Estoque de Carbono e Quantificação das emissões de GEE na Agropecuária Brasileira

Transcrição

1 Estoque de Carbono e Quantificação das emissões de GEE na Agropecuária Brasileira Bruno Alves Embrapa Agrobiologia Workshop Embrapa Cerrados Mudanças Climáticas e Avaliação do Ciclo de Vida 23 de agosto de Planaltina, DF.

2 Importância da agropecuária nas emissões de gases de efeito estufa no Brasil % 19% Redução do desmatamento em 80% em % Agricultura Agropecuária Outros 81% Agricultura Outros A agricultura vai ganhar maior atenção internacional Percentagens das emissões do setor sobre o total do país, estimados em equivalentes de CO 2 (MCT, 2011)

3 Análise do Ciclo de Vida Sustentabilidade ambiental (legislação) Identificação de ineficiências Análise do impacto Insumos, práticas e processos Produto Uso e descarte

4 Análise do Ciclo de Vida Inventário Com base nos fluxos de entrada e saída, quantificamse a energia, materiais e água utilizados no sistema analisado, e as liberações ambientais, como as emissões para o ar, resíduos sólidos e líquidos, entre outros. Emissões de gases de efeito estufa das atividades agrícolas

5 Gases de efeito estufa (Forster et al., º.report IPCC) dados de 2005 CO 2 PAG = ppm (de 1995 a ,9 ppm/ano) CH 4 PAG = 23 CO 2 1,774 ppm (~ 0 ppm/ano) N 2 O PAG = 296 CO ppb (~ 0,27%/ano; ~0,8 ppb/ano)

6 De onde vêm os gases de efeito estufa na agricultura? Fontes fósseis CO 2 Decomposição da MOS, queimadas CH 4 Solos de áreas inundadas, fermentação entérica, queimadas N 2 O Queimadas, FBN, Fertilizantes, resíduos e solo

7 Emissões fósseis - As estimativas de materiais e alguns insumos tem sido feitas com base nos artigos de Dr. David Pimentel (Cornell, EUA) espaço para aprimoramento No caso dos insumos, é necessária a informação sobre a pegada de carbono. Qual o impacto??

8 Consumo de energia fóssil em operações agrícolas para produção de cana-de-açúcar nas condições brasileiras Aproximadamente 25 % do total (Soares et al 2009)

9 Quantidade de energia requerida nas etapas de fabricação, transporte e aplicação de fertilizantes, em termos de N, P e K Equivalem a 3,3 a 6,6 kg CO 2 eq por kg de N aplicado ao solo (IFA, 2010) 10 a 25 % das emissões com uso de N (adaptado de GELLINGS & PARMENTER, 2004).

10 Emissões de gases de efeito estufa (CO 2, N 2 O e CH 4 ) durante as etapas de produção e distribuição de etanol de cana-deaçúcar. (Soares et al 2009) O efeito sobre os estoques de C do solo não foram contabilizados! Emissões fósseis = 41 % do total na fase agrícola

11 Como incluir as possíveis emissões ou remoções de CO 2 pelo solo??

12 CO 2 CO 2 Carbono no solo CO 2 CO 2 CO 2 CO 2 Parte aérea C-palha CO 2 C-raízes MOS A matéria orgânica (carbono) do solo é o resultado líquido da deposição de resíduos e de sua decomposição.

13 Estoque de C do solo Ocorrendo mudança de uso do solo, ou no manejo, espera-se que haja uma mudança de estoque de C no solo (para mais ou para menos), mas de efeito finito, ou seja até que um novo equilíbrio seja atingido. + C Estoque de C anterior - C Tempo (anos)

14 Mudanças nos estoques de C de solo de textura média manejado continuamente com cevada Com estercos Com estercos até 1871 e depois sem adubação Com NPK Sem adubação (Johnston et al. 2009)

15 Estoque de C do solo Uma dos problemas é a referência inicial de tempo para se estimar o estoque de C do solo + C/ano + C/ano + C/ano O estoque não se altera Tempo (anos)

16 Londrina, Paraná a A a A A b R1 A b Estoques de C do solo para a camada de 0-80 cm quantificados para os anos 1997, 2000, 2003 e 2009, para as rotações R1 (soja-milho-trigo-aveiatremoço), R2 (soja-milho-tremoço) e R3 (milho-trigo-aveia), em plantio direto (NT) e convencional (CT). Soil C stock (Mg C ha -1 ) ns ns ns * A ZT CT a ZT CT a R2 a B B b B ns ns ns ns Zotarelli et al a A a A ZT CT a A ns ns ns ns R A a Years

17 Estoque de C do solo Outro problema é a referência de uso anterior (ponto de partida). + C/ano Mesmo manejo atual, estimativas de estoques de C do solo diferentes Histór. 2 + C/ano Histórico 1 Tempo (anos)

18 O efeito de determinado sistema de produção sobre a acumulação de C no solo vai depender do histórico do uso/manejo do solo Histórico 1 Estoque de C Nivel de equilibrio para o sistema de cultivo Histórico 2 Tempo

19 Estoque de C do solo Mesmo manejo, iniciado em momentos em que os estoques de C do solo se encontravam em fases diferentes do processo de estabilização e em diferentes históricos Tempo (anos) Diferentes históricos Tempo (anos)

20 4 Incertezas nas estimativas de taxas de acumulação de estoques de C do solo Variação anual de estoques de C do solo com o uso do plantio direto em comparação ao convencional Mudança de estoque de C do solo (Mg C ha -1 ano -1 ) Brasil - mediana de +0,43 Mg C ha -1 ano -1, dentro de um intervalo que varia de +0,14 a +0,83 Mg C ha -1 ano -1, excluindo-se os outliers Brasil Cerrados CS CR Sul SS SR (PBMC, 2012 em preparação)

21 Estoque de C do solo Efeito do uso do solo sobre as mudanças nos estoques de C do solo IPCC Estoque inicial de vegetação nativa, baseado em combinação de solo e vegetação (clima) Vegetação nativa Sistema 1 Acumulação Sistema 2 Emissão 20 anos Tempo

22 Uma possibilidade: levar em conta o tempo de uso anterior, desde que se saiba que foi mantido relativamente inalterado por um período suficiente para que os estoques de C não estejam variando significativamente Exemplo: Plantio convencional com soja-milho safrinha por mais de 20 anos (Centro Oeste?) Pastagens contínuas Cana-de-açúcar em manejo com queima em áreas de São Paulo O uso dos solos no ano de 1990 é uma referência inicial para iniciativas de mitigação

23 Deveríamos computar remoções ou taxas menores de perdas? Se a referência for o sistema de plantio convencional, o plantio direto proporciona remoção de CO 2 pelo solo. Se a vegetação nativa for a referência, em geral o uso do solo com lavouras ocasiona perdas de C do solo, independente do sistema ser convencional ou direto. Dependendo do referencial, a consideração do estoque de C do solo pode significar mais emissões de CO 2 do que compensação de emissões de outros processos.

24 Mesmo com muitas incertezas, como considerar as taxas obtidas? Uma taxa de 0,4 Mg C ha -1 ano -1 não significa que é válida para 50 ou 100 anos. Na melhor das hipóteses, seria válida para 20 anos (tempo de estabilização dos estoques de C do solo). Como considerar o número para ACV?

25 Tentativamente, poderia se estimar a taxa para um horizonte de 100 anos, seguindo a mesma tendência do que é feito para N 2 O e CH 4 Estoque de C do solo 0,4 Mg C ha -1 ano -1 Número para ACV 0,08 Mg C ha -1 ano -1 DC = 8 Mg C ha 20 Tempo (anos) 100

26 O tempo para a estabilização dos estoques de C do solo? Variação nos estoques de C do solo (0-17,5 cm) em experimento de longo prazo com culturas anuais com manejos diferenciados (Bayer et al, 2006) As estimativas do modelo sugerem, para alguns casos, tempos de estabilização superiores a 30 anos

27 Avaliação de fluxos de CO 2 micrometeorlógicos Quantificação das emissões de CO 2 do solo Balanço de C do solo Monitoramentos de longo prazo Cronossequências

28 Validação da cronossequência Mesmo solo (mineralogia e textura) Localização na paisagem Histórico de vegetação (análise isotópica de 13 C pode ajudar) Densidade do solo em profundidade

29 Textura do solo em uma cronossequência floresta pastagem - cana-de-açúcar

30 Validação da cronossequência Mesmo solo (mineralogia e textura) Localização na paisagem Histórico de vegetação (análise isotópica de 13 C pode ajudar) Densidade do solo em profundidade

31

32 Validação da cronossequência Mesmo solo (mineralogia e textura) Localização na paisagem Histórico de vegetação (análise isotópica de 13 C pode ajudar) Densidade do solo em profundidade

33 Possível cronossequência Floresta pastagem cana-de-açúcar (RM Boddey não publicado) 0 A matéria orgânica do solo guarda o sinal isotópico do resíduo que a originou. C4 13 C de -12 C3 13 C de -27 Depth(cm) SugarCane Nativevegetation Pasture C

34 Validação da cronossequência Mesmo solo (mineralogia e textura) Localização na paisagem Histórico de vegetação (análise isotópica de 13 C pode ajudar) Densidade do solo em profundidade

35 Profundidade de amostragem

36 Profundidade de amostragem profundidade Geralmente, a metodologia do IPCC é referência, com profundidade padrão de 30 cm. Críticas quanto ao potencial do plantio direto em proporcionar um efeito positivo para os estoques de C do solo C-total do solo 30 cm Plantio direto Poderia ter o mesmo estoque mudando apenas a distribuição do C no perfil Plantio convencional

37 Taxa de acumulo de C Mg/ha/ano 0-100cm Dados do Brasil mostram que seria mais correto considerar a camada de 100 cm A avaliação do estoque de C apenas na camada de 30 cm subestima em média 37% da taxa de remoção em relação a amostragem até 100 cm de profundidade. Rotações com plantio de leguminosas no inverno (maior produção de resíduos e mais N para formar MOS) trigo/soja aveia/milho Latossolos amostrados em 30 e 100 cm de profundidade. Boddey et al. (Global Change Biology) Taxa de acumulo de C Mg/ha/ano 0-30cm

38 Deasfios para utilizar os estoques de C do solo em inventários de GEE para estudos de ACV Disponibilidade de dados bem referenciados no tempo, obtidos de estratégias de amostragem e análises laboratoriais adequadas. Exercícios teóricos, validados internacionalmente, que apontem taxas de mudanças de estoques de C para o horizonte da análise, considerando-se os fatores ambientais (modelagem de dados).

39 Emissões de N2O e CH4

40 Estimativas de índices para computar emissões de N 2 O N N O F F F F EF F 2 direta SN AM BN CR 1 OS EF2 Combinação de dados de atividade com variáveis acessórias Emissão direta decorrente do aumento de N disponível do solo Emissão direta de N 2 O pelo cultivo de solos orgânicos

41 Situação atual: temos que ir para o campo de forma organizada!!

42 Qualidade do resultado depende de: 1.Desenho da câmara 2.Forma e frequência de amostragem 3.Duração das amostragens

43 Chuvas Produção de N 2 O do solo em área de arroz de terras altas sob PD em Goiânia-GO Lluvia (mm) A g N-N 2 O m -2 h Control (sin fertilizante) Fertilizado ( kg N ha -1 ) Aplicación del fertilizante 5 dias B 0 12/12 26/12 09/01 23/01 06/02 20/02 06/03 20/03 03/04 17/04

44 Efeito de doses de N na forma de uréia, sobre os fluxos de N 2 O do solo Temperatura (ºC) Precipitação Temperatura média Precipitação (mm) /02 14/03 28/03 11/04 25/04 09/05 23/05 06/06 20/06 0 ug N 2 O-N m -2 h kg de N ha kg de N ha kg de N ha kg de N ha kg de N ha /02 14/03 28/03 11/04 25/04 09/05 23/05 06/06 20/06

45 Fluxos de N 2 O na cultura do capim elefante após preparo do solo e aplicação de fertilizante nitrogenado g N-N 2 O m -2 h disc harrowing ploughing Control (non-ploughed area) 1º Cycle 2º Cycle N Fertilization N Fertilization Control (ploughed area) Urea (ploughed area) 3º Cycle N Fertilization 0 01/10 01/12 01/02 01/04 01/06 01/08 01/10 01/12 01/02 01/04 01/ Emissão de N 2 O cumulativa, proveniente do fertilizante. Percentual da emissão total atribuída ao fertilizante. % N-N2O o ciclo 2 o ciclo 3 o ciclo Dias após a aplicação de ureia

46 Fator de emissão de N 2 O obtido de estudos feitos no Brasil em solos agrícolas Uso do solo Ciclo de avaliação 1 (dias) N-Fertilizante (fonte kg N ha -1 ) Tipo de solo FE baseado em área de referência (%) Fator de emissão direta Dados medidos no Brasil Média geral 0,30 % (0,20 0,47%) Fator de emissão direta IPCC 1% (0,3 3%) Londrina, PR Latossolo Milho SP rotação (ano 1 e 2) 136/141 Uréia 80 Vermelho 0,05/0,04 Milho PD rotação (ano 1 e 2) 136/141 Uréia 80 distroférrico 0,09/0,03 Passo Fundo, RS Trigo PD rotação 137 Uréia 40 0,13 Soja/trigo PD (ano 1 e 2) 1 ano Fert+Res 0,56/0,81 120/116 Latossolo Soja/trigo PC (ano 1 e 2) 1 ano Fert+Res 0,47/0,52 Vermelho 126/133 escuro Milho/trigo PD 1 ano Fert+Res 162 0,41 Milho/trigo PC 1 ano Fert+Res 141 0,70 Sorgo/trigo PD 1 ano Fert+Res 193 0,24 Sorgo/trigo PC 1 ano Fert+Res 193 0,29 Santo Antônio de Goiás, GO Milho PD sucessão 140 Uréia 80 Latossolo 0,22 Arroz sequeiro PD (ano 1 e 2) 133/132 Uréia 90 Vermelho 0,13/0,14 Feijão irrigado PD 149 Uréia 80 Escuro 0,12 Seropédica, RJ Milho SP 120 Uréia 50 0,16 Milho SP 120 Uréia 100 Argissolo 0,35 Milho SP 120 Uréia 150 Vermelho 0,33 Capim elefante 180 Uréia 40 Amarelo 0,18 Capim elefante 180 Uréia 80 0,22 Capim elefante 180 Uréia 120 0,22 Capim elefante 180 Uréia 160 0,37

47 Fluxos de N 2 O de excretas de bovinos em pastagem de braquiaria em Santo Antonio de Goiás (verão) FE urina = 2,57 e 1,61 % FE fezes = 0,14 e 0,29 % FE urina = 0,01% FE fezes = 0,00% Controle g N-N 2 O m -2 h excreta verão Urina Fezes excreta inverno /nov 7/jan 26/fev 17/abr 6/jun (Lessa, Madari, Urquiaga, Boddey e Alves -Em preparação)

48 Emissões de N 2 O da urina e fezes de bovinos Esses dados preliminares indicam que o fator de emissão de N da urina está entre ~1,2 a 1,4 % e o N das fezes 0,1 a 0,2 %. O valor do Tier 1 do IPCC é 2%. Em condições de pastagens extensivas raramente mais de 60 % do N se encontra excretado na urina, logo o fator de emissão ponderada ficaria ao redor de 0,5 a 0,7 %.

49 Emissões indiretas Volatilização de amônia e NOx Lixiviação e escorrimento superficial Frac GASF 10% / Medidos (0 73 %) Frac LEACH - 30% /?? EF 4 0,010 EF 5 0,025 (altíssima incerteza)

50 O estoque de C estabiliza com o tempo, mas as emissões de N 2 O se mantém N 2 O e CH 4 Carbono do solo Cumulativas Novo equilíbrio Tempo

51 Obrigado! Bruno Alves