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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE AGRONOMIA E ZOOTECNIA
CURSO DE ZOOTECNIA
SÉRGIO ANTONIO GARCIA PEREIRA JUNIOR
PRODUÇÃO DE METANO DE CONVERT HD364
CUIABA 2016
SÉRGIO ANTONIO GARCIA PEREIRA JUNIOR
PRODUÇÃO DE METANO DE CONVERT HD364 Trabalho de Conclusão do Curso de Graduação em Zootecnia da Universidade Federal de Mato Grosso, apresentado como requisito parcial à obtenção do grau de Bacharel em Zootecnia.
Orientadora: Profa. Dra. Rosemary Laís Galati
CUIABÁ 2016
O
DEDICATÓRIA
Aos meus pais que investiram em
minha formação mesmo quando não
tínhamos condições.
Dedico.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus que sempre teve um plano maior e melhor que os
meus, sempre me direcionando mesmo quando não pude perceber e compreender.
Aos meus pais (Sérgio e Elaine) que sempre respeitaram minha vontade e
acreditaram que o filho poderia cursar um curso na UFMT, à minha família que
soube entender toda a correria e pressa nos almoços de domingo na casa vovó.
Os amigos que fiz durante todos os cinco anos de faculdade (Edvania, Kênia,
Marcella, Thabata, Thuanny), me recordarei de cada momento de bobeira e
descontração, aos professores que me orientaram com tanto prazer (Vanessa
Franzo e Rosemary Galati) e também aos que foram meus professores amigos, que
aliviaram a tensão da rotina muitas vezes desgastante dos semestres (Arthur, Carlos
Eduardo, Isis e Maria Fernanda).
A todos vocês o meu muito obrigado.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1. Esquema simplificado da degradação ruminal de carboidratos e formação de CH4.. ...................................................................................................... 6
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Variações típicas nas emissões de metano por três classes de ruminantes, energia perdida como CH4 e estimativa de dias perdidos de pastejo anual
Tabela 2. Teores de matéria seca (MS), cinzas, proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), fibra em detergente neutro indigestível (FDNi) do capim-Convert HD364
Tabela 3. Digestibilidade in vitro da matéria orgânica (DIVMO), nutriente digestível
total (NDT) e energias digestível (ED), metabolizável (EM) e líquida (EL) do capim-Convert HD364 em diferentes alturas de corte
Tabela 4. Produção de gás do capim-Convert HD364, volume total de gás (mL/g
MSD), volume total de CH4 (mL/g MSD), volume total de CO2 (mL/g MSD), volume total de CH4 + CO2 (mL/g MSD), %CH4, CH4:CO2, CH4/volume total de gás (mL/g MSD) em diferentes alturas de corte
Tabela 5. Emissão de gás metano (CH4) por um bovino de 400 kg de peso corporal
com consumo de 2,3% de peso corporal de capim-Convert HD364 em diferentes alturas de pré-pastejo
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 1 2. OBJETIVO ............................................................................................................. 2
3. REVISÃO ............................................................................................................... 3 4. MATERIAL E MÉTODOS ..................................................................................... 10 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................... 15 6. CONCLUSÕES .................................................................................................... 19 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 20
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 21
RESUMO
O objetivo deste trabalho foi mensurar a produção de metano in vitro do capim-
Convert HD364 sob diferentes alturas de corte, com médio nível de adubação. A
área experimental foi estabelecida em Novembro de 2014 e as coletas iniciaram em
Março do ano seguinte, de um total de 24 parcelas de 20 m², distribuídas em 4
alturas de corte (30, 45, 60 e 75 cm) em seis repetições. Ao atingir a altura de corte
a forrageira era cortada, permitindo 15 cm de altura de resíduo, e encaminhada para
análise bromatológica e armazenada para posteriores análises in vitro. A técnica
utilizada foi a da produção de gás in vitro semiautomática para estimativa de
digestibilidade da matéria orgânica, energia e produção de gases (CH4, CO2). Três
ovinos, machos adultos, foram utilizados como doadores de líquido ruminal,
adaptados à dieta com capim-Convert HD364 na relação de 80:20. A análise de
metano foi realizada no cromatógrafo gasoso Thermo Trace 1300. Os dados foram
avaliados em delineamento experimental inteiramente casualizado, e para a
produção de gás utilizou-se subparcelas para a variável tempo. As médias foram
comparadas pelo teste de Tukey com 5% de probabilidade. Tanto para energia
quanto para digestibilidade, a altura de 30 cm apresentou maiores valores, com
médias de 58,59% e 2,05 Mcal kg MS-1 para DIVMO e EM, respectivamente. Na
produção de gás, houve efeito significativo para a variável tempo (P˂0,001),
conforme a matéria orgânica ia sendo degradada aumentou-se a produção de gás.
Em se tratando de emissão anual de metano em matéria seca digerida, a quantidade
foi maior a 30 cm (59,31 kg ano-1), enquanto que para 75 cm (55,92 kg ano-1) o valor
foi menor. A produção de metano in vitro do capim-Convert HD364 foi maior quando
manejado sob menor altura de corte.
Palavras-chaves: alturas de corte, Mulato II, produção de gás in vitro.
1
1 INTRODUÇÃO
Em 2015, o agronegócio foi responsável por 21,43% do PIB nacional, e a
pecuária contribuiu com 6,79% (CEPEA, 2015), estas atividades juntamente com
todos os setores envolvidos são extremamente importantes para a economia do
país, que mesmo permanecendo 75% da produção de bovinos, aves e suínos no
mercado interno (MAPA, 2016), o Brasil ainda é o segundo maior exportador de
carne bovina (USDA, 2016).
Dentre as razões que fazem da carne brasileira competitiva no mercado
internacional destacam-se o baixo custo de produção, por ser totalmente a pasto, e
ao grande rebanho comercial bovino, aproximadamente 212.344 milhões de
cabeças (IBGE, 2014), distribuídos em cerca de 172 milhões de hectares de
pastagem (CADASTRO RURAL, 2015). Composto em sua grande maioria (85%)
com forrageira do gênero Uroclhoa (PAULINO; TEIXEIRA, 2009), estas foram
responsáveis pela grande revolução da pecuária na década de 60 com a decumbens
cv. Basilisk e posteriormente com a brizantha cv. Marandu na década de 80.
Todavia, buscando cada vez patamares mais altos de produtividade,
resistência às cigarrinhas das pastagens, tolerância a solos de baixa fertilidade e alta
saturação de alumínio, as gramíneas híbridas vêm surgindo para atender a essa
exigência de mercado, por exemplo, a Uroclhoa híbrida cv. Mulato II “capim-Convert
HD364”.
Poucos dados de produção e composição, principalmente nos diversos
biomas brasileiros, são descritos na literatura e, muito menos sobre a produção de
metano dos ruminantes em pastejo nesta nova forrageira. Uma vez que há uma
pressão internacional muito forte sobre o Brasil em reduzir suas taxas de emissão de
gases de efeito estufa, como exemplo o metano, por saber que as maiores
produções deste gás, são oriundas de sistemas de produção com dietas composta
de fibras, como é o caso do sistema de produção brasileiro.
2
2 OBJETIVO
Diante do exposto, objetivou-se com este estudo avaliar a produção de
metano in vitro do capim-Convert HD364 em quatro diferentes alturas de corte.
3
3 REVISÃO
3.1 Panorama atual das pastagens, potencialidades e características da
Uroclhoa híbrida (Convert HD364)
Das pastagens cultivadas hoje, mais de 70% pertencem ao gênero Urochloa,
dentre essas, 90% da área é ocupada por Urochloa brizantha e Urochloa
decumbens, com destaque para cv. Marandu (ZIMMER et al., 2012). Em todo
território nacional, estima-se que cerca de 50% das pastagens plantadas sejam
compostas pelo capim Marandu, (VALLE et al., 2004). Fator alarmante, pois todas as
uroclhoas, exceto a ruziziensis, são de reprodução apomítica, ou seja, são cópias
idênticas às plantas mães.
Considerando tamanha uniformidade genética, o sistema de produção torna-
se extremamente vulnerável em casos de monocultivo, perda da capacidade
produtiva e resistência à cigarrinha das pastagens são alguns dos possíveis
prejuízos, outros já foram relatados no passado como, a fotossensibilização em
pastos de Urochloa decumbens e mais recentemente com a morte súbita do
braquiarão na Urochloa brizantha cv. Marandu. Demonstrando então grande
necessidade de diversificação de genótipos, cultivares de plantas forrageiras em
uma mesma área (KARIA; DUARTE; ARAÚJO, 2006).
A escolha inadequada da forrageira, ao implantar um pasto, e sua utilização
pode gerar desequilíbrio do bioma e ao passar do tempo, causar perdas com baixos
índices produtivos e de baixa qualidade. Entretanto, quando feita de forma adequada
e com diversificação da pastagem, o sistema pode resultar em bons índices
produtivos na propriedade, para que em casos de possíveis incidentes bióticos e/ou
abióticos (chuvas de granizo, baixa drenagem do solo, cigarrinha das pastagens,
entre outros) causarem danos e quedas na produtividade da forrageira, estes não
atinjam os piquetes como um todo, dando ao produtor maiores opções de escolha
para alocação dos animais.
Para maior diversidade de cultivares e outras opções de escolha ao
pecuarista surgiu ao mercado uma nova gramínea, que tem despertado interesse,
todavia há poucas informações sobre recomendações específicas de manejo. A
Uroclhoa híbrida Mulato II, comercialmente conhecida como capim-Convert HD364,
4
é uma gramínea híbrida desenvolvida pelo Centro Internacional de Agricultura
Tropical (CIAT) em Cali, Colômbia como resultado de três gerações de hibridização
e seleção provinda de cruzamentos da Uroclhoa decumbens cv. Basilisk, Uroclhoa
ruziziensis e Uroclhoa brizantha cv. Marandu (ARGEL et al., 2007).
O capim-Convert HD364 possui hábito de crescimento semi-ereto, podendo
alcançar até 1 metro de altura. Destaca-se pela sua capacidade de adaptação a
solos ácidos de baixa fertilidade e alta saturação de alumínio. Além destas
características relacionadas ao solo, é tolerante a períodos de seca de até seis
meses, tolera moderadamente o sombreamento e é resistente ao ataque de
cigarrinha das pastagens (ARGEL et al., 2007).
Resultados divergentes da literatura revelam a grande capacidade de
adaptação desta forrageira, como demonstrado por ARGEL et al., (2007),
evidenciando que mesma não deixa de produzir sob baixa fertilidade do solo e
responde muito bem a maiores níveis de adubação.
A partir de análise bromatológica, ALVES, (2016) avaliou a composição
nutricional da gramínea e relatou valores de 24,63; 8,51; 8,13; 57,65 e 26,40% para
matéria seca (MS), matéria mineral (MM), proteína bruta (PB), fibra em detergente
neutro (FDN) e fibra em detergente ácido (FDA) respectivamente, para planta inteira,
valores referente à altura de 40 cm. LEAL, (2014), trabalhando com duas alturas de
entrada e quatro doses de nitrogênio encontrou produção de massa seca de 11.202
kg.ha-¹ de média com 100 kg.ha-¹ de N, com teores de 12,48; 66,86; 31,54% para
PB, FDN e FDA respectivamente.
Entretanto há grandes preocupações com o sistema de produção em pasto,
pois o mesmo quando em algum estágio de degradação (perda de vigor e
capacidade de recuperação vegetativa, baixa produção de massa verde, exposição
do solo, invasão da área por plantas invasoras) possui alta contribuição para
emissão do metano entérico e perda de energia com o mesmo. Fator que pode ser
minimizado com forrageiras bem manejadas e de melhor qualidade.
3.2 Metabolismo ruminal e produção de metano entérico
A produção de CH4 dos ruminantes é alvo de extensas discussões sobre
poluição do meio ambiente, por mais que o seu tempo de permanência na atmosfera
de nove a quinze anos (IPCC, 2006) seja menor que a duração do dióxido de
5
carbono (CO2), o gás metano apresenta potencial de aquecimento global 25 vezes
maior que o CO2.
As concentrações de CH4 aumentaram cerca de 150% desde 1750 (IPCC,
2014). Os ruminantes produzem 80 milhões de toneladas de CH4, representando
28% das emissões antrópicas anualmente (BEAUCHEMIN et al., 2008), tornando-os,
portanto, alvo de discussões ambientais.
A localização da fermentação entérica dos ruminantes é no rúmen, ambiente
considerado como uma câmara fermentativa, de ambiente amplamente diverso,
dinâmico e complexo ao qual possui inúmeros microrganismos, divididos em três
grandes grupos: bactérias, fungos e protozoários, muitos ainda não identificados
(KOZLOSKI, 2011).
Dentro do grupo de bactérias há ainda um subgrupo denominado
archaebactérias, que se diferem por sua estrutura da parede celular e por serem
estritamente aneróbicas. Responsáveis pela produção do metano a partir de CO2 e
H2, como exemplo deste grupo encontram-se as Methanobacterium sp. e
Methanobrevibacter sp. (KOZLOSKI, 2011).
No ambiente ruminal, a degradação de carboidratos é metabolizada por uma
rota comum até piruvato, e a partir deste momento é utilizado para formação dos
ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), como produtos finais da fermentação por
várias rotas distintas (KOZLOSKI, 2011). Os principais AGCC são: acetato,
propionato e butirato, produzidos na proporção de 75:15:10 a 40:40:20,
respectivamente e contribuem cerca de 70% das necessidades calóricas dos
ruminantes (BERGMAN et al., 1990).
O piruvato pode ser convertido em produtos mais oxidados (acetato e
butirato) ou mais reduzidos como propionato, succinato e lactato, no entanto a
proporção de cada um deles é dependente, da espécie bacteriana, da concentração
de Dinucleótideo de nicotinamida e adenina reduzido (NADH+H), H2 e principalmente
da dieta. A retirada de H2 do meio ruminal é essencial para a reoxidação do NADH+H
e catabolismo intracelular do açúcar, sem o qual resultaria na morte bacteriana e
cessamento da fermentação ruminal. Tal retirada é realizada pelas bactérias
metanogênicas, as quais não deixam o H2 acumular no meio, utilizando-o para
reduzir CO2 a CH4 (Figura 1) permitindo assim um ambiente “estável” e em bom
funcionamento. Quanto mais o H2 é consumido do meio, maior é o rendimento de
6
acetato e ATP por mol de açúcar fermentado (KOZLOSKI, 2011; MCALLISTER;
NEWBOLD, 2008)
Figura 1 – Esquema simplificado da degradação ruminal de carboidratos e formação
de CH4
A proporção de AGCC pode ser alterada como mencionado acima, quando
aumenta-se a concentração de propionato produzido no rúmen, diminuímos a
dependência do ambiente ruminal do H2 para reoxidação do NADH+H, uma vez que
nas duas possíveis rotas de fermentação do propionato há um consumo de
NADH+H, o qual deixa na via oxidativa duas moléculas de H, liberando dois NAD+,
enquanto nas vias do acetato e butirato ocorre o contrário, logo se a fermentação
caminha em direção a oxidação de acetato, maior produção de energia será
disponibilizada para a bactéria, assim como maiores produções de metano,
entretanto se a relação acetato/propionato diminuir, maior proporção de energia será
direcionada para o animal via AGCC (KOZLOSKI, 2011). Tais alterações nas
proporções de AGCC podem ser realizadas através da dieta, o que é bom devido ao
fato de que a produção de metano representa perda de aproximadamente 6% da
energia ingerida (JOHNSON; JOHNSON, 1995), e em casos de volumosos de baixa
7
qualidade a perda energética chega a 12% (JOHNSON et al., 2007) o que reflete em
perda econômica por ineficiência na conversão do alimento em carne, leite e lã.
De acordo com ECKARD; GRAINGER; DE KLEIN, (2010) a perda em dias de
pastejo de um ovino, pode chegar a 55 dias e de um bovino a 60 dias (Tabela 1). O
mesmo autor relata que a melhora na qualidade da dieta traz maiores desempenhos
aos animais e reduz a produção de metano por unidade de produto animal.
Tabela 1. Variações típicas nas emissões de metano por três classes de ruminantes,
energia perdida como CH4 e estimativa de dias perdidos de pastejo
efetivo anual
Classe animal
Peso (kg)
CH4 (g/cab/dia)
MJ de CH4 (perdido/cab/dia)A
Exigência de energia diária (MJ/cab/dia)B
Dias perdidos de pastejo
(efetivo anual)C
Ovino adulto
48 10-13 1,5-2,0 13 43-55
Novilho de corte
470 50-90 7,6-13,6 83 33-60
Vaca de leite
550 91-146 13,6-22,1 203 25-40
A assumindo densidade energética de 55,22 MJ/kg de CH4 (Brouwer, 1965)
B Standing Committe on Agriculture (1990)
C Dias perdidos de pastejo efetivo anual = (perda de energia/exigência diária) x 365,25
Fonte: Eckard et al (2010).
Maiores quantidades de concentrado na dieta reduz a proporção de energia
desviada para produção de CH4, principalmente devido à mudança do substrato
fermentado, e o declínio do pH ruminal (BEAUCHEMIN et al., 2008). A celulose e a
hemicelulose da forragem diminuem a taxa de digestão ou prolongam a
permanência de partículas no rúmen comparadas aos carboidratos não fibrosos
(CNF), aumentando a quantidade de metano produzida por unidade de forragem
digerida (MCALLISTER et al., 1996). Tal efeito aumenta ainda mais, quando se trata
de gramíneas de baixa digestibilidade e carboidratos solúveis no conteúdo celular.
Melhoras na qualidade do pasto (através de adubação e manejo de altura
adequado) reduzem a produção de metano, devido a sua melhor composição,
menores proporções de parede celular e maiores participações de conteúdo celular
(BEAUCHEMIN et al., 2008). Forrageiras de metabolismo C4 são aquelas que
possuem alta afinidade com CO2, por isso sobrevivem em ambientes mais áridos
com alta taxa fotossintética, produzindo muito mais massa que as forrageiras de
metabolismo C3, que possuem sua maior taxa fotossintética em temperaturas mais
8
amenas. As gramíneas C4 produzem mais metano por unidade de ingestão de
matéria seca (MS) quando comparadas a plantas de metabolismo C3, por elas terem
maiores participações de carboidratos na parede celular e menor digestibilidade
(ULYATT et al., 2002).
Após produzido, o metano entérico precisa ser excretado, por três vias
diferentes: eructação a partir do rúmen, por respiração pulmonar a partir do trato
digestivo posterior e por último via flatulência, dentre estes a maior parte é pela
eructação (MURRAY; BRYANT; LENG, 1976).
Para amenização destes problemas ambientais e menor perda energética é
importante adotar uma dentre as possíveis estratégias de redução entérica de CH4
como: suplementação com concentrado, uso de leguminosas, adição de lipídeos na
dieta e trabalhar com pastos bem manejados para elevar o valor nutritivo forrageiro e
aumentar a digestibilidade, ocasionando assim uma maior eficiência produtiva e
colaboração com o meio ambiente.
3.3 Predição de metano entérico O estabelecimento de estratégias de mitigação de metano entérico só são
possíveis mediante técnicas e metodologias que permitem mensuração do gás
excretado pelos animais. Atualmente há vários métodos disponíveis para estudos,
quer sejam de forma direta ou indireta.
Um método, eficiente e mais comumente utilizado no exterior é a câmara de
respiração para mensuração de CH4 (NKRUMAH et al., 2006; FREETLY; BROWN-
BRANDL, 2013), no entanto apesar da precisão, o alto custo e limitação da
possibilidade do animal buscar seu alimento natural é grande. Outro método que tem
sido utilizado é o do gás traçador hexafluoreto de enxofre (SF6) desenvolvido por
JOHNSON et al., (1994). Este método permite a captação de gases que são
emitidos via narina e boca do animal (respiração e eructação), com resultados
satisfatórios e sem a necessidade de confinar os animais, os mesmos podem ficar a
pasto (SOBRINHO, 2014). Em contrapartida suas restrições consistem na
dificuldade de manejo, leitura das cápsulas de gás e adaptação dos animais.
Há também o método de produção de gás in vitro, em que o componente
animal entra apenas como doador de conteúdo ruminal para a incubação. Embora o
9
seu uso se restrinja a estudos e pesquisas, por conta da inviabilidade da aplicação a
pasto, esta técnica é viável por diversas razões: baixo custo com uso e manutenção
dos animais dentro das unidades de pesquisa, que são sempre bem elevados,
garante repetibilidade, (PEREIRA et al., 2011) e permite avaliar os ingredientes
isoladamente, logo a metodologia de produção de gás in vitro criada por
THEODOROU et al., (1994) é muito difundida por facilitar os estudos de mensuração
de gases como o metano, além de serem rápidas e de baixo custo.
10
4 MATERIAL E MÉTODOS
4.1 Procedimento experimental
O experimento foi realizado em duas etapas: a primeira no campo e a
segunda no laboratório, sendo que a primeira destas teve duração de 20 de Março a
16 Junho de 2015. A área experimental estava localizada na Fazenda Experimental
da Faculdade de Agronomia e Zootecnia da Universidade Federal de Mato Grosso -
UFMT, localizado no município de Santo Antônio do Leverger, distante 30 km da
capital. O clima da região é do tipo Aw de acordo com a classificação Köppen, ou
seja, clima tropical com estações bem definidas: com inverno seco e chuvas no
verão.
Foram coletadas amostras de solo para determinação química e física na
camada de 0 a 20 cm, para fins de correção e preparo do solo. A área recebeu
adubação de implantação com 70 kg P2O5 ha-1 na forma de superfosfato simples, 30
kg ha-1de KCl (Cloreto de potássio) e 50 kg ha-1de Ureia conforme descreve
(CANTARUTTI et al., 1999).
A forrageira foi implantada no dia 26 de Novembro de 2014, com 10 kg ha-1 de
sementes puras e viáveis, semeadas a lanço, manualmente. Antes do início do
período experimental foi feito um corte de uniformização. O tratamento consistiu em
quatro alturas de corte (30, 45, 60 e 75 cm) do capim-Convert HD364.
A altura do dossel forrageiro era mensurada semanalmente com auxílio de
uma régua graduada em centímetros, em oito pontos distintos na parcela, levando-
se em consideração entre o nível do solo e a altura das folhas completamente
expandidas.
Cada parcela possuía uma área de 20 m², sendo que os cortes eram
realizados quando as alturas de cada tratamento fossem alcançadas, com auxílio de
um quadrado metálico (0,50 X 0,50 m) que permitia deixar uma altura de resíduo de
15 cm após os cortes.
Feito o corte de três quadrados por parcela, as amostras de forragem foram
pesadas, acondicionadas em papel kraft e levadas à estufa de circulação forçada,
55º C por 72 h. Concluída a etapa de pré-secagem, as amostras foram divididas em
duas porções para moagem, em moinho tipo Willey, utilizando peneiras de 1 ou 2
mm de crivos. As amostras moídas a 1 mm foram utilizadas nas análises
11
bromatológicas, enquanto que as moídas a 2 mm, foram utilizadas na avaliação
nutricional.
Para a composição bromatológica, foram estimados os teores de matéria
seca (MS), proteína bruta (PB) e matéria mineral (MM) segundo a (AOAC, 1995). A
estimação dos teores de fibra em detergente neutro (FDN) e detergente ácido (FDA)
foram realizados em analisador de fibras (Ankom®220), utilizando-se tecido-não-
tecido (TNT de 100 g/m2), e as soluções descritas por GOERING e VAN SOEST
(1970).
Foram obtidos os teores de FDNi após incubação in situ por 288 horas
(VALENTE et al., 2011), em bovinos machos, adultos, canulados no rúmen, criados
em pasto de capim Marandu e suplementados com mineral. As amostras foram
pesadas em bolsas de TNT (100 g/m2) e, após o tempo de incubação, submetidas à
digestão em analisador de fibras (Ankom®220), seguindo o mesmo protocolo
laboratorial para as fibras. Segue abaixo a tabela de composição químico-
bromatológica (Tabela 1).
Tabela 2. Teores de matéria seca (MS), cinzas, proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra detergente ácido (FDA), fibra em detergente neutro indigestível (FDNi), do capim – Convert HD364
Altura (cm) MS %
Cinza PB FDN FDA FDNi
%MS
30 23,52 9,85 13,46 66,41 33,57 11,99
45 25,74 8,34 12,02 67,61 37,31 13,30
60 20,97 9,19 10,33 67,68 38,01 12,84
75 25,72 7,36 6,69 74,12 40,14 16,79
4.2 Produção de gás in vitro e estimativa da produção de metano
Como doadores de conteúdo ruminal, três ovinos, machos adultos, canulados
no rúmen, pesando em média 52 kg, alojados em baias semicobertas e providas de
bebedouros com abastecimento automático da água, foram alimentados com feno
de capim-Convert HD364 e concentrado (milho, farelo de soja, uréia e núcleo para
ovinos), ofertados duas vezes ao dia, com o volumoso correspondendo a 80% (na
12
base seca da dieta). A dieta foi formulada com o objetivo de atender às
necessidades de manutenção da categoria (NRC, 2007), e o período de adaptação
foi de 15 dias.
O capim-Convert HD364 cortado aos 30; 45; 60 e 75 cm de altura de corte, foi
submetido à técnica da produção de gás in vitro semiautomática, para estimativa da
digestibilidade da matéria orgânica (DIVMO), nutrientes digestíveis totais (NDT),
energias, metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2).
As amostras foram compostas por tratamento e pesadas na quantidade
correspondente a 200 mg de MS, em frascos de vidro âmbar com capacidade para
50 mL. No dia anterior à incubação, foram confeccionadas as soluções de macro e
microminerais, o tampão e a solução redutora (GOERING e VAN SOEST, 1970.
Estas soluções foram misturadas, e o meio confeccionado levado ao banho-maria a
39 °C, sob fluxo contínuo de CO2. Como indicador fotocatalítico de redução,
adicionou-se ao meio, solução de resarzurina 0,2% peso/volume (p/v) na quantidade
correspondente a 1,25 mL/L, e a finalização do fluxo de CO2 foi marcada pela
passagem da coloração azul (característica da resarzurina), para a translúcida.
O meio reduzido (6,7 mL) foi adicionado aos frascos contendo as amostras.
Adicionou-se também 0,3 mL de solução redutora (GOERING e VAN SOEST, 1970),
injetou-se CO2 no frasco por 10 segundo, e imediatamente após, o frasco foi
arrolhado com tampa de borracha. Após a preparação dos frascos, estes foram
levados a agitador do tipo Shaker, regulado a 39 °C, para pernoite.
No dia da incubação, de cada ovino, colheu-se conteúdo ruminal de diferentes
partes do rúmen. O conteúdo foi armazenado em garrafas térmicas e levado para o
laboratório. O conteúdo ruminal correspondente a cada animal foi filtrado em dupla
camada de tecido TNT. O líquido resultante, antes de retornar às garrafas térmicas,
foi novamente filtrado em camadas de gaze. A fração sólida do conteúdo foi
misturada ao meio confeccionado no dia anterior, e submetida à pulsação por 10
segundos em velocidade média do liquidificador, e em seguida, 45 segundos em
velocidade rápida. Esta mistura foi filtrada em camada dupla de TNT, e misturada ao
liquido ruminal previamente reservado nas garrafas térmicas, compondo o inóculo
(GOERING e VAN SOEST, 1970).
Os tempos de incubação utilizados foram: 4; 6; 8; 10; 12; 18 e 24h. O preparo
dos frascos para a incubação ocorreu de acordo com o tempo planejado no estudo.
Assim, iniciou-se a incubação do maior para o menor tempo. Para cada tratamento,
13
foram utilizados dois frascos, e cada horário foi controlado por meio de dois frascos
brancos, ou seja, frascos contendo apenas o meio e o inóculo. Os frascos, por
horário, eram retirados do agitador e levados ao banho-maria (39 °C). Antes da
adição do inóculo, foi injetado CO2 por 10 segundos e, imediatamente após, 3 mL do
inóculo foram introduzidos com o uso de uma seringa. Rapidamente, o frasco foi
lacrado com tampa de borracha e anilha de alumínio, e a pressão inicial medida com
pressostato Datalloger Pressure® modelo PressData 800. Este procedimento
ocorreu sempre com os frascos mantidos em banho-maria e, ao término do preparo,
foram imediatamente encaminhados para o agitador. Quando todos os tempos foram
incubados, a agitação do equipamento Shaker foi ligada (80 rpm).
Atingido o tempo de incubação, os frascos foram retirados do agitador, a
leitura da pressão realizada, e o gás produzido, foi amostrado com o auxílio de uma
seringa de 10 mL acoplada a uma torneira de três vias e agulha para a perfuração
da tampa de borracha. O gás amostrado foi acondicionado em tubos vacutainer para
a análise do CH4 e CO2 em cromatógrafo gasoso Thermo Trace 1300, que ocorreu
no mesmo dia da amostragem. O resíduo indigerido foi recuperado por meio de
filtração em bolsas de TNT, pré-seco, e depois submetido à secagem definitiva para
obtenção da matéria seca digerida.
O gás amostrado e armazenado nos tubos vacutainer foi analisado por
cromatografia gasosa, a partir do uso de duas colunas capilares, e em detector TCD,
tendo como gases de trabalho o hidrogênio, nitrogênio, ar sintético e argônio. Foi
utilizado um padrão gasoso contento O2 (2,01 mol/mol), N2 (8,047 mol/mol), CH4
(45,09 mol/mol) e CO2 (44,85 mol/mol) para a obtenção das áreas de referência, e
estimativa das concentrações molares de CH4 e CO2 produzidos pelas amostras.
Conhecendo-se a concentração de CH4 e CO2 no padrão, estimou-se a quantidade
de moles/g MS digerida, que foi convertida em volume utilizando-se o fator de
conversão (22,413968 L/mol) segundo as condições normais de temperatura e
pressão (CNTP).
Para a estimativa da digestibilidade in vitro da matéria orgânica (DIVMO),
nutrientes digestíveis totais (NDT) e energia, foram utilizados os dados de pressão
produzidos em 24h de incubação (MENKE e STEINGAS, 1988; SEKER, 2002). Para
isso, o valor de pressão medido em psi foi convertido em volume (mL), a partir do
desenvolvimento de uma equação de regressão (VmL = 0,0353 + 3,9086*psi, R2
=0,9988) relacionando estas duas variáveis.
14
A digestibilidade foi obtida utilizando-se a equação DIVMO (%) = 36,1 +
0,464PG24h + 0,605PB, em que PG24h é o volume (mL) de gás produzido em 24
horas, e PB, corresponde à proteína bruta da amostra (SEKER, 2002). E energia
metabolizável foi estimada a partir da equação EM (Mcal/kg MS) = 0,728 +
0,0219PG24h + 0,0203PB + 0,124EE, em que PG24h e PB são as mesmas variáveis
já definidas anteriormente, e EE corresponde ao extrato etéreo da amostra. A
energia digestível foi considerada como 82% da energia bruta (EB) (SNIFFEN et al.,
1992). A energia liquida foi estimada a partir da equação EL (Mcal/kg MS) = 0,205 +
0,0170PG24h + 0,0147PB + 0,0888EE (SEKER, 2002). O NDT foi estimado
considerando-se que 1 kg de NDT possui 4,409 Mcal ED/kg MS (SNIFFEN et al.,
1992).
A estimativa de emissão do gás metano foi por meio de uma série de
cálculos. O volume total de CH4 (L) foi dividido pelo volume molar de qualquer gás
nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP: 1 mol = 22,413968 L) para
obtenção da quantidade em moles. Em sequência, o valor encontrado foi
multiplicado pelo peso molar do metano (16,042 g/mol), obtendo assim o peso do
metano produzido. A partir de então foi utilizado um bovino hipotético de 400 kg de
peso corporal consumindo 2,3% do peso corporal de MS de capim-Convert HD364.
Considerando a DIVMO de cada altura do capim foi feita a conversão para consumo
de matéria seca digestível, logo, este valor foi utilizado para estimar a produção de
metano por dia, por meio da multiplicação do consumo de MS digestível com metano
produzido em gramas. Para a estimativa anual foi multiplicado por 365,25 dias, o
valor encontrado por dia.
Os dados foram avaliados considerando o delineamento experimental
inteiramente casualizado. Inicialmente foram submetidos a teste de normalidade,
homocedasticidade e independência dos resíduos, atendida as pressuposições,
foram submetidos à análise de variância. Para os dados referentes à produção de
gás adotou-se o esquema em parcelas subdivididas no tempo, em que os
tratamentos constituíram as alturas de corte e os tempos de incubação as
subparcelas. As médias foram comparadas utilizando-se o teste de Tukey a um nível
de significância de 5%. Para a análise foi utilizado o software estatístico R versão
3.2.4 (R DEVELOPMENT CORE TEAM 2016).
15
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Quanto à energia e digestibilidade do capim-Convert HD364 (Tabela 1), a altura
de 30 cm, mostrou-se mais digestível (58,59%), enquanto que a altura de 75 cm
revelou resultados de menor digestibilidade da matéria orgânica (53,98%). À medida
que a forrageira se tornou mais digestível, maiores foram seus valores em nutrientes
digestíveis total (NDT) e as energia digestível, metabolizável e líquida.
Tabela 3. Digestibilidade in vitro da matéria orgânica (DIVMO), nutriente digestível total (NDT) e energia digestível (ED), metabolizável (EM) e líquida (EL) do capim-Convert HD364 em diferentes alturas de corte
Variável Altura (cm) EPM Valor-P
30 45 60 75
DIVMO (g/kg MS) 585,95a 564,77b 573,52ab 539,83c 3,831 <0,001 NDT (g/kg MS) 567,9a 543,02b 551,3ab 519,23c 4,155 <0,001 ED (Mcal/kg MS) 2,51a 2,40b 2,43b 2,29c 0,018 <0,001 EM(Mcal/kg MS) 2,05a 1,97b 1,99ab 1,88c 0,015 <0,001 EL(Mcal/kg MS) 1,20a 1,13b 1,15b 1,07c 0,011 <0,001
As variáveis foram submetidas ao teste de normalidade de distribuição de erros Shapiro-Wilk a 5% de significância.
As principais razões anatômicas concedidas à queda no valor nutritivo das
forrageiras são: espessura da parede celular e proporção dos tecidos, sendo que
estes são altamente alterados conforme a maturação da planta avança. Tecido de
sustentação como esclerênquima possui parede celular espessa e alta lignificação
conforme a maturidade aumenta (CARVALHO; PIRES, 2008), ou seja, conforme a
planta fica mais velha maiores proporções de tecidos lignificados ela terá, assim
como parede celular mais espessa, comprometendo a sua digestibilidade.
Segundo PACIULLO et al., (2001) a digestibilidade que até então atribuída
principalmente através da participação do colmo, possui na verdade maiores
oscilações por causa da composição química das lâminas foliares, conforme
aumenta-se FDA, lignina e espessura da parede das células do esclerênquima,
reduz-se drasticamente a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS).
Nas produções de gases houve efeito estatístico (P˂0,05) para o tempo de
incubação em todas as variáveis: volume total de gás, volume total de CH4, volume
total de CO2, volume total de CH4 + CO2, %CH4, CH4:CO2 e CH4/volume total de
gás. A produção de gás é um reflexo da fermentação total do substrato e,
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consequentemente do desparecimento da MS (RIBEIRO, 2011), logo é esperado
que a produção de gases aumente com o avançar do tempo, contido em incubações
in vitro de longo período de tempo a produção de gás tende a estabilizar em algum
momento.
Para volume total de gás no horário de 24 horas, houve maior produção para
a altura de 45 cm e o de menor volume de produção para a altura 60 cm (Tabela 4).
No entanto, não quer dizer que na altura de 45 cm houve maior produção de metano
(seus valores foram próximos aos tratamentos de 60 e 75 cm), e sim que ocorreu
uma participação maior de produção de CO2 para este tratamento, em especial
neste horário.
Houve diferença significativa (P<0,037) para o volume total de gás produzido
em 24h, mas este resultado, provavelmente não está associado às alturas de corte.
A provável explicação para esta observação seria a apresentada por BLUMMEL et
al. (1997) e FIEVEZ et al. (2005) de que ao longo da incubação in vitro, devido ao
uso de bicarbonato como tamponante, ocorre a produção de gás chamada indireta,
que é decorrente da liberação de CO2 a partir da reação de tamponamento da
acidez provocada pelos ácidos graxos de cadeia curta.
Embora a participação do metano na produção total de gás não tenha diferido
estatisticamente entre as alturas (27,50 – 28,06%), é importante destacar o quanto a
parcela de CH4 na fermentação ruminal em animais em pastejo é alta, devido à altas
relações entre acetato/propionato. RIVERA et al., (2010) encontrou participação de
37,72% de CH4 na produção total de gás, contudo sua dieta continha polpa cítrica, o
que ocasionou uma maior produção de metano devido à sua fermentação acética.
A estimativa de emissão diária e anual de metano por matéria seca digerida
segue na Tabela 5. Os valores obtidos corroboram com JOHNSON; JOHNSON,
(1995). Numericamente 30 cm demonstrou maior emissão anual de CH4 (59,31
kg/ano), enquanto que 75 cm apresentou menores valores (55,92 kg/ano),
representando quase uma redução de 5,71% de um para o outro. Vale lembrar que
a produção de metano é levando em consideração a matéria seca digerida, o que
explica as maiores emissões de metano para as menores alturas do capim, que
devido ao fato delas terem maior digestibilidade, uma maior quantidade de matéria
seca é digerida, produzindo mais gás.
Todavia, o que se deve considerar é a produção por quilograma de produto
(carne, leite e lã), o tempo que o animal levará para ser terminado com aquela dieta
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ou, a quantidade de leite ou lã que é produzida. Dietas mais digestíveis terão maior
produção de gás, em contrapartida o animal é dependente de uma menor
quantidade de alimento para sua mantença e produção.
Tabela 5. Estimativa de emissão de gás metano (CH4) por um bovino de 400 kg de peso corporal com consumo de 2,3% do peso corporal de capim-Convert HD364 em diferentes alturas de corte
Metano Altura (cm)
30 45 60 75
g/dia* 162,39 161,65 156,57 153,09
kg/ano* 59,31 59,04 57,19 55,92 *Considerando a matéria seca digerida (MSD)
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Tabela 4. Produção de gás do capim-Convert HD364, volume total de gás (mL/g MSD), volume total de CH4 (mL/g MSD), CH4:CO2, CH4/volume total de gás (mL/g MSD) em diferentes alturas de corte
Variável Altura (cm) EPM¹ Valor P
30 45 60 75 Altura Tempo Alt*tempo
Volume total de gás (mL/g MSD)
151,24 154,39 144,31 152,09 4,24 0,246 <0,001 0,8344
4h 76,97 72,18 69,97 74,50 4,79 0,614 8h 122,84 118,79 113,63 122,45 1,38 0,261
12h 161,08 158,18 161,95 167,27 8,65 0,892 24h 229,72ab 235,62a 216,96b 232,72ab 3,48 0,037
Volume total de CH4 (mL/g MSD)
42,09 43,47 41,46 43,07 1,48 0,935 <0,001 0,7350
4h 19,35 19,32 18,73 19,77 0,58 0,972 8h 34,30 30,50 28,89 31,65 1,47 0,576
12h 44,66 45,06 45,91 48,57 0,83 0,681 24h 69,06 75,34 72,36 73,92 1,80 0,632
CH4:CO2 70,93 70,30 70,95 68,96 0,45 0,942 <0,001 0,1799 4h 76,44 76,88 77,79 71,42 4,50 0,416 8h 70,12 68,98 69,78 68,02 2,70 0,807
12h 67,90 69,76 68,77 66,30 0,84 0,679 24h 67,36 65,40 65,48 68,19 1,09 0,728
CH4/volume total de gás (%/g MSD)
27,50 27,68 28,06 27,57 0,34 0,995 <0,001 0,8778
4h 25,49 27,00 26,66 26,06 1,59 0,930 8h 27,99 25,33 25,42 25,83 1,05 0,736
12h 28,10 28,88 28,53 28,96 1,51 0,978 24h 30,08 32,10 33,30 31,76 0,95 0,546
EPM = Erro padrão da média
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CONCLUSÃO
A produção de metano in vitro do capim-Convert HD364 foi maior para as
menores alturas, no entanto, estas são as melhores opções de manejo da forrageira
visando produtividade e menor produção de CH4 por quilograma de produto animal.
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
Foi uma excelente oportunidade de aprendizado, deparando com situações
estressantes, em meio à falta de tempo e pressões por todos os lados, mas que de
certa forma pôde contribuir ainda mais para a formação profissional. O tema foi
extremamente desafiador e ambicioso, mas ao mesmo tempo muito prazeroso de se
estudar, deixando ainda muitas dúvidas, mas uma expectativa muito grande pela
frente.
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