Estabilização do carbono no solo e mitigação das emissões de gases de efeito estufa na agricultura conservacionista Jeferson Dieckow Universidade Federal do Paraná
Estrutura da apresentação Estabilização e sequestro de C Mitigação de emissões Plantio Direto Rotação de Culturas Integração lavoura-pecuária (ILP) Integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF)
Estabilização de C no solo Recalcitrância Interação organomineral Oclusão
Recalcitrância Tempo médio de residência (dias) 220 200 180 160 140 120 Resíduo de plantas Nabo forrageiro Guandu Mucuna Crotalaria juncea 100 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 Hidrofobicidade: [aromático + alquil] / [ O-alquil + carbonil] Adaptação: Carvalho et al (2009) Soil Till Res 102:144
Recalcitrância na fração pesada (assoc. minerais)? 45-110 ppm = 58% 45-110 ppm = 48% 45-110 ppm = 52% 72 ppm Fração leve livre Fração leve oclusa Fração Pesada Espectros de CP 13 C-NMR Dourados MS, Integração Lavoura-Pecuária Boeni et al. (in press)
Interação: Saturação de superfícies 25 C fração, g dm-3 de solo 20 15 10 5 Argila Silte MOP 0 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 C total, g dm-3 Diekow et al 2005
Jastrow & Miller RM (1998) Oclusão Barreira física contra ação de microrganismos e suas enzimas. Menor difusão de O2.
Reagregação Resíduo Plantio direto t1 MOP fina MOP grossa Turnover curto Preparo Turnover longo t2 Microagregado antigo Microagregado novo t3 Redução de atividade microbiana t4 Six et al (2000) Soil Biol Biochem 32:2099
Angers, Recous, Aita 1997. EJSS Resíduo de trigo marcado com 13 C incorporado ao solo. >1000mm 250-1000mm 13 C (% do 13 C residual) 50-250mm <50mm 0 100 200 300 400 500 Dias após a incorporação
Importância dos mecanismos Taxa de acúmulo de C em 0-20 cm de Argissolo Vermelho em plantio direto (PD) em relação ao preparo convencional (PC). 18 anos. Eldorado do Sul-RS Sistema Av+Er/Mi+Cp DC PD-PC (Mg C ha -1 ano -1 ) (%) Total 0.248 (100) MOP livre 0.038 (15) MOP oclusa 0.054 (22) MO assoc.min. 0.156 (63) Conceição et al. (2013)
Experimentos / Cronossequências Preparo do Solo - Paraná Londrina (Embrapa) 1997 Tibagi (Santa Branca/UEPG) 1979/89 Ponta Grossa (Frankana/UEPG) 1976 Ponta Grossa (Fescon/UEPG) 1987 Castro (F. ABC) 2005 Pato Branco (Iapar) 1986 Guarapuava (FAPA) 1978
Taxas de sequestro (PC x PD) - Paraná
Acúmulo de C em profundidade PD vs. PC Guarapuava (30a) 0 cm 0.37 t/ha/a 20 28% 0 cm 20 Castro (4a) 0.20 t/ha/a 26% 0.93 t/ha/a 72% 0.56 t/ha/ a 74% 100 100 1.30 t/ha/a 0.76 t/ha/a Sacramento 2012 Piva et al. 2012
Sequestro em profundidade Boddey et al 2010
Estabilização é só metade da história Adicionar C via culturas Estabilizar o C aportado Adição Saída
Sistemas de culturas: o que acontece com C?
Taxas de sequestro Rotações em PD 21 anos Ponta Grossa F. ABC Ref.: trigo / soja 0.5 0-20 cm 0.50 Sequestro C em relação a trigo/soja (Mg/ha/ano) 0.4 0.3 0.2 0.29 0-100 cm 0.27 0.23 0.1 0.09 0.11 0.0-0.1-0.01 aveia/ milho/ trigo/ soja/ -0.05 ervilhaca/ milho/ trigo/ soja/ azevém/ milho/ azevém/ soja/ alfafa (3)/ milho/ Alburquerque 2012
Produção de fitomassa Adição de C Estoque de C vs. adição de C: 13º ano de sistemas de culturas em plantio direto e preparo convencional. Argissolo (0-20 cm). Eldorado do Sul RS. SOC stocks at the 13 th yr, (Mg ha -1 ) 40 35 30 25 20 0 C0 = 32.55 25.53 19.31 No-till C t 13 = 25.53 + 1.68 A (r2 = 0.55, P < 0.01) Conventional till C t 13 = 19.31 + 1.50 A (r2 = 0.66, P < 0.01) 4.18 8.83 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Annual C addition, A (Mg ha -1 yr -1 ) Bayer et al. (2006)
Inegração Lavoura-Pecuária (n=9) 1. Santa Carmem (4 yr) Carvalho (2010) 2. Chupinguaia (4 yr) Carvalho (2010) Amazon Tropical 4. Campo Grande (11 yr) Salton (2005) and Boeni (2007) 5. Maracaju (11 yr) Salton (2005) and Boeni (2007) 6. Dourados (9 and 15 yr) Salton (2005) and Zanatta & Salton (2010) 8. Tupanciretã (6 yr) Souza (2008) Cerrado Tropical South Subtropical 3. Montividiu (10 yr) Carvalho (2010) 7. Castro (4 yr) Piva (2010)
70 60 50 40 30 20 10 0 2. Chupinguaia (4 yr) 1.2 t ha -1 yr -1 70 60 50 40 30 20 10 0 70 60 50 40 30 20 10 0 C sequestration (0-20 cm ) Crop Crop Crop ICLS ICLS ICLS 6. Dourados (9 yr) 0.5 t ha -1 yr -1 4. Campo Grande (11 yr) 0.3 t ha -1 yr -1 5. Maracaju (11 yr) 1.0 t ha -1 yr -1 70 60 50 40 30 20 10 0 Crop ICLS Tropical Amazon 1.4 t ha -1 yr -1 70 60 50 40 30 20 10 0 Crop ICLS 9. Tupanciretã (6 yr) 0.0 t ha -1 yr -1 Tropical Cerrado 0.5 t ha -1 yr -1 Subtropical 0.1 t ha -1 yr -1 1. Santa Carmem (4 yr) 1.6 t ha -1 yr -1 7. Castro (3.5 yr) 0.2 t ha -1 yr -1 70 60 50 40 30 20 10 0 70 60 50 40 30 20 10 0 3. Montividiu (10 yr) 0.2 t ha -1 yr -1 70 60 50 40 30 20 10 0 Crop Crop Crop ICLS ICLS ICLS
Contabilidade completa Mitigação de emissão DC solo C eq -CH 4 C eq -N 2 O C eq - Custos PAG C eq (sequestro) Tradeoffs Potencial de Aquecimento Global do Sistema de Manejo PAG-liq = (C eq -CH 4 ) + (C eq -N 2 O) + (C eq -Custos) (D C solo )
Balanço de emissões (PC x PD) Castro F. ABC Piva et al, Plant and Soil 2012 C-CO 2 eq. (Mg ha -1 ano -1 ) 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4-0,6 PC PD N 2 O CH 4 C-CO 2 Custos 0.79 PAG -0.15 D= 0.94-0,8
Resumo: Emissões N 2 O em PD e PC - Brasil Referência PC PD kg N-N2O/ha/ano Passianoto et al. (2003) RO 2,23 1,62 Carmo et al. (2005) RO 2.23 1.10 Jantalia et al. (2008) RS 0,87 0,70 Metay et al. (2007) GO 0.04 0.03 Pillar et al. (2012) RS 0,40-0,15 Pillar et al. (2012) RS 0,45 0,85 Piva et al. (2012) PR 2,42 1,26 Morais et al. (2013) 1,67 0,32 Média 1,13 ±1.10 0,57 ±1.10 Razão das emissões PD/PC = 0.5 Adaptado Rochette 2013
ILP vs Lavoura: Balanço de emissões Castro F. ABC 4º. ano 0,8 Lav ILP C-CO 2 eq. (Mg ha -1 ano -1 ) 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2 N 2 O solo N 2 O dejetos CH 4 solo C-CO 2 PAG -0,4 Piva et al (2013, aceito)
Emissão N 2 O ILP e ILPF Iapar P Grossa Campo Nativo Lavoura Pergher 2013
N 2 O de urina e esterco Bovino Sordi (2012) N 2 O-N (mg m -2 h -1 ) 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 N 2 O Urine - Summer N 2 O urina Control U 0.5 U 1.0 U 1.5 N 2 O-N (mg m -2 h -1 ) 1200 1000 800 600 400 200 N 2 Dung - Summer 2 O esterco Control D 0.5 D 1.0 D 1.5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Days after application Dias após a aplicação 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Dias Days após after a application aplicação
Fator de emissão de N 2 O Urina e esterco Bovinos 2.0 2.00 1.5 EF (%) 1.0 0.5 0.26 0.15 0.0 Urine Urina Dung Esterco IPCC Sordi et al (in press)
Aplicação de DCD - dicianodiamida 4000 N 2 O ( g N m -2 h -1 ) 3000 2000 1000 Solo Esterco Esterco - DCD Urina Urina - DCD 0 0 10 20 30 40 50 60 Dias após a deposição dos dejetos no solo Pergher 2013
Aplicação de DCD dicianodiamida Emissão acumulada de N2O 10 8 a N 2 O (kg N ha -1 ) 6 4 ab 2 0 b b b Solo Esterco Es-DCD Esterco Urina Ur-DCD Urina + DCD + DCD Pergher 2013
Considerações finais (Resumo) 1. Plantio direto estabiliza C: agregação/oclusão interação organomineral Recalcitrância não é o mais importante mecanismo Desafio: Aumentar adição de C pelas culturas (PPL) 2. Emissões Sistemas de Preparo: Tendência do Plantio direto reduzir emissões. Sistemas Integrados: Ainda não conclusivo Esterco e Urina: fator de emissão menor que 2% 3. Necessidade de balanço completo Mudar denominador da taxa de emissão: unidade de área por unidade de massa/energia produzida.
Agradecimentos