RESUMO

Os modelos de simulação, uma vez calibrados localmente, são ferramentas úteis para a avaliação dos impactos da agricultura sobre a dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) e planejamento de sistemas agrícolas sustentáveis em escala regional. O presente trabalho teve como objetivo estudar a dinâmica do COS em um LATOSSOLO BRUNO Aluminoférrico típico muito argiloso, localizado em uma região de clima subtropical, por meio de simulações com o modelo Century - versão 4.0, apoiado em levantamentos históricos e técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Verificou-se que, para o período atual, a mudança de uso do solo, representada pela conversão da vegetação nativa em agricultura, causou uma redução no conteúdo de carbono ao longo dos anos, sendo que as lavouras com maior tempo de exploração e submetidas ao preparo convencional apresentaram os menores estoques. Por outro lado, nas simulações futuras (ano 2058), verifica-se que as lavouras, quando sob manejos conservacionistas, podem recuperar, e até superar, os estoques de COS encontrados no solo sob vegetação nativa de campo.

Simulation models are useful tools for assessment of the impacts of agriculture on nutrient and soil organic C (SOC) dynamics. Results of simulation studies can be applied to develop sustainable agricultural systems. This study simulated SOC in clayey Humic Hapludox with Century model (version 4.0) in a subtropical climate, with support from historical soil and land-use surveys; GIS and remote sensing techniques. Major reductions in SOC stocks were observed after land under native vegetation was converted to agricultural use, especially under annual crops managed under conventional tillage. Simulations of these soils under current management to the year 2058 showed that soils under conservation systems (especially no tillage) can recover and in some cases even exceed the original SOC stocks under native vegetation.

RESUMO

Simulation models are useful tools for assessment of the impacts of agriculture on nutrient and soil organic C (SOC) dynamics. Results of simulation studies can be applied to develop sustainable agricultural systems. This study simulated SOC in clayey Humic Hapludox with Century model (version 4.0) in a subtropical climate, with support from historical soil and land-use surveys; GIS and remote sensing techniques. Major reductions in SOC stocks were observed after land under native vegetation was converted to agricultural use, especially under annual crops managed under conventional tillage. Simulations of these soils under current management to the year 2058 showed that soils under conservation systems (especially no tillage) can recover and in some cases even exceed the original SOC stocks under native vegetation.

Os modelos de simulação, uma vez calibrados localmente, são ferramentas úteis para a avaliação dos impactos da agricultura sobre a dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) e planejamento de sistemas agrícolas sustentáveis em escala regional. O presente trabalho teve como objetivo estudar a dinâmica do COS em um LATOSSOLO BRUNO Aluminoférrico típico muito argiloso, localizado em uma região de clima subtropical, por meio de simulações com o modelo Century - versão 4.0, apoiado em levantamentos históricos e técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Verificou-se que, para o período atual, a mudança de uso do solo, representada pela conversão da vegetação nativa em agricultura, causou uma redução no conteúdo de carbono ao longo dos anos, sendo que as lavouras com maior tempo de exploração e submetidas ao preparo convencional apresentaram os menores estoques. Por outro lado, nas simulações futuras (ano 2058), verifica-se que as lavouras, quando sob manejos conservacionistas, podem recuperar, e até superar, os estoques de COS encontrados no solo sob vegetação nativa de campo.

RESUMO

Simulation models are useful tools for assessment of the impacts of agriculture on nutrient and soil organic C (SOC) dynamics. Results of simulation studies can be applied to develop sustainable agricultural systems. This study simulated SOC in clayey Humic Hapludox with Century model (version 4.0) in a subtropical climate, with support from historical soil and land-use surveys; GIS and remote sensing techniques. Major reductions in SOC stocks were observed after land under native vegetation was converted to agricultural use, especially under annual crops managed under conventional tillage. Simulations of these soils under current management to the year 2058 showed that soils under conservation systems (especially no tillage) can recover and in some cases even exceed the original SOC stocks under native vegetation.

Os modelos de simulação, uma vez calibrados localmente, são ferramentas úteis para a avaliação dos impactos da agricultura sobre a dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) e planejamento de sistemas agrícolas sustentáveis em escala regional. O presente trabalho teve como objetivo estudar a dinâmica do COS em um LATOSSOLO BRUNO Aluminoférrico típico muito argiloso, localizado em uma região de clima subtropical, por meio de simulações com o modelo Century - versão 4.0, apoiado em levantamentos históricos e técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Verificou-se que, para o período atual, a mudança de uso do solo, representada pela conversão da vegetação nativa em agricultura, causou uma redução no conteúdo de carbono ao longo dos anos, sendo que as lavouras com maior tempo de exploração e submetidas ao preparo convencional apresentaram os menores estoques. Por outro lado, nas simulações futuras (ano 2058), verifica-se que as lavouras, quando sob manejos conservacionistas, podem recuperar, e até superar, os estoques de COS encontrados no solo sob vegetação nativa de campo.

RESUMO

The adjustment of stocking rate to the available forage is one of the most efficient ways to enhance sustainability of production in natural pastures. The definition of the best level of herbage allowance must consider results of animal performance, in association with aspects related to the soil. This research aimed to evaluate the physical attributes of a Paledult soil (300 g kg-1 clay) under natural pasture managed for 18 years with different grazing intensities, represented by daily herbage allowances of 4, 8, 12 and 16 kg dry matter per each 100 kg animal live weight. The effect of trampling and excreta accumulation due to the concentration of animals close to water sources was also evaluated, in comparison with areas regularly grazed. An area without grazing was included as a control. Changes in the soil attributes were observed. They were related to grazing intensity ant to other factors, such as trampling intensity and excreta distribution. Such alterations occurred mainly on the soil surface layer, where the soil density and microporosity increased, and macroporosity decreased in grazing areas compared to the no-grazed control. The diameter of stable soil aggregates was larger on herbage allowances of 8 and 12%. Results indicate that intermediate grazing intensities (8-12%) are more adequate for this environment.

O ajuste da carga animal à oferta de forragem é uma das formas mais eficientes de conferir sustentabilidade ao uso de pastagens naturais. A definição do nível de oferta deve considerar, além do desempenho animal, aspectos relacionados à qualidade do solo. Este estudo objetivou avaliar atributos físicos de um Argissolo Vermelho Amarelo (300 g kg-1 argila) sob pastagem natural, manejada por 18 anos com intensidades de pastejo representadas por níveis de oferta diária de forragem de 4, 8, 12 e 16 kg de matéria seca para cada 100 kg de peso vivo animal, equivalentes à ofertas de 4, 8, 12 e 16%. Os efeitos do pisoteio e do acúmulo de dejetos pela concentração de animais nas proximidades de fontes de água foram avaliados, dividindo-se os piquetes em dois ambientes: áreas pastejadas normalmente e áreas de concentração dos animais. Uma área não pastejada adjacente ao experimento foi incluída como testemunha. Verificou-se que as alterações nos atributos do solo estão relacionadas à intensidade do pastejo, além de outros fatores como intensidade de pisoteio e distribuição de dejetos. Tais alterações ocorreram, principalmente, na camada superficial do solo, observando-se aumento da densidade e da microporosidade e redução da macroporosidade, quando comparadas à testemunha. Maior estabilidade de agregados foi observada nas ofertas de 8 e 12%. Os resultados indicam que intensidades de paste

RESUMO

The adjustment of stocking rate to the available forage is one of the most efficient ways to enhance sustainability of production in natural pastures. The definition of the best level of herbage allowance must consider results of animal performance, in association with aspects related to the soil. This research aimed to evaluate the physical attributes of a Paledult soil (300 g kg-1 clay) under natural pasture managed for 18 years with different grazing intensities, represented by daily herbage allowances of 4, 8, 12 and 16 kg dry matter per each 100 kg animal live weight. The effect of trampling and excreta accumulation due to the concentration of animals close to water sources was also evaluated, in comparison with areas regularly grazed. An area without grazing was included as a control. Changes in the soil attributes were observed. They were related to grazing intensity ant to other factors, such as trampling intensity and excreta distribution. Such alterations occurred mainly on the soil surface layer, where the soil density and microporosity increased, and macroporosity decreased in grazing areas compared to the no-grazed control. The diameter of stable soil aggregates was larger on herbage allowances of 8 and 12%. Results indicate that intermediate grazing intensities (8-12%) are more adequate for this environment.

O ajuste da carga animal à oferta de forragem é uma das formas mais eficientes de conferir sustentabilidade ao uso de pastagens naturais. A definição do nível de oferta deve considerar, além do desempenho animal, aspectos relacionados à qualidade do solo. Este estudo objetivou avaliar atributos físicos de um Argissolo Vermelho Amarelo (300 g kg-1 argila) sob pastagem natural, manejada por 18 anos com intensidades de pastejo representadas por níveis de oferta diária de forragem de 4, 8, 12 e 16 kg de matéria seca para cada 100 kg de peso vivo animal, equivalentes à ofertas de 4, 8, 12 e 16%. Os efeitos do pisoteio e do acúmulo de dejetos pela concentração de animais nas proximidades de fontes de água foram avaliados, dividindo-se os piquetes em dois ambientes: áreas pastejadas normalmente e áreas de concentração dos animais. Uma área não pastejada adjacente ao experimento foi incluída como testemunha. Verificou-se que as alterações nos atributos do solo estão relacionadas à intensidade do pastejo, além de outros fatores como intensidade de pisoteio e distribuição de dejetos. Tais alterações ocorreram, principalmente, na camada superficial do solo, observando-se aumento da densidade e da microporosidade e redução da macroporosidade, quando comparadas à testemunha. Maior estabilidade de agregados foi observada nas ofertas de 8 e 12%. Os resultados indicam que intensidades de paste

RESUMO

Organic carbon (C) concentration evaluated by the Walkley-Black method, and total nitrogen(N)concentration determined by Kjeldahl method, were compared with corresponding results of C and N concentrations obtained through the dry combustion method (Elementar Vario EL analyzer), using samples of ten soil layers down to the depth of 107.5 cm of a kaolinitic Typic Paleudult (220-418 g clay kg-1 along the profile) subjected to no-till cropping systems [fallow bare soil, pigeon pea (Cajanus cajan L. Millsp.) plus maize, and lablab (Lablab purpureum L. Sweet) plus maize]. A close correlation (R² > 0.96) was observed between the C results of the Walkley-Black and dry combustion methods, but a correction was suggested to be applied to C results of Walkley-Black (C = 1.05C W.Black + 0.47). A close correlation (R² > 0.96) was also found between results of Kjeldahl-N and dry combustion-N, but no correction was necessary to be applied. The relationships between results of Walkley-Black and dry combustion and between results of Kjeldahl and dry combustion did not change among soil samples from different management systems, in disagreement to findings of a previous study where results of analytical C recovery were influenced by samples from different managements, supposedly because changes in lability or recalcitrance of organic matter might have affected the wet combustion reactions. A poor correlation (R² = 0.42) was found between the C:N ratios based on Walkley-Black and Kjeldahl analysis and the C:N ratios based on dry combustion analysis. The methods for C and N determination did not affect the interpretation of the effects of management systems on soil C and N stocks.

Resultados de concentração de carbono (C), obtidos pelo método Walkley-Black, e resultados de concentração de nitrogênio (N) total, determinados pelo método Kjeldahl, foram comparados com os correspondentes resultados de C e N obtidos pelo método de combustão seca (analisador Elementar Vario EL), utilizando-se amostras de dez camadas de um Argissolo Vermelho até a profundidade de 107.5 cm (220-418 g argila kg-1 ao longo do perifl), manejado em sistemas de culturas de plantio direto [solo descoberto, guandu (Cajanus cajan L. Millsp.) mais milho, e lab lab (Lablab purpureum L. Sweet) mais milho]. Alta correlação (R² > 0.96) foi observada entre os resultados de C-Walkley-Black e C-combustão seca. Uma correção foi sugerida para os resultados de C-Walkley-Black (C = 1.05C W.Black + 0.47). Elevada correlação (R² > 0.96) também foi observada entre os resultados de N-Kjeldahl e N-combustão seca, não sendo necessária a aplicação de uma correção aos resultados de N-Kjeldahl. A relação entre os resultados de Walkley-Black e combustão seca e entre os resultados de Kjeldahl e combustão seca não mudaram entre amostras de solo de diferentes sistemas de manejo, diferindo dos resultados de um trabalho anterior onde a recuperação analítica de C foi influenciada por amostras oriundas de diferentes manejos, supostamente por alterações na labilidade ou recalcitrância da matéria orgânica terem afetado as reações de combustão úmida. Uma baixa correlação (R² = 0.42) foi observada entre a relação C:N baseada nas análises Walkley-Black e Kjeldahl e a relação C:N baseada na combustão seca. Os métodos de determinação de C e N não afetaram as interpretações do efeito de sistemas de manejo sobre os estoques de C e N no solo.

RESUMO

Organic carbon (C) concentration evaluated by the Walkley-Black method, and total nitrogen(N)concentration determined by Kjeldahl method, were compared with corresponding results of C and N concentrations obtained through the dry combustion method (Elementar Vario EL analyzer), using samples of ten soil layers down to the depth of 107.5 cm of a kaolinitic Typic Paleudult (220-418 g clay kg-1 along the profile) subjected to no-till cropping systems [fallow bare soil, pigeon pea (Cajanus cajan L. Millsp.) plus maize, and lablab (Lablab purpureum L. Sweet) plus maize]. A close correlation (R² > 0.96) was observed between the C results of the Walkley-Black and dry combustion methods, but a correction was suggested to be applied to C results of Walkley-Black (C = 1.05C W.Black + 0.47). A close correlation (R² > 0.96) was also found between results of Kjeldahl-N and dry combustion-N, but no correction was necessary to be applied. The relationships between results of Walkley-Black and dry combustion and between results of Kjeldahl and dry combustion did not change among soil samples from different management systems, in disagreement to findings of a previous study where results of analytical C recovery were influenced by samples from different managements, supposedly because changes in lability or recalcitrance of organic matter might have affected the wet combustion reactions. A poor correlation (R² = 0.42) was found between the C:N ratios based on Walkley-Black and Kjeldahl analysis and the C:N ratios based on dry combustion analysis. The methods for C and N determination did not affect the interpretation of the effects of management systems on soil C and N stocks.

Resultados de concentração de carbono (C), obtidos pelo método Walkley-Black, e resultados de concentração de nitrogênio (N) total, determinados pelo método Kjeldahl, foram comparados com os correspondentes resultados de C e N obtidos pelo método de combustão seca (analisador Elementar Vario EL), utilizando-se amostras de dez camadas de um Argissolo Vermelho até a profundidade de 107.5 cm (220-418 g argila kg-1 ao longo do perifl), manejado em sistemas de culturas de plantio direto [solo descoberto, guandu (Cajanus cajan L. Millsp.) mais milho, e lab lab (Lablab purpureum L. Sweet) mais milho]. Alta correlação (R² > 0.96) foi observada entre os resultados de C-Walkley-Black e C-combustão seca. Uma correção foi sugerida para os resultados de C-Walkley-Black (C = 1.05C W.Black + 0.47). Elevada correlação (R² > 0.96) também foi observada entre os resultados de N-Kjeldahl e N-combustão seca, não sendo necessária a aplicação de uma correção aos resultados de N-Kjeldahl. A relação entre os resultados de Walkley-Black e combustão seca e entre os resultados de Kjeldahl e combustão seca não mudaram entre amostras de solo de diferentes sistemas de manejo, diferindo dos resultados de um trabalho anterior onde a recuperação analítica de C foi influenciada por amostras oriundas de diferentes manejos, supostamente por alterações na labilidade ou recalcitrância da matéria orgânica terem afetado as reações de combustão úmida. Uma baixa correlação (R² = 0.42) foi observada entre a relação C:N baseada nas análises Walkley-Black e Kjeldahl e a relação C:N baseada na combustão seca. Os métodos de determinação de C e N não afetaram as interpretações do efeito de sistemas de manejo sobre os estoques de C e N no solo.

RESUMO

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.

Assuntos

RESUMO

The sellection of the method for evaluating greenhouse gases (GHG) emissions is an important step in studies aiming at the development of agricultural practices with potential to mitigate the global warming. The objective of this review was to present advantages and disvantages of available methods to quantify fluxes of carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) in the soil-atmosphere system. Carbon sequestration or annual net influx rates of C-CO2 in conservation tillage systems can be evaluated through the soil carbon budget. In situ evaluations can be carried out with closed chambers, where alkaline traps are used to determination of daily influxes of CO2 while gas chromatography and automatic infrared gas analyzers permit to estimate horary fluxes. In addition to CO2, gas chromatography is able to measure N2O and CH4 emissions, gases that have a global warming potential 296 and 23 times higher than CO2, respectively. Measurement of the three GHG emissions permit to estimate the net effect of soil management systems on atmosphere rodiative forcing in equivalent C.

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.

RESUMO

The sellection of the method for evaluating greenhouse gases (GHG) emissions is an important step in studies aiming at the development of agricultural practices with potential to mitigate the global warming. The objective of this review was to present advantages and disvantages of available methods to quantify fluxes of carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) in the soil-atmosphere system. Carbon sequestration or annual net influx rates of C-CO2 in conservation tillage systems can be evaluated through the soil carbon budget. In situ evaluations can be carried out with closed chambers, where alkaline traps are used to determination of daily influxes of CO2 while gas chromatography and automatic infrared gas analyzers permit to estimate horary fluxes. In addition to CO2, gas chromatography is able to measure N2O and CH4 emissions, gases that have a global warming potential 296 and 23 times higher than CO2, respectively. Measurement of the three GHG emissions permit to estimate the net effect of soil management systems on atmosphere rodiative forcing in equivalent C.

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.