Crop models can aid the synthesis and application of knowledge, planning of experiments and forecasting in agricultural systems. Few studies have reviewed the uses and applications of these models for tropical forages. The purpose of this study was to review the information available in this scientific area, highlighting the main models, their applications and limitations. Several empirical models have been developed to predict the growth and biomass accumulation of tropical forages, especially for the genera Cynodon, Paspalum, Panicum and Brachiaria. Their application, however, is often location or region specific. The adaptation of mechanistic models to accurately predict biomass accumulation in tropical grasses is still limited. Recent advances have been made on the plot-scale and farm-scale process-based models ALMANAC, CROPGRO Perennial Forage and agricultural production systems simulator (APSIM), with promising results. In addition, global-scale process-based models, such as the Century Agroecosystem Model and the Orchidee Grassland Management Model, have been tested for tropical grassland areas. A greater number of region-specific calibrations of empirical models can enhance their use, and improved databases and model parameterizations for a wide range of tropical grasses will enable the continuous improvement of mechanistic models.

Este artigo tem como objetivo inserir a proposta de organização da agricultura baseada nos conceitos da Integração Lavoura-Pecuária-Floresta (ILPF) no âmbito das discussões relacionadas à necessidade de transformação do modelo produtivo vigente. Foram utilizadas as diretrizes e os conceitos relacionados com a Green Economy Initiative (GEI), uma iniciativa do Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (Pnuma). Busca-se mostrar que a proposta ILPF está alinhada com os aspectos de agricultura sustentável proposta na GEI, e que a ILPF se coloca como uma importante estratégia de aumento da produção agropecuária de forma sustentável para o Brasil. A adoção da GEI é uma estratégia consistente para a implementação de políticas com a finalidade de promover o desenvolvimento sustentável. Dessa forma, a produção agrícola baseada no modelo ILPF alinha-se perfeitamente com as premissas da GEI no que tange à promoção e incentivos a modelos de agricultura de baixo carbono.

Brazil has the largest herd of beef cattle in the world, estimated at approximately 200 million animals. Production is predominantly pasture-based and low input and hence time to slaughter is long, which promotes high methane (CH4) emissions per kg of product. The objective of this study was to investigate the impact of increasing animal productivity using fertilizers, forage legumes, supplements and concentrates, on the emissions of greenhouse gases (GHGs) in five scenarios for beef production in Brazil. A life cycle analysis (LCA) approach, from birth of calves to mature animals ready for slaughter at the farm gate, was utilized using Tier 2 methodologies of the IPCC and the results expressed in equivalents of carbon dioxide (CO2eq) per kg of carcass produced. Fossil CO2 emitted in the production of supplements, feeds and fertilizers was included using standard LCA techniques. The first four scenarios were based solely on cattle production on pasture, ranging from degraded Brachiaria pastures, through to a mixed legume/Brachiaria pasture and improved N-fertilized pastures of Guinea grass (Panicum maximum). Scenario 5 was the most intensive and was also based on an N-fertilized Guinea grass pasture, but with a 75-day finishing period in confinement with total mixed ration (TMR). Across the scenarios from 1 to 5 the increase in digestibility promoted a reduction in the forage intake per unit of animal weight gain and a concomitant reduction in CH4 emissions. For the estimation of nitrous oxide (N2O) emissions from animal excreta, emission factors from a study in the Cerrado region were utilized which postulated lower emission from dung than from urine and much lower emissions in the long dry season in this region. The greatest impact of intensification of the beef production systems was a 7-fold reduction of the area necessary for production from 320 to 45 m2/kg carcass. Carcass production increased from 43 to 65 Mg per herd across the scenarios from 1 to 5, and total emissions per kg carcass were estimated to be reduced from 58.3 to 29.4 kg CO2eq/kg carcass. Even though animal weight gain was lower in the mixed grass-legume scenario (3) than for the N-fertilized Guinea grass pastures (scenarios 4 and 5) GHG emissions per kg carcass were similar as the legume N2 fixation input had no fossil-fuel cost. A large source of uncertainty for the construction of such LCAs was the lack of data for enteric CH4 emissions from cattle grazing tropical forages.

Brazil has the largest herd of beef cattle in the world, estimated at approximately 200 million animals. Production is predominantly pasture-based and low input and hence time to slaughter is long, which promotes high methane
(CH4) emissions per kg of product. The objective of this study was to investigate the impact of increasing animal productivity using fertilizers, forage legumes, supplements and concentrates, on the emissions of greenhouse gases (GHGs) in five scenarios for beef production in Brazil. A life cycle analysis (LCA) approach, from birth of calves to mature animals ready for slaughter at the farm gate, was utilized using Tier 2 methodologies of the IPCC and the results expressed in equivalents of carbon dioxide (CO2eq) per kg of carcass produced. Fossil CO2 emitted in the production of supplements, feeds and fertilizers was included using standard LCA techniques. The first four scenarios were based solely on cattle production on pasture, ranging from degraded Brachiaria pastures, through to a mixed legume/Brachiaria pasture and improved N-fertilized pastures of Guinea grass (Panicum maximum). Scenario 5 was the most intensive and was also based on an N-fertilized Guinea grass pasture, but with a 75-day finishing period in confinement with total mixed ration (TMR). Across the scenarios from 1 to 5 the increase in digestibility promoted a reduction in the forage intake per unit of animal weight gain and a concomitant reduction in CH4 emissions. For the estimation of nitrous oxide (N2O) emissions from animal excreta, emission factors from a study in the Cerrado region were utilized which postulated lower emission from dung than from urine and much lower emissions in the long dry season in this region. The greatest impact of intensification of the beef production systems was a 7-fold reduction of the area necessary for production from 320 to 45 m2 /kg carcass. Carcass production increased from 43 to 65 Mg per herd across the scenarios from 1 to 5, and total emissions per kg carcass were estimated to be reduced from 58.3 to 29.4 kg CO2eq/kg carcass. Even though animal weight gain was lower in the mixed grass-legume scenario (3) than for the N-fertilized Guinea grass pastures (scenarios 4 and 5) GHG emissions per kg carcass were similar as the legume N2 fixation input had no fossil-fuel cost. A large source of uncertainty for the construction of such LCAs was the lack of data for enteric CH4 emissions from cattle grazing tropical forages.

The objective of this trial was to assess the methane emission rate, as well as the digestibility and ruminal fermentation parameters in animals fed Urochloa brizantha hay harvested at different stages of growth. Six Nellore rumen-cannulated steers (402.0 ± 51.62 kg) were assigned to a replicated 3×3 Latin square (18 experimental units). Treatments differed according to three growth stages of the forage: 15 – hay with 15 days of growth, 45 – hay with 45 days of growth and 90 – hay with 90 days of growth. Each experimental period lasted 21 days. From the 8^th day, feces were sampled during 5 days to determine apparent total digestibility of dry matter and its fractions. Beginning on the 13^th day and running for 7 days, methane production was evaluated using the sulfur hexafluoride (SF₆) tracer technique. On the 20^th day, ruminal fluid was sampled prior to and after 2, 4, 6, 8 and 10 hours post-morning feeding for evaluating pH, ammonia-N and short-chain fatty acids (SCFA). As the stage of forage growth for harvesting advanced in days, the digestibility coefficient of crude protein decreased and non-fibrous carbohydrate values increased. Methane production was affected not only by the stage of forage growth, but also by quality of its conservation after harvesting. There were significant differences among treatments when methane was expressed in g kg^-1 DMI, g kg^-1 OMI, % GE and % DE, with non-linear effect. The stage of forage growth did not influence ruminal pH, total concentration or molar proportion of SCFA, but decreased NH₃-N concentration.

O método de irrigação do arroz condiciona manejos diferenciados do solo e da cultura, proporcionando potenciais distintos de emissão de metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) do solo durante o período de cultivo do arroz e, possivelmente, também durante a entressafra (outono/inverno). O objetivo desse trabalho foi avaliar as emissões
anuais de CH4 e de N2 O de solo de terras baixas cultivado com arroz irrigado por inundação e por aspersão, comparando-as com as emissões de mesmo solo sem histórico recente de cultivo (área natural). O estudo foi realizado no período de novembro de 2011 a novembro de 2012, em Planossolo Háplico, no município de Capão do
Leão, RS. Avaliaram-se os seguintes tratamentos: área cultivada com arroz irrigado por inundação na safra 2011/2012 e mantida em pousio com ressemeadura de azevém no outono/inverno de 2012 (Inundação); área cultivada com arroz irrigado por aspersão na safra 2011/2012 e com nabo forrageiro em sistema plantio direto durante o outono/inverno de 2012 (Aspersão); e área natural adjacente às demais (Área natural), com mesmo solo e sem histórico de cultivo nos últimos 20 anos. Periodicamente, realizaram-se coletas de amostras de ar, pelo
método da câmara estática fechada. A adoção do método de irrigação por aspersão para o arroz promove a mitigação das emissões de metano do solo em terras baixas do Rio Grande do Sul, relativamente à irrigação por inundação, porém potencializa as emissões de óxido nitroso nos períodos de safra (primavera/verão) e de entressafra
(outono/inverno). O potencial de aquecimento global parcial de área irrigada por inundação decorre basicamente da emissão de metano, sendo superior ao de área irrigada por aspersão durante o período de cultivo do arroz (safra de primavera/verão). Na entressafra, a área sob irrigação por aspersão apresenta maior potencial de aquecimento
global parcial (composto exclusivamente por N2O) que a área irrigada por inundação. Os dois sistemas de irrigação (aspersão e inundação), quando comparados com área natural sem histórico de cultivo recente, apresentam menores valores de potencial de aquecimento global parcial nos períodos de safra e de entressafra.

Em áreas de produção de arroz irrigado, a época e as operações de preparo do solo determinam potenciais distintos de incorporação de carbono (C) e nitrogênio (N) ao solo e de emissão de gases de efeito estufa (GEE). Realizou-se um trabalho para avaliar o efeito do manejo do solo e da cobertura vegetal sobre as emissões de metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), durante o outono/inverno, de Planossolo cultivado com arroz irrigado. O estudo foi realizado de abril a outubro de 2013, em Capão do Leão, RS. Avaliaram-se três sistemas de preparo do solo: preparo antecipado de outono, preparo convencional de primavera e preparo com rolo-faca no outono. As coletas dos gases foram realizadas semanalmente, utilizando-se o método da câmara estática fechada. A época e as operações de preparo do
solo proporcionaram potenciais distintos de emissão de metano e óxido nitroso em Planossolo durante o outono/inverno. As emissões totais de metano foram maiores na área preparada com rolo-faca, seguida daquela com preparo convencional e antecipado. Também as emissões totais de óxido nitroso foram maiores para o preparo
com rolo-faca, seguida da área com preparo antecipado; o preparo convencional não proporcionou emissões de óxido nitroso. Em todos os sistemas de preparo, o metano foi o principal componente do potencial de aquecimento global parcial (PAGp) de Planossolo cultivado com arroz irrigado durante o período de entressafra.

Monitorar o estoque de carbono em solos tem sido um desafio para atender políticas que promovam a adoção de práticas agrícolas de baixa emissão de carbono. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de valores estimados de densidade do solo no cálculo do estoque de carbono em solos brasileiros. Utilizando dados de 974 amostras de solos, 12 funções de pedotransferência (PTF) foram desenvolvidas (664 dados) e testadas (310 dados), para estimar valores de densidade do solo (DS). O desempenho de cada PTF foi avaliado por meio do R2. Na validação, a acurácia da predição foi medida com base no cálculo do erro médio, do erro absoluto médio e da raiz quadrada do erro médio quadrático. Todas as funções superestimaram o valor de DS, sendo a função 5 (PTF 5) a que apresentou o melhor desempenho. No cálculo do estoque de carbono (EC), quatro funções (PTF5, PTF6, PTF7 e PTF10) apresentaram baixos valores de erro absoluto médio e de raiz quadrada do erro médio quadrático e os valores dos erros no cálculo de EC ficaram próximos. Conclui-se que os erros detectados na estimativa de valores de densidade do solo não se propagam no cálculo do estoque de carbono.

Entre o momento da edição deste artigo e a realização do XXV Conird, haverá a Conferência do Clima 2015 (COP 21), em Paris. Nesta, o debate sobre cinco temas será aquecido por diversas posições estratégicas de todos os países do mundo. Dentre os temas, têm-se: segurança alimentar, hídrica e energética, adaptação às mudanças climáticas e
mitigação de gases de efeito estufa. Entre o momento da edição deste artigo e a realização do XXV Conird, haverá a Conferência do Clima 2015 (COP 21), em Paris. Nesta, o debate sobre cinco temas será aquecido por diversas posições estratégicas de todos os países do mundo. Dentre os temas, têm-se: segurança alimentar, hídrica e energética, adaptação às mudanças climáticas e mitigação de gases de efeito estufa.

No ambiente de terras baixas, o manejo do solo e as espécies vegetais cultivadas, por estarem associados ao potencial de oxirredução do solo, influenciam o potencial de emissão de gases de efeito estufa (GEE). Realizou-se um trabalho para avaliar a influência das operações de preparo do solo e do cultivo de verão nas emissões de metano e de óxido nitroso em terras baixas, ao longo do ano. O estudo foi realizado de abril de 2013 a maio de 2014, em Capão do Leão-RS. Avaliaram-se três sistemas envolvendo associações de manejos do solo na entressafra e cultivos de primavera/verão: T1- solo mantido em pousio no outono-inverno e cultivado com arroz irrigado em sistema convencional de preparo na primavera; T2- solo preparado com rolo-faca no outono e cultivado com arroz irrigado em sistema de semeadura direta na primavera; e T3- solo preparado no outono e cultivado com soja em sistema de semeadura direta na primavera. As coletas dos gases foram realizadas semanalmente, utilizando-se o método da câmara estática fechada. O preparo antecipado do solo no outono minimiza as emissões de metano em terras baixas durante a entressafra, relativamente ao preparo convencional de primavera e ao preparo com rolo-faca. Independentemente do manejo do solo, as emissões de metano na entressafra são pequenas relativas àquelas
medidas na safra, em cultivo de arroz irrigado. A manutenção do solo em pousio no período de outono/inverno elimina as emissões de óxido nitroso durante a entressafra, relativamente a manejos que preconizam o preparo antecipado no outono. Mesmo nesses manejos, as emissões de N2O durante a entressafra são baixas, estando
concentradas no período de safra. O cultivo de soja em rotação ao arroz irrigado praticamente elimina as emissões de metano, embora potencializa as emissões de N2O em Planossolo. Independentemente disso, a rotação de cultura com soja reduz consideravelmente o potencial de aquecimento global parcial em terras baixas, representando uma alternativa promissora para a mitigação das emissões de gases de efeito estufa nesse ambiente.

This study investigates long-term climate trends in Pernambuco, Northeast Brazil (Nordeste), and in the Tropical Atlantic islands of Fernando de Noronha and Cape Verde. The study is based on meteorological station time series and model simulations of present and future climates. Past trends are compared with numerical simulations of present and future climate scenarios for the periods of 1960-2000 and 2010-2050. Both the station data analyses and numerical simulations revealed trends of increasing temperature maxima and diminishing precipitation. While station data analyses showed modest warming in Fernando de Noronha they revealed strong warming and drying trends in Cape Verde similar to the trends detected over the semiarid Nordeste. The water-balance calculations for the study sites showed reduced soil moisture availability and total rainfall in all areas. The observed temperature and precipitation trends are indicative that aridification processes are underway in Pernambuco and Cape Verde. The atmospheric model simulations were consistent with the station data regarding the present warming; the climate change scenarios for 2010-2050 indicated a faster increase of daily temperature maxima over Nordeste compared to that simulated for the recent past.

This study aimed to quantify nitrous oxide (N₂O) and methane (CH₄) emission/sink response from sugar cane soil treated with fertilizer nitrogen (N) and vinasse applied separately or in sequence, the latter being investigated with regard to the time interval between applications for a possible effect on emissions. The study was carried out in a traditional area of unburned sugar cane in São Paulo state, Brazil. Two levels of N fertilization (0 and 100 kg N ha^–1) with no added vinasse and combined with vinasse additions at different times (100 m^–3 ha^–1 at 3 and 15 days after N fertilization) were evaluated. Methane and N₂O fluxes were monitored for 211 days. On average, the soil was a sink for CH₄, which was not affected by the treatments. Emissions of N₂O were induced by N fertilizer and vinasse applications. For ammonium sulfate, 0.6% of the added N was emitted as N₂O, while for vinasse, this ranged from 1.0 to 2.2%. Changes in N₂O fluxes were detected the day after application of vinasse on the N fertilized areas, but although the emission factor (EF) was 34% greater, the EF was not significantly different from fertilizer N alone. Nevertheless, we recommend to not apply vinasse after N fertilization to avoid boosting N₂O emissions.