Switchgrass (Panicum virgatum L.) is a promising bioenergy crop for biofuel production. However, the effects of biosolids application on biomass yield, nitrogen (N) concentration, feedstock quality and theoretical ethanol yield (TEY) are rarely reported in the literature. The objectives of this research were: 1) to compare the effects of biosolids application on biomass yield, N concentration, feedstock quality and TEY, and 2) to compare the effects of harvest frequency on biomass yield, N concentration, feedstock quality and TEY. This experiment began in 2010 and tested four plant available N (PAN) rates of biosolids (0, 153, 306, 459 kg ha-1), one urea rate (180 kg ha-1), and two harvest frequencies (cut once in November or cut in July and November) on a Davidson soil at Orange, VA. Biosolids and urea applications increased biomass yield and TEY across years relative to control, but had no effects on measures of feedstock quality. Inconsistent biomass yield responses to harvest frequency were observed during three years. Cutting once per year consistently increased biomass lignin, cellulose, and hemicellulose concentrations, theoretical ethanol potential (TEP), and reduced N and ash concentrations compared to two cuts. Across years one cut increased TEY by 11% over the two cuts. The results demonstrate that biosolids can be applied as an N source to increase biomass yield and TEY. Two cuts increased biomass yield but reduced TEP, and had inconsistent effects on TEY. / Master of Science

Alfalfa (Medicago sativa L.) is the most important forage crop in the United States and consistently produces high yields and quality, but harvest frequency is the most significant factor for maximizing forage yield and quality. The objective of this research was to determine forage yield, quality, and regrowth rate among new alfalfa cultivars under four different harvest frequencies. Some of these cultivars have been marketed as having rapid rates of regrowth after cutting to maximize the number of harvests per year. Five cultivars were placed under four harvest frequencies of 25, 30, 35, and 40 days in a split-plot design. There was a significant yield and regrowth rate effect across cultivars and harvest frequencies, but little forage quality effect during the two years of this research. These results confirm previous findings that a 35-d harvest frequency is optimal for forage yield, quality, and stand persistence.

Grasses of the genera Brachiaria and Cynodon are some of the most important pasture introductions in Brazil. Convert HD 364 brachiariagrass, a new Brachiaria hybrid, was released as an option for a broad range of environmental conditions, high nutritive value and forage production. Forage-based livestock systems are complex and interactions among animals, plants, and the environment exist at several levels of complexity, which can be evaluated using computer modeling. Herbage accumulation, crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), in vitro organic matter digestibility (IVOMD), plant-part composition, leaf photosynthesis, leaf area index (LAI), and light interception (LI) were evaluated as affected by two harvest frequency (28 and 42-days), irrigated and rainfed in a clipping study from April 2011 to April 2013, contrasting Convert HD 364® brachiariagrass (Brachiaria hybrid CIAT 36061), Marandu palisadegrass {Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) R. D. Webster [syn. Urochloa brizantha (A. Rich.) Stapf]; CIAT 6297}, and Tifton 85 bermudagrass (Cynodon spp.). The experimental design for both the irrigated and the rainfed trials was a randomized complete block with four replications. Convert HD 364 had similar or higher annual herbage accumulation, seasonal yield and herbage accumulation rate than Marandu and Tifton 85, (15% more herbage accumulation than Marandu and 12% more than Tifton 85 when irrigated and when harvested at shorter regrowth intervals). Convert HD 364 had good seasonal distribution of total annual herbage produced and accumulates about 30% of the total herbage mass during the cool season in Piracicaba, similar to Marandu. Tifton 85 produced around 20% of its average annual yield during dry season. Tifton 85 forage had higher CP concentration than the other two grasses when harvested at shorter intervals and when irrigated. The NDF concentration in Convert HD 364 was lower than in the other grasses regardless of irrigation treatment, harvest frequency, and season of the year, resulting in high IVOMD (more than 650 g kg-1), similar to that of Marandu. Regard to CROPGRO calibration, in general the model performance was good for the three grasses. Leaf and stem weight simulations were improved, due to increase partitioning to stem for low harvest frequencies. The LAI and LI were well performed by the model, showing increase for lower harvest frequency, with exception to Tifton 85. Under rainfed conditions, the simulations using the Penman-Monteith-FAO 56 method gave more realistic water stress responses than using the Priestley and Taylor method. Calibration results suggest that the CROPGRO - Perennial Forage Model can be used to adequately simulate growth of Marandu, Convert HD 364, and Tifton 85 under irrigated and rainfed conditions, being able to simulate different harvest frequency managements. / As gramíneas do gênero Brachiaria e Cynodon são algumas das pastagens cultivadas introduzidas no Brasil de maior importância. Convert HD 364, um novo híbrido de Brachiaria, foi lançado como uma opção para uso numa ampla gama de condições ambientais, com alto valor nutritivo e produção de forragem. Sistemas pecuários em pastagens são complexos e as interações entre os animais, as plantas e o meio ambiente existem em vários níveis de complexidade, que podem ser avaliados utilizando modelagem computacional. Acúmulo de forragem, proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), digestibilidade in vitro da matéria orgânica (DIVMO), a composição morfológica da planta, fotossíntese foliar, índice de área foliar (IAF) e interceptação luminosa (IL) foram avaliados em resposta à duas frequências de colheita (28 e 42 dias), irrigada e não irrigada, em um estudo com parcelas colhidas mecanicamente a partir de abril de 2011 até abril de 2013, contrastando os capins Convert HD 364® (Brachiaria híbrida CIAT 36061), Marandu {Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) RD Webster [syn. Urochloa brizantha (A. Rich.) Stapf]; CIAT 6297} e Tifton 85 (Cynodon spp.). O delineamento experimental utilizado tanto para o irrigado quanto para o não irrigado foi de blocos casualizados, com quatro repetições. Convert HD 364 teve acúmulo de forragem anual, produção sazonal de forragem e taxa de acúmulo de forragem semelhante ou superior ao Marandu e Tifton 85, (acúmulo de forragem 15% maior do que Marandu e 12% maior do que o Tifton 85, quando irrigado e colhido em intervalos de rebrotação mais curtos). Convert HD 364 teve boa distribuição sazonal de forragem total do ano, produzindo cerca de 30% da massa total de forragem durante a estação fria, em Piracicaba, semelhante ao Marandu. Tifton 85 produziu cerca de 20% do seu rendimento médio anual durante a estação fria. Tifton 85 teve PB maior do que as outras duas gramíneas, quando colhidas em intervalos mais curtos e quando irrigadas. A concentração de FDN em Convert HD 364 foi menor do que nas outras gramíneas, independentemente da irrigação, da frequência de colheita e das estações do ano, resultando em alta DIVMO (mais de 650 g kg-1), semelhante à do capim Marandu. Em relação à calibração do CROPGRO, em geral, o desempenho do modelo foi bom para as três gramíneas. Simulações de massa de folha e colmo foram melhoradas para os capins, devido ao aumento na partição de assimilados direcionados para colmo em condição de baixa freqüência de colheita. O IAF e IL foram bem simulados pelo modelo, mostrando aumento com a diminuição da freqüência de colheita, com exceção do Tifton 85. Em condição não irrigada, as simulações utilizando o método de Penman -Monteith - FAO 56 deram respostas mais realistas de estresse hídrico do que usando o método de Priestley e Taylor. Os resultados da calibração sugerem que o modelo CROPGRO - forragem perene pode ser usado para simular adequadamente o crescimento de Marandu, Convert HD 364 e Tifton 85 sob condições irrigadas e não irrigada, sendo capaz de simular diferentes manejos de frequência de desfolhação.

Grasses of the genera Brachiaria and Cynodon are some of the most important pasture introductions in Brazil. Convert HD 364 brachiariagrass, a new Brachiaria hybrid, was released as an option for a broad range of environmental conditions, high nutritive value and forage production. Forage-based livestock systems are complex and interactions among animals, plants, and the environment exist at several levels of complexity, which can be evaluated using computer modeling. Herbage accumulation, crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), in vitro organic matter digestibility (IVOMD), plant-part composition, leaf photosynthesis, leaf area index (LAI), and light interception (LI) were evaluated as affected by two harvest frequency (28 and 42-days), irrigated and rainfed in a clipping study from April 2011 to April 2013, contrasting Convert HD 364® brachiariagrass (Brachiaria hybrid CIAT 36061), Marandu palisadegrass {Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) R. D. Webster [syn. Urochloa brizantha (A. Rich.) Stapf]; CIAT 6297}, and Tifton 85 bermudagrass (Cynodon spp.). The experimental design for both the irrigated and the rainfed trials was a randomized complete block with four replications. Convert HD 364 had similar or higher annual herbage accumulation, seasonal yield and herbage accumulation rate than Marandu and Tifton 85, (15% more herbage accumulation than Marandu and 12% more than Tifton 85 when irrigated and when harvested at shorter regrowth intervals). Convert HD 364 had good seasonal distribution of total annual herbage produced and accumulates about 30% of the total herbage mass during the cool season in Piracicaba, similar to Marandu. Tifton 85 produced around 20% of its average annual yield during dry season. Tifton 85 forage had higher CP concentration than the other two grasses when harvested at shorter intervals and when irrigated. The NDF concentration in Convert HD 364 was lower than in the other grasses regardless of irrigation treatment, harvest frequency, and season of the year, resulting in high IVOMD (more than 650 g kg-1), similar to that of Marandu. Regard to CROPGRO calibration, in general the model performance was good for the three grasses. Leaf and stem weight simulations were improved, due to increase partitioning to stem for low harvest frequencies. The LAI and LI were well performed by the model, showing increase for lower harvest frequency, with exception to Tifton 85. Under rainfed conditions, the simulations using the Penman-Monteith-FAO 56 method gave more realistic water stress responses than using the Priestley and Taylor method. Calibration results suggest that the CROPGRO - Perennial Forage Model can be used to adequately simulate growth of Marandu, Convert HD 364, and Tifton 85 under irrigated and rainfed conditions, being able to simulate different harvest frequency managements. / As gramíneas do gênero Brachiaria e Cynodon são algumas das pastagens cultivadas introduzidas no Brasil de maior importância. Convert HD 364, um novo híbrido de Brachiaria, foi lançado como uma opção para uso numa ampla gama de condições ambientais, com alto valor nutritivo e produção de forragem. Sistemas pecuários em pastagens são complexos e as interações entre os animais, as plantas e o meio ambiente existem em vários níveis de complexidade, que podem ser avaliados utilizando modelagem computacional. Acúmulo de forragem, proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), digestibilidade in vitro da matéria orgânica (DIVMO), a composição morfológica da planta, fotossíntese foliar, índice de área foliar (IAF) e interceptação luminosa (IL) foram avaliados em resposta à duas frequências de colheita (28 e 42 dias), irrigada e não irrigada, em um estudo com parcelas colhidas mecanicamente a partir de abril de 2011 até abril de 2013, contrastando os capins Convert HD 364® (Brachiaria híbrida CIAT 36061), Marandu {Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) RD Webster [syn. Urochloa brizantha (A. Rich.) Stapf]; CIAT 6297} e Tifton 85 (Cynodon spp.). O delineamento experimental utilizado tanto para o irrigado quanto para o não irrigado foi de blocos casualizados, com quatro repetições. Convert HD 364 teve acúmulo de forragem anual, produção sazonal de forragem e taxa de acúmulo de forragem semelhante ou superior ao Marandu e Tifton 85, (acúmulo de forragem 15% maior do que Marandu e 12% maior do que o Tifton 85, quando irrigado e colhido em intervalos de rebrotação mais curtos). Convert HD 364 teve boa distribuição sazonal de forragem total do ano, produzindo cerca de 30% da massa total de forragem durante a estação fria, em Piracicaba, semelhante ao Marandu. Tifton 85 produziu cerca de 20% do seu rendimento médio anual durante a estação fria. Tifton 85 teve PB maior do que as outras duas gramíneas, quando colhidas em intervalos mais curtos e quando irrigadas. A concentração de FDN em Convert HD 364 foi menor do que nas outras gramíneas, independentemente da irrigação, da frequência de colheita e das estações do ano, resultando em alta DIVMO (mais de 650 g kg-1), semelhante à do capim Marandu. Em relação à calibração do CROPGRO, em geral, o desempenho do modelo foi bom para as três gramíneas. Simulações de massa de folha e colmo foram melhoradas para os capins, devido ao aumento na partição de assimilados direcionados para colmo em condição de baixa freqüência de colheita. O IAF e IL foram bem simulados pelo modelo, mostrando aumento com a diminuição da freqüência de colheita, com exceção do Tifton 85. Em condição não irrigada, as simulações utilizando o método de Penman -Monteith - FAO 56 deram respostas mais realistas de estresse hídrico do que usando o método de Priestley e Taylor. Os resultados da calibração sugerem que o modelo CROPGRO - forragem perene pode ser usado para simular adequadamente o crescimento de Marandu, Convert HD 364 e Tifton 85 sob condições irrigadas e não irrigada, sendo capaz de simular diferentes manejos de frequência de desfolhação.