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ln the context of a growing demand for food in the near future, scarcity of natural resources and cli­mate-change, the PISA program was designed to promote sustainable development of agricultural systems. ln this article, we present a detailed description of PISA, as well as a case study of one of PISA's projects, in which we assessed sustainability. Ecological intensification is the base of PISA philosophy, comprising sever­al tools and technologies on its conceptual framework. PISA execution methodology provides a context-spe­cific and flexible-holistic approach. PISA is operated as an agricultural extension program, that has already served 1819 farmers in Southern Brazil. ln the State of Rio Grande do Sul, PISA has been implemented in a more concrete way, through a public-private partnership aimed at smallholder dairy farming. ln the case study of PISA Norte project, sustainability assessment by an international validated tool (SAFA) was performed in all supported farms. Smallholder dairy farmers, from the PISA Norte project, presented good performance in all sustainability dimensions. PISA principles, practices, and results addresses relevant sustainable development goals from the 2030 Agenda. Although PISA has been largely executed in smallholder dairy farms, its con­ceptual framework and institutional structure for operation can be replicable to any agrifood system., Dans le contexte d'une demande alimentaire croissante dans les années à venir, de la rareté des res­sources naturelles et du changement climatique, le programme PISA a été conçue pour promouvoir le dévelop­pement durable des systèmes agricoles. Dans cet article, nous présentons une description détaillée du programme PISA, ainsi qu'une étude de cas d'un des projets de ce dispositif et pour lequel nous avons évalué la durabilité des fermes. L'intensification écologique est la base de la philosophie du programme PISA : cela comprend dans son cadre conceptuel plusieurs outils et technologies. La méthodologie d'exécution du programme PISA fournit une approche spécifique du contexte et une approche holistique flexible. Le programme PISA fonctionne comme un dispositif de vulgarisation agricole, qui a déjà impliqué 1819 agriculteurs dans le sud du Brésil. Dans l'État du Rio Grande do Sul, le programme PISA a été mis en œuvre de manière plus concrète à travers un partenariat public-privé visant les petits exploitants producteurs de lait. Dans l'étude de cas du projet PISA Norte, l'évalua­tion de la durabilité par un outil validé au niveau international (SAFA), a été réalisée dans toutes les exploitations agricoles suivies. Les petits producteurs de lait du projet PISA Norte ont présenté de bonnes performances dans tous les domaines de la durabilité. Les principes, les pratiques et les résultats du programme PISA, répondent aux objectifs de développement durable fixés dans /'Agenda 2030. Bien que le programme PISA ait été large­ment mis en œuvre dans les petites exploitations laitières, son cadre conceptuel et sa structure institutionnelle de fonctionnement peuvent être reproduits dans n'importe quel système agroalimentaire.

Orientador: Prof. Dr. Arthur Arrobas Martins Barroso Coorientador: Prof. Dr. Claudete Reisdorfer Lang, Prof. Dr. Anibal de Moraes e Prof. Dr. Adelino Pelissari Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agronomia. Defesa : Curitiba, 17/02/2020 Inclui referências Área de concentração: Produção Vegetal Resumo: Foi demonstrado que os Sistemas Integrados de Produção Agropecuária (SIPA), baseados na agricultura de conservação, alteram as comunidades de plantas daninhas e melhoram a produção agropecuária em geral. No entanto, o efeito dos SIPA na infestação de plantas daninhas pode variar de acordo com o arranjo do SIPA e práticas manejo, especialmente na fase pastagem. Além disso, ainda existe uma lacuna no conhecimento a respeito das plantas daninhas em SIPA. A presente tese teve como objetivo examinar a dinâmica de plantas daninhas em SIPA no Brasil Subtropical, em diferentes escalas espaço-temporais de integração de culturas e pecuária, e fertilização de pastagens. O capítulo 1 investigou o impacto de um SIPA, que inclui uma pastagem tropical perene por um período de três anos antes do cultivo de milho, na infestação de plantas daninhas e na produção de milho. Dois sistemas foram comparados, um SIPA e um sistema de rotação baseado em culturas agrícolas, em um experimento de SIPA de quatro anos, onde não há controle químico de plantas daninhas, em Pinhais, PR. Foram avaliadas as condições pré-experimentais da comunidade de plantas daninhas, o banco de sementes, e a ocorrência e interferência de plantas daninhas na quarta safra de verão do experimento. A estratégia de incluir uma pastagem tropical por três anos antes da safra de verão proporcionou redução na infestação e interferência de plantas daninhas no milho. Este arranjo de SIPA altera a composição do banco de sementes no curto prazo, selecionando as plantas daninhas folha larga sobre as gramíneas. O capítulo 2 teve como objetivo avaliar o impacto da adubação nitrogenada na cultura de cobertura hibernal sob pastejo no banco de sementes de plantas daninhas, e o efeito da palhada na flora emergente na safra de verão (feijoeiro), em um experimento de 10 anos do SIPA, em Guarapuava, PR. Para isso, foram testadas quatro doses de adubação nitrogenada (0, 75, 150 e 225 kg N ha-1) e presença / ausência de resíduo no feijoeiro comum - safra 2016/17. Foram avaliados o banco de sementes e a flora emergente ao longo do ciclo do feijoeiro. O tamanho do banco de sementes de plantas daninhas diminuiu fortemente na maior dose de fertilização nitrogenada da cultura de cobertura hibernal sob pastejo. A densidade de plantas daninhas foi afetada pela adubação nitrogenada no inverno e presença de resíduo no início do ciclo da cultura do feijoeiro. O resíduo da cultura de cobertura hibernal sob pastejo é um fator importante para o controle de plantas daninhas em SIPA. O capítulo 3 teve como objetivo avaliar o impacto de um cultivo de arroz tradicional e 4 arranjos de SIPA em terras baixas sobre o banco de sementes de plantas daninhas, em protocolo experimental de 4 anos, localizado em Cristal, RS. O banco de sementes foi avaliado no quarto ano experimental, em três profundidades de solo. Em uma escala temporal de médio prazo, a diversificação em terras baixas por meio de SIPA não afeta o tamanho do banco de sementes de plantas daninhas. Arranjos de SIPA em terras baixas que compreendem a integração de culturas de verão com pastagens hibernais diminuem a proporção de espécies ciperáceas na camada mais superficial do banco de sementes do solo. A diminuição do banco de sementes de arroz vermelho é mais pronunciada nos arranjos de SIPA em terras baixas que contemplam diferentes culturas de verão em rotação integradas a pastagens hibernais. Palavras-chave: integração lavoura-pecuária. controle cultural de plantas daninhas. banco de sementes de plantas daninhas. Abstract: Integrated crop-livestock systems (ICLS), based on conservation agriculture, have been shown to alter weed communities and enhance overall crop production. However, the effect of the ICLS on weed infestation may vary depending on the ICLS design and management practices, especially in the pasture phase. Additionally, there is still a gap in knowledge regarding weeds in ICLS. The present thesis aimed to examined weed dynamics in ICLS in Subtropical Brazil, in different spatial-temporal scales of crop and livestock integration and pasture fertilization. Chapter1 investigated the impact of an ICLS, which includes a perennial tropical pasture for a period of three years before maize cultivation, on weed infestation and maize yield. Two systems were compared, an ICLS and a crop-based rotation system, in a 4-year non-chemical weed control ICLS experiment, in Pinhais, PR. It was assessed the pre-experimental condition of weed community, the weed seedbank, and the occurrence and interference of weeds in the fourth experimental summer season. The strategy to include a tropical grassland for three years before summer crop provided reduction on weed infestation and weed interference in maize. This integrated crop-livestock system design changes the seedbank composition in the short-term, selecting broadleaf weeds over grasses. Chapter 2 aimed to assess the impact of nitrogen fertilization in winter grazing cover crop on the weed seedbank and the effect of residue on the emerged flora in the summer crop (common bean), in a 10-year ICLS experiment, in Guarapuava, PR. To do so, four nitrogen fertilization rates (0, 75, 150 and 225 kg N ha-1) and the presence/absence of residue on the 2016/17 common bean crop were tested. The weed seedbank and the emerged flora throughout the common bean growing season were assessed. Weed seedbank size strongly decreased in the highest nitrogen fertilization rate of the winter grazing cover crop. Weed density was affected by nitrogen fertilization in winter and presence of residue in common bean early growing season. Grazing cover crop residue is an important factor to weed control in ICLS. Chapter 3 aimed to assess the impact of a traditional paddy field and four lowland ICLS on the weed seedbank, in 4-year ICLS experiment, in Cristal, RS. The weed seedbank was assessed in the fourth experimental year, at three soil depths. In a mid-term temporal scale, the diversification of paddy field through ICLS do not affect weed seedbank size. Lowland ICLS designs that comprises the integration of summer crops with grazing winter cover crops decrease the proportion of Cyperaceae weed species in the topsoil seedbank. The depletion of weedy rice seedbank is more pronounced in lowland ICLS designs that integrates different summer crop in rotation with grazing cover crops. Keywords: crop-livestock integration. cultural weed control. weed seedbank.