Methane emission from a flooded rice field under pre-germinated system / Emissão de metano em área de arroz irrigado sob sistema pré-germinado

ABSTRACT: Local greenhouse gas flow measurement studies have been encouraged at a global level as a subsidy for national and state inventories. This study aimed to evaluate the seasonal methane emission during the 2008/2009 harvest, from an irrigated rice plantation, under pre-germinated system, in the municipality of Tremembé, State of São Paulo, using the static chamber technique and gas chromatography. The study showed high seasonal emission of methane (CH4) for the studied area, probably due to the long flooding period. It was estimated the CH4 emission factor (6.51 kg CH4 ha-1 dia-1), the partial global warming potential (pGWP, 27.2 Mg CO2eq growing season-1 ha-1) and the yield-scaled pGWP (YpGWP, 3.9 kg CO2eq kg-1 grain).

RESUMO: Estudos locais de mensuração de fluxos de gases de efeito estufa em sistemas agrícolas têm sido incentivados a nível global como base para subsidiar estimativas nacionais e estaduais de emissão. Este estudo objetivou quantificar a emissão sazonal de metano (CH4) em cultivo de arroz irrigado, sob sistema pré-germinado, no município de Tremembé, Estado de São Paulo, na safra de 2008/2009, utilizando o método de câmara estática e cromatografia gasosa. O estudo mostrou elevada emissão sazonal de CH4 para a área estudada, em função, provavelmente do longo período de inundação. Foi estimado o fator de emissão de CH4 (6,51 kg CH4 ha-1 dia-1), o potencial de aquecimento global parcial (PAGp, 27,2 Mg CO2eq estação de crescimento-1 ha-1) e o PAGp escalonado pelo rendimento (R) de grãos (PAGpR, 3,9 kg CO2eq kg-1 grão).

Methane emission from a flooded rice field under pre-germinated system

Local greenhouse gas flow measurement studies have been encouraged at a global level as a subsidy for national and state inventories. This study aimed to evaluate the seasonal methane emission during the 2008/2009 harvest, from an irrigated rice plantation, under pre-germinated system, in the municipality of Tremembé, State of São Paulo, using the static chamber technique and gas chromatography. The study showed high seasonal emission of methane (CH4) for the studied area, probably due to the long flooding period. It was estimated the CH4 emission factor (6.2 kg CH4 ha-1 dia-1), the partial global warming potential (pGWP, 26.2 Mg CO2eq growing season-1 ha-1) and the yield-scaled pGWP (YpGWP, 3.9 kg CO2eq kg grain).(AU)

Estudos locais de mensuração de fluxos de gases de efeito estufa em sistemas agrícolas têm sido incentivados a nível global como base para subsidiar estimativas nacionais e estaduais de emissão. Este estudo objetivou quantificar a emissão sazonal de metano (CH4) em cultivo de arroz irrigado, sob sistema pré-germinado, no município de Tremembé, Estado de São Paulo, na safra de 2008/2009, utilizando o método de câmara estática e cromatografia gasosa. O estudo mostrou elevada emissão sazonal de CH4 para a área estudada, em função, provavelmente do longo período de inundação. Foi estimado o fator de emissão de CH4 (6,2 kg CH4 ha-1 dia-1), o potencial de aquecimento global parcial (PAGp, 26,2 Mg CO2eq estação de crescimento-1 ha-1) e o PAGp escalonado pelo rendimento (R) de grãos (PAGpR, 3,9 kg CO2eq kg-1 grão).(AU)

Diurnal variation of methane emission from a paddy field in Brazilian Southeast / Variação diurna da emissão de metano em arroz irrigado no Sudeste do Brasil

This study aimed to investigate the diurnal variation of methane (CH4) emission in a flooded-irrigated rice field at different stages of the plant development under tropical climate in three growing seasons, in order to determine the most appropriate time for gas sampling in the Brazilian Southeast region. It aimed also to verify correlations between CH4 flux and air, water and soil temperatures, and solar radiation. The CH4 emissions were measured every 3-hour interval on specific days in different development stages of the flooded rice in the Experiment Station of the Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), Pólo Regional Vale do Paraíba, at Pindamonhangaba, State of São Paulo (22°55 S, 45°30 W), Brazil. Different CH4 emission rates were observed among the plant growth stages and also among the growing seasons. The CH4 emission showed high correlation with the soil temperature at 2cm depth. At this depth, the CH4 emission activation energy in response to soil temperature was higher in the stage R2. Emission peaks were observed at afternoon, while lower fluxes were recorded at the early morning. The most appropriate local time for gas sampling was estimated at 12:11:15a.m.±01:14:16 and 09:05:49p.m.±01:29:04.(AU)

Este estudo teve como objetivo investigar a variação diurna de emissões de metano (CH4) em uma lavoura de arroz irrigado por inundação em diferentes estágios de desenvolvimento de plantas de arroz irrigado, sob clima tropical, em três estações de crescimento, para determinar o período de tempo mais apropriado à amostragem de gás na região Sudeste do Brasil. O trabalho objetivou também verificar correlações entre o fluxo de CH4 e as temperaturas do ar, da água e do solo e a radiação solar. As emissões diurnas de CH4 foram medidas a cada intervalo de três (3) horas em dias específicos em diferentes estágios de desenvolvimento da planta de arroz inundado na Estação Experimental da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), Pólo Regional Vale do Paraíba, em Pindamonhangaba, Estado de São Paulo (22°55 S, 45°30 W), Brasil. Diferentes taxas de emissão foram observadas entre os estágios de desenvolvimento da planta avaliados e também entre as estações de cultivo. A emissão de CH4 mostrou alta correlação com a temperatura do solo a 2cm de profundidade. Nesta profundidade, a energia de ativação da emissão de CH4 em resposta à temperatura do solo foi maior no estágio R2. Os picos de emissão foram observados no período da tarde, enquanto que menores fluxos foram registrados no início da manhã. O horário mais apropriado para amostragem de gás foi estimado em 12:11:15a.m.±01:14:16 and 09:05:49p.m.±01:29:04.(AU)

Diurnal variation of methane emission from a paddy field in Brazilian Southeast / Variação diurna da emissão de metano em arroz irrigado no Sudeste do Brasil

This study aimed to investigate the diurnal variation of methane (CH4) emission in a flooded-irrigated rice field at different stages of the plant development under tropical climate in three growing seasons, in order to determine the most appropriate time for gas sampling in the Brazilian Southeast region. It aimed also to verify correlations between CH4 flux and air, water and soil temperatures, and solar radiation. The CH4 emissions were measured every 3-hour interval on specific days in different development stages of the flooded rice in the Experiment Station of the Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), Pólo Regional Vale do Paraíba, at Pindamonhangaba, State of São Paulo (22°55’ S, 45°30’ W), Brazil. Different CH4 emission rates were observed among the plant growth stages and also among the growing seasons. The CH4 emission showed high correlation with the soil temperature at 2cm depth. At this depth, the CH4 emission activation energy in response to soil temperature was higher in the stage R2. Emission peaks were observed at afternoon, while lower fluxes were recorded at the early morning. The most appropriate local time for gas sampling was estimated at 12:11:15a.m.±01:14:16 and 09:05:49p.m.±01:29:04.

Este estudo teve como objetivo investigar a variação diurna de emissões de metano (CH4) em uma lavoura de arroz irrigado por inundação em diferentes estágios de desenvolvimento de plantas de arroz irrigado, sob clima tropical, em três estações de crescimento, para determinar o período de tempo mais apropriado à amostragem de gás na região Sudeste do Brasil. O trabalho objetivou também verificar correlações entre o fluxo de CH4 e as temperaturas do ar, da água e do solo e a radiação solar. As emissões diurnas de CH4 foram medidas a cada intervalo de três (3) horas em dias específicos em diferentes estágios de desenvolvimento da planta de arroz inundado na Estação Experimental da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), Pólo Regional Vale do Paraíba, em Pindamonhangaba, Estado de São Paulo (22°55’ S, 45°30’ W), Brasil. Diferentes taxas de emissão foram observadas entre os estágios de desenvolvimento da planta avaliados e também entre as estações de cultivo. A emissão de CH4 mostrou alta correlação com a temperatura do solo a 2cm de profundidade. Nesta profundidade, a energia de ativação da emissão de CH4 em resposta à temperatura do solo foi maior no estágio R2. Os picos de emissão foram observados no período da tarde, enquanto que menores fluxos foram registrados no início da manhã. O horário mais apropriado para amostragem de gás foi estimado em 12:11:15a.m.±01:14:16 and 09:05:49p.m.±01:29:04.

Diurnal variation of methane emission from a paddy field in Brazilian Southeast / Variação diurna da emissão de metano em arroz irrigado no Sudeste do Brasil

ABSTRACT: This study aimed to investigate the diurnal variation of methane (CH4) emission in a flooded-irrigated rice field at different stages of the plant development under tropical climate in three growing seasons, in order to determine the most appropriate time for gas sampling in the Brazilian Southeast region. It aimed also to verify correlations between CH4 flux and air, water and soil temperatures, and solar radiation. The CH4 emissions were measured every 3-hour interval on specific days in different development stages of the flooded rice in the Experiment Station of the Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), Pólo Regional Vale do Paraíba, at Pindamonhangaba, State of São Paulo (22°55' S, 45°30' W), Brazil. Different CH4 emission rates were observed among the plant growth stages and also among the growing seasons. The CH4 emission showed high correlation with the soil temperature at 2cm depth. At this depth, the CH4 emission activation energy in response to soil temperature was higher in the stage R2. Emission peaks were observed at afternoon, while lower fluxes were recorded at the early morning. The most appropriate local time for gas sampling was estimated at 12:11:15a.m.±01:14:16 and 09:05:49p.m.±01:29:04.

RESUMO: Este estudo teve como objetivo investigar a variação diurna de emissões de metano (CH4) em uma lavoura de arroz irrigado por inundação em diferentes estágios de desenvolvimento de plantas de arroz irrigado, sob clima tropical, em três estações de crescimento, para determinar o período de tempo mais apropriado à amostragem de gás na região Sudeste do Brasil. O trabalho objetivou também verificar correlações entre o fluxo de CH4 e as temperaturas do ar, da água e do solo e a radiação solar. As emissões diurnas de CH4 foram medidas a cada intervalo de três (3) horas em dias específicos em diferentes estágios de desenvolvimento da planta de arroz inundado na Estação Experimental da Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA), Pólo Regional Vale do Paraíba, em Pindamonhangaba, Estado de São Paulo (22°55' S, 45°30' W), Brasil. Diferentes taxas de emissão foram observadas entre os estágios de desenvolvimento da planta avaliados e também entre as estações de cultivo. A emissão de CH4 mostrou alta correlação com a temperatura do solo a 2cm de profundidade. Nesta profundidade, a energia de ativação da emissão de CH4 em resposta à temperatura do solo foi maior no estágio R2. Os picos de emissão foram observados no período da tarde, enquanto que menores fluxos foram registrados no início da manhã. O horário mais apropriado para amostragem de gás foi estimado em 12:11:15a.m.±01:14:16 and 09:05:49p.m.±01:29:04.

Cinética de liberação de potássio em planossolo do estado do Rio Grande do Sul

Low molecular organic acids have been utilized in kinetic studies of potassium release from K-bearing minerals in soils; these studies can improve the knowledge about the availability of this nutrient to plants. This study was undertaken to investigate the kinetics of potassium release from a Planosol of the State of Rio Grande do Sul, Brazil. Sample of A horizon (0-20cm) were equilibrated with oxalic acid 0.01mol L-1 up to 3.409 hours. Oxalic acid induced K release from sand, silt and clay, that decreased in the sequence: silte > argila > sand. The parabolic diffusion equation showed that potassium release occurred in two phases for sand and silt, and in three phases for clay, at different rates, ranging from 0.65 x 10-2 h-1 to 3.55 x 10-2h-1. The amount of potassium released from soil fractions, taking in account the amount released by each fraction and its percentage in the whole soil, were only 2.1% of total K. The role of organic acids in affecting the potassium supplying power in tropical soils must be better studied.

Ácidos orgânicos de baixo peso molecular têm sido utilizados em estudos de cinética de liberação de potássio em solos; estudos desta natureza possibilitam melhor entendimento da disponibilidade deste nutriente para as plantas. Este trabalho teve por objetivo investigar a cinética de liberação de potássio nas frações granulométricas de um Planossolo do Rio Grande do Sul, induzida pela ação do ácido oxálico. O estudo foi realizado com amostra superficial (0-20cm) do horizonte A na qual foiquantificado o potássio liberado dos solos após equilíbrio com ácido oxálico 0,01mol L-1 até 3.409 horas. O ácido oxálico induziu a liberação de potássio das frações areia, silte e argila, que decresceu na sequência silte > argila >areia. A descrição da cinética de liberação do potássio pela equação parabólica de difusão mostrou que o processo ocorreu, em duas fases para as frações areia e silte e em três fases para a fração argila, com taxas variando entre 0,65 x 10-2 h-1 a 3,55 x 10-2 h-1. A quantidade de potássio liberada das frações representou somente 2,1% do K-total do Planossolo.

Cinética de liberação de potássio em planossolo do estado do Rio Grande do Sul

Low molecular organic acids have been utilized in kinetic studies of potassium release from K-bearing minerals in soils; these studies can improve the knowledge about the availability of this nutrient to plants. This study was undertaken to investigate the kinetics of potassium release from a Planosol of the State of Rio Grande do Sul, Brazil. Sample of A horizon (0-20cm) were equilibrated with oxalic acid 0.01mol L-1 up to 3.409 hours. Oxalic acid induced K release from sand, silt and clay, that decreased in the sequence: silte > argila > sand. The parabolic diffusion equation showed that potassium release occurred in two phases for sand and silt, and in three phases for clay, at different rates, ranging from 0.65 x 10-2 h-1 to 3.55 x 10-2h-1. The amount of potassium released from soil fractions, taking in account the amount released by each fraction and its percentage in the whole soil, were only 2.1% of total K. The role of organic acids in affecting the potassium supplying power in tropical soils must be better studied.

Ácidos orgânicos de baixo peso molecular têm sido utilizados em estudos de cinética de liberação de potássio em solos; estudos desta natureza possibilitam melhor entendimento da disponibilidade deste nutriente para as plantas. Este trabalho teve por objetivo investigar a cinética de liberação de potássio nas frações granulométricas de um Planossolo do Rio Grande do Sul, induzida pela ação do ácido oxálico. O estudo foi realizado com amostra superficial (0-20cm) do horizonte A na qual foiquantificado o potássio liberado dos solos após equilíbrio com ácido oxálico 0,01mol L-1 até 3.409 horas. O ácido oxálico induziu a liberação de potássio das frações areia, silte e argila, que decresceu na sequência silte > argila >areia. A descrição da cinética de liberação do potássio pela equação parabólica de difusão mostrou que o processo ocorreu, em duas fases para as frações areia e silte e em três fases para a fração argila, com taxas variando entre 0,65 x 10-2 h-1 a 3,55 x 10-2 h-1. A quantidade de potássio liberada das frações representou somente 2,1% do K-total do Planossolo.

Estimativa da produtividade de arroz irrigado por inundação em em função da temperatura do ar e da radiação solar

Two regression equations were developed to estimate lowland rice yield as a function of air temperature and incoming solar radiation, during the crop yield production period in Pindamonhangaba, SP, Brazil. The following rice cultivars were used: IAC-242, IAC-100, IAC-101 and IAC-102. The value of optimum air temperature obtained was 25.0°C and of optimum global solar radiation was 475 cal.cm-2, day-1. The best agrometeorological model was the one that related least deviation of air temperature and solar radiation in relation to the optimum value obtained through a multiple linear regression. The yield values estimated by the model showed good fit to actual yields of lowland rice (less than 10%).

Foram desenvolvidas duas equações de estimativa da produtividade do arroz irrigado por inundação, para as variedades: IAC-242, IAC-100, IAC-101 e IAC-102, em função da temperatura do ar e da radiação solar, no período crítico de formação da produção, para a região de Pindamonhangaba (SP). Os valores de temperatura do ar e de radiação solar ótimos encontrados para as variedades foram, respectivamente, 25,0oC e 475 cal.cm-2.dia-1. O modelo agrometeorológico desenvolvido para previsão da produtividade da cultura que apresentou melhores resultados quando testado com dados independentes foi o que relacionou o menor desvio dos dois elementos climáticos em relação ao valor ótimo obtido através de uma equação de regressão linear múltipla. Os valores de produtividade estimados pelo modelo mostraram diferenças menores que 10% quando comparados com os valores obtidos no campo.

Estimativa da produtividade de arroz irrigado por inundação em em função da temperatura do ar e da radiação solar

Two regression equations were developed to estimate lowland rice yield as a function of air temperature and incoming solar radiation, during the crop yield production period in Pindamonhangaba, SP, Brazil. The following rice cultivars were used: IAC-242, IAC-100, IAC-101 and IAC-102. The value of optimum air temperature obtained was 25.0°C and of optimum global solar radiation was 475 cal.cm-2, day-1. The best agrometeorological model was the one that related least deviation of air temperature and solar radiation in relation to the optimum value obtained through a multiple linear regression. The yield values estimated by the model showed good fit to actual yields of lowland rice (less than 10%).

Foram desenvolvidas duas equações de estimativa da produtividade do arroz irrigado por inundação, para as variedades: IAC-242, IAC-100, IAC-101 e IAC-102, em função da temperatura do ar e da radiação solar, no período crítico de formação da produção, para a região de Pindamonhangaba (SP). Os valores de temperatura do ar e de radiação solar ótimos encontrados para as variedades foram, respectivamente, 25,0oC e 475 cal.cm-2.dia-1. O modelo agrometeorológico desenvolvido para previsão da produtividade da cultura que apresentou melhores resultados quando testado com dados independentes foi o que relacionou o menor desvio dos dois elementos climáticos em relação ao valor ótimo obtido através de uma equação de regressão linear múltipla. Os valores de produtividade estimados pelo modelo mostraram diferenças menores que 10% quando comparados com os valores obtidos no campo.