Fluxos e balanço de gases de efeito estufa em solo do Uruguai afetado por sistemas de manejo

Abstract

A agricultura é uma importante fonte de gases de efeito estufa (GEE). Porém, ela também tem grande capacidade de mitigá-los, através do uso de práticas de manejo que resultem no sequestro do CO2 atmosferico na matéria orgânica do solo (MOS) e que diminuam as emissões de oxido nitroso (N2O) e de metano (CH4). A pesquisa foi desenvolvida em experimento de longa duração (18 anos), em Paysandu, Uruguai, e teve os seguintes objetivos: i) avaliar o efeito de rotações de culturas contínuas e culturas-pastagens sob preparo convencional (PC) e plantio direto (PD) sobre a emissão e balanço de GEE; ii) identificar as principais variáveis de solo e meteorologicas controladoras dos fluxos de N2O e CH4 do solo. Avaliou-se uma sequência de culturas contínuas (trigo-soja) (CC) e uma sequencia de cultura-pastagem (três anos de trigo-soja e três anos de pastagem perene) (CP), ambas sob PC e PD, sendo que no sistema de PD avaliou-se também uma sequencia de trigo-milho (CCPDC4). Durante dois anos foram avaliados os fluxos de N2O e de CH4 do solo utilizando a metodologia de câmaras estáticas e analise da concentração dos gases por cromatografia gasosa. No caso do CO2, o fluxo liquido deste gas foi avaliado através da variação dos estoques de C na MOS (0-18 cm), entre os anos 2003 e 2011. Os sistemas de manejo não se diferenciaram (P<0.1) nas emissões de N2O nem nas quantidades de CH4 oxidado pelo solo, com magnitudes anuais entre 1,89 e 3,98 kg N-N2O ha-1 ano-1 e entre -1,00 e -0,39 kg de C-CH4 ha-1 respectivamente. As emissões de N2O concentraram-se principalmente no inverno e as principais variáveis controladoras dos fluxos foram a porosidade preenchida por agua e os teores de NO3 no solo. Os fluxos de CH4 não foram claramente explicados por nenhuma das variáveis de solo e meteorológicas avaliadas e também não apresentaram sazonalidade. O CCPC foi o único sistema que apresentou queda dos estoques de C no solo, liberando CO2 para à atmosfera. Em termos de balanço das emissões, em CO2 equivalente, este sistema apresentou o maior potencial de aquecimento global (PAG) por unidade de área (581 kg C equivalente ha-1 ano-1) e também por unidade de energia bruta produzida (47,9 kg C equivalente Gcal-1). Neste sentido, a emissão foi quase duas vezes a mais que nos sistemas em rotação com pastagens e quase três vezes mais que os sistemas de agricultura contínua sob PD, que foram os mais eficientes. Assim, os sistemas de manejo de solo considerados conservacionistas, desde o ponto de vista de manter ou aumentar os níveis de C na MOS, também foram capazes de mitigar as emissões de GEE em comparação a sistemas de agricultura contínua sob PC.

Agriculture is a major source of greenhouse gases (GHG). However, this problem is considerably mitigated through the use of soil management practices that result in the sequestration of atmospheric CO2 in soil organic matter (SOM), and reduce emissions of nitrous oxide (N2O) and methane (CH4). This research was conducted in a long-term experiment (18 years) in Paysandú, Uruguay, with the following objectives: i) to evaluate the effect of continuous cropping rotations and crop-pastures rotations under both conventional tillage (CT) and no tillage (NT) on GHG fluxes and balance; and ii) to identify key soil and meteorological variables controlling the fluxes of N2O and CH4 of the soil. We evaluated a sequence of continuous cropping (wheat - soybean) (CC) and crop-pasture (three years of wheat - soybean followed by three years of perennial pasture) (CP), under both CT and NT; and a wheat - corn sequence (CCPDC4) under NT. Soil N2O and CH4 fluxes were evaluated over a period of two years using the closed chambers method, and gas analysis was performed by gas chromatography. Liquid flux of CO2 was evaluated in terms of the change in stocks of C in SOM (0 -18cm), between 2003 and 2011. Management systems did not differ (P<0,1) in N2O emissions or quantities of methane oxidized by the soil. Annual magnitudes ranged from 1,89 to 3,98 kg N2O-N ha-1 yr-1; and from -1,00 to -0,39 kg CH4-C ha-1 yr-1, respectively. N2O emissions were mainly concentrated during the winter; the main variables controlling fluxes were water-filled porosity and NO3 tenors in the soil. CH4 fluxes were not clearly explained by either soil or weather evaluated variables and nor showed seasonality. CCCT was the only system which decreased in soil C stocks, releasing CO2 to the atmosphere. In terms of the balance of emissions of CO2 equivalent, this system displayed the highest global warming potential (GWP) per unit area (581 kg C equivalent ha-1 yr-1); and per unit of gross energy produced (47,9 kg C equivalent Gcal-1): the emissions were nearly twice of that observed in crop-pasture rotation systems; and almost three times more than in the continuous cropping systems under NT, which were the most efficient systems. Thus, soil conservation management systems, which are able to maintain or increase levels of C in SOM, also mitigated GHG emissions when compared to continuous cropping systems under CT.