Preparo do solo e emissão de CO₂, temperatura e umidade do solo em área canavieira

Soil tillage and emission of CO₂, soil temperature and soil moisture in a sugarcane area

Resumos

O preparo mecânico do solo é uma das práticas agrícolas que contribuem para o aumento da perda de carbono via emissão de CO₂ do solo (FCO₂). Com este trabalho objetivou-se investigar o efeito de três sistemas de preparo do solo na FCO₂, temperatura e umidade do solo em área de reforma da cultura de cana-de-açúcar. A área experimental foi constituída de três parcelas, cada uma recebendo um dos preparos do solo: preparo convencional (PC), subsolagem convencional (SC) e subsolagem localizada (SL). A FCO₂, temperatura e a umidade do solo foram avaliadas durante o período total de 17 dias. A FCO₂ foi maior no preparo PC (0,75 g CO₂ m^-2 h^-1). A temperatura do solo não diferiu (p > 0,05) entre as subsolagens: SL (26,2 ºC) e SC (25,9 ºC). A umidade do solo foi maior na SL (24%), seguida pela SC (21,8%) e preparo PC (18,3%). Apenas no preparo PC foi observada correlação significativa (r = –0,71; p < 0,05) entre FCO₂ e a temperatura do solo. O preparo PC apresentou emissão total (2.864,3 kg CO₂ ha^-1), superior às emissões nas subsolagens: SC (1.970,9 kg CO₂ ha^-1) e SL (1.707,7 kg CO₂ ha^-1). A conversão do sistema de preparo PC para a SL diminuiu as emissões de CO₂ do solo, reduzindo a contribuição da agricultura para o aumento dos gases de efeito estufa na atmosfera.

respiração do solo; subsolagem; cana-de-açúcar; gases do efeito estufa

Soil tillage is one of the agricultural practices that may contribute to increase the loss of carbon through emission of CO₂ (FCO₂). The aim of this study was to investigate the effect of three soil tillage systems on FCO₂, soil temperature and soil moisture in a sugarcane area under reform. The experimental area consisted of three tillage plots: conventional tillage (CT), conventional subsoiling (CS), and localized subsoiling (LS). FCO₂, soil temperature and soil moisture were measured over a period of 17 days. FCO₂ showed the highest value in CT (0.75 g CO₂ m^-2 h^-1). Soil temperature presented no significant difference (p > 0.05) between LS (26.2 °C) and CS (25.9 °C). Soil moisture was higher in LS (24%), followed by CS (21.8%) and CT (18.3%). A significant correlation (r= ‒0.71; p < 0.05) between FCO₂ and soil temperature was observed only in CT. The conventional tillage presented a total emission (2,864.3 kg CO₂ ha^-1) higher than the emissions observed in CS (1,970.9 kg CO₂ ha^-1) and LS (1,707.7 kg CO₂ ha^-1). The conversion from CT to LS decreased soil CO₂ emissions, reducing the contribution of agriculture in increasing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere.

soil respiration; subsoiling; sugarcane; greenhouse gases

Introdução

O aumento da concentração global dos gases de efeito estufa, tais como, o dióxido de carbono (CO₂), o metano (CH₄) e o óxido nitroso (N₂O) contribuem para a alteração do balanço da entrada e saída da energia proveniente da radiação solar no sistema Terra-atmosfera, tendendo a elevar a temperatura média do planeta e provocar as mudanças climáticas globais (Solomon et al., 2007).

A agricultura mundial é responsável pela emissão de quantidades significativas de CO₂, CH₄ e N₂O para atmosfera contribuindo com 11, 47 e 58% do total das emissões antrópicas desses gases, respectivamente (IPCC, 2007).

No Brasil, a participação da agricultura na emissão desses gases no total das emissões antrópicas é acentuada, sendo 75, 78 e 91% para CO₂, CH₄ e N₂O, respectivamente (Cerri et al., 2007) quando então se considera a conversão de áreas naturais em agrícolas. No país, a área cultivada com cana-de-açúcar na safra 2013/14 é de aproximadamente 8,89 milhões de hectares sendo a produção estimada em 653,8 milhões de toneladas. Na mesma safra, para o Estado de São Paulo, maior produtor nacional de cana-de-açúcar, são estimados 4,7 milhões de hectares cultivados e uma produção de 367,2 milhões de toneladas de cana-de-açúcar (CONAB, 2014). Estima-se que 722,3 mil hectares da área pertencente ao estado de São Paulo foram reformados na safra 2013/14 (CANASAT, 2014).

As emissões oriundas do solo, associadas à perda de carbono do solo via emissão de CO₂ em áreas agrícolas, frequentemente não são consideradas devido à sua grande variação no tempo (Schwendenmann et al., 2003; Epron et al., 2006) e no espaço (Teixeira et al., 2012) e por ser um fenômeno resultante de uma interação complexa das propriedades físicas, químicas, biológicas e climáticas (Epron et al., 2006; Kasper et al. 2009; Lal, 2009; Ussiri & Lal, 2009; Moitinho et al., 2013; Silva-Olaya et al., 2013).

Uma vez identificados os fatores que influenciam a emissão de CO₂ do solo em áreas agrícolas, abrem-se oportunidades para adoção de práticas que reduzam as emissões líquidas desse gás. A exemplo da adoção de práticas agrícolas mais conservacionistas, como o cultivo mínimo e o plantio direto que em substituição ao plantio convencional aumentam o potencial de sequestro e o estoque de carbono no solo (La Scala et al., 2006; Cerri et al., 2007). Assim, a conversão do sistema de preparo convencional para o preparo reduzido ou mínimo do solo pode contribuir para a redução da emissão de CO₂ do solo para a atmosfera (Lal, 2009).

O preparo do solo tem, por objetivo, a desagregação das camadas compactadas do solo, proporcionando um ambiente adequado ao crescimento e desenvolvimento radicular das plantas diminuindo a resistência mecânica ao crescimento das raízes e melhorando as condições de aeração e infiltração de água no solo (Fortin et al., 1996). No entanto, a quebra dos agregados do solo expõe parte do carbono orgânico lábil protegido em seu interior e o torna disponível à degradação microbiana (Reicosky & Archer 2007; Lal, 2009). Neste processo os microrganismos obtêm energia por meio da oxidação de carboidratos, com consequente produção de água e CO₂ (Six et al., 2006). Além disso, o preparo intensivo do solo pode reduzir a cobertura vegetal que protege o solo, expondo-o à radiação solar o que resulta, na elevação da temperatura (Licht & Al-Kaisi, 2005) e redução da umidade do solo (Schwartz et al., 2010), favorecendo a atividade microbiana.

Desta forma e considerando que no tipo de mobilização causada pela operação mecanizada a porção de solo impactado e a presença ou não de cobertura vegetal influenciam na magnitude da perda de CO₂ dos solos objetivou-se, com este trabalho, investigar o efeito de três sistemas de preparodo solo na emissão de CO₂, temperatura e umidade do solo durante a reforma do canavial no interior do Estado de São Paulo.

Material e Métodos

O experimento foi conduzido em janeiro de 2013 no município de Barrinha, Estado de São Paulo. A área experimental, cujas coordenadas centrais são 21° 13' S e 48° 06' O, está localizada a 543 m de altitude. O solo é classificado como Latossolo Vermelho distroférrico de textura muito argilosa (Santos et al., 2013) e relevo plano com declividade menor que 0,5%. No local cultiva-se cana-de-açúcar (Saccharum spp.) há mais de oito anos com o sistema de colheita mecanizada, sendo a última reforma do canavial executada no ano de 2008.

De acordo com a classificação de Thornthwaite, o clima local pode ser definido como B1rA’a’, tipo Megatérmico Úmido, com pouco ou nenhum déficit hídrico, sendo a evapotranspiração de verão menor que 35% da evapotranspiração anual. A temperatura média anual é de 23 °C e a precipitação média anual é de 1.443 mm, com período de maior concentração nos meses de outubro a março e precipitações mais espaçadas e com menores intensidades nos meses de abril a setembro.

No dia 28 de janeiro de 2013 foi instalado o experimento em três parcelas cada uma contendo 15 pontos e representadas por colares de PVC totalizando 45 pontos amostrais utilizados para as avaliações da emissão de CO₂ (FCO₂), temperatura (T_solo) e umidade (U_solo) do solo (Observação: Os pontos indicam a posição dos colares de PVC na parcela utilizados para as avaliações da emissão de CO₂ do solo. As setas indicam o caminhamento realizado iniciando em (A) terminando em (B), Figura 1). Cada parcela recebeu um tipo de preparo do solo constituído por preparo convencional (PC), subsolagem convencional (SC) e subsolagem localizada (SL) em área de reforma de canavial.

Figura 1
Croqui da área experimental indicando as parcelas com preparo convencional (PC), subsolagem convencional (SC) e subsolagem localizada (SL)

Obs.: Os pontos indicam a posição dos colares de PVC na parcela utilizados para as avaliações da emissão de CO₂ do solo. As setas indicam o caminhamento realizado iniciando em (A) terminando em (B)

O delineamento experimental utilizado para a avaliação da FCO₂, temperatura e umidade do solo foi o inteiramente casualizado com parcelas subdivididas no tempo. Não foram consideradas pseudo-replicações sendo o sorteio aleatório utilizado para a escolha das parcelas.

As parcelas experimentais apresentaram área variável com 30 m de comprimento e largura igual do implemento utilizado em cada sistema de preparo (Figura 1). Em cada parcela foram distribuídos ordenadamente em diagonal e inseridos no solo,15 colares de PVC (diâmetro de 0,10 m) numa profundidade de 0,03 m, sendo utilizados para a acoplagem da câmara de solo para a avaliação da emissão de CO₂. As parcelas foram consideradas homogêneas quanto às propriedades físicas do solo (textura e estrutura inicial): densidade (1,35 g cm^-3), volume total de poros (50,55%), argila (58,54%), silte (20,23%) e areia total (17,20%) e químicas do solo: teor de matéria orgânica (32 g dm^-3) e pH (5,4).

Previamente às operações de preparo do solo foi realizada a eliminação mecânica da soqueira da cana-de-açúcar em área total no dia 29 de maio de 2012, sendo uma de suas funções o controle da população do bicudo da cana-de-açúcar (Sphenophorus levis). A operação foi feita com implemento constituído de enxadas rotativas que, em alta rotação, cortam o solo e a soqueira, havendo a quebra dos torrões de solo e a separação das raízes da soqueira do contato com o solo. Após a eliminação mecânica da soqueira, no dia 1 de junho de 2012, foram realizadas as seguintes operações, em sequência: calagem, utilizando calcário dolomítico com PRNT de 90%, a uma quantidade de 2,3 t ha^-1 e gessagem, sendo aplicado gesso agrícola (CaSO₄) a uma quantidade de 1,24 t ha^-1 e passagem de grade niveladora naprofundidade de trabalho de 0,20 m.

As operações mecanizadas de preparo do solo foram realizadas no dia 28 de janeiro de 2013 com o uso de um trator CASE MX240 de 240 cv de potência a 2.000 rpm, ao qual foram acoplados os implementos utilizados em cada sistema de preparo do solo.

O preparo convencional (PC) consistiu na utilização de uma grade intermediária de arrasto de dupla ação deslocada, com 28 discos de 28” do tipo recortado sendo 14 discos na seção dianteira e 14 na seção traseira. A largura de trabalho do implemento é de 3,50 m e a profundidade de trabalho de 0,25 m. Foram realizadas duas passadas com a grade a uma velocidade média de aproximadamente 7 km h^-1, a segunda imediatamente após a primeira, de forma a simular o efeito da grade aradora. Neste preparo o consumo médio de diesel é alto (40 L ha^-1) e a capacidade operacional é baixa (1,2 ha h^-1). Para medir o consumo de diesel, como as operações de cada trator são controladas com o GPS foi possível verificar a quantidade de área preparada; considerando que o trator inicia as operações com o tanque de combustível completo, no próximo reabastecimento completo foi possível medir o volume de combustível utilizado na operação anterior; portanto, dividiu-se o volume de diesel do reabastecimento pela área trabalhada na operação anterior ao reabastecimento.

A subsolagem convencional (SC) consistiu na utilização de um subsolador de arrasto constituído de 5 hastes do tipo reta com ponteira estreita, com espaçamento de 0,40 m entre hastes, um disco de corte por haste e dois rolos destorroadores. A largura de trabalho do implemento é de 2,00 m e a profundidade de trabalho de 0,40 a 0,45 m. O subsolador foi passado uma vez sobre a parcela correspondente a este preparo, na velocidade média de aproximadamente 3,5 km h^-1. Na subsolagem convencional o solo das camadas sub-superficiais de toda a área é mobilizado, sendo a palha da cana-de-açúcar cortada apenas na linha de passagem da haste do subsolador e incorporada ao solo. Semelhante ao preparo convencional, neste preparo o consumo médio de diesel e a capacidade operacional são de 40 L ha^-1 e 1,2 ha h^-1, respectivamente.

A subsolagem localizada (SL) foi realizada com um subsolador montado modificado constituído de 4 hastes do tipo reta, cada uma com ponteira estreita dotada de uma asa voltada para o lado interno da linha de plantio e dois rolos destorroadores. Cada par de hastes subsola uma linha de plantio, portanto o implemento utilizado subsola 2 linhas de plantio espaçadas 1,50 m, sendo a largura de trabalho de 3,00 m e a profundidade de trabalho de 0,40 a 0,45 m. O subsolador modificado foi passado uma vez sobre a parcela correspondente a este preparo a uma velocidade média de aproximadamente 4,0 km h^-1.

A subsolagem localizada difere da convencional na área mobilizada de solo pois a subsolagem é realizada apenas na linha de plantio da cana-de-açúcar mantendo a camada compactada na entrelinha, o que oferece maior resistência ao rolamento e reduz a patinagem das máquinas. O volume de solo desagregado é ainda menor e a incorporação de resíduos vegetais é mínima. Há um consumo médio menor de diesel (20 L ha^-1 para subsolador de 2 linhas) e maior capacidade operacional (1,9 ha h^-1 para subsolador de 2 linhas). A operação é totalmente controlada por piloto automático guiado por sistema Trimble RTK com precisão de 0,02 m, sendo o caminho realizado pelo trator com subsolador registrado no sistema de piloto automático e transferido para as máquinas de plantio e de colheita, para que trafeguem sobre a camada compactada inicialmente pelo trator com subsolador.

As avaliações da FCO₂, T_solo e U_solo foram realizadas nos dias 29 e 31 de janeiro e 1, 2, 3, 5, 6 e 14 de fevereiro de 2013, no período da manhã, com início às 8 h e término às 9 h 30 min. Em cada preparo foram obtidos 120 valores para a emissão de CO₂ e temperatura do solo (15 pontos e 8 dias de medições). A avaliação da umidade do solo não foi realizada nos dias 5 e 6 após o preparo (2 e 3 de fevereiro de 2013) devido à quebra de uma das hastes do TDR-Campbell^®. Portanto, foram obtidos 90 valores de umidade do solo (15 pontos e 6 dias de medições) em cada preparo.

A emissão de CO₂ do solo foi determinada utilizando-se uma câmara de solo LI-8100 (LI-COR Bioscience, Nebraska, EUA). Tal sistema é fechado com volume interno de 854,2 cm³ e área de contato com o solo de 83,7 cm², sendo acoplada sobre o colar de PVC. A câmara se constitui de um sistema de análise de fotossíntese que analisa a concentração de CO₂ em seu interior por meio de espectroscopia de absorção óptica na região espectral do infravermelho. O modo de medida leva 90 s, em cada ponto, para a determinação da emissão de CO₂ do solo, sendo a concentração de CO₂ dentro da câmara determinada a cada 2,5 s.

A temperatura do solo foi monitorada na camada de 0,0-0,20 m de profundidade, com o uso de um termopar acoplado ao sistema LI-8100, sendo constituído por uma haste com 6,4 mm de diâmetro e 250 mm de comprimento. Esta haste é inserida no solo, a uma distância de 10 a 15 cm do ponto no qual a avaliação de CO₂ é realizada.

A umidade do solo, por sua vez, foi medida utilizando-se o sensor TDR-Campbell^® portátil (Time-Domain Reflectometer), que possui duas hastes metálicas com 5 mm de diâmetro e 120 mm de comprimento, as quais são inseridas no solo, a uma distância de 10 a 15 cm a partir da borda do colar de PVC. O valor da umidade do solo é derivado a partir do tempo que uma corrente elétrica leva para percorrer a distância de 32 mm de uma haste a outra.

Os valores da emissão de CO₂, temperatura e umidade do solo foram previamente analisados para verificação da presença de outliers, sendo posteriormente submetidos a análise de variância (ANOVA). Ao verificar diferenças significativas entre os tratamentos pela ANOVA, as médias entre os tratamentos foram comparadas pelo Teste de Tukey (p < 0,05). Foram também realizadas análises de correlação linear para determinação do grau de relacionamento entre as variáveis analisadas. As emissões acumuladas de CO₂ do solo, durante todo o período de estudo, foram estimadas pelo método da área abaixo das curvas de emissão.

Resultados e Discussão

O preparo convencional apresentou emissão média de 0,749 g CO₂ m^-2 h^-1, sendo esta significativamente (p < 0,05) superior à dos demais preparos. Neste preparo houve uma emissão média 42,4% superior à do preparo SC e 66,8% superior ao SL. O preparo SC apresentou uma emissão média de 0,526 g CO₂ m^-2 h^-1, a qual não diferiu significativamente (p > 0,05) da emissão no preparo SL (0,449 g CO₂ m^-2 h^-1). A emissão máxima de CO₂ foi observada no preparo PC (1,441 g CO₂ m^-2 h^-1) e a mínima no preparo SL (0,143 g CO₂ m^-2 h^-1) (Tabela 1).

Tabela 1
Estatística descritiva da emissão de CO2, temperatura e umidade do solo, nos sistemas de preparo do solo: convencional (PC), subsolagem convencional (SC) e subsolagem localizada (SL)

Preparo	Média	Desvio padrão	Erro padrão	Mínimo	Máximo	CV (%)
	Emissão de CO2 (g CO2 m-2 h-1) *
PC	0,749 a	0,211	0,019	0,391	1,441	28,2
SC	0,526 b	0,184	0,017	0,192	0,941	35,0
SL	0,449 b	0,166	0,015	0,143	0,952	37,0
	Temperatura do solo (°C)*
PC	26,6 a	0,50	0,05	25,50	27,82	1,9
SC	25,9 b	0,50	0,05	24,68	27,18	1,9
SL	26,2 b	0,43	0,04	25,41	27,41	1,6
	Umidade do solo (%)**
PC	18,3 b	5,1	0,6	9,0	32,0	27,9
SC	21,8 ab	5,0	0,5	11,0	34,0	22,9
SL	24,0 a	5,0	0,5	13,0	35,0	20,8

• ^*
  N = 120,
• ^**
  N = 90, CV - Coeficiente de variação; Médias seguidas da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05)

Esses resultados são similares aos obtidos por Teixeira et al. (2011) ao avaliar o efeito da utilização da enxada rotativa na presença e ausência de cobertura de palha da cana-de-açúcar em relação à parcela sem preparo e sem cobertura de palha e observaram que os maiores valores de FCO₂ (0,777 g CO₂ m^-2 h^-1) foram registrados nas áreas com utilização da enxada rotativa na presença de palha. La Scala et al. (2006) verificaram, avaliando a FCO₂ após preparo convencional (PC), reduzido (PR) e solo sem preparo (SP) também em áreas sob cultivo de cana-de-açúcar, que a FCO₂ total foi maior no PC (1.361,8 g CO₂ m^-2) quando comparado ao PR (894,9 g CO₂ m^-2) e SP (523,5 g CO₂ m^-2).

Aumentos na FCO₂ induzido pelo preparo têm sido associados à intensidade do preparo do solo sendo um fator determinante da variabilidade do fluxo de CO₂ do solo em períodos curtos (La Scala et al., 2009; Morell et al., 2010). A atividade decompositora dos microrganismos também é intensificada imediatamente após o preparo do solo devido à exposição do carbono antes protegido no interior dos agregados, à maior oxigenação do solo e às temperaturas mais elevadas (Reicosky & Archer, 2007), ocasionando aumentos na emissão de CO₂ e decréscimo do carbono estocado no solo (Lal, 2009). Entretanto ocorre, após certo período, a redução das frações lábeis da matéria orgânica do solo e a atividade basal microbiana decresce (Six et al., 2006). Já o efeito do preparo do solo em longo prazo sobre o fluxo de CO₂ parece estar mais relacionado às alterações nas propriedades do solo, principalmente na estrutura do solo (Kasper et al., 2009).

A temperatura média do solo (T_solo) foi significativamente maior (p < 0,05) no preparo PC (26,6 °C). Os preparos SC (25,9 °C) e SL (26,2 °C) não diferiram significativamente entre si (p > 0,05). O valor máximo da T_solo foi medido em PC (27,8 °C) e o mínimo em SC (24,7 °C) (Tabela 1). Silva-Olaya et al. (2013) obtiveram, em estudo desenvolvido no nordeste de São Paulo, avaliando diferentes manejos e preparos do solo durante a reforma do canavial, valores médios da T_solo no preparo convencional (23,6 °C) maiores que a T_solo dos preparos reduzido (22,9 °C) e localizado (22,7 °C).

A umidade média do solo (U_solo) diferiu significativamente (p < 0,05) entre os preparos PC (18,3%) e SL (24,0%) porém a média da U_solo no preparo SC (21,8%), não diferiu (p > 0,05) dos preparos PC e SL. O valor máximo da U_solo (35,0%) foi encontrado no preparo SL e o valor mínimo foi observado no PC (9,0%).

De acordo com Hillel (2005), solos desagregados apresentam menor condutividade térmica quando comparados a solos agregados fato este passível de explicar o maior valor médio da T_solo observado no preparo PC, uma vez que a dissipação da energia térmica no interior do solo ou para a atmosfera será mais lenta. Após o preparo o solo apresenta maior superfície exposta à atmosfera, o que facilita a evaporação da água e, consequentemente, leva à redução da U_solo (Boast & Simmons, 2005). Isto pode explicar a diferença significativa da U_solo entre os preparos PC e SL. Em adição, a manutenção dos resíduos da colheita da cana-de-açúcar sob a superfície do solo, a exemplo do preparo SL, contribui de forma positiva para propiciar um microclima amenizando principalmente a temperatura máxima encontrada no solo, nos períodos mais quentes do dia, proporcionando condições mais estáveis de temperatura e auxiliando na manutenção do teor de água do solo (Ussiri & Lal, 2009).

A correlação entre FCO₂ e a T_solo foi significativa e negativa (r = – 0,711; p < 0,05) somente no PC (Tabela 2). Em geral, a temperatura do solo apresenta relação direta com FCO₂ uma vez que, dependendo do sistema de preparo, a exemplo do PC, com a incorporação dos resíduos ao solo, aumenta-se a taxa de emissão de CO₂ do solo, em virtude da maior área de contato do solo com os resíduos, somada à maior aeração, ao aumento na temperatura do solo (Licht & Al-Kaisi, 2005; Silva-Olaya et al., 2013) e à diminuição da umidade (Schwartz et al., 2010; Moitinho et al., 2013), decorrentes do processo de revolvimento. Em contrapartida, Verbug et al. (2005) relatam que o fluxo de CO₂ do solo apresenta relação inversa com a temperatura do solo quando esta excede os 20 ºC.

Tabela 2
Correlação de Pearson entre a emissão de CO₂ (g CO₂ m^-2 h^-1), a temperatura (T_solo, °C) e a umidade do solo (Usolo, %) após o preparo convencional (PC), a subsolagem convencional (SC) e o preparo localizado (SL)

	Nº obs.	R
	Preparo convencional
Tsolo (°C)	8	- 0,711*
Usolo (%)	6	0,465NS
	Subsolagem convencional
Tsolo (°C)	8	0,313NS
Usolo (%)	6	0,293NS
	Preparo localizado
Tsolo (°C)	8	0,459NS
Usolo (%)	6	0,090NS

• ^*
  Valor significativo (p < 0,05);
• ^NS
  Valor não significativo (p > 0,05)

Neste estudo entre FCO₂ e U_solo, no preparo PC, a correlação foi não significativa (p > 0,05). Nos preparos SC e SL a correlação entre FCO₂, T_solo e U_solo também foi não significativa (p > 0,05) (Tabela 2).

Reicosky & Archer (2007) não observaram correlação significativa entre FCO₂, T_solo e U_solo investigando preparos mais intensos do solo utilizando arado de aiveca que consegue revolver o solo nas profundidades de 0,40 a 0,45 m capazes de promover a inversão da leiva. Já em estudo realizado por La Scala et al. (2006), houve correlação linear positiva entre FCO₂ e U_solo e não significativa com T_solo. Teixeira et al. (2011) observaram, avaliando a correlação linear da FCO₂ com T_solo e U_solo que somente no preparo com enxada rotativa com a presença de palha superficial houve correlação (r = 0,84; p < 0,05) entre FCO₂ e U_solo. Essas variáveis, no entanto, podem apresentar correlações não lineares com FCO₂ (Ussiri & Lal, 2009). Ainda o efeito da U_solo sobre FCO₂ pode ser parcialmente oculto pelo efeito da T_solo, uma vez que U_solo e T_solo são variáveis interdependentes e comumente se alteram simultaneamente (Ding et al., 2010). Em geral, a umidade do solo se relaciona às variações temporais da FCO₂ quando ela se torna um fator limitante (Epron et al., 2006; Schwartz et al., 2010), o que não ocorreu neste experimento visto que a correlação entre U_solo e FCO₂ foi não significativa (p > 0,05) nos preparos estudados.

O preparo convencional apresentou FCO₂ diária maior do que os preparos SC e SL (Figura 2A).

Figura 2
Emissão de CO₂ do solo (A), temperatura do solo (B), umidade do solo (C) e precipitações ocorridas no período de estudo com barras do erro-padrão da média nos diferentes preparos avaliados

No PC do dia 1 a 3 após o preparo, a FCO₂ permaneceu equilibrada (0,800 g CO₂ m^-2 h^-1), comportamento diferente daquele observado nos preparos SC e SL nos quais ocorreu um aumento na FCO₂. Este comportamento difere dos resultados obtidos por La Scala et al. (2009) e Teixeira et al. (2011), em que ocorreu uma baixa na FCO₂ a partir do primeiro dia avaliado.

Uma provável explicação para o aumento da FCO₂ nos dias 3 e 4 pode ser atribuída à elevação da temperatura do solo no mesmo período (Figura 2B). Este fato também pode explicar a ocorrência da FCO₂ máxima nos três preparos no dia 4, com valores para PC, SC e SL iguais a 0,844 g CO₂ m^-2 h^-1, 0,598 g CO₂ m^-2 h^-1 e 0,520 g CO₂ m^-2 h^-1, respectivamente (Figura 2A).

No PC, entre os dias 6 e 8, ocorreu um aumento da FCO₂ (0,690 g CO₂ m^-2 h^-1 para 0,780 g CO₂ m^-2 h^-1) (Figura 2A) que pode estar relacionado com a maior desagregação do solo e início da decomposição microbiana dos resíduos vegetais das camadas mais profundas e que foram incorporados à camada de solo de 0 a 0,25 m de profundidade pelo preparo convencional. Neste mesmo período, nos preparos SC e SL houve uma pequena queda na FCO₂ de 0,015 g CO₂ m^-2 h^-1 e 0,007 g CO₂ m^-2 h^-1, respectivamente, comportamento diferente do preparo convencional (PC), que pode estar relacionado com a menor desagregação do solo e àmenor incorporação de resíduos vegetais ao solo nos preparos SC e SL.

No período entre os dias 8 e 17, constatou-se a elevação da temperatura do solo em cerca de 1 °C nos três preparos e a umidade do solo diminuiu 10,7% em PC e SL e 11,4% em SC (Figuras 2B e 2C). No preparo convencional houve, neste período, uma redução da FCO₂, de 0,780 g CO₂ m^-2 h^-1 para 0,699 g CO₂ m^-2 h^-1 (Figura 2A), que pode estar relacionada com a menor disponibilidade de água para a atividade microbiana.

No preparo SC ocorreu um aumento da FCO₂ do dia 8 para 9, seguido de uma queda até o dia 17, no qual foi registrado o menor valor da FCO₂ para este preparo (0,481 g CO₂ m^-2 h^-1). Da mesma forma, SL apresentou o menor valor da FCO₂ no dia 8 (0,418 g CO₂ m^-2 h^-1), seguido de um aumento no dia 9 e permanecendo inalterada até o dia 17.

Nota-se que o valor da FCO₂ mínima no PC (0,690 g CO₂ m^-2 h^-1) foi 15,4 e 32,7% maior que o valor da FCO₂ máxima nos preparos SC (0,598 g CO₂ m^-2 h^-1) e SL (0,520 g CO₂ m^-2 h^-1), respectivamente (Figura 2A).

A média diária da temperatura do solo (T_solo) foi superior no PC, seguida por SL e SC (Figura 2B). Nos três preparos o padrão de evolução da T_solo foi semelhante ocorrendo aumento do dia 1 para o 5, diminuição do dia 5 para o 9 (exceto para SC) e aumento do dia 9 para o 17 após o preparo do solo. No primeiro intervalo, do dia 1 para o 5, a maior elevação da T_solo foi registrada no preparo SC, de 1,2 °C, seguida por SL e PC, com variação de 1,0 e 0,7 °C, respectivamente. No segundo intervalo, do dia 5 ao 9, ocorreu redução da T_solo de 0,9, 0,8 e 0,7 °C nos preparos SC, SL e PC, respectivamente. No intervalo final, após o dia 9, houve elevação de 0,9, 0,8 e 1,0 °C da T_solo nos preparos SC, SL e PC, respectivamente. Portanto, no período de 17 dias a maior variação da T_solo ocorreu no preparo SC (de 1,2 °C), seguida por SL e PC (de 1°C em ambos). As pequenas variações da T_solo em regiões tropicais influenciam pouco a FCO₂, visto que nessas regiões a T_solo apresenta valores próximos à condição mais favorável à atividade microbiana (Schwendenmann et al., 2003).

A umidade média do solo (U_solo) na camada de 0-0,12 m (Figura 2C) foi medida antes da precipitação pluvial, ocorrida no mesmo dia no período noturno. Portanto, a elevação da U_solo foi perceptível apenas nas medições realizadas no dia posterior à chuva. Observa-se, ainda, que a U_solo foi menor no PC, especialmente no dia 1 após o preparo, permanecendo em 12,5%, mesmo após uma chuva acumulada de 14 mm nos dias –1 e 0 após o preparo, ou seja, 43,4 e 44,7% menor que em SC e SL, respectivamente. Isto pode ser explicado tanto pela maior infiltração da água no perfil do solo como pela evaporação mais rápida no solo mais desagregado logo após o preparo (Boast & Simmons, 2005).

Nos dias 1 e 2 após o preparo do solo a chuva acumulada foi de 28 mm, elevando a U_solo no dia 3 para 21,9; 24,5 e 27,7% nos preparos PC, SC e SL, respectivamente. Nota-se que, no preparo PC a umidade foi 75% maior no dia 3 (21,9%) em relação ao dia 1 (12,5%), possivelmente por apresentar menor taxa de infiltração de água no perfil do solo devido ao provável preenchimento com água nos poros das camadas de solo abaixo da camada estudada (0,12 m de profundidade).

No dia 8 após o preparo do solo foi registrado o maior valor da U_solo nos três preparos, sendo de 23,6; 26,9 e 27,9% para PC, SC e SL, respectivamente. A partir deste dia até o 17º ocorreu queda na U_solo, mesmo com chuva acumulada de 41 mm entre os dias 9 e 13. Os menores valores da U_solo nos preparos SC e SL foram registrados no dia 17, com valores iguais a 15,5 e 17,2%, respectivamente, após três dias consecutivos sem chuva na região.

Os valores da FCO₂ total nos preparos PC, SC e SL no período de 17 dias após o preparo foram de 2.864,3; 1.970,9 e 1.707,7 kg CO₂ ha^-1, respectivamente (Figura 3). O valor da FCO₂ total do preparo convencional foi 45,3% (893,4 kg CO₂ ha^-1) e 67,7% (1.156,6 kg CO₂ ha^-1) maior do que os observados nos preparos SC e SL, respectivamente.

Figura 3
Emissão total de CO₂ do solo durante o período de 17 dias após o preparo do solo, com barras do erro-padrão da média nos diferentes preparos avaliados

Valores seguidos da mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey (p<0,05)

Considerando a área total de reforma na safra 2013/2014 (CANASAT, 2014) a diferença entre esses preparos representaria uma diminuição potencial de 64 e 83 mil t CO₂ que deixariam de ser emitidos do solo para a atmosfera neste período, nos preparos SC e SL, considerando apenas a mudança no tipo de preparo do solo.

Em estudo conduzido em Latossolo Vermelho-Escuro argiloso, La Scala et al. (2001) avaliaram as emissões de CO₂ após o preparo do solo com enxada rotativa (ER), escarificador (ES), arado de disco seguido de grade (AD + G), grade de disco pesada seguida por grade de disco (GDP + GD) e solo sem preparo (SP) e observaram que a emissão de CO₂ no preparo ES foi maior que nos demais preparos sendo 23, 37, 50 e 140% maior que nos preparos AD + G, GDP + GD, ER e SP, respectivamente. O fato dos autores terem observado maiores valores da FCO₂ no preparo menos intenso do solo só ressalta a informação sobre a complexidade desse fenômeno sendo, portanto, a caracterização do padrão da FCO₂ um grande desafio pois além de apresentar grande variabilidade, as variáveis envolvidas no processo de produção e emissão também são dependentes das condições edafoclimáticas locais.

Conclusões

1. A emissão de CO₂, a temperatura e a umidade do solo são afetadas pelas formas de preparo empregadas durante operações de reforma em área de cana-de-açúcar.

2. No preparo convencional o solo exposto e desagregado favorece maiores perdas de CO₂ associadas a elevações da temperatura e a umidade reduzida do solo. Porém, quando adotadas práticas de manejo mais conservacionista em que o preparo do solo é realizado apenas na linha de plantio da cana-de-açúcar, a umidade é preservada.

3. A conversão do sistema de preparo convencional para a subsolagem localizada reduz, de forma significativa, as emissões de CO₂ do solo diminuindo a contribuição da agricultura para o aumento dos gases de efeito estufa na atmosfera.

4. Considera-se que estudos futuros são necessários para se determinar, em um período maior de avaliação, o efeito da incorporação dos resíduos culturais realizada pelos sistemas de preparo sobre o fluxo de CO₂ do solo.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  Maio 2015

Histórico

• Aceito
  05 Dez 2014