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Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental

Print version ISSN 1415-4366On-line version ISSN 1807-1929

Rev. bras. eng. agríc. ambient. vol.19 no.5 Campina Grande May 2015

http://dx.doi.org/10.1590/1807-1929/agriambi.v19n5p497-504 

Gestão e Controle Ambiental

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

Juliano L. Iamaguti1 

Mara R. Moitinho1 

Daniel D. B. Teixeira2 

Elton da S. Bicalho1 

Alan R. Panosso3 

Newton La Scala Junior1 

1Departamento de Ciências Exatas/Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias/Universidade Estadual Paulista. Jaboticabal, SP. E-mail: jliamaguti@gmail.com; maramoitinho@gmail.com; eltonbicalho@ig.com.br; lascala@fcav.unesp.br

2Departamento de Solos e Adubos/Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias/Universidade Estadual Paulista. Jaboticabal, SP. E-mail: daniel.dbt@hotmail.com

3Departamento de Matemática/Universidade Estadual Paulista. Ilha Solteira, SP. E-mail: arpanosso@yahoo.com.br


RESUMO

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.

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

ABSTRACT

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.

Key words: 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 (Tsolo) e umidade (Usolo) 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, Tsolo e Usolo 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 (Tsolo) 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 Tsolo 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 Tsolo no preparo convencional (23,6 °C) maiores que a Tsolo dos preparos reduzido (22,9 °C) e localizado (22,7 °C).

A umidade média do solo (Usolo) diferiu significativamente (p < 0,05) entre os preparos PC (18,3%) e SL (24,0%) porém a média da Usolo no preparo SC (21,8%), não diferiu (p > 0,05) dos preparos PC e SL. O valor máximo da Usolo (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 Tsolo 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 Usolo (Boast & Simmons, 2005). Isto pode explicar a diferença significativa da Usolo 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 Tsolo 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 (Tsolo, °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);

NSValor não significativo (p > 0,05)

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

Reicosky & Archer (2007) não observaram correlação significativa entre FCO2, Tsolo e Usolo 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 Usolo e não significativa com Tsolo. Teixeira et al. (2011) observaram, avaliando a correlação linear da FCO2 com Tsolo e Usolo que somente no preparo com enxada rotativa com a presença de palha superficial houve correlação (r = 0,84; p < 0,05) entre FCO2 e Usolo. Essas variáveis, no entanto, podem apresentar correlações não lineares com FCO2 (Ussiri & Lal, 2009). Ainda o efeito da Usolo sobre FCO2 pode ser parcialmente oculto pelo efeito da Tsolo, uma vez que Usolo e Tsolo 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 Usolo 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 (Tsolo) foi superior no PC, seguida por SL e SC (Figura 2B). Nos três preparos o padrão de evolução da Tsolo 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 Tsolo 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 Tsolo 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 Tsolo nos preparos SC, SL e PC, respectivamente. Portanto, no período de 17 dias a maior variação da Tsolo ocorreu no preparo SC (de 1,2 °C), seguida por SL e PC (de 1°C em ambos). As pequenas variações da Tsolo em regiões tropicais influenciam pouco a FCO2, visto que nessas regiões a Tsolo apresenta valores próximos à condição mais favorável à atividade microbiana (Schwendenmann et al., 2003).

A umidade média do solo (Usolo) 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 Usolo foi perceptível apenas nas medições realizadas no dia posterior à chuva. Observa-se, ainda, que a Usolo 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 Usolo 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 Usolo 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 Usolo, mesmo com chuva acumulada de 41 mm entre os dias 9 e 13. Os menores valores da Usolo 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 avaliadosValores 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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Accepted: December 05, 2014

(Autora correspondente)

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