ABSTRACT
Assessments of soil carbon dioxide (CO2), methane (CH4), and nitrous oxide (N2O) emissions are critical for determination of the agricultural practices' potential to mitigate global warming. This study evaluated the photoacoustic spectroscopy (PAS) for the assessment of soil greenhouse gases (GHG) fluxes in comparison to the standard gas chromatography (GC) method. Two long-term experiments with different tillage and cropping systems over a Paleudult were evaluated using static chambers. PAS measurements of CO2 and N2O concentrations showed good relationship and linearity (R2=0.98 and 0.94, respectively) with GC results. However, CH4 measurements were significantly affected by air sample moisture which interfered on CH4 detection by PAS. Overestimation of CO2 and N2O concentrations in air samples determined by PAS (14.6 and 18.7%, respectively) were also related to sampling moisture. CO2 and N2O fluxes showed good agreement between methods (R2=0.96 and 0.95, respectively), though PAS overestimated fluxes by 18.6 and 13.6% in relation to GC results, respectively. PAS showed good sensitivity and was able to detect CO2 and N2O fluxes as low as 332mg CO2 m-2 h-1 and 21µg N2O m-2 h-1. PAS analyzer should be detailed calibrated to reduce humidity interference on CO2, CH4 and N2O concentrations measurements avoiding overestimation or erroneous determination of soil GHG fluxes.
As avaliações das emissões de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) do solo são fundamentais para a determinação do potencial de práticas agrícolas em mitigar o aquecimento global. Este estudo avaliou a espectroscopia fotoacústica (EFA) para a determinação dos fluxos de gases de efeito estufa (GEE) do solo em comparação com o método padrão de cromatografia gasosa (CG). Dois experimentos de longa duração com diferentes sistemas de preparo do solo e rotação de culturas sobre um Argissolo foram avaliados usando câmaras estáticas. As medidas das concentrações de CO2 e N2O realizadas por EFA mostraram boa correlação e linearidade (R2=0,98 e 0,94; respectivamente) com os resultados de CG. Entretanto, as medidas de CH4 foram significativamente afetadas pela umidade da amostra de ar que interferiu na detecção do CH4 por EFA. A superestimativa das concentrações de CO2 e N2O nas amostras analisadas por EFA (14,6 e 18,7%; respectivamente) também foram relacionadas com o conteúdo de umidade da amostra. Os fluxos de CO2 e N2O mostraram boa correlação entre os métodos (R2=0,96 e 0,95; respectivamente), apesar da superestimativa dos fluxos determinados por EFA ter sido de 18,6 e 13,6% em relação aos resultados obtidos por CG, respectivamente. A EFA mostrou boa sensibilidade e foi capaz de detectar fluxos de CO2 e N2O tão baixos quanto 332mg CO2 m-2 h-1 and 21µg N2O m-2 h-1. A calibração detalhada do analisador fotoacústico para reduzir a interferência da umidade das amostras nas medidas das concentrações de CO2, CH4 e N2O deve ser realizada a fim de evitar superestimativa ou erro na determinação dos fluxos de GEE do solo.
ABSTRACT
O metano (CH4 ) apresenta um potencial de aquecimento 23 a 32 vezes maior do que o dióxido de C e a sua emissão diária em lavouras de arroz varia com a temperatura do solo e da água, e o metabolismo das plantas. O objetivo deste estudo foi determinar o horário apropriado à coleta de amostras de ar para quantificar a emissão média diária de CH4, informação fundamental para estudos visando a derivação de índices regionais de emissão desse gás. Três campanhas de monitoramento da emissão de CH4, com coletas em intervalos de 3h, foram realizadas nos estágios de emissão da panícula (campanha 1) e de maturação de grãos (campanhas 2 e 3) do arroz sob diferentes sistemas de cultivo (convencional e plantio direto) na safra 2002/2003, na Estação Experimental do Instituto Rio Grandense do Arroz, em Cachoeirinha, RS. A coleta das amostras de ar foi realizada com seringas de poliestireno em câmaras de alumínio de 1m², sendo que as análises de metano foram realizadas por cromatografia gasosa. A emissão diária de CH4 apresentou padrão similar nas três campanhas de amostragem independente do sistema de cultivo. A faixa de emissão mínima (4-19mg CH4m-2 h-1) ocorreu entre as 24 horas e o início da manhã seguinte (9 horas), e a faixa de emissão máxima (8-33mg CH4 m-2 h-1) do início à metade da tarde (12-15 horas). A emissão de CH4 foi relacionada à temperatura da água de inundação (campanhas 1 e 3) e do solo (campanha 2). Com base nas curvas de emissão diária e considerando aspectos operacionais como a viabilidade de análise cromatográfica das amostras no período de 24h após a coleta, o intervalo entre 9 e 12 horas é recomendado para a avaliação das emissões de CH4 em lavouras de arroz irrigado quando objetiva-se a obtenção de valores equivalentes à emissão média diária desse gás. Acredita-se que a alta relação entre a temperatura e a emissão de metano valida esse procedimento para as sub-regiões produtoras de arroz no Sul do Brasil (região litorânea e Sul...
Methane (CH4) has a global warming potential 23 to 32 times higher than carbon dioxide and its emission rate in rice fields should vary daily with water and soil temperature, and plant metabolism. This study aimed to identify the appropriate time interval for air sampling in order to quantify the mean daily CH4 emission rate, key information to future studies aiming the derivation of regional indexes of CH4 emission. Three campaigns were performed to evaluate diurnal variation in CH4 emissions (3h interval) from continuously flooded rice (Oryza sativa L. cv. 'IRGA-422 CL') fields at different crop stages (panicle differentiation and ripening) and management systems (conventional tillage-CT and no-tillage-NT) during 2002/2003 crop season in long-term experiment at the Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA), in Cachoeirinha, RS, Brazil. Static chamber method was used and the air samples collected with polystyrene syringes were analyzed by gas chromatography. Methane emission showed a same diurnal pattern in the three campaigns in the both tillage systems. The maximum range of emission (8-33mg CH4m-2 h-1) was observed in the early afternoon (12.00 to 15.00p.m.) followed by a decline to a minimum around midnight to next morning (4-19mg CH4 m-2 h-1), in which fluxes were related to flood water temperature (campaign 1 and 3) or soil temperature (campaign 2). Taking into account the daily emission curves, plus operational aspects like chromatographic analysis of samples into the 24h period after air sampling, the time interval from 9.00 to 12.00a.m. is recommended to studies aiming to evaluate mean daily CH4 emission in rice fields. The close relationship between temperature and methane emission allows us infer about the suitability of the gas sampling procedure for the different rice sub-regions of South of Brazil (littoral region and south of RS, and south of SC) that present the same daily behavior of solar radiation and air temperature...
ABSTRACT
A estabilidade de complexos organo-minerais é uma característica importante quanto à química e física de solos tropicais e subtropicais. O objetivo deste estudo foi identificar variáveis relacionadas à estabilidade de complexos organo-minerais, avaliada pela energia de ultra-som necessária para a dispersão total do solo em partículas primárias, em seis solos das regiões Sul e Centro-Oeste do Brasil com textura e mineralogia distintas. A energia de ultra-som necessária para dispersão total dos solos variou de 239 a 2.389J mL-1, sendo diretamente relacionada aos teores de carbono orgânico (R²=0,799, P<0,05). A mineralogia da fração argila teve um papel determinante na estabilidade dos complexos organo-minerais, a qual foi relacionada aos teores de óxidos de ferro de baixa cristalinidade (R²=0,586, P<0,10), mas não teve relação com os teores totais de óxido de ferro pedogênicos. A análise qualitativa da fração argila, realizada por difratometria de raios-X, demonstrou que a estabilidade dos complexos organo-minerais variou positivamente em função das proporções de gibbsita e de goethita na fração argila, o que reforça o papel desses minerais na proteção física e estabilidade coloidal da matéria orgânica em solos tropicais e subtropicais.
The stability of organo-mineral complexes is an important characteristic related to the soil chemistry and physics of tropical and subtropical soils. This study was aimed at identifing the variables related to the stability of organo-mineral complexes, evaluated by ultrasonic energy necessary to complete soil dispersion, of six soils from South and West-Center regions of Brazil with distint texture and mineralogy. The ultrasonic energy to complete soil dispersion varied from 239 a 2389J mL-1, and was positively related to the soil organic carbon concentrations (R²=0.799, P<0.05). The clay mineralogy had an important role to the stability of organo-mineral complexes, which were related to the content of low cristalinity iron oxides (R²=0.586, P<0.10), but did not had relationship with the total pedogenic iron oxides. The qualitative analysis of the clay mineralogy, by X-ray diffraction, evidenced that gibbsite and goethite are the main clay minerals related to the stability of organo-mineral complexes, reinforcing the importance of these minerals on the physical protection and coloidal stability of the soil organic matter in the tropical and subtropical soils.
ABSTRACT
A escolha do método para avaliar as emissões de gases do efeito estufa (GEE) é uma etapa importante para o conhecimento e/ou desenvolvimento de práticas agrícolas com potencial de mitigação do aquecimento global. A presente revisão tem por objetivo apresentar vantagens e limitações de métodos utilizados para quantificação dos fluxos de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) no sistema solo-atmosfera. O balanço dos estoques de C orgânico no solo em sistemas conservacionistas de manejo permite avaliar o influxo líquido anual de C-CO2 atmosférico no solo em comparação a sistemas de manejo convencional. Maior sensibilidade na determinação direta das emissões de CO2 in situ pode ser obtida pelo uso de câmaras sobre o solo. Nesse caso, podem ser determinadas taxas diárias com o método da captura do CO2 em solução alcalina e quantificação por titulação, e taxas horárias com o uso de analisadores automáticos de infravermelho ou cromatógrafos a gás. Pelo uso de cromatografia, é possível também a avaliação das emissões de N2O e CH4 os quais apresentam, respectivamente, potencial de aquecimento global 296 e 23 vezes superior ao do CO2. A análise dos três GEE é necessária quando se objetiva avaliar o potencial de um dado sistema de manejo na mitigação do aquecimento global, o qual pode ser expresso em C equivalente.
Subject(s)
Atmosphere , Chromatography , Gases , Greenhouse Effect , Carbon , Methane , Nitrous OxideABSTRACT
Os sistemas de preparo afetam a estrutura do solo e podem influenciar o armazenamento de água disponível para as plantas. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de longo prazo (17 anos) dos sistemas de preparo convencional (PC), preparo reduzido (PR) e semeadura direta (SD) sobre os atributos físicos relacionados ao armazenamento e disponibilidade de água de um Argissolo Vermelho com textura média, em Eldorado do Sul, RS. Amostras de solo (0-2,5, 2,5-7,5, 7,5-12,5, 12,5-17,5cm) foram coletadas numa seqüência ervilhaca/milho. Adicionalmente, amostrou-se uma área sob campo nativo (CN), adjacente à área experimental, como referência à condição natural do solo. O solo em SD apresentou maiores teores de carbono orgânico (CO) na camada superficial e maiores valores de resistência ao penetrômetro em profundidade, em relação ao solo em preparo convencional. Os sistemas de preparo não se diferenciaram quanto ao seu efeito na macro e microporosidade do solo, contudo o revolvimento no PC aumentou a condutividade hidráulica saturada em profundidade. Não se verificou nenhuma restrição física ao desenvolvimento radicular sob os diferentes sistemas de preparo, o que foi comprovado pelos valores de densidade (1,35 a 1,65 Mg m-3), macroporosidade (0,09 a 0,20 m³ m-3) e resistência ao penetrômetro (0,25 a 0,75 MPa). Do ponto de vista hídrico, as curvas de retenção e o volume de água disponível (AD = 10 kPa (capacidade de campo) - 1.500 kPa (ponto de murcha permanente)), não foram influenciados pelos sistemas de preparo, sendo o baixo volume de água disponível (0,05 a 0,09 m³ m-3) relacionado à textura desse solo. Nesse caso, o aumento da taxa de infiltração e a diminuição da evaporação da água decorrente da manutenção dos resíduos vegetais sobre o solo nos sistemas de preparo reduzido e semeadura direta, podem contribuir para uma maior disponibilidade hídrica na fase inicial do estabelecimento das culturas nesses sistemas conservacionistas de manejo em comparação ao preparo convencional.
ABSTRACT
A recomendação de nitrogênio (N) para a cultura do milho teve um avanço expressivo recentemente na região Sul do Brasil, quando passou a considerar a cultura anterior em adição ao teor de matéria orgânica do solo e a expectativa do rendimento de grãos. A busca de otimização do sistema de recomendação é constante e, nesse sentido, há grande potencial da inclusão de parâmetros de solo e de planta como indicadores complementares da disponibilidade de N no solo, principalmente em sistemas altamente produtivos e com aplicação de altas doses de N. Dentre os parâmetros de solo destacam-se os testes de nitrato, os quais indicam a quantidade de N disponível e são denominados testes de intensidade. Em função da época de realização, os testes de nitrato podem ser divididos basicamente em (i) teste de pré-semeadura - TPS ("preplant soil nitrate test" - PPNT), (ii) teste de pré-aplicação de N em cobertura - TPNC ("pre-sidedress soil nitrate test" - PSNT), e (iii) teste de pós-colheita - TPC ("post-harvest soil nitrate test" - PHNT). Dentre estes testes, destaca-se o TPNC, o qual tem sido mais estudado e difundido, principalmente nos EUA, pois permite avaliar a variação da disponibilidade de N do solo durante o ciclo da cultura, possibilitando o manejo da adubação nitrogenada em situações específicas. Esta revisão visa abordar o potencial dos testes de nitrato na avaliação da disponibilidade de N no decorrer do ciclo do milho e sua utilização na predição da necessidade de N a ser suplementado. A hipótese é de que a utilização dos testes de nitrato resultem em maior flexibilidade no manejo da adubação nitrogenada em milho.
ABSTRACT
O aumento do estoque de matéria orgânica do solo em sistemas conservacionistas de manejo é dependente do tipo de solo e das condições climáticas, e tem reflexos na qualidade física do solo. Neste estudo, avaliou-se um experimento de longa duração (21 anos) quanto ao efeito do sistema plantio direto (PD) sobre os estoques de carbono orgânico total (COT) e particulado (COP, >53mm), bem como a sua relação com a estabilidade de agregados de um Latossolo Bruno, em Guarapuava, PR. O solo em PD apresentou taxa de incremento de 0,15Mg ha-1 ano-1 de COT e 0,06Mg ha-1 ano-1 de COP na camada de 0-20cm, as quais foram calculadas em comparação aos estoques de carbono orgânico do solo em preparo convencional. As baixas taxas de incremento nos estoques de carbono orgânico possivelmente estejam relacionadas à alta estabilidade física da matéria orgânica neste solo argiloso e com mineralogia predominantemente gibsítica. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados de solo variou de 1,6 a 3,7mm e foi positiva e linearmente relacionado com os teores de COT e COP, o que reforça a importância da matéria orgânica na qualidade física de Latossolos subtropicais.
ABSTRACT
Neste estudo, avaliou-se (i) o efeito da calagem nas propriedades eletroquímicas e físicas de um Latossolo Bruno há 21 anos em plantio direto (PD), bem como (ii) o efeito do revolvimento do solo para a incorporaçäo de calcário sobre as suas propriedades físicas. A calagem aumentou o potencial elétrico superficial do solo, independente do modo de aplicaçäo de calcário, cujos valores estimados variaram de (-) 90 mV a (-) 118mV. Entretanto, a argila dispersa em água näo aumentou, o que pode ter sido devido à sua relaçäo inversa com o carbono orgânico total (COT) (r²=0,80) e Ca+Mg (r²=0,56), cujos maiores teores foram verificados na camada superficial do solo. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados näo foi afetado pela calagem, e teve uma relaçäo positiva com os teores de COT (r²=0,89) das diferentes camadas de solo. Após 5 anos, näo se verificou efeito negativo do revolvimento do solo para a incorporaçäo de calcário sobre o DMG dos agregados e na porosidade deste solo argiloso (690g kg-1 argila) e de mineralogia predominantemente gibsítica. Além das condiçöes favoráveis à atividade microbiana, maiores teores de COT e de Ca e Mg na camada superficial de solos em PD contribuem para a mitigaçäo do efeito dispersivo da calagem.
ABSTRACT
O sistema de manejo afeta a matéria orgânica do solo, o que pode ter expressivo efeito na CTC de solos com argila de atividade baixa. Neste estudo, avaliou-se o efeito da utilizaçäo durante 21 anos do sistema plantio direto (SPD) sobre os estoques de carbono orgânico (CO), bem como a sua relaçäo com o aumento da CTC de um Latossolo bruno (629 g kg-1 de argila), em Guarapuava, PR. O SPD promoveu acúmulo de CO na camada superficial do solo (0-6cm), o que refletiu-se num aumento de 2,63t ha-1 no estoque de CO, na camada de 0-20cm, em comparaçäo ao preparo convencional. A baixa taxa de acúmulo de CO (0,12t ha-1 ano-1) foi relacionada à alta estabilidade física da matéria orgânica neste solo argiloso e oxídico. Apesar do pequeno acúmulo de CO no solo sob SPD, este teve reflexo positivo na CTC do solo, com um aumento médio, na camada de 0-8cm, de 15,2mmol c kg-1 na CTC efetiva, e de 20,7mmol c kg-1 na CTC a pH 7,0, em comparaçäo ao solo em preparo convencional. Os resultados obtidos reforçam a importância do SPD quanto ao seu efeito nos estoques de matéria orgânica e, em consequência, na CTC de solos tropicais e subtropicais com predominância de argila de atividade baixa
ABSTRACT
O acúmulo de matéria orgânica em solos agrícolas constitui-se numa importante estratégia para a melhoria da qualidade do solo e do ambiente. Neste estudo, avaliou-se o efeito a médio prazo (5 anos) de quatro sistemas de cultura [milho (M), M+feijäo de porco, M+mucuna cinza e M+soja preta] nos estoques de carbono orgânico (CO) e nitrogênio total (NT) de um Latossolo vermelho sob preparo reduzido, em Chapecó (SC). O cultivo do solo com araçäo e gradagens, nos 23 anos que antecederam o experimento, resultou numa diminuiçäo de cerca de 50-60 por cento nos estoques originais de CO e NT do solo. Por sua vez, a inclusäo de leguminosas intercalares ao milho determinou uma recuperaçäo parcial do estoque de matéria orgânica do solo, com taxas de acúmulo de 0,39 a 2,23Mg ha¹ano¹ de CO e 0,15 a 0,22Mg ha¹ano¹ de NT, calculadas em referência ao tratamento com milho exclusivamente. Além das implicaçöes ambientais positivas do seqüestro de carbono no solo, o aumento de matéria orgânica no solo resultou num incremento da sua capacidade de troca de cátions, o que representa uma melhoria importante na qualidade deste solo de argila de atividade baixa
ABSTRACT
Land use and soil management may affect both labile and humified soil organic matter (SOM) fractions, but the magnitude of these changes is poorly known in subtropical environments. This study investigated effects of four land use and soil management systems (forest, native pasture, and conventional tillage and no-tillage in a wheat/soybean succession) on (i) total soil organic carbon (SOC) stocks (0 to 250mm depth) and on (ii) carbon (C) stocks in labile (coarse, light) and humified (mineral-associated, humic substances) SOM fractions (0 to 25mm depth), in a Hapludox soil from southern Brazil. In comparison to the adjacent forest site, conventionally tilled soil presented 36 percent (46.2Mg ha-1) less SOC in the 0 to 250mm depth and a widespread decrease in C stocks in all SOM fractions in the 0 to 25mm depth. The coarse (>53 mum) and light (<1kg dm-3) SOM fractions were the most affected under no-tillage, showing 393 percent (1.22Mg C ha-1) and 289 percent (0.55Mg C ha-1) increases, respectively, in relation to conventional tillage. Similar results were observed for mineral-associated SOM and humic substance C pools (34 percent and 38 percent increases, respectively) under no-tillage. Compared with labile SOM fraction results, the percentual increments on C stocks in humified fractions were smaller; but in absolute terms this C pool yielded the highest increases (3.06 and 2.95Mg C ha-1, respectively). These results showed that both labile and humified organic matter are better protected under the no-tillage system, and consequently less vulnerable to mineralization. Humified SOM stabilization process involving interactions with variable charge minerals is probably important in maintaining and restoring soil and environmental quality in tropical and subtropical regions