Methane fluxes from waterlogged and drained Histosols of highland areas

Abstract

Soil can be either source or sink of methane (CH4), depending on the balance between methanogenesis and methanotrophy, which are determined by pedological, climatic and management factors. The objective of this study was to assess the impact of drainage of a highland Haplic Histosol on CH4 fluxes. Field research was carried out in Ponta Grossa (Paraná, Brazil) based on the measurement of CH4 fluxes by the static chamber method in natural and drained Histosol, over one year (17 sampling events). The natural Histosol showed net CH4 eflux, with rates varying from 238 μg m-2 h-1 CH4, in cool/cold periods, to 2,850 μg m-2 h-1 CH4, in warm/hot periods, resulting a cumulative emission of 116 kg ha-1 yr-1 CH4. In the opposite, the drained Histosol showed net influx of CH4 (-39 to -146 μg m-2 h-1), which resulted in a net consumption of 9 kg ha-1 yr-1 CH4. The main driving factors of CH4 consumption in the drained soil were the lowering of the water-table (on average -57 cm, vs -7 cm in natural soil) and the lower water content in the 0-10 cm layer (average of 5.5 kg kg-1, vs 9.9 kg kg-1 in natural soil). Although waterlogged Histosols of highland areas are regarded as CH4 sources, they fulfill fundamental functions in the ecosystem, such as the accumulation of organic carbon (581 Mg ha-1 C to a depth of 1 m) and water (8.6 million L ha-1 = 860 mm to a depth of 1 m). For this reason, these soils must not be drained as an alternative to mitigate CH4 emission, but effectively preserved

O solo pode atuar como fonte ou sumidouro de metano (CH4), dependendo do balanço entre metanogênese e metanotrofia, definido por fatores pedológicos, climáticos e de manejo. O objetivo deste estudo foi avaliar as implicações da drenagem do Organossolo Háplico hêmico, típico em campo hidrófilo de altitude sobre os fluxos de CH4. A pesquisa de campo foi conduzida no município de Ponta Grossa, PR, e envolveu avaliações de fluxos de CH4 pelo método da câmara estática em Organossolo natural e Organossolo drenado, por um período de um ano (17 coletas). No Organossolo natural, ocorreu efluxo líquido de CH4, com taxas variando entre 238 μg m-2 h-1 de CH4, em épocas mais frias, e 2.850 μg m-2 h-1 de CH4, em épocas mais quentes, totalizando emissão acumulada de 116 kg ha-1 ano-1 de CH4. Na área drenada, ocorreu influxo líquido (-39 a -146 μg m-2 h-1 de CH4), que totalizou em consumo de 9 kg ha-1 ano-1 de CH4. O rebaixamento do nível freático (em média -57 cm, contra -7 cm no solo natural) e a menor umidade gravimétrica na camada de 0-10 cm (média de 5,5 kg kg-1, contra 9,9 kg kg-1 do solo natural) foram os principais fatores determinantes do consumo de CH4, na área drenada. Apesar de os Organossolos em campo hidrófilo atuarem como fonte de CH4, esses possuem importantes funções no ecossistema, como acumular carbono orgânico (581 Mg ha-1 de C até 1 m) e armazenar água (8,6 milhões de L = 860 mm até 1 m). Por essa razão, não devem ser drenados, como alternativa para redução da emissão de metano, mas efetivamente preservados