Productive stability of the system and self-sufficiency in italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) of an integrated soybean-beef cattle system

O objetivo desta tese foi investigar como a estabilidade produtiva dos sistemas agrícolas é afetada pela integração lavoura-pecuária sob intensidades de pastejo contrastantes. No capítulo II, utilizou-se uma base de dados de 16 anos de um sistema integrado de produção de soja-bovinos de corte para medir os impactos do pastejo em diferentes intensidades sobre: 1) estabilidade produtiva, 2) risco de fracasso e probabilidade de altos rendimentos, e 3) mínimo e máximo potencial produtivo para indicadores de produção vegetal, animal e de sistema quando submetidos a um gradiente de condições ambientais. Os tratamentos consistiram em quatro intensidades de pastejo (intensa, moderada, moderada-leve e leve), definidas por alturas de manejo do pasto (10, 20, 30 e 40 cm, respectivamente) sob pastoreio contínuo, e um controle sem pastejo. O delineamento experimental foi o de blocos completos casualizados. A produção total de proteínas digestíveis e a lucratividade apresentaram maior estabilidade quando os pastos foram manejados sob intensidades moderadas, enquanto a intensificação excessiva ou a ausência de pastejo reduziram a estabilidade destas variáveis. O pastejo não prejudicou a produtividade de soja subsequente, mas reduziu a probabilidade de fracasso em anos desfavoráveis. Maiores alturas de manejo beneficiaram a estabilidade da produção de pasto, mas reduziram a lucratividade do sistema. O pastejo intenso também gerou produções de forragem mais estáveis, porém reduzidas, e ganhos de peso vivo menos estáveis. No capítulo III, foi avaliada a eficácia do estabelecimento do azevém anual (Lolium multiflorum Lam.) por ressemeadura natural quando submetido a diferentes intensidades de pastejo em um sistema integrado de produção de soja-bovinos de corte. A estrutura dos tratamentos foi um fatorial de cinco tratamentos de pastejo (10 cm de altura, ou pastejo intenso; 20 cm de altura, ou pastejo moderado; 30 cm de altura, ou pastejo moderado-leve; 40 cm de altura, ou pastejo leve; e um controle sem pastejo) e dois níveis de ressemeadura [ressemeadura natural (SS) e ressemeadura natural com adição de sementes (SS + Add)]. O delineamento experimental foi em blocos completos casualizados com parcelas subdivididas e medidas repetidas no tempo. As avaliações foram realizadas em 2017 e 2018, correspondendo à produção de sementes de 2016 e 2017. O pastejo intenso não foi uma alternativa sustentável para o estabelecimento do azevém por ressemeadura natural. Foram verificadas plantas mais pesadas, mas menor densidade populacional durante o estabelecimento como resultado deste manejo. A semeadura suplementar neste tratamento aumentou a densidade de plantas a valores comparáveis à intensidade de pastejo moderada, mas reduziu a massa individual, comprometendo a massa de forragem total. A combinação de densidade populacional e massa individual de plantas seguindo intensidades de pastejo moderadas foi suficiente para manter a massa de forragem comparável ao controle sem pastejo, independentemente do nível de ressemeadura.The aim of this thesis was to investigate how the productive stability of agricultural systems is affected by crop-livestock integration under contrasting grazing intensities. In Chapter II, we used a 16-year dataset from a long-term, no-till integrated soybean-beef cattle system in southern Brazil to measure the impacts of cover crop grazing at different intensities during the winter period on 1) yield stability, 2) downside risk and probability of high performance, and 3) minimum and maximum yield potentials of key crop, pasture, animal and whole-system outcomes in a range of environmental conditions experienced over time. The experimental design was a randomized complete block design with three replicates. Treatments consisted of four grazing intensities (intense, moderate, moderate-light and light) defined by contrasting sward heights (10, 20, 30 and 40 cm, respectively) under continuous stocking and an ungrazed control. Both human-digestible protein production and profitability presented greater stability when moderately grazed, while the over-intensification or the absence of grazing decreased system stability. Grazing did not affect subsequent soybean yields but reduced the chance of crop failure in unfavorable years. Taller sward heights benefited the stability of herbage production but reduced system profitability. Intense grazing was more stable producing less herbage but had less stable live weight gains. In Chapter III, we evaluated the effectiveness of Italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) establishment by self-seeding and determined which grazing intensity requires the addition of seed to ensure a successful pasture establishment in the upcoming winter stocking period of an integrated soybean-beef cattle system. Treatment structure consisted of a factorial of five grazing treatments under continuous stocking (10 cm sward height, or intense grazing; 20 cm sward height, or moderate grazing; 30 cm sward height, or moderate-light grazing; 40 cm sward height, or light grazing; and an ungrazed control) and two reseeding levels [self-seeding only (SS) and self-seeding with addition of ryegrass seeds (SS+Add)]. The experimental design was a split-plot in a randomized complete block with repeated measures over time. Field samplings were performed during the winter stocking periods of 2017 and 2018, corresponding to Italian ryegrass seeds crops from 2016 and 2017. Intense grazing was not an effective strategy to ensure successful ryegrass establishment by self-seeding, resulting in lower plant population density. Addition of ryegrass seed increased the density of established plants to values comparable to those in moderate grazing intensities but reduced individual plant mass, compromising total herbage mass when plant size and population density were combined. The combination of individual plant mass and population density was sufficient to maintain herbage mass following moderate to light grazing intensities comparable to the ungrazed treatment, regardless of the reseeding level, positively affecting the performance and the resilience of integrated crop- livestock systems