain ownership of
their cattle through the feedlot and into the packing plant should have
a relative economic emphasis of 31% on reproduction, 29% on
production and 40% on carcass traits. This relative emphasis will
depend on how much the value derived from genetic gain in carcass
traits is shared with the producer.
Although the use of genome information to improve the
accuracy of genetic evaluations is evolving quickly, the ultimate goal
for using genomics remains the same, and that is to cost-effectively
improve the accuracy of genetic merit. As outlined by the Beef
Improvement Federation (BIF) Guidelines, “information from DNA
tests only has value in selection when incorporated with all other
available forms of performance information for economically
important traits in National Cattle Evaluation (NCE) and when
communicated in the form of an EPD with a corresponding BIF
accuracy. For some economically important traits, information other
than DNA tests may not be available. Selection tools based on these
tests should still be expressed as EPD within the normal parameters
of NCE” (Beef Improvement Federation, 2010).
BEEF CATTLE INDUSTRY STRUCTURE AND RATES OF
GENETIC IMPROVEMENT
The rate of genetic improvement has been rapid in those
industries that have a highly structured breeding sectors and welldefined, profit-maximizing breeding objectives (e.g., pig and poultry).
These species have high reproductive rates per female, and this
allows incremental improvements in efficiency to be multiplied across
many animals, which directly improves profitability as well as the
investment that can be made in improving the accuracy of genetic
merit estimates. The segmented nature of the beef industry (Figures
2, 3) in many countries, the lack of a well-defined breeding goal for
beef cattle improvement, and the large number of breeds have
resulted in limited adoption of GS as compared with other industries.
Increased rates of genetic progress with the potential to have
widespread impact on the commercial production sector are more
likely if larger cattle breeding operations/companies develop in the
future.
-
99
Figure 2 - US beef industry structure. Industry segmentation means
there is little information shared between the different
sectors making genetic improvement for downstream
traits difficult to achieve (Van Eenennaam et al., 2014).
Figura 3 - Brazilian beef value chain (Braunz et al., 2013).
- 101
Table 2 - World beef cattle production and annual slaughter (MaluaAduli and Holman, 2014). Food and Agriculture
Organization (2012) FAOSTAT http://faostat.fao.org
The value proposition of DNA testing to improve the accuracy
of EPDs may shift if the value of genetic gain changes appreciably.
This might happen if genomic or other technologies result in the
introduction of novel traits into breeding objectives. This could be
driven by new production system requirements, health concerns, or
through emerging technologies which enable selection for traits
previously omitted from breeding objectives due to a lack of selection
tools or criteria. A DNA test accounting for 50% of the genetic
variation in a difficult-to-measure, economically-important trait like
feed efficiency is likely be more valuable than a DNA test accounting
for 50% of the variation in an easily measured trait like weaning
weight.
Some significant hurdles remain for the successful
implementation of DNA-based selection of genetically-superior
animals in the beef industry. These include the need for large
discovery populations (i.e. thousands) of genotyped and phenotyped
cattle to enable DNA tests to accurately predict genetic merit in
unrelated animals (Goddard, 2009). It also seems probable that
additional phenotyped, genotyped populations of young animals will
be needed in the future to continually update the associations
between DNA markers and traits of interest (Van Eenennaam, 2011).
These hurdles may be overcome by the fact that the cost of
genotyping continues to fall steeply, and continuous innovation
seems likely to deliver extremely low cost (<USD$5/sample) testing
platforms to the industry in the near future. Lower testing costs could
enable new models of data collection to develop. For example, if
large companies such as JBS, Marfrig, or Minerva who also own
ranches with large herd sizes could initiate DNA collection and
genotyping of animals prior to feedlot entry and then routinely
collected feedlot phenotypes on those animals, then large training
datasets for these traits would soon accumulate. It may be that lowcost DNA testing and the combined value derived from using DNA
information for multiple purposes (selection, management, parentage,
recessive status) across the value chain will push the economics of
genomics over the tipping point towards widespread industry
adoption (Van Eenennaam, 2011; Van Eenennaam and Drake, 2012;
- 103
Van Eenennaam et al., 2014). Given the size of the beef cattle
population in Brazil (Table 2) and the importance of beef exports,
considerable opportunities could be envisioned by the tactical
implementation of genomic information to improve the efficiency and
profitability of Brazilian beef production.
Marker panels are likely to continue to grow in size and in the
future there is also the tantalizing prospect of low cost (<USD$1,000)
whole genome sequencing on the horizon (i.e. sequence all 3 billion
nucleotide base pairs of the bovine genome!). Individual bull
sequencing may accelerate the discovery of causative SNP for
quantitative trait loci and recessive defects. Sequencing may allow for
new concepts to be considered such as individual mate selection and
improved models for genetic evaluation based on marker, rather than
pedigree, information.
CONCLUSION
The advent of molecular information in the form of DNA tests
for simply inherited traits and complex traits has created both
excitement and some confusion. The lag between discovery and
application has decreased, allowing for technology to be rapidly
delivered to industry. In certain cases this has created uncertainty as
to how DNA information should be used in making selection
decisions. DNA marker test results should not be used to replace
traditional selection based on EPDs and economic index values, but
rather should be seen as providing an additional source of
information from which to predict genetic merit. When included in
genetic evaluations, DNA information improves the accuracy of
genetic predictions, especially on young animals. DNA testing holds
the greatest promise for economically-relevant traits which are too
expensive to measure, and for which no good selection criteria exist
(e.g. feed efficiency). Meaningful incorporation of these traits into
genetic evaluations will be required to make the best use of
information and ensure that appropriate economic weighting is given
to DNA test information. Groups that can organize themselves
technologically and structurally to obtain and seamlessly marry
phenotypes of importance to the entire supply chain with genotypes
to capture the cumulative value derived from using genomic
information for multiple purposes will be ideally positioned to fully
realize the nascent potential of genomic information.
ACKNOWLEDGEMENTS
ALV acknowledges research support from National Research
Initiative Competitive Grant no. 2009-55205-05057, and Agriculture
and Food Research Initiative Competitive Grant no. 2011-6800430367 and 2013-68004-20364 from the USDA National Institute of
Food and Agriculture.
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MECANISMOS FISIOLÓGICOS E MOLECULARES
ENVOLVIDOS COM A MACIEZ DA CARNE
Pedro Veiga Rodrigues Paulino1, Marcio de Souza Duarte2
2
1
Nutron/ Cargill – Campinas, SP – Brasil (email: [email protected])
Universidade Federal de Viçosa – Viçosa, MG – Brasil (email: [email protected])
INTRODUÇÃO
Dentre os atributos qualitativos da carne, a maciez é sem
dúvida aquele comumente apresentado como mais importante e que
influencia de forma preponderante a satisfação do consumidor.
Dessa forma, o entendimento dos eventos que controlam a maciez
da carne vem sendo pesquisado por cientistas ao longo dos anos
com objetivo de predizer e/ou manipular a tais eventos de forma a
atender a demanda do mercado.
A maciez final da carne depende do grau de alteração de
componentes estruturais do músculo esquelético durante e após o
estabelecimento do rigor mortis. Nesse contexto, modificações
fisiológicas que ocorrem durante o processo de conversão do
músculo em carne a exemplo da queda de pH e temperatura postmortem, atuam de forma preponderante no amaciamento da carne.
Além de tais alterações, sistemas enzimáticos caracterizam-se como
fatores fundamentais que contribuem para essa alteração por meio
da clivagem de proteínas estruturais do tecido muscular esquelético
ocasionando o amaciamento da carne.
Serão abordados nessa revisão alguns aspectos fisiológicos
que influenciam a maciez final da carne bem como o funcionamento
dos principais sistemas enzimáticos essenciais para ocorrência do
amaciamento da carne.
MECANISMOS FISIOLÓGICOS DA CONVERSÃO DO MÚSCULO
EM CARNE
Antes de mais nada, deve-se ter em mente que o animal vivo
possui tecido muscular esquelético, o qual será convertido em carne
após passar por modificações fisiológicas em virtude do fim da
circulação sanguínea. Assim, para o entendimento de determinados
mecanismos fisiológicos envolvidos com a maciez carne é
necessário a compreensão do processo de conversão do músculo
em carne.
Queda do pH e temperatura durante o período post-mortem
No animal vivo, órgãos e sistemas interagem de forma a manter
o ambiente sob condições em que suas funções possam ser exercidas
de forma eficiente. Assim como a grande maioria dos órgãos no corpo
animal, o tecido muscular esquelético funciona perfeitamente apenas
sob condições fisiológicas ótimas (pH, temperatura, concentração de
oxigênio, e fornecimento de energia). À manutenção destas condições
ótimas dá-se o nome de homeostase. A perda do controle homeostático
é o fator chave para que ocorra a conversão do músculo em carne,
uma vez que modificações que ocorrem durante este processo
decorrem da necessidade do organismos em manter-se funcional.
O comprometimento da homeostase se inicia com a sangria do
animal. Imediatamente após cessar o suprimento de oxigênio no tecido
muscular esquelético em virtude do fim da circulação sanguínea, o
metabolismo energético passa então a ser realizado anaerobicamente.
Assim, o tecido muscular esquelético utiliza substratos alternativos
disponíveis no músculo para produção de ATP. Embora seja menor a
quantidade de energia produzida na forma de ATP por meio da via
anaeróbica, o tecido produz quantidades capazes de manter a
integridade estrutural de suas células por certo tempo. Sob essas
circunstâncias, o principal substrato utilizado é a glicose, oriunda da
gligogenólise, ou seja, da quebra do glicogênio muscular. A glicose é
transformanda em ácido lático, pela via anaeróbica, gerando, como
saldo líquido, 2 ATPs.
Como resultado do metabolismo anaeróbico tem-se o acúmulo
de acido lático no tecido muscular, uma vez que já não se tem mais a
presença do sistema circulatório capaz de transportá-lo para ser
metabolizado no fígado. Assim, ocorre o acúmulo de acido lático no
músculo durante o período post-mortem até o momento em que as
reservas de glicogênio muscular são exauridas. Como consequência da
produção de íons H+ durante a conversão de glicose em ácido lático,
- 111
ocorre a queda de pH do tecido muscular, sendo esta uma das
principais modificações post-mortem observadas.
Outro fator importante que surge durante o processo de
conversão do músculo em carne é a regulação da temperatura
corporal. Isso se deve ao fato de que, similarmente ao pH, a dissipação
do calor após o animal ser abatido fica comprometida, uma vez que já
não há circulação sanguínea. Aliado a isto, tem-se que os processos
metabólicos de produção de energia durante o período post-mortem
produzem calor, fazendo com que a temperatura inicial da carcaça logo
após o abate seja ainda, relativamente elevada. Assim, uma vez que os
fatores metabólicos responsáveis pela elevação da temperatura
muscular durante o post-mortem são os mesmos que promovem a
queda do pH muscular, a desnaturação de proteínas presentes no
músculo durante o inicio do período post-mortem é inevitável.
Estabelecimento do rigor mortis
O enrijecimento muscular após o abate do animal é
reconhecidamente o fenômeno mais marcante durante o processo de
conversão do músculo em carne. Conhecido como rigor mortis, o
enrijecimento do tecido muscular após a morte do animal ocorre em
virtude da formação de ligações cruzadas permanentes entre
filamentos de actina e miosina. A reação química ocorrida nesta
situação se assemelha àquela observada durante a contração
muscular. Contudo, a diferença observada entre a contração muscular
e o rigor mortis reside no fato de que, diferentemente do que observase no animal vivo, o estado de relaxamento não ocorre após o
estabelecimento do rigor mortis uma vez que não há mais a presença
de ATP para desfazer a ligação entre os filamentos de actina e miosina.
Além disso, praticamente todos os sítios de ligação existentes entre
estes filamentos são conectados ao fim do estabelecimento do rigor
mortis ao passo que durante a contração apenas parte destes sítios
encontram-se ligados.
Durante o inicio do período post-mortem reservas de creatininafosfato são utilizadas para refosforilação do ADP resultando na
formação de ATP. Uma vez que as reservas de creatinina-fosfato
tornam-se insuficientes para manter o tecido em estado relaxado,
reservas de glicogênio muscular são mobilizadas para produção de
ATP conforme mencionado anteriormente. Dessa forma, uma vez que
as reservas de glicogênio são finitas, as ligações entre filamentos de
actina e miosina formam-se gradualmente até o momento em que o
tecido muscular torna-se inextensível quando submetido a forças
externas. O início deste processo é comumente conhecido como onset
phase do rigor mortis e permanece até que o rigor ocorra por completo,
momento no qual o músculo torna-se completamente inextensível.
O estabelecimento do rigor e a queda de pH são
correlacionadas uma vez que ambos fatores estão intrinsecamente
envolvidos com o metabolismo energético, mais especificamente, com
o metabolismo de glicogênio muscular. Assim, em músculos que
apresentam pequena queda no valor de pH nas primeiras horas postmortem, o início e o estabelecimento do rigor ocorrem de forma rápida
devido à baixa reserva de glicogênio muscular. Já em casos em que se
observa a queda brusca do pH nas primeiras horas post-mortem, o
início e o estabelecimento do rigor também ocorrem de forma rápida
uma vez que as reservas energéticas são rapidamente metabolizadas.
Por outro lado, a queda gradual do pH durante o período post-mortem
está associada ao maior período de tempo necessário para o início e
estabelecimento do rigor mortis, sendo esta a situação menos
prejudicial à qualidade final da carne. Normalmente, o rigor mortis é
estabelecido por volta de 10 -12 horas após o abate.
EFEITO DA QUEDA DO pH SOBRE A MACIEZ DA CARNE
Heat toughening
Uma vez descritos os principais eventos que ocorrem durante
o processo de transformação do músculo em carne, cabe
estabelecer a relação entre estes e como os mesmos podem afetar a
maciez.
Diversos estudos têm demonstrado impactos adversos da
queda brusca de pH concomitantemente com a elevada temperatura
da carcaça sobre a maciez da carne bovina (Figura 1; Hertzman et al.
- 113
1993; Devine et al. 1999; Rosenvold et al. 2008; Thomson et al. 2008) e
a carne das demais espécies. De forma geral, músculos que iniciam o
rigor a temperaturas próximas a 15 °C produzem carnes mais macias
comparadas aquelas em que o inicio do rigor se inicia a temperaturas
próximas a 35-38 °C (Devine et al., 1999). Em trabalho realizado por
Hertzman et al. (1993), observou-se que elevadas temperaturas postmortem culminaram em redução da maciez da carne bovina quando
avaliada em painel sensorial. Adicionalmente, em trabalho
comparando-se a maciez da carne de ovinos que iniciaram o rigor a 18
e 35 °C, Devine et al. (2002) reportaram que a força de cisalhamento foi
similar após 24 horas de resfriamento e que ao se comparar a força de
cisalhamento pós três dias de maturação, a carne oriunda de músculos
que iniciaram o rigor a 35 °C apresentaram maior força de
cisalhamento. Semelhantemente, Wiklund (2011) observou maior valor
de força de cisalhamento para carne oriunda de músculos que iniciaram
o rigor a 42 °C comparada àquela oriunda de músculos que iniciaram o
rigor à 15 °C mesmo após 7 dias de maturação.
Assim, estes estudos demonstram que, de modo geral, a
combinação entre altas temperaturas durante o pré-rigor (≥ 35 C),
associadas à queda brusca do pH, resulta em redução do potencial de
proteólise durante o processo de maturação e consequentemente afeta
a maciez da carne. Tal processo é conhecido como heat toughening.
Contudo, o mecanismo exato pelo qual baixos valores de pH
associados à elevadas temperaturas afetam o processo de
amaciamento da carne está longe de ser completamente esclarecido.
Vale ressaltar que o heat toughening refere-se à redução do potencial
de amaciamento da carne e não implica na atribuição de “dureza” na
mesma, ou seja, a carne oriunda de músculos que sofreram o heat
toughening pode vir a apresentar maciez comprometida em relação
àquelas oriundas de músculos que não sofreram o mesmo processo.
Tem sido sugerido que a redução do amaciamento da carne devido ao
heat toughening ocorre em virtude da redução da atividade e/ou
inativação de sistemas enzimáticos que promovem a fragmentação
miofibrilar durante o período post-mortem.
Figura 1 - Queda do pH e temperatura durante o período postmortem (Adaptado de Bruce, 2002).
Cold shortening
O processo de encurtamento pelo frio, comumente conhecido
como cold shortening, decorre também de modificações fisiológicas
observadas durante o período post-mortem que resultam em redução
da maciez da carne (Figura 2). Tais modificações são oriundas do
binômio pH/temperatura. Em situações em que a temperatura do
músculo é reduzida a 0 – 15 °C antes do estabelecimento do rigor
mortis o retículo sarcoplasmático tem sua funcionalidade
comprometida, liberando assim grande quantidade de cálcio no
sarcoplasma. Uma vez que durante as primeiras horas post-mortem o
músculo ainda possui reservas de glicogênio tem-se ainda a produção
de ATP. Assim, a combinação entre a alta liberação de cálcio e
disponibilidade de energia no músculo promove a máxima contração
muscular fazendo com que filamentos grossos e finos se sobreponham,
praticamente eliminando a banda I do sarcômero (Savell et al., 2004). A
relação entre o encurtamento pelo frio e a maciez da carne reside no
fato de quanto mais contraído o sarcômero, maior será o diâmetro da
fibra muscular devido à sobreposição dos filamentos finos e grossos, o
- 115
que resulta em menor exposição de sítios de ligação para enzimas
proteolíticas responsáveis pelo processo de amaciamento da carne.
Ademais, em virtude da sobreposição de filamentos finos e grossos
ocorre o aumento do diâmetro das fibras musculares, o que também
apresenta indícios de ser fator que reduz a maciez da carne após o
cozimento da mesma (Savell et al., 2004).
Figura 2 - Efeito da temperatura pré-rigor sobre o encurtamento do
músculo sternomandibularis de bovino (Adaptado de
Locker & Hagyard, 1963).
De modo geral, o encurtamento é reconhecido como um dos
maiores contribuintes para redução da maciez da carne. A taxa da
glicólise post-mortem tem impacto significativo na correlação entre o
comprimento do sarcômero e a maciez da carne, em que músculos
que apresentam menor taxa de glicólise post-mortem (pH > 6.3 ao
final das 3 primeiras horas post-mortem), há forte correlação entre a
maciez da carne e o comprimento de sarcomero (r = - 0.80;
Smulders et al., 1990).
De forma geral, pode-se atribuir ao encurtamento do
sarcômero grande parte da falta de maciez da carne bovina
produzida no Brasil, uma vez que as carcaças apresentam pouca
cobertura de gordura subcutânea, apresentam peso relativamente
leve em comparação com outros países produtores de carne, como
os Estados Unidos, e a temperatura das câmaras frigoríficas é
bastante baixa. Assim, criam-se condições propícias para que ocorra
um rápido abaixamento da temperatura das carcaças antes do
estabelecimento do rigor mortis, ocasionando o fenômeno de cold
shortening.
SISTEMAS ENZIMÁTICOS
O tecido muscular esquelético contém inúmeras enzimas que
atuam em diversas vias metabólicas no tecido vivo. Muitos destes
sistemas enzimáticos permanecem ativos no músculo esquelético
durante o período post-mortem e promovem alterações que acabam
por influenciar a qualidade final da carne. Dentre estes, os sistemas
enzimáticos catepsina, calpaína e caspase vem sendo
intensivamente investigados ao longo dos anos para determinação
dos papeis desempenhados pelos mesmos quanto à proteólise postmortem e amaciamento da carne.
A fragmentação miofibrilar e de proteínas citoeesqueléticas
são resultado da ativação de sistemas enzimáticos proteolíticos. As
principais proteínas clivadas durante esse processo são as
miofibrilas citoesqueléticas e proteínas costâmeras tais como titina,
desmina e vinculina (Figura 3; Goll et al., 1992; Koohmaraie &
Geesink, 2006).
- 117
Figura 3 - Representação ilustrativa do sarcômero evidenciando as
proteínas citoesqueléticas e estruturais susceptíveis à
clivagem durante a fase post-mortem (Adaptado de Taylor
et al., 1995).
Catepsinas
Catepsinas são proteases usualmente localizadas nos
lisossomos (DeDuve et al., 1955) e em células fagocitárias, mas
também localizadas no retículo sarcoplasmático de células
musculares. Catepsinas se distinguem pelos sítios ativos (proteases
aspárticas, cisteínicas e serinicas) e especificidade de substratos.
Mais de 15 catepsinas lisossomais já foram identificadas mas
apenas oito destas (B, L, H, S, F, K, D e E) foram encontradas no
músculo esquelético (Hopkins & Thompson 2002).
A participação de catepsinas muitas vezes é desconsiderada
como fator que influencia a maciez da carne pelo fato de que os
substratos primários para ação destas são a actina e a miosina, as
quais, por sua vez, não são amplamente degradadas durante o
período post-mortem. Adicionalmente, as catepsinas são localizadas
nos lisossomos e portanto, devem ser liberadas para que tenham
cesso às proteínas miofibrilares e contribuir então com o
amaciamento da carne (Hopkins &Taylor, 2002).
Contudo, apesar das catepsinas nem sempre serem
consideradas importantes quanto ao processo de amaciamento da
carne, lisossomos possuem membranas frágeis que podem se
romper em virtude da queda de temperatura e pH durante o período
post-mortem, sendo esta uma das formas pela qual a queda do pH
post-mortem afeta a maciez final. Nesse contexto, diversos estudos
observaram baixa associação entre atividade das catepsinas e
variações na maciez da carne. A atividade das catepsinas B e L após
8 horas post-mortem foi positivamente correlacionada com a maciez
da carne bovina em estudo realizado por O`Halloran et al., (1997).
Tal fato se justifica em função da hidrólise de grande número de
proteínas miofibrilares incluindo troponina T, I e C, nebulina, titina e
tropomiosina. Acredita-se que a estimulação elétrica de carcaças
também ocasione rupturas físicas das fibras musculares, liberando
as catepsinas dos lisossomos, resultando em carnes mais macias.
Sistema calpaína
O sistema calpaína é composto de diversas isoformas da
enzima proteolítica calpaína e o inibidor endógeno das calpaínas, a
calpastatina. As duas mais bem caracterizadas isoformas são a μcalpaína e m-calpaína. Tais isoformas requerem a presença de cálcio
para serem ativadas e são denominadas de acordo com com as
quantidades de cálcio necessárias pra sua ativação. De modo geral, μcalpaína necessita de valores próximos a 5 – 65 μM de cálcio para 50%
da sua atividade máxima ao passo que para a m-calpaína essas
quantidades estão entre 300 – 1000 μM de cálcio (Goll et al., 1992).
Ambas enzimas atuam sobre as mesmas proteínas miofibrilares que
são degradas durante o período post-mortem.
As enzimas μ-calpaína e m-calpaína são heterodímeros
compostos por sub-unidades de 80 e 28 kDa (Suzuki, 1990). A
subunidade de 28 kDa é idêntica para μ-calpaína e m-calpaína. Já a
sub-unidade 80 kDa é similar entre as duas enzimas, porém são
codificadas por diferentes genes (Suzuki, 1990). Em ambas proteínas a
- 119
sub-unidade 80 kDa é formada por quatro domínios. Domínio I, Nterminal, não possui sequência homóloga a nenhum polipepitídeo
conhecido. O domínio II é o domínio catalítico, o qual contém resíduo
de cisteína e histidina que se encontram em regiões conservadas para
todas proteinases cisteína (Suzuki, 1999). O domínio III não é
homólogo a nenhum outro tipo de proteína conhecida, mas possui
sequêcias que predizem sítios de ligação EF-hand Ca+2 (Goll et al.,
2003). O domínio IV é o domínio semelhante à calmodulina. Estudos
utilizando fragmentos de μ-calpaína e m-calpaína que possuem o
domínio II demonstraram que estes fragmentos podem não apresentar
atividade catalítica por si só, sugerindo, assim, que a atividade catalítica
destas proteínas enzimáticas parece depender das regiões da molécula
mais distantes dos sítios ativos (Nishimura & Goll, 1991). Assim, a
conformação da μ-calpaína e m-calpaína podem afetar de forma direta
a atividade enzimática das mesmas.
A μ-calpaína bem como a m-calpaína apresentam baixa taxa de
atividade sobre proteínas miofibrilares em pH e força iônica
semelhantes às encontradas no músculo post-mortem (Huff-Lonergan
& Lonergan, 1999). Alterações no pH e/ou força iônica podem causar
modificações conformacionais que permitem o aumento da
hidrofobicidade da enzima. Adicionalmente, modificações nos
substratos podem torna-los menos susceptíveis à clivagem pela μcalpaína. Uma característica importante a ser ressaltada é que a taxa
de declínio do pH desempenha papel fundamental na taxa proteolítica
de proteínas miofibrilares pela calpaína. O rápido declínio do pH nas
primeiras horas post-mortem promove rápida autólise e ativação de μcalpaína bem como acelera a proteólise de substratos de calpaína
(Carlin et al., 2006). Contudo, os mecanismos que promovem tal
fenômeno ainda carecem de maiores esclarecimentos.
A calpastatina, inibidor endógeno de enzimas calpaína, pode ser
encontrada em todos tecidos que contém calpaínas. Trata-se de uma
proteína não estruturada que ao se ligar à calpaína adota estrutura que
permite sua inibição. Para se ligar a calpaína, a calpastatina necessita
de cálcio, sendo a quantidade necessária para se atingir 50% da
atividade máxima desta enzima menor do que aquela exigida pelas
calpaínas (Kapprell & Goll, 1989). A ligação da calpastatina à calpaína é
reversível sendo possível de ser rompida por meio de queladores de
cálcio (Otsuka & Goll, 1987). A calpastatina é degradada no músculo
post-mortem e há evidências de que calpaínas são responsáveis por tal
fato (Doumit & Koohmaraie, 1999). A taxa de degradação e inativação
da calpastatina é relacionada à taxa de proteólise miofibrilar e
amaciamento da carne (Geesink & Koohmaraie, 1999). Entretanto, os
mecanismos exatos responsáveis por proporcionar condições
favoráveis à degradação da calpastatina não são bem estabelecidos
até o presente momento.
Trabalhos recentes têm demonstado que o estágio de
crescimento em que os animais se encontram (crescimento vs
próximos da maturidade) podem impactar o desenvolvimento da maciez
da carne durante a conversão post-mortem do músculo em carne
(Cruzen et al., 2014). A falta de maciez, comumente observada na
carne de animais mais velhos, pode ser devida à limitada proteólise
post-mortem, além do aumento no teor de colágeno insolúvel. A
reduzida degradação protéica observada post-mortem no músculo de
animais maduros é o resultado de uma menor razão µcalpaína:calpastatina, bem como à atividade da calpastatina, que é
mais estável ao longo do processo de maturação em animais de idade
mais avançada (Cruzen et al., 2014). Além da idade, outros fatores
podem afetar a atividade do complexo enzimático calpaína –
calpastatino, como classe sexual, nível de estresse pré-abate, tipo de
músculo (frequência dos diferentes tipos de fibras musculares),
genótipo, dentre outros. Normalmente, animais zebuínos tendem a
apresentar maior atividade de calpastatina em relação a taurinos,
resultando em carne menos macia, quando comparados a uma mesma
idade de abate (Duarte et al., 2014).
Sistema caspase
Embora haja consenso de que o sistema calpaína é o mais
atuante sobre a maciez final da carne, existem evidências de que a
ação de outros sistemas proteolíticos contribuem de forma
contundente no processo de amaciamento da carne a exemplo do
sistema caspase.
- 121
Caspases caracterizam-se como família de proteases de
cisteína-aspartato específicas e podem ser classificadas de acordo
com o papel por elas desempenhados na apoptose e processo
inflamatório (Earnshaw et al., 1999). Apoptose, por sua vez, pode ser
definido como processo fisiológico que ocorre no organismo vivo que
elimina o excesso de células bem como células danificadas ou
potencialmente perigosas do organismo sem comprometer a
integridade de células ao redor. Tal processo se faz necessário tanto
para o desenvolvimento normal do organismo multicelular durante a
embriogênese bem como para manutenção da homeostase tecidual
em adultos (Dirks & Leeuwenburgh, 2005).
Entre as caspases identificadas no tecido muscular
esquelético, as envolvidas na iniciação da apoptose celular
(caspases 8-10) são caracterizadas por comumente apresentarem
áreas essenciais para suas interações com outras proteínas
regulando o início da morte celular. Além disso, existem ainda as
caspases que promovem a disruptura celular quando ativadas
(caspases 3, 6 e 7; Fuentes-Prior & Salvesen, 2004).
Com o fim da circulação sanguínea do animal em função da
sangria, células e tecidos irreversivelmente são privados de
nutrientes e oxigênio. Sob estas condições, células musculares não
tem outra alternativa a não ser iniciar o processo de apoptose.
Assim, tem sido hipotetizado que o processo de abate e sangria do
animal poderia desencadear a sinalização para apoptose celular e a
atividade da caspase poderia contribuir para proteólise post-mortem
e amaciamento da carne.
Durante o período post-mortem a concentração de cálcio
aumenta gradualmente no citoplasma celular conforme apresentado
anteriormente. O cálcio, por sua vez, apresenta-se como elemento
central no processo apoptótico induzindo o inchaço mitocondrial e
liberação do citocromo C e de outras proteínas pró-apoptóticas. Tal
processo culmina na ativação da caspase 9 a qual promove ativação
de demais caspases (Ouali et al., 2006).
Há evidências de que existe interação entre sistemas caspase
e calpaína. A inibição da calpaína em função da super-expressão de
calpastatina aumenta a atividade da caspase 3 e apoptose (Neumar
et al., 2003). Além disso, calpastatina também sofre clivagem das
caspases 1, 3 e 7 gerando padrões distintos de degradação (Wang
et al., 1998). Assim, uma vez ativadas durante o período postmortem as caspases podem influenciar na maciez da carne por meio
da proteólise da calpastatina. Isto, por sua vez, poderia resultar na
ativação de calpaínas, aumentando assim o processo de
amaciamento da carne.
Recentemente, identificou-se a redução da expressão do
gene DNAJA1 em Longissimus thoracis de bovinos que
apresentavam alto padrão qualitativo de carne sendo sua expressão
inversamente proporcional à maciez (Bernard et al., 2007). O gene
DNAJA1 codifica proteína Hsp40 (proteína de choque térmico 40)
que por sua vez é co-chaperona da Hsp70. O complexo
DNAJA1/Hsp70 é responsável por promover a inibição da apoptose
através da inibição da translocação de proteínas pró-apoptóticas
para a membrana mitocrondrial onde promoveria mudanças
conformacionais culminando na liberação de citocromo C, que por
sua vez é essencial para ativação da sinalização da caspase 9
(Gotoh et al., 2007). De acordo com Bernard et al. (2007) se a
apoptose e as caspases estão envolvidas na proteólise post-mortem
a redução da atividade anti-apoptótica devido a menor expressão de
DNAJA1 poderia facilitar a morte celular durante o período postmortem e, consequentemente, favorecer o amaciamento da carne.
O desenvolvimento de ferramentas de proteômica nos últimos
anos tem permitido maior entendimento dos processos moleculares
envolvidos com a maturação da carne, permitindo elucidar os
mecanismos determinantes para que se obtenha maciez aceitável de
acordo com o mercado consumidor alvo. Muito ainda está por ser
feito e entendido, mas o Brasil precisa adotar medidas simples para
melhorar a qualidade da carne produzida, principalmente do ponto
de vista de maciez, através de uso de tecnologias dentro dos
sistemas de produção que propiciem o abate de animais mais
jovens, pesados e com melhor acabamento de carcaça. O uso do
- 123
cruzamento industrial, associado à intensificação dos sistemas
produtivos também pode propiciar a obtenção de carne superior, que
é altamente valorizada no mercado nos dias atuais, visto que nichos
de mercado de carnes diferenciadas são os que mais crescem no
país.
Contudo o emprego de tecnologias exige completa avaliação
do seu custo benefício, demandando, portanto, técnicos qualificados
e com formação crítica e holística, conhecedor de diferentes
aspectos teórios e práticos da produção de carne bovina, em todas
suas dimensões, ou seja, do pasto ao prato.
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ASSOCIATIVISMO NA BOVINOCULTURA
PROFISSIONAL - O CASO DA APROVA
Antônio Celso Barbosa Lopes1, Armélio Martins Rodrigues2,
Catarina Nobre Lopes3, Lucas Côrtes Rocha4, Rodrigo
Albuquerque5, Rodrigo Cantoni6 1
Engenheiro Civil, Agropecuarista -Presidente da Aprova, 2Engenheiro Agrônomo - UFG - Sisal Planejamento Agropecuário e Assistência Técnica ltda, 3Médica Veterinária - UFPR - Mestrado UNESP ‐ Botucatu ‐ Consultora Técnica da Elanco, 4Engenheiro Agrônomo - UNB - Extencionista da Aprova, 5Médico Veterinário - USP - Gestor
fazendas Marca e Buritis - Jussara GO - Vice-presidente da Aprova, 6Zootecnista - UFLA - Diretor Flex Nutrição
Animal.
INTRODUÇÃO
Criada em fevereiro de 2005, momento crítico para a
bovinocultura de corte brasileira, a APROVA (Associação dos
Produtores do Vale do Araguaia), surgiu da união entre pecuaristas
paulistas e goianos que desenvolvem a atividade na região do Vale do
Araguaia, região esta que abrange todo o noroeste goiano e se
estende até o Mato Grosso. Possui sede situada na cidade de
Britânia-GO e escritório em Goiânia-GO, contando hoje com mais de
100 associados, incluindo pequenos, médios e grandes produtores,
com um rebanho estimado de 350 mil cabeças.
Trata-se de uma entidade sem fins lucrativos cuja finalidade é a
união e o fortalecimento da classe pecuarista, através da
representação de seus associados junto ao poder público, defendendo
seus interesses e buscando a satisfação de suas necessidades
enquanto produtores. Para tanto, a associação possui em Goiânia
escritório localizado junto a FAEG (Federação da Agricultura e
Pecuária do Estado de Goiás), participando de comissões que
realizam reuniões periódicas para tratar de assuntos de interesse para
o setor produtivo do estado.
A APROVA tem como missão maximizar o lucro do produtor
rural com ética, responsabilidade social e ambiental, tendo firmado ao
longo de seus nove anos de existência importantes parcerias
comerciais, tanto com a indústria frigorífica quanto com empresas
fornecedoras de insumos. Por meio destas parcerias a Associação tem
proporcionado redução no custo de produção de seus associados e
bonificação no preço pago pela arroba no momento da comercialização.
VENDAS EM ESCALA
Anualmente, a APROVA realiza negociações com os principais
frigoríficos atuantes na região do Vale do Araguaia a fim de
estabelecer um acordo para bonificação no preço pago pela arroba
comercializada pelos seus associados. Essas negociações ocorrem
graças à força da venda em escala proporcionada pela associação.
Previamente ao término da vigência de um contrato com o
frigorífico a APROVA entra em contato com cada um de seus
associados para realização de um levantamento da quantidade de
animais que poderá ser ofertada para o ano posterior. É elaborada
então uma planilha contendo a quantidade de animais que cada
associado disponibilizará para abate dentro do contrato, a distância da
propriedade às plantas frigoríficas e a previsão dos meses em que os
abates serão realizados, conforme ilustrado na Tabela 1.
Tabela 1 - Exemplo de Planilha de levantamento para acordo com
frigoríficos (Dados e nomes fictícios)
ASSOCIADO
GOIÂNIA(Km) MOZARLÂNDIA(Km)
JosédaSilva
310
140
JoãoRocha
310
140
MariaPereira
420
120
ValdirFerreira
480
180
RodrigoAlves
300
500
EduardoOliveira‐CotaHilton
260
45
TOTAL
BOIEU BOI VACA
PREVISÃODEABATESPORMÊS
TOTAL
774
0 558 222/08;222/09;222/10;222/11;222/12;222/01; 1332
500
0
0
170/03;170/04160/05
500
300
0
0
100/2;100/3;100/4
300
não 400 0
400/04
400
não 300 100
100/12;100/02;100/03;100/06
400
50
0 100
150/2
150
3082
De posse destes dados (quantidade de animais, animais
rastreados, previsão de abates e distância média das propriedades às
plantas frigoríficas), a diretoria da APROVA vai ao mercado vender os
animais dos associados, negociando com a indústria uma bonificação
no preço pago pela arroba comercializada. Pelo contrato atualmente
em vigência (agosto de 2013 a julho de 2014), foram comercializados
aproximadamente 30.000 animais com um ganho de até R$ 3,00 por
arroba.
-
129
Evolução da Comercialização
CONTRATO 2007/2008
Preço @ APROVA
Preço @ Balcão
Diferencial médio / @: R$ 2,08 - Animais Abatidos: 23.300 - Injeção de Capital: R$ 799.656,00
CONTRATO 2008/2009
Diferencial médio / @: R$ 2,26 - Animais Abatidos: 40.000 - Injeção de Capital: R$ 1.491.600,00
CONTRATO 2009/2010
CONTRATO 2010/2011
Diferencial médio / @: R$ 3,31 - Animais Abatidos: 30.000 - Injeção de Capital: R$ 1.638.450,00
CONTRATO 2012/2013
Durante os contratos realizados entre 2007 e 2013, a APROVA
comercializou 151.408 animais. Admitindo-se o diferencial médio por @ de
R$ 2,20 (preço pago pela @ através do contrato da APROVA contra preço
de balcão oferecido pelo frigorífico) e ainda, um boi de 16,5 @, os
contratos acrescentaram a receita dos pecuaristas que participaram do
processo, o valor de R$ 5.496.110,40.
CENTRAL DE COMPRAS APROVA (CCA)
O auxílio ao associado para a aquisição de insumos é realizado
pela Central de Compras APROVA (CCA). Através da CCA a associação
atua como intermediária para as compras realizadas pelos associados
-
131
da seguinte maneira: O associado entra em contato com nosso
escritório em Goiânia e passa a descrição dos produtos que necessita.
Um funcionário da APROVA então realiza a cotação no mercado a
partir de um banco de dados mantido pela APROVA e segmentado por
produtos e serviços. Uma planilha contendo os preços dos insumos, o
estabelecimento comercial e o telefone de contato é então
encaminhada ao associado que decidirá qual a melhor opção para
realizar a compra. Uma vez tomada à decisão, o associado retorna à
CCA, que providenciará seu cadastro na empresa escolhida (se ele
ainda não possuir), realizará a compra e providenciará a logística de
despacho (ônibus, transportadora, correio, etc.).
Dessa forma a APROVA tem proporcionado aos seus
associados à oportunidade de compra sempre pelo melhor preço do
mercado oferecendo dados de produtos e serviços comercializados
por uma grande diversidade de estabelecimentos.
COMPRAS EM ESCALA
A estrutura da cadeia produtiva brasileira de carne bovina
atualmente se apresenta na forma de uma pirâmide (Figura 1), em
cujo topo se observa uma concentração de poder de mercado cada
vez maior pelos grandes agentes de varejo, seguidos das grandes
indústrias frigoríficas, e em cuja base ocorre uma grande dispersão do
setor produtivo (dificuldades logísticas, de armazenamento, mão de
obra, baixo poder de barganha individual, etc.).
Concentração
Varejo
- Pão de Açúcar
- Carrefour
- Wal Mart
+- 40%
(Fonte: ABRAS/APAS/2009/Compilado Scot Consultoria)
Indústria
- JBS
- Marfrig
- Minerva
+- 40%
(Fonte: Scot Consultoria)
Quantidade de Propriedades Rurais (Pecuária) = 48.634
- Até 500 cabeças = 41.101 (84%)
- Acima de 500 cabeças = 7.344 (16%)
(Fonte: IBGE Censo Agropecuário 2006)
Dispersão
Figura 1 - Cadeia Produtiva Brasileira de Carnes. Fonte: Rodrigo Cantoni,
zootecnista (2012).
*Censo agropecuário em Goiás (Quantidade de propriedades rurais).
Compras em Escala – Logística de transporte de carga fechada
Em virtude da situação apresentada, e visto que uma
propriedade sozinha não teria condições de adquirir e utilizar em
tempo hábil uma carga fechada (problemas com armazenagem,
manipulação, mão de obra), sendo o produtor obrigado a adquirir
-
133
pequenas quantidades, fracionadas ao longo do tempo e a um alto
custo (em torno de 30 a 40% das despesas das propriedades se
concentram na aquisição de alimentos para suplementação dos
animais), a APROVA organizou o grupo de nutrição animal do Vale do
Araguaia objetivando a compra em escala, possibilitando uma compra
de oportunidade, com menores preços e maior flexibilidade logística
através de um controle efetivo do estoque (recebimento
centralizado/entregas fracionadas).
Exemplo: Tempo de consumo para uma propriedade com 500 animais
com peso de 300 kg (Carga fechada/ Proteinado)
Insumos
Sal Branco
Fosfato
Calcario Calcitico
Premix Micro
Sorgo
Farelo de Soja
Torta Algodão
Uréia
Optigen
Total
Inclusão %
15,0
5,5
6,0
3,0
49,0
11,5
5,0
1,8
3,2
100,0
Insumo Carga
Fechada Kg
38.000
38.000
15.000
14.000
38.000
38.000
38.000
38.000
14.000
Suplemento
Produzido Kg
253.333
690.909
250.000
466.667
77.551
330.435
760.000
2.111.111
437.500
Consumo Mensal
500 cabeças (300 Kg)
9.000
9.000
9.000
9.000
9.000
9.000
9.000
9.000
9.000
Utilização
Anos
2,35
6,40
2,31
4,32
0,72
3,06
7,04
19,55
4,05
% de Inclusão de Insumos (Proteinado)
Torta Algodão
5%
Uréia
1,8%
Farelo de Soja
11,5%
Optigen
3,2%
Sal Branco
15%
Fosfato
5,5%
Calcario Calcitico
6%
Sorgo
49%
Premix Micro
3%
Figura 2 - Exemplo de Compra em escala para pequena propriedade.
Fonte: Rodrigo Cantoni, Zootecnista (2012).
Tempo de consumo de insumos (anos)
25
38 Ton.
19,5 anos
23
20
18
Anos
15
13
38 Ton.
6,4 anos
10
8
5
38 Ton.
2,3 anos
15 Ton.
2,3 anos
38 Ton.
7 anos
14 Ton.
4,32 anos
38 Ton.
0,7 anos
3
14 Ton.
4 anos
38 Ton.
3 anos
0
Sal Branco
Fosfato
Calcario
Calcitico
Premix Micro
Sorgo
Farelo de
Soja
Torta
Algodão
Uréia
Optigen
Insumos
Figura 3 - Tempo de consumo para compras em escala econômica
(carga fechada) para fazenda de 500 animais com peso
médio de 300 Kg.
Fonte: Rodrigo Cantoni, Zootecnista (2012).
Para viabilização e efetivação do grupo de compras em escala,
foi montada em parceria uma fábrica para manipulação dos insumos
com coordenação técnica especializada de um zootecnista. Toda a
matéria prima adquirida em grande escala é entregue na fábrica
parceira, processada e entregue fracionada de acordo com a
quantidade de animais de cada participante do grupo de compras.
O grupo de nutrição animal do Vale do Araguaia conta hoje com
a participação de vários associados, proporcionando uma economia
média de 11,21% ao ano na compra de alimentos para a
suplementação animal.
PROJETO “APROVA: DIAGNÓSTICO E SOLUÇÃO”
Buscando uma maior aproximação e conhecimento de seus
associados, no ano de 2013 a APROVA iniciou o projeto “APROVA:
Diagnóstico e Solução” no qual estão sendo programadas visitas as
-
135
propriedades de todos os associados. O projeto tem como objetivo
conhecer a fundo os diversos perfis dos associados, as práticas de
manejo realizadas e o nível tecnológico praticado em cada
propriedade para assim localizar onde estão suas principais demandas
e garantir um melhor planejamento e uma atuação mais efetiva da
associação junto ao produtor.
Para cumprir esse objetivo, foi desenvolvido um questionário
detalhado, que será aplicado nas propriedades por um engenheiro
agrônomo contratado pela APROVA, trançando um diagnóstico da
associação e buscando assim as soluções mais indicadas para cada
caso. O questionário abrange questões como infraestrutura da
propriedade,
manejo
dos
animais,
nutrição,
reprodução,
rastreabilidade, produtos utilizados, mão de obra, comercialização,
índices zootécnicos, entre outras.
PROJETOS “EMBRIÃO” – IMPLANTAÇÃO EXPERIMENTAL DE
NOVAS TECNOLOGIAS
A implantação e teste de novas tecnologias no âmbito da
APROVA é realizada de forma pontual em algumas propriedades
através de projetos chamados de “embrião” que, após terem sua
viabilidade econômica validada, são difundidos e implantados em
outras propriedades associadas.
Através da contratação de consultoria especializada (¹),
elegemos a propriedade de um associado para a implantação de
projeto embrião cujo objetivo consiste na intensificação da utilização
de pastagens associada à suplementação estratégica (²). Uma das
metas do projeto é o incremento da produtividade de 4 para 16
@/ha.ano.
Para tanto, ao início de cada ano pecuário, todos os animais de
corte da propriedade são pesados e separados em lotes de 30 em
30kg, recebendo após a pesagem, uma marca do lote ao qual pertencem.
_____________
(¹) Projeto Eng.º Agrônomo Amélio Martins Rodrigues
(²) Zootecnista Rodrigo Cantoni
Dessa forma, é possível o planejamento do manejo a ser
adotado para cada lote de animais individualmente, assim como o
ajuste mensal da taxa de lotação dos pastos, de acordo com a
prioridade do produtor.
A partir do modelo de projeto citado, o produtor obtém o
chamado “plano de voo” de sua produção, que consiste em uma
planilha com o ganho de peso esperado para cada lote durante cada
período do ano, de acordo com as condições em que se encontram e
a disponibilidade de forragem. Essa ferramenta tem permitido um
melhor planejamento da atividade pecuária como um todo, uma vez
que permite a antecipação das tomadas de decisão na propriedade
em relação à forma mais adequada de terminação de cada lote de
animais (a pasto, confinamento, semiconfinamento, confinamento
expresso).
406
160
Mês 1
nov
30d
0,600
0,800
0,900
251 - 290 Kg
221 - 250 Kg
191 - 220 Kg
161 - 190 Kg
Mês
Dia no programa
1 a 4 (g/cab/d)
5 a 6 (g/cab/d)
7 a 11 (g/cab/d)
4
2
Bezerro/Intermediário
Bezerro/PRIORITÁRIO 3
1 Abaixo de 160 Kg
Qdade meses progr
5
Garrote/ESPECIAL
Bezerro/ESPECIAL
Bezerro/COMERCIAL
336
0,600
0,800
0,900
60d
dez
Mês 2
178
194
224
254
295
330
363
398
433
463
477
Mês 1
nov
KG
0,600
0,500
0,150
0,050
0,600
0,800
0,900
90d
jan
Mês 3
197
212
242
272
319
354
390
425
460
490
505
0,600
0,800
0,900
120d
fev
Mês 4
215
230
260
290
344
379
418
453
488
518
532
0,580
0,760
0,860
150d
mar
Mês 5
233
249
279
309
368
403
445
480
515
545
560
0,567
0,733
0,833
180d
abr
Mês 6
248
264
294
324
386
421
466
501
536
566
581
Mês 2 Mês 3 Mês 4 Mês 5
dez
jan fev mar
0,557
0,714
0,814
210
mai
Mês 7
263
279
309
339
404
439
488
523
558
588
602
Mês 6
abr
NÍVEIS DE GANHO DE PESO GARROTES (5 A 6)
Ganho estimado de novembro a fevereiro
Ganho estimado de março a maio
Ganho estimado de junho e julho
Ganho estimado de agosto a outubro
623
0,506
0,650
0,744
240
jun
Mês 8
279
294
324
354
423
458
509
544
579
609
631
0,467
0,600
0,689
270
jul
Mês 9
283
299
329
359
429
464
516
551
586
616
639
Pasto
642
527
562
597
627
0,391
0,505
0,582
330
set
Mês 11
Bianual
Bianual
Cfto
Cfto
Semi/Cfto
645
291
306
336
366
439
474
530
565
600
630
648
292
308
338
368
442
477
533
568
603
633
0,363
0,469
0,542
360
@/cab nov‐jul
4,41 4,26
5,70 5,48
6,59 6,29
Mês 12 Balanço @/cab
out
Anual Colacada
289
305
335
365
437
Pasto/Semi/Cfto 472
Pasto
Pasto
Pasto
Pasto
Mês 10 Mês 11 Mês 12
ago set
out
KG
0,900
0,700
0,250
0,100
-
Fonte: Rodrigo Albuquerque, Médico Veterinário; Armélio Martins Rodrigues,
Engenheiro Agrônomo (2013).
0,425
0,548
0,630
300
ago
Mês 10
288
303
333
363
435
470
524
559
594
624
Destino
NÍVEIS DE GANHO DE PESO GARROTES (7 A 11)
Mês 7 Mês 8 Mês 9
mai jun
jul
KG
0,800
0,600
0,200
0,075
Figura 4 - “Plano de Voo” – Planejamento da Pecuária Anual.
176
206
236
271
306
321 - 350 Kg
291 - 320 Kg
371
Garrote/PRIORITÁRIO 6
8
Engorda/ESPECIAL
436
Garrote/INTERMIDÁRIO 7
391 - 420 Kg
351 - 390 Kg
Engorda/PRIORITÁRIA 9
421 - 450 Kg
450
Faixa
Peso inicial
Classificação (médio)
11 Acima de 450 KG
Nº
Engorda/INTERMIDÁRIA 10
Engorda/INFERIOR
Categoria
NÍVEIS DE GANHO DE PESO BEZERROS (1 A 4)
137
A planilha acima resume o projeto, que permite simular toda a
produção da fazenda com a classificação do rebanho estimativa de
ganho de peso e data para o abate, permitindo a utilização de travas
no mercado futuro.
AVALIAÇÃO ECONÔMICA
Durante a execução do projeto “APROVA: Diagnóstico &
Solução”, em suas visitas às propriedades, o agrônomo da Aprova irá
coletar informações acerca dos custos de produção dos associados
para preenchimento de planilhas individuais para cada propriedade.
Estas planilhas serão posteriormente analisadas estatisticamente por
um software, gerando parâmetros que serão utilizados para a
elaboração de uma equação de lucratividade por cabeça na
propriedade. De posse dessas informações, readequações de
medidas na fazenda serão propostas a fim de maximizar a
rentabilidade obtida pelo produtor por cabeça.
Com objetivo de avaliarmos o resultado econômico do projeto
“embrião” e das gestões das propriedades dos associados foi firmado uma
parceria com a empresa Elanco, que além de oferecer a ferramentas para
a obtenção de dados irá analisar e validar os resultados econômicos
(benchmarking), apontando onde a gestão pode ser melhorada.
BOVINOCULTURA OTIMIZADA1
Mário Fonseca Paulino2, Edenio Detmann2, Aline Gomes da Silva3,
Daniel Mageste de Almeida3, David Esteban Contreras Márquez3,
Deilen Paff Stelo Moreno4 , Felipe Henrique de Moura5, Javier
Enrique Garces Cardenas3, Josilaine Aparecida da Costa Lima4,
Leandro Soares Martins3, Marcos Rocha Manso5, Roman Enrique
Maza Ortega3, Sidnei Antônio Lopes3, Victor Valério de Carvalho3
1
Apoio CNPq e FAPEMIG; 2Professor DZO/UFV; 3Doutorando DZO/UFV; 4Mestrando DZO/UFV;
5
Graduando DZO/UFV
Um valor fundamental da produção de carne bovina
contemporânea é a sua visibilidade positiva perante a sociedade.
Embora estruturada em várias vertentes, há uma característica
comum na gestão otimizada, qual seja, o reconhecimento da
dimensão da sustentabilidade, que a enseja inovadora, lucrativa, de
grande impacto social e conservadora dos recursos naturais.
Tal ideia cria uma expectativa de que haja reconhecimento
público desta atividade produtiva. Esse consenso assumiu
atualmente a posição de uma verdade irrefutável, tendo o status de
princípio fundamental, que incorpora a noção de resgatar o respeito
mútuo na relação produtor e consumidor de produtos pecuários.
Demanda-se a construção de um modelo integrando todos os
elos da cadeia agroindustrial da carne bovina, que encontre assento
nas possibilidades de colocar a natureza em sintonia e a favor da
produção, embasado no fortalecimento da cultura da inovação, que
possibilite otimização dos investimentos e diminuição dos tempos de
resposta em cada caso, visando elevarem os níveis de produtividade
e eficiência, para que possa atingir patamares crescentes de
qualidade, bem como a competitividade do negócio, ou seja, estar
em um patamar de excelência
ECOSSISTEMAS E ESTABILIDADE PRODUTIVA EM
PASTAGENS
Em um sistema de produção de bovinos, existem diversos
fatores que interagem entre si, tais como clima, solo, planta, animais
e o manejador do sistema.
No caso de pastagens, onde os ciclos de produção são
longos e até permanentes, existe uma variação sazonal inerente ao
próprio clima e aos estádios fenológicos das plantas forrageiras,
onde a flutuação entre as estações seca e chuvosa será sempre
uma constante.
Os ecossistemas são complexos porque eles abrigam várias
entidades que interagem entre si de diversas maneiras a diferentes
níveis de organização. O grau de complexidade depende das
diversidades e heterogeneidades, mas também de como o sistema é
organizado e o grau das interrelações entre seus componentes.
O acúmulo de matéria seca potencialmente digestível (MSpd)
de forragem pode ser decomposto nos componentes: magnitude,
variação estacional e variações entre anos. A maior parte da
variação estacional na produção de forragem é devida ao padrão
climático sazonal. A variação na produção de forragens entre anos
constitui-se em uma fonte de risco de produção do sistema. Esses
aspectos dão suporte às abordagens de equilíbrio e não - equilíbrio.
A caracterização e alternativas tecnológicas para sustentabilidade da
produção de bovinos nos sistemas em equilíbrio e em não –
equilíbrio merecem diferenciação (Paulino et al., 2006b).
ESTAÇÕES DE PASTEJO E FLUXO DE NUTRIENTES
Durante o ano as plantas forrageiras são influenciadas por
variáveis climáticas, intercalando períodos favoráveis ao seu
crescimento com aqueles que induzem a dormência das plantas, o
que gera oscilações na quantidade e qualidade da forragem
disponível para os bovinos. Mesmo durante o período de
crescimento das plantas, a biomassa disponível para pastejo não
apresenta estabilidade nutricional, pois a forma como o crescimento
vegetal ocorre e a interação do animal com a forragem disponível
- 141
induz alterações qualitativas do material ingerido. Estas modificações
influenciam diretamente o desempenho dos animais, na
bovinocultura de corte desenvolvida à mercê da natureza (Tabela 1).
Tabela 1 - Ganho em peso de novilhos (g/cab/dia) pastejando
gramíneas tropicais, de acordo com a época do ano
Colonião
Tobiatã
Potiporã
Marandu
B. decumbens
Nov
Fev
Maio
Set
Média Anual
1200
1152
1111
1110
780
723
893
959
600
571
370
281
255
460
380
-166
-312
-192
-140
-490
373
380
398
272
254
Fonte: Euclides et al (1989).
Portanto, sob a ótica da bovinocultura de precisão, o ano deve ser
dividido em quatro fases distintas: transição seca - águas, águas,
águas - seca e seca (Paulino et al., 2002), para fins de planejamento
dietético.
OS RECURSOS GENÉTICOS ANIMAIS
A base genética do rebanho bovino brasileiro é composta por
animais zebuínos. Os animais das raças zebuínas e seus mestiços
representam entre 85 e 90% do rebanho de corte brasileiro. Esses
animais apresentam excelente adaptação ao ambiente tropical,
normalmente creditada às características adaptativas relacionadas à
tolerância ao clima tropical e aos ectoparasitas.
Por outro lado, existem evidências científicas que conferem
aos animais zebuínos, menor produção de calor e,
conseqüentemente, menor requerimento energético para mantença
em relação aos taurinos; adicionalmente, os zebuínos apresentam
menor proporção de gordura intramuscular e maior eficiência
energética de deposição de proteína e gordura, implicando menores
exigências de energia para crescimento.
Mudanças na constituição genética do rebanho podem garantir
melhoria
da
produtividade.
Os
animais
zebuínos
são
reconhecidamente detentores de vantagens comparativas na
bovinocultura tropical, estando recentemente inseridos em trabalhos
de melhoramento genético para características funcionais, entre
essas, habilidade materna eficiência alimentar e as precocidades de
crescimento, acabamento e sexual.
Os sistemas de cruzamentos entre zebuínos (Bos taurus
indicus) e taurinos (Bos taurus taurus), que procuram associar
adaptação com produção, constituem alternativa para incremento da
produtividade, apresentando reflexos produtivos sobre o ganho de
peso, as características de carcaça, o desempenho reprodutivo e a
precocidade dos animais. Os objetivos dos programas de
cruzamento devem ser claros e delineados em função do ambiente
pastoril (ecossistema) e do sistema de produção (extensivo, semi
intensivo ou intensivo).
É grande o interesse pelo aproveitamento dos bezerros
provenientes de rebanhos leiteiros para a produção de carne.
Observa-se que os animais mais holandesados, ou seja, acima de ¾
Holandês - Zebu apresentam rendimento de carcaça inferior o que
reduz o interesse nesses animais para produção de carne.
Recentemente, tem se estimulado o sistema vaca de
leite/bezerro de corte, em que se preconiza a utilização de touros
zebuínos na vaca ½ Holandês - Zebu ou, eventualmente, na
¾ Holandês – Zebu, dependendo das condições da propriedade.
Nesse sistema tanto a produção de machos como de fêmeas seria
destinada ao rebanho de corte, favorecendo a produção de animais
com características favoráveis à produção de carne, a partir de
rebanhos leiteiros (Paulino et al., 2008).
POLARIZAÇÃO E ESPECTRO CONTÍNUO
A bovinocultura de corte apresenta alto grau de
complexidade, por apresentar natureza multiperiódica, contemplar
três fases (cria, recria e engorda), exploradas isoladamente (fases
segmentadas) ou em conjunto (ciclo completo), e apresentar
múltiplos produtos (diversas categorias de animais). É desenvolvida
sob influencia de grande variedade de sistemas de mercado e de
produção. O desenvolvimento e a difusão de ferramentas gerenciais
- 143
ajustadas às particularidades de cada segmento da produção
constituem um desafio.
A intervenção técnica oficial na produção sempre foi focada
no processo final de engorda, de maior visibilidade e de resultado
palpável imediato. Por outro lado, dominava a falta de controle sobre
o processo de cria e recria que ocorria em pasto com manejo
convencional, em tese, por não representarem uma forma imediata
de produção de capital.
Uma análise da estrutura de produção de bovinos retratava
uma bovinocultura conservadora moldada por exagerada
polarização. Convivia-se com um sistema em dois pólos,
fragmentado e desconectado funcionalmente. De um lado o sistema
baseado em pasto com manejo convencional em um movimento
pendular entre -0,5 e 0,5 kg/dia; por outro lado, o sistema de engorda
em confinamento com desempenhos presumíveis entre 1,2 a 2,0
kg/dia, caracterizando um cenário sem posições intermediárias. Para
se usufruir dos benefícios potenciais do sistema de confinamento
teria de esperar o animal por mais de três anos para iniciar a fase de
terminação (Paulino et al., 1980), em função da falta de domínio do
sistema de cria e recria a pasto. Portanto, sob tal arquitetura, sem
impacto nos indicadores de produtividade da atividade global,
materializado nas taxas de desfrute históricas de 18%. A
sazonalidade aparecia como pano de fundo sobre o qual se
desenvolveu esse arranjo produtivo simplista e insustentável.
O desenho que interessa à sociedade brasileira é o que
incorpora opções intermediárias entre os extremos, ou seja, entre 0,5 e 2 kg/dia e entre 6 e 2000 kg por hectare/ano, como um pêndulo
que oscila continuamente, sem rupturas bruscas. Essa configuração
abre espaço para inúmeros modelos produtivos compatíveis com a
realidade brasileira pluralista e diversificada. Criam-se assim os
fundamentos da bovinocultura conduzida sob a lógica do espectro
contínuo, na perspectiva de compatibilização entre desempenho
animal e eficiência de uso da terra, contribuindo para minimizar as
fragilidades do modelo polarizado.
O estabelecimento do contorno para reconfiguração da cadeia
agroindustrial da carne bovina envolve a reengenharia dos modelos,
cuja marca característica é o domínio das posições intermediárias do
espectro contínuo, estabelecendo o fim da polarização, e que
permite a redução da assimetria entre as fases de cria e recria e o
período de engorda. Como conseqüência é factível visualizar taxas
de desfrute de 50% em sistemas de ciclo completo.
A filosofia lança bases sólidas para o desenvolvimento pleno,
uma vez que se ocupou da racionalização das interações possíveis e
necessárias, o que guarda relação íntima com a matriz dietética da
bovinocultura com excelência, dentro dos limites genéticos e
garantidas condições sanitárias e de manejo adequadas.
CICLOS DE PRODUÇÃO E MATRIZ DIETÉTICA
As pastagens tropicais raramente constituem uma dieta
balanceada no senso que seus constituintes orgânicos e inorgânicos
estejam presentes nas concentrações e proporções que melhor
satisfaçam as necessidades dos animais. Portanto, os bovinos
geralmente sofrem carências múltiplas de proteína, energia, minerais
e ou vitaminas. Sob o princípio ataque e defesa, compete corrigir
estes desequilíbrios por meio de uso criterioso de suplementos de
natureza múltipla, envolvendo a associação de nitrogênio solúvel,
minerais, fontes naturais de proteína, energia e ou vitaminas visando
proporcionar o crescimento contínuo dos bovinos em pastejo,
registrando que a qualidade da forragem disponível como alimento
básico é fator fundamental na determinação da composição do
suplemento ideal (Paulino et al., 1983). Imprimiu-se, portanto,
movimento a uma linha de pensamento de considerar o sistema
pasto/suplemento como dieta, com a especificidade que a mistura
dos ingredientes acontece pós-ingestão e a magnitude das
intervenções quali - quantitativas é relacionada com a fase do ano,
ciclo de produção, o desempenho almejado.
A lógica da suplementação traz embutida a adição de
nutrientes adicionais ao sistema, com vistas a contornar as
deficiências múltiplas, com reflexo no incremento das taxas de
degradação da MSpd, consumo de forragem, concentração de
nutrientes, disponibilidade de energia, equilíbrio na magnitude dos
- 145
pools de precursores bioquímicos do metabolismo e desempenho
(Paulino et al., 2004). .
A nutrição é sem dúvida o parâmetro de manejo que mais
altera a idade ao abate e ao primeiro parto. Portanto, a precocidade
ou a taxa com que o animal aproxima do seu peso adulto é muito
sensível às alterações do ambiente nutricional.
O planejamento e a proclamação dos fundamentos da
associação ciclos de produção e matriz dietética de bovinos úteis
incorporam a essencialidade do conceito de status nutricional pleno.
Considerando a diversidade da população microbiana, são
condições primárias: assegurar que os microrganismos do rúmen
não tenham restrições de nitrogênio e outros substratos essenciais, e
que o animal não tenha restrição de aminoácidos glicogênicos e
essenciais (Paulino et al., 1995). Merece destaque, a necessidade
das dietas incorporarem proporções adequadas de precursores
aminogênicos, glicogênicos e lipogênicos.
A importância relativa da ação sobre a metabolizabilidade da
dieta ou sobre o metabolismo animal pode variar em magnitude em
cada fase do ano. Nesta linha, aventada a hipótese de animais
responderem a proteína aumentada durante o período de
crescimento das plantas, podem ser acionadas estratégias para
possibilitar o incremento de suprimento de aminoácidos ao nível de
intestino delgado (Paulino et al., 1996).
A unidade é o conceito; a diferença reside em ajustes para
fragmentos de interesses em função de variações temporais e
diversidades locais e regionais.
AVANÇOS NA CONSOLIDAÇÃO DE UM SISTEMA DE
EXCELÊNCIA
A produção de carne bovina, no Brasil, desenvolve-se em
uma ampla variedade de condições ambientais. Dentro dos
princípios da bovinocultura inovadora, deve-se estabelecer a
estratégia ótima sob o foco local e ou regional. Assim, o ponto de
produtividade ótima, na perspectiva da sustentabilidade social,
produtiva, econômica e ambiental depende de quanto se é hábil em
delinear planos específicos de manejo da dieta, sob a perspectiva de
estabelecimento de uma matriz dietética otimizada.
Ambientes nutricionais e limitações de consumo de alimentos
O animal molda seu comportamento alimentar para explorar
seu ambiente. Três ambientes nutricionais tomados como pontos
sobre um contínuo ilustram as restrições sobre o consumo de
bovinos. Em um extremo da escala estão as pastagens naturais,
onde prevalecem baixa densidade e qualidade heterogênea de
forragem; aqui o comportamento ingestivo, controlado principalmente
pela disponibilidade de forragem, limita consumo (fatores não
nutricionais). Ao centro do contínuo estão as pastagens cultivadas,
onde forragem é abundante, mas a densidade de energia é baixa a
moderada e menos rapidamente disponível; as curvas de resposta
de consumo à disponibilidade de forragem tipicamente designa que
função do rúmen, influenciada largamente pela qualidade, é o
principal fator limitante de consumo nesses ambientes de pastagens
(fatores nutricionais). No outro extremo estão os confinamentos com
alto concentrado, em que a disponibilidade de alimento e a
densidade de energia e nutrientes são altas e os fatores que limitam
o consumo são primariamente fisiológicos (Paulino et al., 2006b).
Vários outros pontos do contínuo (posições intermediárias),
caracterizados por combinações de fatores ou técnicas auxiliares de
produção, são encontrados, tais como, sistema pasto/suplemento;
integração lavoura – pecuária - floresta; pastagens irrigadas,
forrageiras de inverno.
Modelos dietéticos
O planejamento alimentar nos sistemas pastoris envolve
acomodar um complexo conjunto de interações existentes entre
animais e pasto, na busca do ajuste quantitativo e ou qualitativo da
demanda e o suprimento de alimento, energia e nutrientes,
coerentes com um desempenho alvo.
O modelo pasto, que enseja a colheita da dieta in situ,
constitui mais de 90% da dieta dos bovinos. A taxa de crescimento
- 147
das plantas não é constante, nem sazonal nem anualmente, em
função de fatores ambientes altamente variáveis.
As decisões no planejamento de alimento baseadas nas taxas
médias de crescimento das plantas fornecem somente um guia
básico de suprimento e demanda de alimento sobre uma base anual.
Para efeito de manejo prático, são necessários ajustes em resposta
a mudanças nas condições sazonais no médio e curto prazo, para
igualar suprimento e demanda sobre uma base constante.
Portanto, manejar pasto é um exercício de administrar
variabilidade, para garantir alocação de biomassa que garanta altos
níveis de utilização do pasto e desempenho animal.
Ordenação das
exploração
alternativas
tecnológicas
ao
modelo
de
A bovinocultura funcional demanda o delineamento de
modelos dietéticos inseridos em sistemas de produção designados
para satisfazer padrões de produção pré-determinados. Neste
contexto, a evolução do processo produtivo atual enseja a ordenação
de itinerários tecnológicos com base na definição prévia de
bovinocultura explorando ganho compensatório ou crescimento
contínuo.
MODELOS DIETÉTICOS COM EXPLORAÇÃO DE GANHO
COMPENSATÓRIO
Pastagens naturais e mistura mineral
As áreas ocupadas pelas pastagens nativas são
preferentemente utilizadas nas atividades de cria e recria. Durante o
período seco ou frio os animais geralmente perdem peso quando
mantidos em pastagens nativas; durante o período de crescimento
das plantas os ganhos podem atingir de 200 a 500 g/dia, mesmo que
por curtos períodos.
Uma característica comum a esses sistemas é baixa
produção de matéria seca potencialmente digestível - MSpd no
extrato herbáceo. Portanto, a pressão de pastejo é reduzida e a
produtividade da terra auferida situa-se na faixa de 6 a cerca de 100
kg de peso corporal por hectare por ano (Paulino et al., 2006b).
Face à diversidade vegetal os animais devem ter chance de
exercitar o pastejo exploratório. A seleção da dieta é a chave do
processo que influencia o status nutricional do animal; isso reforça a
importância da seletividade para o desempenho animal ao ponto
dela ser considerada o aspecto mais importante do comportamento
de pastejo. A lógica é administrar a seletividade e não suprimi-la.
Pastagens naturais e suplementos múltiplos fenados
Uma vez que a disponibilidade de forragem é esporádica e
temporalmente instável, admite - se alguma forma de intervenção do
manejador no sistema para exercer controle e tamporar as
flutuações extremas de oferta de MSpd. Sob estas circunstâncias,
com a finalidade de evitar o colapso generalizado do sistema, os
alimentos volumosos são incorporados no processo produtivo na
forma de suplementos (suplemento múltiplo fenado).
Nesta situação admite-se o uso da suplementação como
complemento para cobrir as deficiências quantitativas de matéria
seca, além de corrigir os desequilíbrios de nutrientes apresentados
pelo recurso forrageiro básico. A suplementação delineada sob
esses princípios tem efeito positivo sobre a produção quando a
quantidade de matéria seca de pasto oferecida for baixa e seu efeito
se deve à diminuição no consumo de matéria seca de forragem
promovida pelo fornecimento do suplemento, possibilitando que a
massa de forragem pré-pastejo seja utilizada por um número maior
de animais, ou seja, a taxa de lotação da pastagem pode ser
aumentada pela suplementação.
Uma visão adicional é a suplementação que priorize o uso de
produtos regionais menos onerosos como constituintes majoritários
dos suplementos, o que permite o uso em quantidades mais liberais
(Tabela 1; Paulino et al., 2010).
- 149
Tabela 2 - Fontes de produtos regionais em suplementos múltiplos
para bovinos em pastejo1
Época do ano
Seca
Seca
Seca
Seca
Seca
Águas
Fase
Recria
Engorda
Recria
Recria
Recria
Recria
Seca
Recria
Seca
Recria
Produto no suplemento
GMD2 (g/dia)
15% de feno de guandu
478
628
15% de casca de café
372
373
367
800
associado com farelo de soja
283
associado com mandioca
611
associado com mandioca
Fonte
Paulino (1991)
Paulino et al (1993)
Paulino et al (1994)
Paulino et al, (1995a)
Paulino et al (1995b)
Paulino et al (1996a)
1Dados
processados; para acessar dados individualizados consultar as referências
bibliográficas.
2 Ganho médio diário.
Faz–se necessário explorar o pasto nativo associado a
tecnologias para elevar os índices zootécnicos para níveis compatíveis
com uma pecuária sustentável com enfoques regionalizados. Na
perspectiva de valorização das pastagens nativas e da crescente ênfase
à necessidade de exploração sustentável dos recursos naturais, há
necessidade de mais informações sobre as pastagens e forrageiras
nativas em termos de diversidade, valor nutritivo, preferência animal e
capacidade de suporte, para viabilizar seu manejo adequado. Neste
aspecto, destaca-se a sua vocação natural para o uso múltiplo, dadas a
sua riqueza botânica e a preferência diferenciada dos animais.
Uma alternativa de suplemento fenado, usando produtos mais
comerciais, incluindo casca de soja e farelo de girassol, foi apresentada
por Silva (2013). Regionalmente, alternativas, envolvendo leucena,
palma forrageira, parte área da mandioca, derivados da industrialização
da mandioca, derivados da industrialização do cacau, caroço de algodão,
farelo de mesocarpo do babaçú, solicana, sacharina, maniçoba, rolão de
milho (pé de milho com espiga seco triturado), dentre outros, podem ser
aventadas.
Ainda sob a lógica de uso de suplementação volumosa para
contornar carência alimentar quantitativa, a cana de açúcar in natura em
diferentes formas constitui opção com vantagens comparativas robustas
(Paulino & Ruas, 1988).
Pastagens cultivadas com manejo convencional e mistura mineral
O potencial de produção da pastagem é determinado pela
taxa de crescimento da forragem, mas é a quantidade de forragem
consumida por meio do pastejo que representa esse potencial
modificado pela eficiência de utilização. Desta forma, a produção
animal sustentada na exploração de pastagens reflete o balanço
entre os processos de crescimento, senescência e consumo como
resposta a diferentes propostas de manejo.
No manejo convencional baseado na manutenção do
meristema apical e índice de área foliar, como o crescimento do
colmo não foi interrompido, observa-se que, mesmo a intervalos
freqüentes de pastejo, ocorre acúmulo de material residual,
caracterizado pela presença de colmos lignificados e partes mortas
da planta, capaz de prejudicar o consumo e utilização da forragem.
Historicamente, as intervenções no sistema pasto envolveram o
manejo convencional associado aos períodos de descanso e de
ocupação fixos e foco na troca de cultivares; pelo lado nutricional, ênfase
no uso de mistura mineral com discussões em torno de fontes de
minerais. Nesta realidade, ao longo do ano ocorrem mudanças na
disponibilidade e composição de alimentos, ensejando um modelo em
que os animais são submetidos a alimentos que são incapazes de
fornecer uma dieta balanceada. Portanto, estas tentativas de solução
mostraram pouco impactantes no sistema produtivo, gerando projeções
para pastagens tropicais de ganho diário médio anual de 500 g por
animal /dia e produções por área de 300 a 400 kg por ha/ano (Tabela 1).
Pastagens cultivadas com manejo para qualidade e mistura
mineral: moldando o substrato
Animais de elevado mérito genético são demandadores de
nutrientes e energia compatíveis com as suas funções fisiológicas.
Pastos com oferta reduzida de biomassa e ou de baixa qualidade
- 151
podem ensejar limitação ao atendimento das demandas, gerando
déficit de alimento, energia e ou nutrientes.
Os altos conteúdos de fibra, especialmente a sua fração
indigestível (FDNi), e taxas de degradação lentas das gramíneas
tropicais, manejadas de forma convencional, limitam o consumo
voluntário dos bovinos em pastejo, aumentam a defasagem
nutricional e comprometem o nível de resposta animal.
A implementação de ações de manejo pré ingestão para moldar
a estrutura de pasto, minimizando a concentração de FDNi na
biomassa forrageira com o intuito de prover os animais com condições
de relvado que não sejam limitantes ao consumo, constitui o
fundamento do manejo para qualidade e conseqüente oferta com base
em matéria seca potencialmente digestível – MSpd (Paulino et al.,
2006a), que pode ser adaptado a padrões de altura pré desfolhação e
de resíduo pós pastejo, possibilitando redimensionar o potencial
produtivo do substrato gramínea forrageira tropical (Tabela 3).
Tabela 3 - Alturas do pasto para a entrada e saída dos animais
associada a 95% da interceptação luminosa incidente
pelo dossel
Capim
Aruana
Massai
Milênio
Mombaça
Tanzânia
Marandu
Xaraés
Cameroon
Andropógon
Decumbens
Mulato
Altura do pasto (cm)
Pré-pastejo
30
55
90
90
70
25
30
100
50
20
30
Fonte: Brandão (2013).
Pós-pastejo
15
15 a 30
30 a 50
30 a 50
25 a 50
10 a 15
15 a 20
40 a 50
27 a 34
5 a 10
15 a 20
Referência
Zanini et al. (2012)
Barbosa et al. (2010)
Carnevalli et al. (2006)
Trindade et al. (2007)
Pedreira et al. (2007)
Voltolini et al. (2010)
Souza (2009)
Braga et al. (2008)
Silveira (2010)
A adoção deste conceito associada com o uso de misturas
minerais que valorizam o atendimento quali - quantitativo das
exigências de minerais, tem contribuído para elevar os patamares de
desempenho dos bovinos em pastagens tropicais (Tabela 4; Paulino
et al, 2012). Deve-se registrar que este sistema não afasta o impacto
da sazonalidade; portanto, os desempenhos refletem o princípio da
exploração de ganho compensatório e os ciclos são superiores a 30
meses.
Tabela 4 - Desempenho de bovinos em pastagens cultivadas com
manejo para qualidade, no Brasil1
Épocado ano GMD (g/dia) Produção por área (kg/ha)
Águas
829 a 1034
767 a 1410
Águas
1220
Águas
1015
Águas
590 a 850
437 a 1040
Águas
1065
Águas
1160
Fonte
Almeida et al.(2000)
Paulino et al.(2000a)
Paulino et al.(2000b)
Corrêa et al.(2001)
Moraes et al. (2006)
Paulino et al.(2005a)
1Dados
agregados; para acessar dados individualizados consultar as referências
bibliográficas.
Pastagens cultivadas com manejo para qualidade e irrigadas
Na busca natural dos processos mais intensivos, uma linha
de raciocínio é contrastar os sistemas não irrigados (sequeiro) com
sistemas em pastagens irrigadas. Reproduzem-se dados (Tabela 5)
de sistemas que registram produções superiores a 2000 kg de peso
corporal/ha/ano; considera-se uso potencial superior a oito unidades
animais por hectare. Entretanto, são informações obtidas ao nível de
propriedade comercial, uma vez que há carência de informações
científicas nesta área.
- 153
Tabela 5 - Desempenho de bovinos no sistema pastagem irrigada1
Foco do estudo
Bezerros Nelore
;Bezerros
Simental x Nelore
Novilhos
Peso corporal inicial
(kg)
197,5
230,0
Peso corporal
final (kg)
475,7
474,2
Ganho médio
diário2 (kg/dia)
1,15
1,22
350,8
469,9
1,18
1Dados
bibliográficas.
2Período médio de permanência sob pivô central: bezerros Nelore, 234 dias; bezerros
Simental x Nelore, 200 dias; Novilhos, 102 dias.
Fonte: Vilela (1999).
Pastagens cultivadas com manejo para qualidade e suplementos
múltiplos
As ações de forrageamento ótimo são divididas em manejo
pré pastejo, pelo lado da oferta, e o processamento pós-ingestão. O
consumo de matéria seca pode ser controlado pela energia ou pela
fibra consumida. Em condições em que o consumo for controlado
pela demanda de energia, possibilitando aos animais consumirem
tanto alimento como necessário para satisfazer o nível de produção
desejado alcançar-se-ia o nível de excelência no manejo para
qualidade.
Entretanto, as interações da demanda do animal e os
recursos alimentares – o pasto e os suplementos - ao criarem um
déficit de alimento, energia ou nutrientes relativo à produção
potencial, causam as respostas variáveis à suplementação, base
para o estabelecimento de estratégias dietéticas diferenciadas.
O entendimento desse processo daria suporte ao
desenvolvimento de programas de suplementação delineados para
complementar as necessidades nutricionais de bovinos consumindo
as forrageiras tropicais.
Os suplementos múltiplos têm sido usados na indústria
pecuária quando o suprimento de energia e ou nutrientes oriundos
do pasto não satisfizer a demanda animal.
A classificação de suplementos em termos de seu consumo
potencial e suprimento de nutrientes e ou energia é essencial para
determinar seu nicho no sistema de produção específico, face à
grande amplitude de condições de alimentação.
A quantidade e a qualidade do suplemento fornecido devem
ser compatíveis com a magnitude do desempenho alvo e o estádio
do ciclo de produção onde ele é fornecido. A resultante foi a geração
de uma família de suplementos múltiplos, que permite estabelecer
modelos dietéticos para diversas épocas do ano (Paulino et al.,
2002) e para diferentes ciclos de produção e categorias de bovinos
(Paulino et al., 2001; 2004 e 2006b).
Modelo pasto/mistura sal mineral - uréia
A mistura sal – uréia - mineral é útil na mantença de peso de
animais durante a época seca e constitui-se em um método simples
e econômico a ser usado no rebanho, quando se busca a adaptação
dos bovinos ao uso de uréia ou quando o sistema prevê o uso mais
intensivo de suplementos múltiplos em alguma fase do sistema de
produção (Paulino et al.,1982).
Em uma exploração racional seria benéfico assegurar pelo
menos a mantença de peso nos períodos críticos do ano. Assim, o
diferimento das pastagens associado a um baixo nível de
suplementação, durante o período da seca, seriam utilizados visando
prevenir um dano permanente na atividade fisiológica do animal, de
forma a possibilitá-lo sobreviver numa condição que possa tirar
vantagens do ganho compensatório, que ocorre em períodos de
pastagem abundante e nutricionalmente adequada (Paulino & Ruas,
1988). Este sistema associa-se a ciclos de produção entre 27 e 30
meses de idade.
Modelo pasto/sal nitrogenado
Os custos requeridos com o transporte e a distribuição diária
de suplementos para bovinos de corte em pastejo são bastante
expressivos.
- 155
As formulações de suplementos, fornecidas no sistema de
auto-alimentação, permite o controle de consumo pelo próprio
animal, nos níveis estabelecidos, bem como facilita o manejo e
racionaliza a utilização de mão-de-obra na distribuição de
suplementos na pastagem, a qual pode ser executada, obedecendo
a uma periodicidade semanal ou mesmo quinzenal. Além disso, evita
que o animal crie dependência pelo suplemento e apresenta
aspectos positivos sob o ponto de vista nutricional, tais como
equilíbrio de pH e amônia, dentre outros.
Os suplementos múltiplos, que usam fonte de nitrogênio nãoprotéico associada a fontes de energia e minerais, são comumente
chamados sais nitrogenados. O sistema pasto/sal nitrogenado
quando associado à fase de recria, envolve oferta de suplemento
entre 0,1 e 0,3% do peso corporal (Paulino et al., 1983). Em
condições específicas o conceito pode ser adaptado para engorda
de bovinos em pastagens (Acedo et al., 2003).
Modelo pasto/sal proteinado
Associada à utilização de uréia, tanto como fonte de amônia
quanto para limitar o consumo (junto com o sal), a adição de fonte
natural de proteína aos suplementos múltiplos de baixo consumo é
desejável no sentido de fornecer peptídeos, aminoácidos e ácidos
graxos de cadeia ramificada (isoácidos) aos microrganismos do
rúmen, e ou, proteína não degradada no rúmen aos animais. Neste
contexto, as fontes naturais de proteína e energia devem ser
portadoras de características biológicas compatíveis com a
otimização da eficiência microbiana e utilização de uréia e forragens.
A linha de produtos que segue estes fundamentos é classificada
como sais proteinados, quando fornecidos em quantidades de até
0,3% do peso corporal para animais em recria ensejando ganhos de
200g a 500g/dia/cabeça (Paulino et al., 2008).
Produtos nesta linha podem ser usados para terminação,
sendo fornecidos na base de 1% do peso corporal (Paulino et al.,
2012), possibilitando a minimização da sazonalidade da produção de
carne em pastagens tropicais.
Dieta de alto concentrado no pasto
O uso de dieta de alta densidade de energia e nutrientes na
engorda em pasto eventualmente caracterizado como “sistema de
confinamento no pasto” consiste em alocar os animais em uma
determinada área de pasto previamente vedada, e fornecer
suplementos múltiplos em quantidades que podem variar de 1,2 a
2% do peso corporal do animal. Trata-se, portanto, de dietas de alto
concentrado, que demanda cuidados para garantir uma boa saúde
ruminal, tais como, escolha de fontes alimentares com menor
potencial de promoção de acidez e ou uso de aditivos.
O sistema permite a tomada de decisão rápida, quanto à
terminação de bovinos, com o objetivo de aproveitar oportunidades
de mercado.
MODELOS DIETÉTICOS COM EXPLORAÇÃO DE CRESCIMENTO
CONTÍNUO
Potencializando o crescimento contínuo
A bovinocultura de corte tem sido induzida a aumentar os
índices produtivos e econômicos da atividade, porém com
responsabilidade social e ambiental. A bovinocultura eficaz baseada
em pastos tropicais, leva à necessidade de adequar as práticas
nutricionais às metas do sistema e atenção nas interações com os
demais componentes dos sistemas de produção.
Na busca da otimização dos sistemas em pastagens fica claro
que o arranjo produtivo, além de contornar a sazonalidade, deve
garantir a exploração do maior desenvolvimento e condição corporal
dos animais durante os períodos favoráveis de primavera-verão e
início do outono, devido ao menor custo econômico.
Uma tendência atual da bovinocultura é a busca por
alternativas nutricionais e de manejo para as diferentes categorias de
bovinos de corte que possibilitem aumento do desfrute do rebanho e
maior produção de carne, com o objetivo de aumentar o rendimento
econômico do produtor e a qualidade da carne produzida.
- 157
Administrada a questão quantitativa (oferta de 4 a 6% do peso
corporal em MSpd) e qualitativas (manejo para qualidade) do pasto,
as técnicas que reconhecem a natureza múltipla da suplementação
têm possibilitado minimizar os efeitos da sazonalidade, e
potencializar o desempenho dos bovinos durante a época de
crescimento das forrageiras, possibilitando ganho adicional de 150 a
300 g/dia em relação a aquele obtido no sistema pasto/mistura
mineral (Paulino et al., 2008). A conseqüência é abate de animais
com idade entre 16 e 20 meses, eliminando a segunda época seca
da vida do animal, e cobertura de fêmeas com 14 a 20 meses de
idade, obedecendo o limite imposto pela genética.
Suplementação de bezerros (as) de corte lactentes
Sob a ótica da exploração da bovinocultura de ciclo curto em
regime de pastagens, o ganho de peso contínuo desde a fase de
amamentação é fundamental para o sucesso do sistema de
produção.
Em sistemas intensivos de produção de bovinos, nos quais o
peso à desmama dos bezerros (as) tem importância primordial,
visualiza-se a suplementação dos animais em amamentação, sob o
sistema creep – feeding, que consiste em fornecimento de alimentos
suplementares aos bezerros criados ao pé das matrizes, sem que
estas tenham acesso ao suplemento. Neste sistema a dieta dos
animais é constituída de leite, pasto e alimento concentrado e
possibilita desmama de machos com peso entre oito e dez arrobas
(Tabela 6) e fêmeas entre oito e nove arrobas.
Tabela 6 - Desempenho de bezerros em amamentação no sistema
pasto/suplemento1
Foco do estudo
Relação proteína/carboidrato
Níveis de suplementação
Planos nutricionais
Planos nutricionais
Peso corporal
final (kg)
233,0
243,1
250,5
273,4
Ganho
adicional2 (g)
214
164
200
200
Fonte
Valente et al. (2013a)
Barros et al. (2014)
Lopes et al (2014)
Lopes et al. (2014)
1Dados
processados; para acessar dados individualizados consultar as
referências bibliográficas.
2Em relação ao tratamento recebendo mistura mineral.
Modelo pasto/suplementos múltiplos para machos superprecoces
Os sistemas de excelência adotam tecnologias de precisão.
As informações preliminares caracterizam uma bovinocultura em
movimento, ensejando a eliminação da segunda seca da vida dos
animais destinados ao abate, e sinalizam o limite do possível, para
mercados demandadores de carcaças com acabamento mínimo.
Para viabilizar a produção do novilho superprecoce em
pastagens (Tabela 7), deve-se estabelecer manejo alimentar que
permita ganhos de peso do nascimento ao abate de cerca
800g/animal/dia para abate com 18 meses e de 900g/animal/dia,
para abate com 16 meses de idade. Neste sistema devem-se
fornecer suplementos múltiplos em quantidades que variam de 0,4 a
0,6% do peso corporal, durante toda vida do animal.
Tabela 7 - Desempenho de novilhos superprecoces, com idade de
16 a 20 meses, no sistema pasto/suplemento1
Foco do estudo
Perfis protéicos
Relação proteína/carboidrato
Planos nutricionais
1Dados
Peso corporal final (kg)
460,00
438,30
447,00
Fonte
Fernandes (2009)
Valente et al. (2013b)
Paula et al. (2012)
bibliográficas.
- 159
Modelo pasto/suplementos múltiplos para recria de novilhas
superprecoces
Para que o sistema de acasalamento de fêmeas com
quatorze a quinze meses de idade seja viabilizado, o manejo
nutricional deve possibilitar crescimento contínuo no pós-desmame,
com magnitude em torno de 650g/animal/dia.
Para obtenção de níveis de ganhos mais elevados durante a
recria, faz-se mister o refinamento da composição dos suplementos,
bem como proporcionar consumos entre 0,3 a 0,5% do peso
corporal.
Havendo mérito genético, na medida em que o peso e o
ganho de peso assegurem a maturidade sexual, as fêmeas
apresentam melhores condições fisiológicas para manifestarem cio.
Visando garantir boa eficiência reprodutiva das matrizes primíparas é
necessário garantir o crescimento contínuo dos animais na estação
seca subseqüente, garantindo o parto com peso equivalente a 80%
do peso adulto.
MODELOS DIETÉTICOS PARA BOVINOS EM CONFINAMENTO
Dietas de alto volumoso
Historicamente, havia uma tendência de utilizar dietas com
uma relação volumoso:concentrado próxima de 1:1, o que
representa dietas com baixo custo por unidade de matéria seca, mas
que induzem aumento no consumo e queda da conversão alimentar,
podendo ser vantajosas financeiramente por reduzir o custo
alimentar por dia. Entretanto, estas dietas podem dificultar a
operacionalização da alimentação em grandes confinamentos,
restringindo seu uso.
As dietas de terminação de bovinos utilizadas no Brasil
parecem ser seguras do ponto de vista de saúde animal, entretanto,
não são dietas formuladas para minimizar a relação entre o consumo
e o ganho diário de peso ou a operacionalização de grandes
confinamentos.
Dietas de alto concentrado ou dietas com baixa inclusão de
forragem
Com a evolução dos confinamentos, a produção e estocagem
de alimentos volumosos se tornaram um dos maiores entraves para
as médias e grandes operações de engorda confinada. Como
alternativa, a utilização de dietas com maior proporção de alimentos
concentrados (70 a 90% da matéria seca total da dieta) pode trazer
benefícios para a operacionalização do confinamento.
O aumento no tamanho dos confinamentos e a consequente
ênfase em obter eficiência operacional tende a aumentar a
frequência desta opção de produção de carne. Comparativamente ao
sistema de engorda com alta forragem, a engorda em dietas de
baixa forragem tem particularidades nutricionais, ambientais,
econômicas e operacionais. Apesar da redução no teor dietético de
forragem ser potencialmente vantajosa operacionalmente, a
mudança nutricional necessariamente não reduz o custo da dieta ou
melhora a conversão alimentar ou o ganho diário de peso (Paulino et
al., 2010).
Dietas sem volumosos
Encontra-se em curso no Brasil um movimento para difusão
de dietas desprovidas de volumosos. Aparentemente, os principais
benefícios relacionam-se com a operacionalização do sistema
confinamento
Avaliam-se os efeitos da construção de um conceito de
bovinocultura com excelência, com o intuito de propiciar um
ambiente generalizado para a prosperidade e reduzir o déficit de
produtividade do setor. Defende-se a hipótese de que é possível aos
trópicos abrigar, em sistemas de ciclo completo, taxas de desfrute de
50%, guardando simetria com elevada produtividade da terra, o que
presume ações permanentes como substrato positivo para ganhar
eficiência no uso dos recursos naturais, potencializando a
- 161
transformação de vantagens comparativas em vantagens
competitivas, valorizando as tecnologias do bem (projetos que
mudam positivamente a vida das pessoas, ao criarem soluções para
os problemas reais da sociedade). Prioridade absoluta é conferida à
questão matriz dietética, como fundamento principal para permitir
concentrar energia científica capaz de trazer impactos desta
magnitude.
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FUNDAMENTOS TECNOLÓGICOS ASSOCIADOS
AOS DIFERENTES MODELOS DIETÉTICOS PARA
BOVINOS EM CONFINAMENTO, E USO DO BRCORTE 2.0 PARA FORMULAR DIETAS E PREDIZER
O DESEMPENHO DE BOVINOS
Sebastião de Campos Valadares Filho1, Luiz Henrique Pereira Silva2,
Pedro Del Bianco Benedeti2, Polyana Albino Silva Machado3
1
Prof. Titular DZO/UFV,Coordenador do INCT de Ciência Animal, [email protected] ; 2Estudantes de
Doutorado do programa de Pós-Graduação em Zootecnia da UFV; 3 Bolsista de PNPD do CNPq
INTRODUÇÃO
A pecuária de corte é importante atividade econômica
praticada em todos os estados brasileiros por ser responsável por
30,38% do PIB do agronegócio brasileiro e 6,73% do PIB total do
Brasil (CEPEA, 2011). Devido às dimensões continentais do Brasil, a
criação de bovinos de corte é encontrada em grande diversidade de
biomas, o que faz com que exista grande variação nos sistemas de
produção praticados, onde cada região utiliza as principais
vantagens comparativas que cada uma delas oferece. Dessa forma,
há sistemas considerados extensivos, onde as pastagens nativas
são predominantes, com menor rentabilidade e baixa produção de @
por hectare, e à medida em que a tecnologia é implementada,
intensifica-se a produção, o que permite melhorar os resultados
econômicos do sistema.
A necessidade do aumento da produção de carne para
atender a crescente demanda, faz com que os sistemas de produção
intensivos de carne no Brasil se tornem cada vez mais comuns.
Desta forma, a utilização de sistemas de confinamento vem sendo
aumentada a cada ano, isto porque, esse sistema também
proporciona a redução da idade ao abate, aumento das taxas de
lotação e desfrute, além de possibilitar oferecer um produto de
qualidade diferenciada, exigido por mercados mais exigentes.
Porém, o confinamento exige investimentos mais elevados, quando
comparado aos sistemas extensivos, o que o torna uma atividade de
maior risco. Assim, existe a necessidade de maior compreensão de
como as tecnologias podem ser aplicadas, principalmente em
relação à formulação de dietas, pois os custos com a alimentação
são os componentes de maior peso desse sistema, sendo inferior
apenas ao custo de aquisição dos animais (Cervieri et al., 2009).
Atualmente existem vários softwares e planilhas eletrônicas
no mercado brasileiro desenvolvidos para a formulação de dietas
para bovinos de corte em confinamento. Algumas empresas, que
atuam na área de nutrição animal, desenvolvem também aplicativos
próprios para o uso de seus consultores. Em sua maioria, estes
softwares utilizam modelos de predição das exigências nutricionais
desenvolvidos em outros países (i.e. NRC - Estados Unidos; CSIRO Austrália; ARC e AFRC - Sistemas britânicos), utilizando dados
gerados por experimentos realizados em condições diferentes às
encontradas no Brasil (clima, raças, alimentos, etc.). Contudo, existe
o software BR-CORTE 2.0 que utiliza dados de composição de
alimentos e de exigências nutricionais gerados no Brasil.
A correta estimativa das exigências nutricionais se torna
importante para o balanceamento das dietas para atender as
exigências dos animais para a mantença e produção. Quanto mais
exato forem as estimativas das exigências e as informações sobre os
alimentos, mais próxima será a dieta formulada da “dieta ideal”.
Porém, muitas vezes ocorre grande diferença entre a dieta formulada
e aquela consumida pelos animais, devido aos desvios decorrentes
de erros nas etapas de arraçoamento (Figura 1). Desta forma,
quanto maior a qualidade dos processos intermediários envolvidos
maior será a proximidade entre a dieta consumida pelo animal e a
“dieta ideal” para o desempenho almejado.
- 167
Figura 1- Esquema demonstrando os fatores que podem gerar os
desvios entre a dieta formulada e a consumida.
Desde que se tenha boa precisão e acurácia nos dados de
exigências dos animais e de composição dos alimentos, os
processos de formulação de dietas utilizando os softwares
disponíveis se tornam tarefa fácil. Contudo, é preciso ter
conhecimentos teóricos e práticos sobre nutrição de bovinos para
que se possa formular uma dieta equilibrada, que possibilite o animal
consumir quantidades adequadas de todos os nutrientes requeridos
para o desempenho almejado.
CONSIDERAÇÕES SOBRE A FIBRA NA DIETA
A fração fibrosa da dieta, em particular, merece atenção dos
nutricionistas no momento da formulação, pois esta porção da dieta
é a que mais se correlaciona com a ingestão de matéria seca nos
ruminantes. Não somente em termos de proporção da dieta, mas
também quanto às características dessa fração na dieta dos animais.
Como exemplo, pode-se citar que as dietas formuladas para custo
mínimo, se baseiam na utilização da maior proporção possível de
alimentos volumosos, pois esses geralmente apresentam menor
custo da MS.
Utilizada como critério na classificação dos alimentos para os
ruminantes, a fibra pode ser definida como a fração menos digestível
dos alimentos, presente na parede celular dos produtos de origem
vegetal (Weiss, 1993). Por definição, a fração fibrosa dos alimentos é
considerada como sendo os compostos químicos indigestíveis ou de
digestão lenta e que ocupam espaço no trato gastrointestinal dos
animais (Rodrigues & Vieira, 2006). Em termos analíticos, a fibra
insolúvel em detergente neutro (FDN) é a porção do alimento que
melhor corresponde à fibra para os ruminantes (Vieira & Fernandes,
2006). A FDN não se enquadra como entidade nutricional perfeita,
segundo o teste de Lucas, pois sendo uma fração do alimento
heterogênea essa não apresenta digestibilidade constante
(Rodrigues & Vieira, 2006).
Segundo Van Soest (1978), dentre as propriedades da fibra
que são de importância nutricional incluem-se a densidade,
capacidade de hidratação e as propriedades de ligação, servindo
ainda como substrato para a fermentação ruminal, fornecendo
energia para os ruminantes na forma de ácidos graxos voláteis
(AGV). Contudo, apesar da importância do conhecimento teórico
sobre todas as características físicas da fibra, em condições práticas
o teor de FDN da dieta é a informação mais utilizada. Para nutrição
de ruminantes, em particular, essa porção dos alimentos assume
maior importância pois como demonstrado por Mertens (1987), a
fibra exerce um complexo controle sobre o consumo do animal, que
por sua vez é o principal fator que explica o desempenho produtivo
dos bovinos (Valadares Filho et al., 2010). De maneira geral, com o
aumento do nível de fibra insolúvel em detergente neutro (FDN) na
dieta, ocorre redução no teor de energia da mesma. Desta forma o
consumo do animal pode ser limitado por efeito físico (capacidade de
ingestão de fibra) ou por efeito fisiológico (atendimento dos
requerimentos de energia). Sendo assim o teor de FDN é o
componente da dieta que mais se correlaciona com o consumo do
animal, pois está relacionado aos aspectos químicos e físicos da
dieta (Mertens,1987).
- 169
Os carboidratos não fibrosos (CNF) apresentam normalmente
alta digestibilidade, não diferindo muito entre as espécies de animais,
de maneira oposta, os carboidratos fibrosos apresentam grande
variação entre as espécies quanto à sua digestibilidade (Rodrigues &
Vieira, 2006). No caso dos ruminantes, a digestibilidade da FDN está
diretamente relacionada à sua composição, sendo que, geralmente
quanto maior o teor de lignina menor é taxa de degradação ruminal.
A proporção de lignina na FDN reduz a degradabilidade da FDN não
somente pelo aumento da sua massa na FDN, pois a lignina é
refratária à digestão pelos microrganismos, mas também pelo seu
efeito de proteção dos carboidratos à degradação ruminal (Detmann
et al., 2010).
Outra característica da dieta que pode influenciar na
efetividade da fibra é o tamanho de partículas, pois alimentos
finamente moídos apresentam menor capacidade de estimular a
ruminação e a mastigação. Tais processos são importantes para a
produção de saliva, que por sua vez auxilia no tamponamento
ruminal (Allen, 1997). Dessa forma, o conceito de fibra fisicamente
efetiva (FDNfe) foi criado com o intuito de unir as características
químicas ao tamanho de partícula das forragens, permitindo assim
quantificar a porção da fibra responsável pela manutenção das
funções ruminais (Mertens, 2000). Existem atualmente alguns
métodos utilizados para quantificar a porcentagem de fibra efetiva
nos alimentos (Lammers, Buckmaster et al., 1996; Buckmaster,
Heinrichs et al., 1997; Mertens, 1997), no entanto esse é um
parâmetro pouco utilizado para o balanceamento de dietas para
bovinos de corte no Brasil. Segundo levantamento feito por Millen et
al. (2009), apenas 9,7% dos nutricionistas brasileiros utilizavam a
informação de FDNfe (considerando as partículas maiores de
1,18mm) em suas formulações.
Em estudo avaliando o efeito da mudança de fontes
volumosas sobre a ingestão de MS em confinamento, Galyean &
Defoor (2003) observaram que a FDN proveniente do volumoso
explica 92% da variação no consumo de MS, sendo que quando
utilizado o valor de FDNfe proveniente do volumoso, essa relação
passou para 93,1%. Por se tratar de variação pequena, os autores
recomendaram que os nutricionistas utilizem o FDN proveniente do
volumoso, principalmente quando utilizados produtos alternativos
como coprodutos agrícolas. Então, no caso das dietas normalmente
utilizadas nos confinamentos no Brasil, onde há grande participação
de coprodutos provenientes da agroindústria, a utilização de FDNfe
se torna pouco aplicável devido à ausência de dados sobre a
efetividade das várias fontes utilizadas.
Outro fator importante para se avaliar a qualidade da fibra é a
densidade da partícula, podendo ser mais influente até mesmo que o
tamanho da partícula. Avaliando o efeito do tamanho e densidade da
partícula sobre o tempo de retenção ruminal, Kaske & Engelhardt
(1990) observaram que ao aumentarem o tamanho da partícula (de 1
para 10mm) houve aumento no tempo de retenção ruminal, porém,
ao aumentar a densidade das partículas observou-se redução no
tempo de retenção. Em análise de regressão esses autores
observaram que os aumentos na densidade e no tamanho da
partícula explicam cerca de 59 e 28% das variações no tempo de
retenção, respectivamente. Desta forma, observa-se que a
densidade das partículas está mais relacionada ao tempo de
retenção do que o tamanho da partícula em si.
O efeito da densidade da partícula de fibra sobre o escape
ruminal também foi abordado por Detmann et al. (2010), que
afirmaram que o processo da degradação ruminal da fração fibrosa
aumenta a densidade da partícula da fibra remanescente,
ocasionando aumento na probabilidade de escape da fibra do rúmen
para as porções posteriores do trato gastrointestinal. Esses autores
destacaram ainda que esse processo assume grande importância
em dietas de menor qualidade, onde a passagem da fração
indigestível (FDNi) reduz o efeito de repleção ruminal e
consequentemente melhora o consumo.
Um exemplo prático avaliando o efeito da densidade dos
alimentos pode ser observado comparando o grão de milho inteiro
com o caroço de algodão adicionados na dieta. Facilmente pode-se
observar nas fezes dos animais a presença do grão de milho inteiro,
entretanto dificilmente se encontra caroço de algodão nas mesmas.
Isso ocorre possivelmente devido sua maior densidade, o grão de
- 171
milho fica mais próximo do orifício retículo-omasal, aumentando
assim seu escape do rúmen, enquanto o caroço de algodão, por
apresentar baixa densidade, precisa ser degradado para que seu
escape ocorra.
IMPORTÂNCIA DA FIBRA NAS DIFERENTES DIETAS
A fração fibrosa da dieta é sem dúvida muito importante para
a nutrição de ruminantes, exercendo diferentes funções dependendo
das características gerais da dieta. Em dietas convencionais de
confinamento, onde se utiliza maior quantidade de volumoso (cerca
de 60%), a digestão da fração fibrosa da dieta constitui uma
importante fonte de energia para o animal, resultando também em
controle do pH ruminal. Neste tipo de dieta, o desempenho animal
está intimamente ligado à qualidade do volumoso utilizado. Por outro
lado, em dietas de alto grão (>80% de concentrado), a fração fibrosa
da dieta exerce maior função de controle do pH e da motilidade
ruminal, sendo que o fornecimento de energia pela fermentação da
FDN deixa de ser a principal função da fibra e em muitos casos essa
energia tem sido desconsiderada na formulação das dietas.
Desta forma, quanto maior a participação de volumoso na
dieta, maior será a influência da qualidade desse volumoso sobre o
desempenho animal. A influência da qualidade do volumoso sobre o
desempenho pode ser observada em experimentos onde a silagem
de milho foi substituída por volumosos de menor valor nutritivo, como
a cana-de-açúcar. De forma que, em dietas com 60% de volumoso a
substituição normalmente é acompanhada de queda no desempenho
(Magalhães et al., 2004). Resultado similar também foi observado
por Menezes (2010), que ao fornecer dietas substituindo a silagem
de milho por cana-de-açúcar triturada e 1% do peso vivo em
concentrado, observou uma queda no consumo e consequentemente
no desempenho dos animais. Contudo, quando a silagem de milho é
substituída por cana-de-açúcar em dietas com 40% de volumoso,
geralmente não há redução no desempenho animal (Fernandes et
al., 2007), por haver menor dependência do volumoso para o
fornecimento de energia. No entanto, devido às variações na
qualidade dos volumosos em discussão, resultados contraditórios
podem ser obtidos, onde a substituição da silagem de milho por
cana-de-açúcar em dietas com 40% de volumoso pode ser
acompanhada de queda no desempenho, sendo neste caso
observado também menor consumo dos animais para a dieta
contendo como volumoso a cana-de-açúcar (Rotta, 2012). Em
trabalho de revisão sobre a utilização da cana-de-açúcar como
volumoso, Valadares Filho et al. (2008) demonstraram que o
consumo de MS geralmente é limitado, quando há maior proporção
de volumoso a base de cana-de-açúcar.
Em confinamentos de menor porte, a utilização de dietas com
maior participação de alimentos volumosos pode ser uma forma de
reduzir os custos com alimentação, principalmente em regiões com
alto custo para obtenção de grãos, com baixa infraestrutura e que
apresentam baixo valor da terra e de produção de volumosos. No
entanto, em plantas de confinamento de grande porte, aumenta-se o
número de animais, bem como a necessidade de alimento para ser
armazenado e distribuído diariamente. Como o próprio nome diz, o
alimento volumoso ocupa maior espaço por unidade de matéria
seca. Dessa forma, quanto maior a quantidade de volumoso na
dieta, mais espaço é necessário para o seu armazenamento e
maiores serão os gastos com infraestrutura. O mesmo problema
ocorre com a distribuição das dietas no cocho, onde serão
necessárias maiores números de “viagens”, em cada trato, para que
todas as linhas de cocho sejam atendidas, aumentando assim os
custos operacionais do sistema.
Aliado ao processo de aumento das plantas dos
confinamentos brasileiros, vem ocorrendo de maneira natural o
aumento na proporção de alimentos concentrados nas dietas (Millen
et al., 2009). Assim, é cada vez mais comum dietas onde os níveis
de fibra são muito baixos, ou seja, próximos aos níveis críticos
mínimos. De acordo com Millen et al. (2009), 96,8% dos
confinamentos brasileiros utilizam acima de 56% de concentrado nas
dietas, sendo 58,1% das dietas balanceadas com os níveis de
concentrado acima de 70%. Os teores médios de FDN utilizados
pelos nutricionistas na terminação de bovinos variam entre 15 e 39%
- 173
da dieta. A utilização de ionóforos e coprodutos com boa quantidade
de fibra efetiva são fatores que permitem a elevação da quantidade
de concentrado nas dietas de terminação. Assim sendo, não existe
um padrão para os níveis mínimos de fibra a serem utilizados e o
modelo de alimentação deve respeitar as relações entre alimento,
dieta e animal.
NÍVEL DE FIBRA NA DIETA
Como abordado anteriormente, a fibra exerce influência sobre
o consumo dos ruminantes, sendo assim, seu teor na dieta não pode
ser muito elevado a ponto de limitar o consumo de nutrientes do
animal e prejudicar seu desempenho produtivo. Por outro lado, níveis
muitos baixos de fibra na dieta frequentemente estão ligados à maior
ocorrência de distúrbios metabólicos como a acidose ruminal. A
mesma está relacionada à várias patologias como a laminite (Nocek,
1997), ruminite (Nagaraja & Chengappa, 1998), timpanismo e
abscesso de fígado (Gill et al., 1979).
Segundo Mertens (1987), a capacidade máxima de ingestão
dos bovinos ocorre quando o consumo de FDN é próximo de 1,2%
do peso corporal para vacas em lactação consumindo dietas
compostas por forragens de clima temperado. Assim, esse valor
pode não representar especificamente o comportamento ingestívo de
animais em crescimento alimentados com forragens tropicais. Em
estudo sobre o consumo de FDN por bovinos confinados em
condições tropicais, Detmann et al. (2003) demonstraram que não se
deve considerar esse valor fixo, pois o consumo de FDN apresenta
comportamento quadrático em relação ao teor de FDN da dieta
(Figura 2).
Figura 2 - Consumo de FDN em função do teor de FDN na dieta
(Detmann et al., 2003).
Por outro lado, em dietas com alto teor de concentrado, o
consumo geralmente é limitado pelos mecanismos fisiológicos
(Mertens,1987), assim um nível muito baixo de FDN causa
indiretamente redução na ingestão devido à maior densidade
energética da dieta, aumentando por consequência o risco de
acidose. Arelovich et al. (2008) realizaram meta-análise para avaliar
o efeito do teor de FDN das dietas de confinamento sobre o
consumo de MS e de energia, sendo avaliados separadamente os
dados para gado de leite e de corte. Para gado de leite, os teores de
FDN das dietas variaram de 22,5 a 45,8% e o teor de FDN da dieta
apresentou comportamento linear decrescente com o consumo de
MS e de energia líquida de lactação. Contrariamente, para gado de
corte o que se observou foi efeito linear crescente para o consumo
de MS e de energia líquida para ganho de peso em função do teor
de FDN na dieta (Figura 3), apresentando ainda alto valor de r2. Os
teores de FDN das dietas de confinamento para gado de corte
variaram de 7,5 a 35,3%.
- 175
Figura 3 - Consumo de matéria seca (MS) e de energia líquida para
ganho em função do teor de FDN da dieta (Arelovich et al.,
2008).
Resultados experimentais que avaliaram a inclusão de
volumoso em dietas com uso de 100% de concentrado confirmam
que ao incluir o volumoso geralmente há o aumento no consumo de
MS e melhoria no desempenho, porém geralmente a eficiência
alimentar é maior para os animais consumindo a dieta sem volumoso
(Shain et al., 1999; Turgeon et al., 2010; Marques, 2011).
O NRC (1996) estipula um mínimo de 20% de FDNfe nas
dietas de terminação com manejo de cocho variável e sem a
utilização de ionóforos. Porém, esse valor podem ser reduzido para a
faixa de 5 a 8% em sistemas mais tecnificados e com utilização de
aditivos. Stralia & Gil (1990) recomendaram que para animais em
terminação, as dietas devem conter no mínimo 15% de FDN em sua
composição.
Em estudo de revisão sobre a necessidade de fibra na dieta
de bovinos confinados no Brasil, Goulart & Nussio (2011)
observaram que é uma tarefa difícil sugerir com boa precisão o nível
mínimo de fibra que as dietas de alto grão devem conter, pois
existem poucos trabalhos delineados para avaliar a exigência de
FDNfe para bovinos nas condições brasileiras de confinamento. Os
autores destacam ainda que esse nível mínimo pode ser alterado por
alguns fatores como o uso de ionóforos, utilização de protocolo de
adaptação, qualidade do manejo de cocho e também quanto ao
tamanho da partícula de volumoso. Com base então nos poucos
estudos brasileiros existentes, e considerando as condições
brasileiras, os autores com todas as ressalvas, sugeriram que as
dietas de confinamento de alto grão no brasil devem apresentar de
10 a 18% de FDN proveniente de volumoso.
ADAPTAÇÃO À DIETA DO CONFINAMENTO
Para obter maior desempenho produtivo dos animais é
preciso que os mesmos consumam dietas que os permitam ingerir
maiores quantidades diárias de todos os nutrientes. Para obter esse
resultado é preciso fornecer aos bovinos dieta com maior proporção
de concentrado em sua composição. Contudo, para evitar distúrbios
metabólicos os bovinos devem passar por um período de adaptação
para que os microrganismos e o hospedeiro se adaptem as novas
condições, que estarão sujeitos devido à nova dieta.
Esta fase de adaptação deve ser gradativa e ter duração
adequada, para que os microrganismos e o animal se adaptem de
- 177
maneira plena à nova dieta. Segundo Brown et al. (2006), a fase de
adaptação às dietas de alto teor de concentrado não deve ser menor
que 14 dias, pois pode aumentar a ocorrência de acidose ruminal e
de outras patologias associadas a este distúrbio digestivo. Por outro
lado, a duração desta fase não deve exceder 20% do tempo total do
confinamento, pois quanto mais rápido os animais começarem a
consumir a dieta final da fase de terminação maior será o tempo em
que os animais passaram consumindo a dieta mais energética, com
isto, melhor será o desempenho e menor o tempo necessário para o
abate (Brown & Millen, 2009).
Em um estudo sobre o período de adaptação, Buttrey et al.
(2012) encontraram que durante essa fase, o ideal é que o animal
consuma o máximo de energia possível, visando melhorar sua
adaptação à dieta de maior densidade energética. Porém, ao mesmo
tempo é importante que a acidose ruminal seja minimizada. Dessa
forma, a fase de adaptação não dever ser muito lenta e ao mesmo
tempo não dever ser muito abrupta.
Segundo a recomendação de Brown & Millen (2009), e
considerando que os períodos de terminação em confinamento mais
utilizados no Brasil são de 90 a 120 dias, o período de adaptação
deve ser de no máximo 18 a 24 dias, respectivamente. Segundo os
resultados de pesquisa apresentados por Millen & Arrigoni (2013),
animais da raça Nelore podem ser adaptados à dieta de alto grão
(85% de concentrado) por um período de 14 dias,
independentemente do tipo de protocolo de adaptação utilizado
(escada ou restrição).
Existem basicamente três tipos de protocolos de adaptação
dos animais à dieta do confinamento, sendo esses o protocolo em
escada (ou step-up), o protocolo de restrição e o protocolo de
mistura de dietas. O tipo de protocolo em escada é o mais utilizado
no Brasil (Millen et al., 2009), neste tipo de adaptação os animais
recebem várias dietas com níveis crescentes de concentrado
iniciando-se normalmente com uma relação volumoso:concentrado
de 50:50.
Segundo na preferência dos confinadores brasileiros, no
protocolo de restrição, os animais recebem a dieta final desde o
início, porém em quantidade restrita. Com o passar dos dias,
aumenta-se gradativamente a quantidade fornecida até que se
chegue ao consumo final desejado. Este tipo de adaptação
apresenta maior vantagem, pois pode reduzir o requerimento de
energia para mantença dos animais e assim aumentar a eficiência
alimentar (Brown et al., 2006). No entanto, na prática este tipo de
protocolo de adaptação é o mais difícil de ser utilizado, pois
necessita de um rigoroso controle do manejo de cocho. Além disso é
necessário destinar mais espaço de cocho por animal para que se
possa evitar competição e maior variação no consumo individual.
Já no protocolo de mistura de dietas, são feitas duas dietas
sendo uma com menor proporção de concentrado e a dieta final com
elevado teor de concentrado, essas dietas são então misturadas de
forma
a
se
obter
no
final
diferentes
relações
de
volumoso:concentrado, assim aumenta-se gradativamente a
proporção da dieta final, para que ao final da fase de adaptação os
animais estejam consumindo apenas a dieta final. Esse tipo de
protocolo apresenta como vantagem a possibilidade de se adaptar
vários lotes no confinamento em tempos diferentes, formulando
apenas duas dietas que ao serem misturadas proporcionam
diferentes níveis energéticos.
ALTERAÇÕES DURANTE A ADAPTAÇÃO
Uma das principais preocupações durante a adaptação às
dietas de alto concentrado é controlar o pH ruminal, de maneira a
evitar que distúrbios metabólicos ocorram. Quando o pH ruminal
varia até 6, ocorre pequena redução na digestão da fibra e
praticamente nenhuma alteração no número de microrganismos
fibrolíticos, enquanto se o pH reduzir para valores entre 5 e 5,5,
ocorre redução na digestão da fibra e no número de microrganismos
fibrolíticos (Hoover, 1986). No entanto, durante a fase de adaptação
à dieta de maior nível de carboidratos rapidamente fermentáveis há o
aumento na produção de ácidos orgânicos. Dessa forma, caso a taxa
de produção exceda a taxa de absorção e a capacidade de
tamponamento ruminal, haverá acúmulo destes ácidos reduzindo
- 179
assim o pH do rúmen, que caso decresça à valores abaixo de 5,6 , o
animal apresentará quadro de acidose ruminal (Nagaraja &
Titgemeyer, 2007). Portanto, para evitar a ocorrência de acidose
quando os animais estão recebendo maiores quantidades de
concentrado, é preciso que se aumente a capacidade de
tamponamento ruminal e/ou a taxa de absorção e utilização dos
ácidos graxos voláteis.
Sabe-se que a saliva dos ruminantes desempenha importante
papel no tamponamento ruminal, devido à presença do tampão
fosfato e do bicarbonato (McDougall, 1948). Além da capacidade de
tamponamento da saliva dos ruminantes, o volume diário produzido
é alto o que eleva a taxa de passagem de fluidos no rúmen,
carreando para as porções posteriores no trato gastrintestinal parte
dos carboidratos não fibrosos solúveis. Como demonstrado por
Maekawa et al. (2002), uma vaca holandesa com média de 600 kg
de peso corporal com média de produção de leite diária de 27,3 Kg
produz diariamente 240 litros de saliva.
O aumento da proporção de fibra na dieta normalmente
estimula a ruminação e por consequência a produção de saliva,
gerando maior tamponamento ruminal (Mertens, 1997). Contudo,
nem sempre a maior proporção de volumoso na dieta gera maior
produção de saliva (Maekawa et al., 2002). Apesar de seu papel no
tamponamento ruminal, a saliva é responsável apenas por cerca de
50% de todo o bicarbonato do rúmen (Owens et al., 1998). De
maneira similar, a inclusão de tampões exógenos (bicarbonato) nas
dietas com alto teor de concentrado tem baixo impacto sobre a
incidência de acidose subclínica (Owens et al., 1998).
Estudos mais recentes demonstram que o epitélio ruminal é o
principal responsável pelo controle do pH do rúmen (Aschenbach et
al., 2011). As principais formas de controle do pH pelo epitélio
ruminal são: pela absorção de AGVs; pelo processo de difusão
simples (forma protonada); e principalmente através da absorção por
troca aniônica, onde as proteínas transportadoras do epitélio ruminal
importam o ácido desprotonado e exportam do interior da célula
epitelial o ânion bicarbonato (Penner, 2014).
Entendendo que o epitélio ruminal é o principal responsável
pelo controle do pH do rúmen, a pergunta que se faz é: como
manipular essa capacidade de tamponamento do rúmen para evitar
incidência de acidose nos animais? Para responder esta pergunta
vários trabalhos têm sido desenvolvidos, utilizando principalmente a
técnica do rúmen lavado e temporariamente isolado (estudo in vivo)
e a técnica da câmara de Ussing (estudo in vitro), para avaliarem o
efeito da mudança na dieta sobre a capacidade de absorção dos
AGVs (Penner & Aschenbach, 2013). Dentre os fatores que podem
afetar a capacidade de absorção dos AGVs pode-se destacar a
variação no fluxo sanguíneo, expressão gênica dos transportadores
de membrana e o aumento na área das papilas, que facilita
principalmente a difusão passiva (Penner, 2014).
Resultados obtidos até o momento demonstram que a
restrição alimentar reduz a capacidade de absorção dos ácidos
graxos voláteis, sendo isso consequência da redução nas atividades
funcionais no epitélio, que são reduzidas como forma de adaptação
do animal para poupar energia (Zhang et al., 2013). Esta redução na
capacidade de absorção dos AGVs ocorre rapidamente, no entanto,
o aumento ou a recuperação ocorre de maneira mais lenta. Com
apenas cinco dias de restrição, independente da intensidade, há uma
redução na capacidade de absorção e essa capacidade será
reestabelecida somente uma ou três semanas após a realimentação,
dependendo da severidade da restrição (Penner & Aschenbach,
2013). Esses resultados sugerem também que, os animais muito
debilitados devem ser adaptados à dieta de alto grão de maneira
mais lenta para evitar a ocorrência de acidose ruminal.
Existe um curto período de restrição alimentar que ocorre
naturalmente quando os animais chegam ao confinamento, pois
durante alguns eventos, como a restrição antes da pesagem dos
animais, o transporte, mudança de lotes (reestabelecimento social),
mudança de ambiente (pasto x confinamento) e mudança na dieta,
os animais não consomem quantidades suficientes de alimentos.
Dessa forma, deve ser dada atenção especial aos animais no início
do período de adaptação, para que o epitélio ruminal dos animais
possa reestabelecer sua capacidade absortiva.
- 181
Não é somente a restrição alimentar que afeta a capacidade
de absorção do epitélio, quando o animal apresenta um quadro de
acidose há redução na capacidade de absorção de ácidos graxos
voláteis (Penner & Aschenbach, 2013). Dessa forma, animais
debilitados que são adaptados de maneira abrupta à dieta de alto
concentrado não conseguem se adaptar à nova condição, o que
pode gerar acúmulo de ácidos no rúmen levando o animal ao quadro
de acidose. Esse quadro agrava ainda mais o distúrbio digestivo,
pois a capacidade de absorção dos ácidos, que é a mais importante
forma de tamponar o rúmen, será drasticamente reduzida.
Ainda são necessários mais estudos para esclarecer melhor o
funcionamento dos mecanismos de transporte de nutrientes através
da parede do rúmen, bem como sobre sua regulação (Penner, 2014).
Novas investigações têm sido realizadas nessa área, obtendo
importantes e inéditos resultados como os apresentados por
Aschenbach et al. (2000), que descobriram que o epitélio ruminal
apresenta capacidade de absorver glicose. No entanto resta saber
se essa capacidade é um resquício do processo evolutivo ou
apresenta um papel efetivo no fornecimento de energia para os
ruminantes.
ADAPTAÇÃO DOS MICRORGANISMOS
Durante a adaptação do animal à nova dieta com maior
proporção de concentrado, há uma mudança na população de
microrganismos do rúmen. O pH dessa câmara fermentativa é fator
determinante da taxa de crescimento de diferentes espécies de
microrganismos, que utilizam diferentes substratos. As bactérias
fibrolíticas são as espécies mais susceptíveis à redução no pH do
meio e as amilolíticas menos susceptíveis (Russell et al., 1979;
Therion et al., 1982).
A fase de adaptação à dieta de alto grão é importante para
favorecer o crescimento das bactérias utilizadoras de lactato (i.e.
Propionibacterium, S. ruminantium e Anaerovibrio) que apresenta
uma menor taxa especifica de crescimento em relação as espécies
produtoras de lactato (i.e. Butyrivibrio, Streptococcus). De acordo
com Weimer (2011), o fornecimento de dietas com alto grão resulta
no aumento nas populações de Streptococcus bovis e Escheria coli.
Assim um rápido aumento na proporção de carboidratos rapidamente
fermentáveis aumentaria rapidamente a população das bactérias
produtoras de lactato, causando desequilíbrio entre a produção e
consumo do ácido lático (Brown et al., 2006).
A taxa de crescimento específico das bactérias ruminais varia
muito de acordo com a espécie (0,2-2,5/h), porém todas as espécies
apresentam capacidade de duplicar sua população várias vezes em
24 horas. Assim a resposta adaptativa dos microrganismos à nova
dieta é muito rápida, necessitando de apenas alguns dias para que a
nova composição de espécies de bactérias se estabeleça.
É importante lembrar que, a dieta não é o único fator
responsável pela seleção dos microrganismos ruminais. Resultados
de pesquisa comprovam que o hospedeiro tem a capacidade de
alterar a composição da população microbiana (Weimer et al., 2010).
No entanto, mais pesquisas são necessárias para esclarecer melhor
os mecanismos envolvidos.
A partir de observações de resultados sobre as mudanças
durante o período de adaptação pode-se observar que as mudanças na
população de microrganismos ocorrem rapidamente e a estabilização da
nova população ocorre em apenas alguns dias (Figura 4). Quanto à
adaptação do epitélio ruminal, nota-se que as mudanças na atividade
das células ocorrem também de forma rápida, necessitando geralmente
de menos de uma semana (Penner & Aschenbach, 2013). Essas
mudanças funcionais do epitélio ruminal são responsáveis pela rápida
recuperação da capacidade absortiva de AGVs após um período de
restrição alimentar. Em alguns casos a capacidade de absorção de
AGVs foi aumentada sem que tenha ocorrido modificação na área da
papilas ruminais (Penner et al., 2011). A proliferação das células epiteliais
é uma resposta adaptativa do animal para aumentar sua área disponível
para a absorção de AGVs, no entanto essa proliferação é um pouco mais
demorada.
- 183
Figura 4 - Representação do tempo despendido para as adaptações
dos microrganismos, atividades celulares e a proliferação
celular após a mudança na dieta.
ASPECTOS PRÁTICOS DOS DIFERENTES MODELOS
DIETÉTICOS PARA INTENSIFICAÇÃO DA PRODUÇÃO DE
BOVINOS DE CORTE
Como discutido anteriormente, a produção de carne bovina no
Brasil se desenvolve em diversas regiões, as quais apresentam
diferentes biomas e oportunidades. Dessa forma, é preciso definir
claramente as metas do sistema para se escolher o modelo dietético
a ser utilizado, para tanto, alguns fatores devem ser observados:
 Aspectos climáticos, precipitação;
 Disponibilidade de animais com boa genética;
 Facilidade de obtenção de grãos e subprodutos agrícolas a
preços satisfatórios;
 Logística de escoamento do produto (qualidade de estradas e
distância da planta frigorífica mais próxima);
 Bonificações por produto de melhor qualidade;
 Nível de gestão da propriedade;
 Infraestrutura e maquinário para armazenamento dos alimentos,
confecção e distribuição da dieta;
 Qualificação da mão de obra da propriedade;
Esses fatores serão decisivos para o sucesso produtivo e
econômico do sistema. Portanto, o nutricionista deve estar ciente das
principais vantagens a serem aproveitadas em cada situação para a
escolha do melhor modelo dietético a ser utilizado.
SEMICONFINAMENTO
O sistema de semiconfinamento apresenta algumas
peculiaridades, porém esse pode ser considerado como sendo um
tipo de criação de bovinos à pasto com utilização de suplementos
múltiplos fornecidos ao animal em maiores quantidades para se
obter elevados ganhos. Segundo essa abordagem, a pastagem é
utilizada como principal fonte de volumoso para os animais neste
sistema, que recebem ainda uma suplementação no cocho em
quantidade próxima à 1% do peso corporal. Esse sistema possui
vantagens quando comparado a produção extensiva em pastagem
ou uso de confinamento. Em relação à produção extensiva em
pastagens, pode-se destacar a redução do tempo para terminação
dos animais, aumentando o giro na propriedade bem como o
desfrute; proporciona animais com carcaças com melhor
acabamento; permite a engorda de gado o ano inteiro, o que facilita
a comercialização dos animais em meses com melhor valor pago
pela arroba; incrementa a fertilidade do solo com nutrientes
provindos das fezes e urina, potencializando a reciclagem de
nutrientes.
A principal vantagem em relação ao uso de confinamento
seria o baixo investimento financeiro em relação à infraestrutura
(galpão para armazenamento de alimentos, silos, máquinas para
mistura de dieta completa, etc.), além de utilizar volumoso de baixo
custo (pastagem) e destinar as áreas que seriam utilizadas para
produção de silagem para aumentar a área de pastagem da
propriedade. Em tempos em que a sustentabilidade nos sistema de
produção de carne é tão discutida, o semiconfinamento pode ser
- 185
uma alternativa para produzir carne de forma intensiva com maior
bem estar animal.
Como o volumoso utilizado é a pastagem, dois fatores são
fundamentais para a eficiência do empreendimento, sua qualidade e
quantidade. Seja de forma diferida ou áreas em formação, a
disponibilidade de forragem de boa qualidade não pode ser limitante,
pois de outra forma será necessária a compra de alimentos
volumosos, o que poderá inviabilizar o sistema. Além disso, a oferta
de volumoso estará sujeita às condições climáticas. Fatores como a
precipitação e qualidade do manejo do pasto têm grande influência
na oferta de forragem.
Por ser um sistema baseado na exploração da pastagem
como recurso basal para a alimentação dos bovinos, o sistema de
semicofinamento apresenta dificuldade quanto à formulação das
dietas e predição do desempenho dos animais, devido à dificuldade
de predizer o consumo de pasto, bem como a qualidade do pasto
ingerido. Dessa forma, o balanceamento de dietas para os animais
nestes sistemas de produção assume características empíricas
(Detmann et al., 2004). Todavia, existem algumas metodologias para
estimar a ingestão de volumoso nessas condições (Carvalho et al.,
2007), que poderão nortear a formulação de concentrado. Outra
forma, mais prática, seria correlacionar o desempenho animal
desejado com a formulação do concentrado. Para isso, se faz
necessário o acompanhamento periódico do desempenho dos
animais.
O sistema de semiconfinamento possibilita ainda melhor
aproveitamento da área, pois devido ao efeito substitutivo da MS de
pasto pela MS de suplemento, gerado pelo maior fornecimento de
alimentos concentrados, pode-se manter no pasto maior número de
animais que a capacidade de suporte da pastagem sem a utilização
de suplementação. Em casos mais extremos onde há baixa
disponibilidade de gramínea para os animais, a capacidade de
suporte do sistema pode ser aumentada através do fornecimento de
volumoso no cocho juntamente com os alimentos concentrados, e
dessa forma reduz-se a necessidade de MS de pasto (Paulino et al.,
2006).
A substituição de MS de pasto pela MS do suplemento (efeito
substitutivo) é um fator que varia de acordo com alguns aspectos
como a qualidade do pasto (Dixon & Stockdale, 1999; Moore et al.,
1999) e a quantidade de suplemento fornecido aos animais (Silva et
al., 2009). Normalmente se observa o efeito substitutivo quando os
animais são mantidos em forragens de boa qualidade (época das
águas) e quando recebem maior quantidade de suplemento com
elevado teor energético (Cabral et al., 2008). Esse efeito pode ser
calculado segundo a formula descrita por Moore et al. (1999):
CVFVAR = CVF(COM SUPLEMENTO) – CVF(SEM SUPLEMENTO)
Onde: CVFvar= Variação no consumo voluntário de forragem;
CVF(com suplemento)= Consumo voluntário de forragem (%PV)
quando os animais receberam o suplemento; CVF(sem
suplemento)= Consumo voluntário de forragem (%PV) quando os
animais não receberam suplemento.
Dessa maneira, quanto mais negativo for a variação no
consumo voluntário de forragem entre os grupos de animais, maior
será o efeito substitutivo. Apesar do semiconfinamento ser realizado
geralmente utilizando pastagens na estação seca do ano, devido ao
alto fornecimento de suplementos, espera-se então que o efeito
substitutivo seja bastante frequente. Segundo a compilação de
dados realizada por Silva et al. (2009), o efeito substitutivo se torna
mais expressivo quando o fornecimento de suplemento ultrapassa
0,8% do peso vivo dos animais.
A estratégia de suplementação pode variar de acordo com a
forrageira utilizada (qualidade e quantidade), ganho de peso
desejado, disponibilidade e preço dos alimentos concentrados, de
forma que o objetivo é atingir o maior desempenho e menor custo de
arroba possível. Normalmente essa suplementação varia entre 0,5 a
2% do peso corporal, com suplementos que variam de 15 a 40% de
PB. Paulino et al. (2010) relataram ganhos diários de até 1,2 kg em
bovinos criados à pasto com suplementação concentrada.
É importante conhecer os níveis de nutrientes na pastagem
pois eles irão definir a quantidade e composição do suplemento
- 187
concentrado a ser fornecido, devendo o mesmo conter boa fonte de
minerais, bem como fornecer toda PDR e grande parte da PB,
dependendo da qualidade do pasto. Nem toda energia exigida deve
ser fornecida no suplemento, pois o fornecimento de PB potencializa
a degradação da FDN do pasto e da fonte volumosa, fornecendo
assim mais energia através da maior exploração da energia latente
presente na fração fibrosa potencialmente digestível da dieta. Assim
a demanda energética pode ser atingida pelo consumo de volumoso.
Quanto maiores forem os níveis de concentrado na dieta, estratégias
como fracionar o fornecimento durante o dia e o uso de aditivos são
indicadas para potencializar o aproveitamento (digestão e
metabolismo) dos alimentos pelos animais.
CONFINAMENTO
Simultaneamente à expansão mercadológica, as novas
exigências dos consumidores quanto à qualidade fizeram com que a
fase de terminação em confinamento obtivesse crescimento
vertiginoso no Brasil. Em 2013, foram confinados aproximadamente
3,3 milhões de bovinos no país (Assocom), o que representa 12,9%
do total de animais abatidos. Esse crescimento pode ser explicado
pela necessidade de melhorar a eficiência de produção e a qualidade
de carcaça e de carne dos animais. Assim, uma estratégia
inicialmente utilizada apenas no período das secas, hoje o
confinamento passou a ser utilizado por algumas empresas como
ferramenta para produção de carne de qualidade no ano inteiro.
Apesar do confinamento estar cada vez mais incorporado nos
sistemas de bovinos de corte, observa-se que essa atividade
apresenta lucratividade por animal reduzida, tornando-se mais
rentável com o aumento do número de animais produzidos. Dessa
forma, o modelo nutricional exerce grande influência sobre os
resultados financeiros do confinamento, principalmente pelo fato de
representar o maior componente do custo variável desses sistemas.
Portanto, para que os alimentos sejam utilizados com maior
eficiência pelos animais, se torna fundamental o balanceamento e
processamento correto das rações. Lembrando-se sempre que a
melhor dieta é aquela que proporciona menor custo da arroba
produzida.
TIPOS DE CONFINAMENTO
Os confinamentos podem ser divididos em três grupos
principais, sendo o primeiro deles aquele que usa níveis normais ou
moderados de concentrado, ou seja, oferta de concentrado na base
de 1 e 1,5% do peso corporal. O segundo grupo seria aquele que
usa altos níveis de concentrado, ou seja, geralmente no mínimo 80%
de concentrado na base da matéria seca da dieta. Já o terceiro
grupo seria caracterizado por aqueles confinamentos que usam
dietas constituídas exclusivamente de concentrados (estando
incluído nessas dietas alguns coprodutos como a polpa cítrica, a
casca de soja e o caroço de algodão) ou seja, são confinamentos
que não utilizam volumoso.
Ressalta-se que não existe um grupo recomendado para
todos os sistemas de produção, assim a escolha do tipo de
confinamento a ser adotado depende principalmente da região
(incluindo necessariamente a disponibilidade de grãos e coprodutos
em quantidade e preços acessíveis), do número de animais a serem
confinados e do preço pago pelo boi magro e pela arroba do produto
final.
USO DE CONFINAMENTO COM ALTO CONCENTRADO
Quando iniciou-se a utilização de sistemas intensivos para a
terminação animal, o foco dos nutricionistas foi sempre balancear
dietas de menor custo e consequentemente com maiores proporções
de volumoso. Todavia, com o amadurecimento do uso desse sistema
produtivo, os confinadores passaram a perceber que a dieta mais
vantajosa seria a dieta que proporciona menor custo da arroba
produzida. Dietas com alto volumoso, apesar de serem mais baratas,
podem
proporcionar
maior
consumo
e
menor
ganho,
consequentemente os animais precisam de mais tempo de
confinamento para serem abatidos. Outro problema ocorre com a
estocagem e distribuição dos alimentos, que exigem maiores custos
- 189
operacionais, principalmente em plantas de confinamento de grande
porte onde se trabalha com grandes quantidades de alimento. Dessa
forma, a utilização de dietas com maiores teores de concentrado se
tornou uma realidade nos confinamentos brasileiros,em locais onde
existe oferta de grãos em quantidade e preço reduzido.
De modo geral, o aumento na proporção de concentrado na
ração leva à melhoria em sua digestibilidade (Costa et al., 2005).
Essa estratégia de manejo alimentar caracteriza-se por proporcionar
rápido ganho de peso, alta eficiência de conversão alimentar e
consequente diminuição no tempo da fase de terminação, menor
custo de mão-de-obra, menor necessidade de armazenamento de
alimentos e geralmente maior uniformidade no desempenho (Bulle et
al., 2002), além de melhorar as características da carcaça, como
área de olho de lombo e espessura de gordura subcutânea (Costa et
al., 2005).
Em estudo realizado para avaliar os níveis de concentrado
nas dietas de bovinos em terminação, Woody et al. (1983)
encontraram que animais alimentados com dietas com maiores
níveis de concentrado (90%) ganharam peso 7% mais rápido e
apresentaram requerimento alimentar 16% menor por unidade de
ganho, como mostra a Tabela 1. Contudo, deve-se ressaltar que
valores médios não são recomendados para obter conclusões
adequadas, uma vez que o efeito de estudo não é considerado
quando se usam apenas a média.
Tabela 1 - Desempenho de bovinos de corte alimentados com
diferentes níveis de concentrado
Grupo Genetico
Holandez:Zebu
Nelore
Nelore
Holandez:Zebu
Nelore
Nelore, Nel/angus,
Nel/simental
Holandez:Zebu
Nelore
Nelore
Holandez:Zebu
Canchim
Canchim/Nelore
Canchim/Nelore
Nelore
Cruzados
Cruzados
Nelore
Nelore, Nel/angus,
Nel/simental
Cruzados
3/4Europeu:1/4zebu
Nelore
Nelore
Cruzados
Santa Gertrudes
Santa Gertrudes
Santa Gertrudes
Santa Gertrudes
Nelore
3/4Europeu:1/4zebu
Cruzados
Nelore
Cruzados
Cruzados
Cruzados
Cruzados
Cruzados
Nivel de
Conc. (%)
20.0
22.0
35.0
35.0
40.0
FDN
(%)
54.1
48.0
46.8
46.1
43.8
CMS
(kg/dia)
9.9
6.1
8.1
10.7
6.7
GMD
(kg)
1.31
1.05
0.90
1.25
1.29
Conversão
Alimentar
7.4
5.8
9.0
8.7
5.3
41.0
45.8
9.0
1.24
7.1
Marcondes et al., (2011)
50.0
59.0
65.0
65.0
66.5
66.5
66.5
66.5
70.0
71.3
73.0
38.4
38.1
30.8
30.8
25.6
25.6
25.6
25.6
38.9
-
11.7
7.2
7.8
11.4
11.8
9.4
8.9
8.3
10.3
8.3
7.5
1.54
1.40
1.07
1.50
1.43
1.32
1.29
1.17
1.46
1.49
1,38
7.4
5.2
7.6
7.8
8.3
7.1
7.0
6.9
7.0
5.6
5.5
Pereira et al., (2006)
Missio et al., (2009)
Costa et al., (2005)
Rubiano et al., (2009)
Bartle et al., (1994)
Souza et al., (2009)
Leme et al. 2003
75.0
38.9
9.7
1.32
7.1
Marcondes et al., (2011)
75.2
79.0
79.0
79.0
80.0
80.0
80.0
80.0
80.0
84.7
85.0
85.0
85.0
85.9
87.1
87.2
90.0
90.0
41.6
31.2
28.7
38.8
35.66
32.45
30.28
25.2
26.8
16.7
17.9
12.3
-
7.8
7.3
7.9
7.2
9.3
7.94
8.16
8.17
7.73
10.1
7.9
9.2
8.3
6.7
7.0
6.6
8.3
9.1
1.51
1.24
1,49
1.43
1.53
1,49
1.59
1.5
1.54
1.37
1.36
1.53
1,51
1.20
1.22
1.09
1.54
1.57
5.2
5.9
5.5
5.0
6.1
5.3
5.0
5.6
5.0
7.5
5.8
6.1
5.3
5.6
5.7
6.1
5.4
5.8
Souza et al., (2009)
Bulle et al., (2002)
Leme et al. 2003
Henrique et al., (2004)
Benedeti et al., (2014)
Kreikemeier et al., (1990)
Leme et al. 2003
Defoor et al., (2002)
Autores
Costa et al., (2005)
Grupo Genetico
Cruzados
3/4Europeu:1/4zebu
Cruzados
Cruzados
Cruzados
Cruzados
Cruzados
Cruzados
Cruzados
Cruzados
Nivel de
Conc. (%)
90.0
91.0
91.9
93.9
94.8
95.0
96.4
97.4
100.0
100.0
FDN
(%)
22.4
14.4
13.0
10.8
7.5
-
CMS
(kg/dia)
11.6
6.9
7.0
6.6
11.7
9.0
6.6
6.1
8.6
10.4
GMD
(kg)
1.74
1.20
1.26
1.13
1.61
1.52
1.14
0.89
1.34
1.52
Conversão
Alimentar
6.7
5.7
5.5
5.8
7.2
5.9
5.7
6.8
6.4
6.8
- 191
Autores
Shain et al., (1999)
DIETA DO GRÃO INTEIRO
O milho é reconhecidamente a principal fonte energética para
alimentação de bovinos, sendo largamente utilizado na maioria das
dietas para confinamento. Tanto que, pesquisas tem sido feita ao
longo dos anos visando conhecer qual a melhor forma de utilização
deste alimento na dietas de ruminantes (Owens et al., 1995; Secrist
et al., 1996; Richards & Hicks, 2007) visando eficiência produtiva e
econômica. Dessa forma, o milho é incluído de diversas formas nas
dietas de animais em confinamento, podendo se destacar o uso do
grão de milho moído, floculado, silagem de grão úmido, entre outras.
Porém, todas as formas de utilização citadas necessitam de um tipo
de processamento do grão, o que muitas vezes pode aumentar os
custos da dieta.
Dietas sem volumoso e a base de grão de milho inteiro são
utilizadas há quarenta anos nos Estados Unidos e chegaram mais
recentemente ao Brasil por apresentar vantagens como a melhoria
da conversão alimentar sem a necessidade de emprego de
processamentos mais modernos (Grandini, 2009). Além disso, o uso
deste tipo de dieta diminui a necessidade de maquinário,
armazenamento e facilita a distribuição.
Esta facilidade na
operacionalização permite o uso dessas tanto por grandes quanto
por pequenos confinamentos. No entanto, existem algumas
características nutricionais que devem ser levadas em consideração
para o emprego desta tecnologia.
Primeiramente, tem-se que a principal e praticamente
exclusiva fonte energética dessa dieta é o milho, então o foco é
maximizar a digestão do amido proveniente do milho, sem causar
distúrbios metabólicos nos animais. O fornecimento de grão de milho
sem processamento (grão inteiro) para os animais geralmente
diminui a digestibilidade do amido quando se compara com o
fornecimento de milho moído (92% vs 76%). Se por um lado essa
redução da digestibilidade representa menor aproveitamento da
dieta, por outro lado, o pH ruminal geralmente decresce menos
quando os animais consomem o grão de milho inteiro, desta forma o
milho inteiro traz maior segurança na prevenção de distúrbios
metabólicos (Corona et al., 2005). Apesar de ser uma dieta com alta
densidade energética o fato é que, a energia contida no milho grão
inteiro é liberada de forma gradual, já que precisa haver a
degradação do grão de milho para a liberação do amido que está
presente em sua maioria no endosperma.
A ausência de volumoso poderia ser um problema
principalmente por sua função como fonte de fibra, visando a saúde
e motilidade ruminal. No entanto, devido a sua estrutura física, os
grãos de milho por si só são capazes de estimular a ruminação e
promover maior salivação e mais elevado pH ruminal. Além disso, o
uso de dietas de grão inteiro promove taxas de passagem ruminal
mais lenta, o que até certo ponto seria desejado pois aumenta o
tempo de exposição do grão à fermentação ruminal. Como
consequência da menor taxa de passagem, haverá diminuição no
consumo sem que o ganho de peso seja afetado, proporcionando
assim melhor conversão alimentar, sendo esse o melhor parâmetro a
ser avaliado para a adoção desta técnica (Grandini, 2009).
Tarr & Van Niekerk, (1981), testando dietas à base de grão de
milho inteiro e milho moído grosso para bovinos em confinamento,
encontraram melhoria de 4,4% na conversão alimentar para os
animais alimentados com grão inteiro. Na Tabela 2 são apresentados
os resultados descritos por Owens et al. (1995), mostrando pouca
diferença entre o desempenho de animais alimentados com dietas à
base de milho com diferentes processamentos.
- 193
Tabela 2 - Efeito do processamento de grãos de milho no
desempenho de bovinos confinados
Processamentos
Whole
Dry Roll
High Moisture
Steam Roll
CMS (kg)
8,72
9,53
9,03
8,26
GMD (kg)
1,45
1,43
1,38
1,42
Conversão Alimentar
6,07
6,68
6,69
5,82
Há no entanto, carência de trabalhos de pesquisa em
condições brasileiras sobre o efeito das dietas sem volumoso sobre
os aspectos produtivos de animais Nelore tradicionalmente
confinados no Brasil. É preciso entender melhor qual impacto desse
tipo de dieta sobre o desempenho e sobre a saúde dos animais.
Apesar de poucos dados científicos, os confinadores brasileiros já
têm utilizado essas dietas, sendo assessorados por técnicos que se
basearam principalmente nos resultados obtidos em outros países.
CONSUMO E MANEJO DE COCHO
O consumo de MS é um parâmetro que tem grande
correlação com o desempenho animal (Valadares Filho, 2010).
Como realizar pesagens periódicas durante o confinamento pode
trazer prejuízos para o ganho de peso, o controle do consumo diário
é utilizado para acompanhamento do desempenho dos animais.
Busca-se também o mínimo de variação possível para o consumo, a
mesma poderá causar malefícios à saúde e ao desempenho dos
animais, além de aumentar o desperdício de alimento (sobras) e
prejuízos na logística operacional. Dessa forma, existe a busca por
manejos de cochos nos quais possibilitem minimizar as variações
bruscas na ingestão de MS.
Para evitar o desperdício de sobras e consequentemente
diminuir prejuízos financeiros, nos últimos anos vem sendo difundido
o manejo de cocho limpo, que consiste em um manejo para que o
cocho fique vazio em menos de 24 horas após a alimentação
(Lawrence, 2000). Esta técnica vem sendo difundida por apresentar
vantagens como diminuir o problema do consumo excessivo e o
acumulo de sobras, o que pode resultar em seleção de alimento
pelos animais e consequentemente aumento de comida estragada
no cocho. No entanto, existe o risco de fornecer a dieta aquém do
necessário, o que irá causar prejuízo no desempenho e maior
competição entre os animais para acessar o cocho. Portanto, a
“leitura” de cocho deve ser feita diariamente e de forma adequada,
com o objetivo de manter o consumo dos animais constante e
maximizar a eficiência de ganho.
Estudos têm reportado melhoria significativa na conversão
alimentar em confinamentos com manejo de cocho limpo, quando
comparado com alimentação ad libitum (Galyean, 1999). Pritchard &
Bruns (2003), trabalhando com diferentes manejos de cocho com
novilhos mestiços em terminação, não encontraram diferença na
taxa de crescimento entre os animais alimentados com manejo de
cocho limpo e aqueles alimentados ad libitum. A eficiência alimentar
e o marmoreio apresentaram tendência de ser melhorada nos
animais que estavam em sistema de alimentação restrito. Tais
resultados mostram que o manejo de cocho limpo pode ser
alternativa para aumentar a eficiência alimentar e econômica de
animais em confinamentos.
Caracterização das dietas utilizadas no Brasil
Como discutido anteriormente, a fibra exerce papel
fundamental na nutrição de bovinos, no entanto ainda existem
divergências quanto aos níveis mínimos permitidos para que o
desempenho animal seja afetado. Sabe-se no entanto que a
presença de volumoso é importante para evitar distúrbios
metabólicos e maximizar a eficiência alimentar. No Brasil, a média da
participação de volumoso nas dietas para confinamento fica em torno
de 28,8% (em % da MS) das dietas, sendo que as principais fontes
de forragem utilizadas pelos nutricionistas brasileiros são: cana-deaçúcar picada (32,3 %); silagem de milho (25,8%), silagem de sorgo
(22,6%) e bagaço de cana cru (9,2%). Já para a formulação de
concentrado, o milho aparece como fonte primaria de grão nas dietas
(79,3 %) seguido pelo sorgo (20,7%). Em relação ao uso de
- 195
concentrado, 96,8 % dos nutricionistas utilizam dietas com
concentrado acima de 56%, sendo que 19,4 % fornecem acima de
80 % (Millen et al., 2009).
Com as altas proporções de grãos, principalmente o milho,
nas dietas para confinamento, torna-se fundamental a otimização do
uso desse alimento, bem como do amido, seu principal constituinte.
A grande maioria do amido é degradada e convertida a AGV no
rúmen, no entanto para ter acesso a esse nutriente os
microrganismos ruminais necessitam romper as matrizes protéicas
que limitam a ação de enzimas, protegendo o amido. Assim, sua
digestibilidade é afetada pela eficiência do processo de quebra
dessas matrizes.
Para facilitar esse acesso dos microrganismos existem alguns
tipos de processamentos físicos dos grãos antes de serem utilizados
na dieta. O principal deles é a moagem, que causa aumento na
superfície especifica, quebrando as matrizes protéicas e permitindo
melhor degradação no rúmen. Quanto mais fina for a moagem,
maior a superfície especifica e consequentemente maior ação das
enzimas microbianas. Outras alternativas à moagem têm sido
utilizadas, como a ensilagem de grão úmido e a floculação.
O processo de floculação consiste em expor os grãos a altas
temperaturas por um período de tempo e posteriormente à pressão
física para obter a densidade desejada. Esse processo aumenta a
superfície especifica e quebra as matrizes protéicas que revestem o
amido. Em revisão de vários trabalhos que avaliaram o efeito da
floculação do milho comparado com a laminação a seco no
desempenho de bovinos confinados, Santos et al. (2004)
encontraram variação positiva de 10,4% na eficiência alimentar para
os animais alimentados com milho floculado. Esse processamento é
bastante difundido nos EUA e começa a fazer parte das dietas nos
confinamentos brasileiros.
Coprodutos e aditivos
Devido aos altos custos dos grãos, surge o interesse em
fontes alimentares alternativas que melhorem a rentabilidade do
sistema. Uma alternativa à utilização de grãos bastante utilizada no
Brasil é a inclusão de coprodutos agrícolas. Especialmente em
confinamentos que utilizam alto grão, a adição pode ser benéfica
também do ponto de vista nutricional, pois substitui os carboidratos
rapidamente degradáveis (amido) por pectina e fibra que auxiliam na
saúde do ambiente ruminal. Dentre os principais coprodutos
agrícolas utilizados na alimentação de ruminantes, podem-se
destacar a polpa cítrica, o caroço de algodão e a casca de soja,
entre outros. Cerca de 80% dos nutricionistas brasileiros utilizam
alguma fonte de coprodutos em suas formulações (Millen et al., 2009).
Estudando os efeitos da substituição do milho pela polpa
cítrica (40, 60, 80 e 100%) em diferentes níveis em dietas para
machos inteiros cruzados, Prado et al. (2000) não encontraram
diferenças para os parâmetros de ganho em peso, consumo de
matéria seca, proteína bruta, energia bruta e fibra em detergente
neutro, conversão alimentar da matéria seca e proteína bruta,
rendimento de carcaça, gordura de cobertura e área de olho de
lombo. Dessa forma os autores concluiram que a polpa cítrica
peletizada pode ser utilizada em substituição parcial ou total ao
milho, na alimentação de bovinos confinados.
USO DO BR-CORTE 2.0 PARA FORMULAR DIETAS E PREDIZER
O DESEMPENHO DE BOVINOS
O programa BR-CORTE 2.0 (Figura 5), pode ser utilizado
como uma ferramenta eficiente e confiável na formulação de rações
para bovinos de corte. O Programa possibilita a formulação de dietas
que atendem as exigências de energia, proteína, macro e
microminerais.
- 197
Figura 5 - Página inicial do Programa BR-CORTE 2.0.
Para atender os requerimentos de energia, o usuário tem a
opção de escolher entre Nutrientes Digestíveis Totais (NDT), Energia
Metabolizável (EM) ou Energia Líquida (EL). Para a proteína as
opções para otimizar a dieta são o balanceamento em termos de
proteína degradada no rúmen (PDR), proteína não degradada no
rumen (PNDR) e proteína bruta (PB). Para os macrominerais, é
possível atender as exigências de Cálcio (Ca), Fósforo (P), Magnésio
(Mg), Potássio (K), Sódio (Na) e Enxofre (S) enquanto para os
microminerias pode-se atender as exigências de Cobalto (Co), Cobre
(Cu), Iodo (I), Manganês (Mn), Selênio (Se) e Zinco (Zn).
O programa formula dietas com níveis normais de
concentrado, ou seja, com uma relação volumoso: concentrado que
varia de 60:40 a 40:60; com alta proporção de concentrado (igual ou
superior a 80%) ou dietas exclusivas de concentrado. Para dietas
com alto concentrado ou exclusivas de concentrado deve-se ter
cuidado na escolha dos ingredientes, pois existe um nível mínimo de
fibra (25% de FDN) que deve ser atendido.Ressalta-se que esse
valor pode ser alterado pelo usuário.
Existem alguns programas de formulação de rações disponíveis
no mercado e como diferencial, o programa BR-CORTE 2.0 permite
alterar a composição dos alimentos utilizados na formulação e algumas
exigências nutricionais do animal.
Essas ferramentas funcionam da seguinte forma: para a
alteração da composição dos alimentos, o usuário deve, na tela de
definição de restrições, clicar no nome do alimento. Uma tela com o
relatório de composição se abrirá e todos os campos estarão
disponíveis para edição (Figura 6). Após a alteração da composição
de acordo com a necessidade do usuário, clica-se em “Alterar”.
Figura 6 - Tela de edição da composição química dos ingredientes.
- 199
O programa redireciona para a página de definição de restrições
e desse ponto em diante a nova composição editada pelo usuário é
considerada para a otimização da dieta. O valor alterado vale apenas
para a dieta formulada no momento, ao sair do programa e entrar
novamente, os valores originais da tabela resumida, importados
diariamente da tabela CQBAL 3.0, serão recarregados.
Essa ferramenta de alteração de composição é útil por dois
motivos principais. Primeiro, porque embora a Tabela CQBAL 3.0
seja atualizada constantemente, alguns dados podem não estar
disponíveis on line no momento em que são gerados pelas
instituições, o que causa uma demora no seu cadastro no sistema.
Segundo, se o usuário tiver facilidade em determinar a composição
química dos ingredientes que utiliza em sua propriedade ou empresa
e não quiser usar um valor médio de composição, pode utilizar esses
dados em suas formulações.
Além da alteração da composição do alimento é possível
ainda a alteração dos limites mínimos de FDN e máximos de EE nas
dietas em termos quantitativos. Além disso pode-se alterar as
exigências nutricionais de energia líquida para mantença e para
ganho de peso, as exigências de proteína metabolizável totais, as
exigências de PDR e finalmente as exigências dietéticas de todos os
minerais. Neste caso, apenas alguns campos estarão disponíveis
para a alteração porque os valores não disponíveis serão
recalculados, utilizando os valores editados pelo usuário, nos passos
intermediários das operações (Figura 7).
Figura 7 - Tela de exigências nutricionais com os campos disponíveis para edição.
- 201
O BR-CORTE também possui uma ferramenta que permite
predizer o desempenho animal a partir de uma dieta. O usuário
informa os dados do animal e o ganho esperado. Da mesma forma
que na ferramenta de formulação de rações, selecionam-se os
ingredientes do volumoso, concentrado e as fontes de minerais. Na
tela de definição de quantidades, o usuário informa a quantidade dos
ingredientes que poderá ser colocado em unidades de matéria seca
ou de matéria natural. Na Tabela de predição de desempenho são
apresentados os ganhos potenciais referentes à energia
metabolizável e proteína metabolizável (Figura 8) disponibilizados
pela dieta.
- 203
Figura 8 - Predição de desempenho para uma dieta.
CONCLUSÕES
Classificando os tipos de confinamento quanto ao modelo
dietético adotado, conclui-se que não há um modelo padrão que
pode ser adotado como melhor opção para todas as regiões do
Brasil, sendo a escolha do melhor modelo dietético dependente de
peculiaridades de cada região. Além do ganho de peso que as dietas
podem proporcionar, outros aspectos também devem ser
considerados, como os de manejo, logística e disponibilidade de
terra.
A utilização de dietas sem volumoso se torna extremamente
dependente do custo do milho, principal componente dessa dieta.
Esse tipo de dieta, pode se tornar interessante em algumas
situações, como por exemplo, quando o valor da arroba e dos
insumos estão favoráveis e o confinador desejar aumentar o número
de animais confinados, mas não tem volumoso disponivel.
O programa BR-CORTE 2.0 pode ser usado para formular
dietas que atendam aos diferentes tipos de confinamento, desde
aqueles com baixo concentrado até os sem volumoso. A inclusão da
predição de desempenho no programa pode contribuir em muito para
avaliar na prática as dietas formuladas.
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COCHOS
ELETRÔNICOS
Desenvolvidos para gerar dados de consumo e de comportamento
alimentar de forma acurada e confiável, este equipamento é dotado
de comedouro apoiado sobre células de carga, o que possibilita o
registro eletrônico do volume consumido.
- Consumo diário de alimento (Kg/dia);
- Consumo de alimento em cada visita;
- Taxa de consumo (gramas/minuto);
- Frequência de visitas ao cocho
- Duração das visitas ao cocho (minutos/dia);
- Horário dos tratos e quantidade fornecida;
- Monitoramento das sobras no cocho;
- Tempo de permanência em frente ao
cocho, sem consumo de alimento;
- Intervalo entre os eventos alimentares;
- Taxa de ocupação dos cochos;
- Ordem de entrada dos animais no cocho.
- Estrutura em alumínio extrudado:
- Montagem sem solda,
permitindo remanejamento
- Leitora eletrônica RFID: identificação
automática e eficiente dos animais;
Informações: 31 2561 1151 www. intergado.com.br

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