Disponibilidade de nitrogênio e fluxos de N2O a partir de solo sob pastagem após aplicação de herbicida

O óxido nitroso (N2O) é um importante gás do efeito estufa, com um alto potencial de provocar o aquecimento global e de vida longa na atmosfera. Grande parte dos fluxos naturais de N2O ocorre a partir dos oceanos, enquanto o restante é resultado principalmente da contribuição de processos microbiológicos (nitrificação e desnitrificação) ocorridos em solos de regiões tropicais. A disponibilidade de N para processos metabólicos dos microrganismos pode ser um importante fator no controle das emissões de N2O nesses solos. O presente trabalho foi realizado com o objetivo de melhorar a compreensão acerca dos controles sobre os fluxos de N2O a partir de solos com pastagem na Amazônia. Foram investigados os efeitos da disponibilidade de N, C e umidade na emissão de N2O a partir do solo de uma pastagem submetida ou não a práticas para recuperação de sua produtividade. O estudo foi realizado em condições de laboratório, incubando o solo coletado nas seguintes situações: (a) Controle - solo com pastagem estabelecida em 1983 e com manejo tradicional, constituída de uma mistura de Brachiaria brinzantha e Panicum maximum, além da presença de uma variedade de plantas invasoras, e (b) Herbicida - dessecação total das plantas da pastagem estabelecida em 1983, para o plantio direto de arroz e posterior ressemeadura de braquiária. É oportuno ressaltar que as amostras de solo (camada de 0-5 cm) das áreas foram coletadas no terceiro dia após a aplicação do agroquímico. Para o estabelecimento das comparações e compreensão dos controles nos fluxos de N2O do solo, foram adicionados ao solo para incubação: nitrato, dextrose e água; além do uso de acetileno para bloquear a oxidação do N2O a N2, estimando, assim, a proporção de N2 que foi emitido do solo. Os maiores fluxos foram observados quando o nitrato foi acrescentado ao solo sob condições de alta umidade. A adição de dextrose (fonte de C) elevou os fluxos de forma mais intensa no solo que recebeu aplicação de herbicida, cuja disponibilidade de N também era maior. Com a aplicação de acetileno foi possível observar que grande parte do N perdido sob formas gasosas ocorre como N2. Desse modo, o processo de desnitrificação mostrou-se dominante nos fluxos de N2O a partir do solo da pastagem estudada, enquanto o N foi o fator principal no controle desses fluxos.

Rotação de culturas no sistema plantio direto em Tibagi (PR): II - Emissões de CO2 e N2O

A atividade agrícola pode alterar a quantidade e qualidade da matéria orgânica do solo (MOS), resultando em emissões de dióxido de carbono (CO2) e óxido nitroso (N2O) do solo para a atmosfera. O sistema plantio direto (SPD) com a utilização de leguminosas em sistemas de rotação é uma estratégia que deve ser considerada tanto para o aumento da quantidade de MOS como para seu efeito na redução das emissões dos gases de efeito estufa. Com o objetivo de determinar os fluxos de gases do efeito estufa (CO2 e N2O) do solo, um experimento foi instalado em Tibagi (PR), em um Latossolo Vermelho distroférrico textura argilosa. Os tratamentos, dispostos em faixas não casualizadas com parcelas subdivididas, foram: sistema plantio direto por 12 anos com sucessões milho/trigo e soja/trigo (PD12 M/T e PD12 S/T, respectivamente) e por 22 anos (PD22 M/T e PD22 S/T, respectivamente). As emissões de CO2 do solo foram aproximadamente 20 % mais elevadas no PD22 em relação ao PD12. As emissões de CO2 apresentaram correlação significativa (R² = 0,85; p < 0,05) com a temperatura do solo, com emissões médias 40 % menores, registradas nos meses com temperaturas mais baixas. As emissões mais elevadas de N2O foram observadas após a colheita das culturas de verão, sobretudo na sucessão milho/trigo, em relação à sucessão soja/trigo. As emissões de N2O foram aproximadamente 25 % maiores após aplicação do fertilizante nitrogenado na cultura do trigo nas duas sucessões e apresentaram correlação significativa (R² = 0,88; p < 0,01) com o grau de saturação de água no solo (Sr %).

CO2, CH4 and N2O fluxes in an Ultisol treated with sewage sludge and cultivated with castor bean

Organic residue application into soil alter the emission of gases to atmosphere and CO2, CH4, N2O may contribute to increase the greenhouse effect. This experiment was carried out in a restoration area on a dystrophic Ultisol (PVAd) to quantify greenhouse gas (GHG) emissions from soil under castor bean cultivation, treated with sewage sludge (SS) or mineral fertilizer. The following treatments were tested: control without N; FertMin = mineral fertilizer; SS5 = 5 t ha-1 SS (37.5 kg ha-1 N); SS10 = 10 t ha-1 SS (75 kg ha-1 N); and SS20 = 20 t ha-1 SS (150 kg ha-1 N). The amount of sludge was based on the recommended rate of N for castor bean (75 kg ha-1), the N level of SS and the mineralization fraction of N from SS. Soil gas emission was measured for 21 days. Sewage sludge and mineral fertilizers altered the CO2, CH4 and N2O fluxes. Soil moisture had no effect on GHG emissions and the gas fluxes was statistically equivalent after the application of FertMin and of 5 t ha-1 SS. The application of the entire crop N requirement in the form of SS practically doubled the Global Warming Potential (GWP) and the C equivalent emissions in comparison with FertMin treatments.

N2O emissions from a cultivated mollisol: optimal time of day for sampling and the role of soil temperature

The correct use of closed field chambers to determine N2O emissions requires defining the time of day that best represents the daily mean N2O flux. A short-term field experiment was carried out on a Mollisol soil, on which annual crops were grown under no-till management in the Pampa Ondulada of Argentina. The N2O emission rates were measured every 3 h for three consecutive days. Fluxes ranged from 62.58 to 145.99 ∝g N-N2O m-2 h-1 (average of five field chambers) and were negatively related (R² = 0.34, p < 0.01) to topsoil temperature (14 - 20 ºC). N2O emission rates measured between 9:00 and 12:00 am presented a high relationship to daily mean N2O flux (R² = 0.87, p < 0.01), showing that, in the study region, sampling in the mornings is preferable for GHG.

Estoque de carbono e nitrogênio e emissão de N2O em diferentes usos do solo na Mata Atlântica

O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto da substituição de pastagens por reflorestamento com eucalipto e mata secundária sobre a dinâmica da matéria orgânica e emissão de N2O, em áreas da Mata Atlântica. As áreas avaliadas localizam-se no Município de Cruzeiro, SP, e têm histórico comum de uso da terra, tendo sido inicialmente ocupadas por pastagem. Desde 1973, uma parte desta área foi reservada para regeneração natural, outra foi ocupada com plantio de eucalipto e outra permaneceu como pastagem. Para quantificar o estoque de C e nitrogênio do solo e a abundância isotópica de 13C na matéria orgânica do solo (MOS), foram coletadas amostras de solo até 1 m de profundidade, com uso de três repetições. A emissão de N2O foi avaliada com câmaras estáticas pelo período de um ano. Não foram observadas diferenças significativas nos estoques de C e N do solo nas áreas de mata e eucalipto, em relação à pastagem. A mata apresenta maior influência sobre a composição da MOS. Na mata de eucalipto ocorrem as maiores perdas anuais de N, pela emissão de N2O.

Observations of air composition in Brazil between the Equator and 20°s during the dry season.

Field measurement programs in Brazil during the dry season months of August and September in 1979 and 1980 have demonstrated the great importance of the continental tropics in global air chemistry. Especially in the mixed layer, the air composition over land is much different from that over the ocean and the land areas are clearly longe scale sources of many inportant trace gases. During the dry season much biomass, burning takes place especially in the cerrado regions leading to substantial emission of air pollutants, such as CO, NOx, N2O, CH4 and other hydrocarbons. Ozone concentrations are alsoenhanced due to photochemical reactions. Biogenic organic emissions from tropical forests play likewise an important role in the photochemistry of the atmosphere. Carbon monoxide was found to be present in high concentrations in the boundary layer of the tropical forest, but ozone concentrations were much lower than in the cerrado.

Projetos de redução de emissões de gases de efeito estufa: desempenho e custos de transação

Com base na nova economia institucional, o foco da pesquisa aqui relatada foi identificar os custos de transação existentes nos projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) e investigar se eles são barreiras para o desenvolvimento do projeto e se podem afetar a eficiência de projetos já implantados. Mais especificamente, foram analisadas as variáveis que afetam as diferenças entre as reduções de emissões estimadas nos projetos de MDL e as reduções realmente verificadas (sucesso de redução - SR), depois do projeto implantado e monitorado, verificando se os projetos agrícolas são mais ou menos eficientes. Em relação ao SR, a maior parte dos projetos não apresenta desempenho satisfatório. No entanto, em volume de reduções, a maior parte dos projetos cumpre mais do que 91% de SR. Os setores mundiais mais eficientes no Brasil são N2O e troca de energia fóssil; os menos eficientes, os setores de agricultura e resíduos sólidos. Finalmente, concluiu-se na pesquisa que os custos de transação afetam o sucesso da redução de MDL, e os mais importantes são os custos ex ante, resultantes de problemas de falhas de informação e problemas de mensuração.

Rotação de culturas no sistema plantio direto em Tibagi (PR): I - Sequestro de carbono no solo

Os manejos conservacionistas, como o sistema plantio direto (SPD), podem ser considerados uma atividade com potencial para sequestrar C no solo. Os objetivos deste trabalho foram quantificar os estoques de C no solo e, juntamente com a dedução das emissões de óxido nitroso (N2O), calcular o sequestro de C do solo sob SPD com diferentes tempos de implantação em duas sucessões de culturas. O experimento foi instalado na Fazenda Santa Branca, em Tibagi (PR), em um Latossolo Vermelho distroférrico de textura argilosa. Os tratamentos, dispostos em faixas não casualizadas com parcelas subdivididas, foram: plantio direto por 12 anos com sucessões milho/trigo e soja/trigo (PD12 M/T e PD12 S/T, respectivamente) e por 22 anos (PD22 M/T e PD22 S/T, respectivamente). Os estoques de C no solo aumentaram com o tempo de implantação do SPD; o incremento no C do solo em 10 anos foi de 35 %, com uma taxa anual de acúmulo de 1,94 t ha-1 ano-1 . A simulação do estoque de C do solo com o uso do modelo unicompartimental mostrou que o elevado aporte de resíduos culturais e a rotação de culturas com uso de leguminosas reduziram a mineralização da matéria orgânica, o que favoreceu o acúmulo de C no solo. As emissões de N2O foram 25 % mais elevadas na sucessão milho/trigo, em relação à soja/trigo, e os diferentes tempos de SPD não promoveram aumento das emissões do N2O. O balanço entre a taxa de acúmulo de C e a emissão de óxido nitroso mostrou que o sistema apresentou saldo positivo no acúmulo de C no solo, o que significou o sequestro de CO2 de 6 t ha-1 ano-1 .

Postharvest nitrous oxide emissions from a subtropical oxisol as influenced by summer crop residues and their management

Nitrous oxide (N2O) is the most important non-CO2 greenhouse gas and soil management systems should be evaluated for their N2O mitigation potential. This research evaluated a long-term (22 years) experiment testing the effect of soil management systems on N2O emissions in the postharvest period (autumn) from a subtropical Rhodic Hapludox at the research center FUNDACEP, in Cruz Alta, state of Rio Grande do Sul. Three treatments were evaluated, one under conventional tillage with soybean residues (CTsoybean) and two under no-tillage with soybean (NTsoybean) and maize residues (NTmaize). N2O emissions were measured eight times within 24 days (May 2007) using closed static chambers. Gas flows were obtained based on the relations between gas concentrations in the chamber at regular intervals (0, 15, 30, 45 min) analyzed by gas chromatography. After soybean harvest, accumulated N2O emissions in the period were approximately three times higher in the untilled soil (164 mg m-2 N) than under CT (51 mg m-2 N), with a short-lived N2O peak of 670 mg m-2 h-1 N. In contrast, soil N2O emissions in NT were lower after maize than after soybean, with a N2O peak of 127 g m-2 h-1 N. The multivariate analysis of N2O fluxes and soil variables, which were determined simultaneously with air sampling, demonstrated that the main driving variables of soil N2O emissions were soil microbial activity, temperature, water-filled pore space, and NO3- content. To replace soybean monoculture, crop rotation including maize must be considered as a strategy to decrease soil N2O emissions from NT soils in Southern Brazil in a Autumn.

Emission of nitrous oxide and carbon dioxide from semi-arid tropical soils in Chiapas México

The semi-arid region of Chiapas is dominated by N2 -fixing shrubs, e.g., Acacia angustissima. Urea-fertilized soil samples under maize were collected from areas covered and uncovered by A. angustissima in different seasons and N2O and CO2 emissions were monitored. The objective of this study was to determine the effects of urea and of the rainy and dry season on gas emissions from semi-arid soil under laboratory conditions. Urea and soil use had no effect on CO2 production. Nitrons oxide emission from soil was three times higher in the dry than in the rainy season, while urea fertilization doubled emissions. Emissions were twice as high from soil sampled under A. angustissima canopy than from arable land, but 1.2 lower than from soil sampled outside the canopy, and five times higher from soil incubated at 40 % of the water-holding capacity (WHC) than at soil moisture content, but 15 times lower than from soil incubated at 100 WHC. It was found that the soil sampling time and water content had a significant effect on N2O emissions, while N fertilizer and sampling location were less influent.

Nitrous oxide and methane fluxes in south Brazilian gleysol as affected by nitrogen fertilizers

Nitrogen fertilizers increase the nitrous oxide (N2O) emission and can reduce the methane (CH4) oxidation from agricultural soils. However, the magnitude of this effect is unknown in Southern Brazilian edaphoclimatic conditions, as well as the potential of different sources of mineral N fertilizers in such an effect. The aim of this study was to investigate the effects of different mineral N sources (urea, ammonium sulphate, calcium nitrate, ammonium nitrate, Uran, controlled- release N fertilizer, and urea with urease inhibitor) on N2O and CH4 fluxes from Gleysol in the South of Brazil (Porto Alegre, RS), in comparison to a control treatment without a N application. The experiment was arranged in a randomized block with three replications, and the N fertilizer was applied to corn at the V5 growth stage. Air samples were collected from a static chambers for 15 days after the N application and the N2O and CH4 concentration were determined by gas chromatography. The topmost emissions occurred three days after the N fertilizer application and ranged from 187.8 to 8587.4 µg m-2 h-1 N. The greatest emissions were observed for N-nitric based fertilizers, while N sources with a urease inhibitor and controlled release N presented the smallest values and the N-ammonium and amidic were intermediate. This peak of N2O emissions was related to soil NO3--N (R² = 0.56, p < 0.08) when the soil water-filled pore space was up to 70 % and it indicated that N2O was predominantly produced by a denitrification process in the soil. Soil CH4 fluxes ranged from -30.1 µg m-2 h-1 C (absorption) to +32.5 µg m-2 h-1 C (emission), and the accumulated emission in the period was related to the soil NH4+-N concentration (R² = 0.82, p < 0.001), probably due to enzymatic competition between nitrification and metanotrophy processes. Despite both of the gas fluxes being affected by N fertilizers, in the average of the treatments, the impact on CH4 emission (0.2 kg ha-1 equivalent CO2-C ) was a hundredfold minor than for N2O (132.8 kg ha-1 equivalent CO2-C). Accounting for the N2O and CH4 emissions plus energetic costs of N fertilizers of 1.3 kg CO2-C kg-1 N regarding the manufacture, transport and application, we estimated an environmental impact of N sources ranging from 220.4 to 664.5 kg ha-1 CO2 -C , which can only be partially offset by C sequestration in the soil, as no study in South Brazil reported an annual net soil C accumulation rate larger than 160 kg ha-1 C due to N fertilization. The N2O mitigation can be obtained by the replacement of N-nitric sources by ammonium and amidic fertilizers. Controlled release N fertilizers and urea with urease inhibitor are also potential alternatives to N2O emission mitigation to atmospheric and systematic studies are necessary to quantify their potential in Brazilian agroecosystems.

Emissão de gases do efeito estufa em diferentes usos da terra no bioma Cerrado

A conversão de áreas nativas com o corte e queima de vegetação seguida do cultivo do solo resultam em mudanças na dinâmica da matéria orgânica do solo, com alterações nas emissões dos gases causadores de efeito estufa (GEE: CO2, CH4 e N2O) da biosfera para a atmosfera, que causam a elevação da temperatura média e, consequentemente, as mudanças climáticas globais. O objetivo deste estudo foi verificar as relações entre os fluxos de CO2, CH4 e N2O com a umidade, biomassa microbiana e as formas inorgânicas de N no solo com diferentes usos das terras no bioma Cerrado (Rio Verde, Goiás). O clima da região é do tipo Aw (Köppen-Geiger), e o solo foi classificado como Latossolo Vermelho distrófico caulinítico textura argilosa com vegetação original de Cerradão. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado (DIC), com quatro tratamentos (áreas): vegetação nativa - Cerradão (CE); pastagem (PA) de braquiária, semeadura convencional (SC) de soja; e semeadura direta (SD) de milho sucedido por milheto. As emissões anuais de CO2 e N2O não mostraram diferenças significativas entre os tratamentos; isso ocorreu devido à elevada variação nos fluxos dos gases em decorrência da sazonalidade no clima, com as menores emissões observadas durante o inverno, devido à ausência da umidade do solo. A média na emissão de CO2 foi de 108,9 ± 85,6 mg m-2 h-1 , e para o N2O, de 13,5 ± 7,6 µg m-2 h-1. Os fluxos de CH4 apresentaram diferenças significativas somente para a pastagem, com emissão de 32 µg m-2 h-1 , enquanto nas demais áreas foram observados influxos entre 46 e 15 µg m-2 h-1 . Com os resultados das correlações, pode-se verificar que a umidade foi a variável do solo que apresentou maior correlação com o fluxo dos três gases de efeito estufa. O teor de N-NO3- e as emissões de CO2 mostraram correlações para todas as áreas. Quando consideradas as correlações para todos os tratamentos conjuntamente, verificou-se que os fluxos dos três gases apresentaram correlações significativas com os teores de C e N-microbiano. Contudo, a relação Cmicro:Nmicro não mostrou correlação significativa com o fluxo dos gases de efeito estufa. A pastagem foi a única situação em que os fluxos de CO2 e N2O apresentaram correlação com as quantidades de N-inorgânico. Os resultados sugerem que os fluxos dos GEE são dependentes do regime pluvial no bioma Cerrado, principalmente nas áreas cultivadas que recebem altas doses de fertilizantes para o aumento da produtividade.

Mitigation of methane and nitrous oxide emissions from flood-irrigated rice by no incorporation of winter crop residues into the soil

Winter cover crops are sources of C and N in flooded rice production systems, but very little is known about the effect of crop residue management and quality on soil methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) emissions. This study was conducted in pots in a greenhouse to evaluate the influence of crop residue management (incorporated into the soil or left on the soil surface) and the type of cover-crop residues (ryegrass and serradella) on CH4 and N2O emissions from a flooded Albaqualf soil cultivated with rice (Oryza sativa L.). The closed chamber technique was used for air sampling and the CH4 and N2O concentrations were analyzed by gas chromatography. Soil solution was sampled at two soil depths (2 and 20 cm), simultaneously to air sampling, and the contents of dissolved organic C (DOC), NO3-, NH4+, Mn2+, and Fe2+ were analyzed. Methane and N2O emissions from the soil where crop residues had been left on the surface were lower than from soil with incorporated residues. The type of crop residue had no effect on the CH4 emissions, while higher N2O emissions were observed from serradella (leguminous) than from ryegrass, but only when the residues were left on the soil surface. The more intense soil reduction verified in the deeper soil layer (20 cm), as evidenced by higher contents of reduced metal species (Mn2+ and Fe2+), and the close relationship between CH4 emission and the DOC contents in the deeper layer indicated that the sub-surface layer was the main CH4 source of the flooded soil with incorporated crop residues. The adoption of management strategies in which crop residues are left on the soil surface is crucial to minimize soil CH4 and N2O emissions from irrigated rice fields. In these production systems, CH4 accounts for more than 90 % of the partial global warming potential (CH4+N2O) and, thus, should be the main focus of research.

Brachiaria species affecting soil nitrification

Nitrification can lead to substantial losses of the applied N through nitrate leaching and N2O emission. The regulation of nitrification may be a strategy to improve fertilizer N recovery and increase its agronomic efficiency. The objective of this study was to evaluate the inhibiting capacity of nitrification in soil by Brachiaria species. The greenhouse experiment was conducted using pots with 10 dm³ of a Red Latosol sample. The treatments consisted of the cultivation of three forage species (Brachiaria brizantha, B. ruziziensis and B. decumbens) and four n rates (0, 100, 200, and 300 mg/pot), and the control (without plants). In the absence of the forage plants, all N fertilization levels raised the N-NO3- soil levels, as a result of nitrification. The mineralization of organic matter supplied much of the N requirement of the forage plants and nitrification was influenced in the rhizosphere of B. brizantha; however, this effect was not high enough to alter the N-NH4+ level in the total soil volume of the pot.

EFFECT OF RICE STRAW AND NITRATE LEVELS IN SOIL SOLUTION ON NITROUS OXIDE EMISSION

Among the greenhouse gases, nitrous oxide (N2O) is considered important, in view of a global warming potential 296 times greater than that of carbon dioxide (CO2) and its dynamics strongly depend on the availability of C and mineral N in the soil. The understanding of the factors that define emissions is essential to develop mitigation strategies. This study evaluated the dynamics of N2O emissions after the application of different rice straw amounts and nitrate levels in soil solution. Pots containing soil treated with sodium nitrate rates (0, 50 and 100 g kg-1 of NO−3-N) and rice straw levels (0, 5 and 10 Mg ha-1), i.e., nine treatments, were subjected to anaerobic conditions. The results showed that N2O emissions were increased by the addition of greater NO−3 amounts and reduced by large straw quantities applied to the soil. On the 1st day after flooding (DAF), significantly different N2O emissions were observed between the treatments with and without NO−3 addition, when straw had no significant influence on N2O levels. Emissions peaked on the 4th DAF in the treatments with highest NO−3-N addition. At this moment, straw application negatively affected N2O emissions, probably due to NO−3 immobilization. There were also alterations in other soil electrochemical characteristics, e.g., higher straw levels raised the Fe, Mn and dissolved C contents. These results indicate that a lowering of NO−3 concentration in the soil and the increase of straw incorporation can decrease N2O emissions.