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Dinâmica do carbono e fluxo de gases do efeito estufa em sistemas de integração lavoura-pecuária na Amazônia e no Cerrado / Carbon dynamics and greenhouse gas fluxes in integrated crop-livestock systems in Amazonia and Cerrado

Carvalho, João Luís Nunes 12 March 2010 (has links)
Mudanças de uso e manejo influenciam o acúmulo de carbono (C) no solo e o fluxo de gases do efeito estufa (GEE). No Brasil, sobretudo nos biomas Amazônia e Cerrado, historicamente vegetações nativas são convertidas em pastagens e agricultura emitindo consideráveis quantidades de GEE para a atmosfera. Áreas sob pastagens e agricultura vêm sendo convertidas em sistemas mais intensificados e tecnicamente mais avançados, tais como os sistemas de integração lavoura-pecuária (ILP), os quais têm a capacidade de acumular C no solo e mitigar as emissões de GEE para atmosfera. O objetivo deste estudo foi avaliar as modificações nos estoques de C do solo e nos fluxos de GEE em áreas sob mudança de uso da terra nos biomas Amazônia e Cerrado. Foram avaliadas áreas sob vegetação nativa, pastagens, sucessão de cultivos e ILP em diferentes condições edafoclimáticas. O manejo da fertilidade do solo sob pastagem afeta produção de biomassa, que por sua vez influencia o acúmulo ou perda de C. Pastagem cultivada em solo fértil acumulou 0,46 Mg de C ha-1 ano-1. Sob baixa fertilidade natural, obsrvou-se perdas de 0,15 e 1,53 Mg de C ha-1 ano-1, respectivamente para pastagem não degradada e degradada. A conversão de vegetação nativa e pastagem para agricultura, mesmo cultivada sob SPD, reduziu o estoque de C, exibindo perdas de 0,69 a 1,44 Mg ha-1 ano-1. A implantação de sistemas de ILP em áreas sob sucessão de cultivos aumentou os estoques de C no solo, com taxas varaindo de 0,82 a 2,58 Mg ha-1 ano-1. Aplicando a modelagem matemática, com o modelo Century, verificou-se as mesmas tendências de acúmulo ou perdas de C no solo. Entretanto, o modelo subestimou os estoques de C em todas as áreas avaliadas. Em Montividiu, a avalaição do fluxo de GEE em diferentes usos e manejos da terra, evidenciou maior emissão CCO2 na pastagem (10820 kg ha-1) e esta foi significativamente maior em relação à sucessão de cultivos (4987 kg ha-1) e ILP (6565 kg ha-1). Emissão de N-N2O foi maior em ILP (2,00 kg ha-1 ano-1) e menor na vegetação nativa (0,35 kg ha-1 ano-1). Os fluxos de C-CH4 resultaram em emissão de 1,67 kg ha-1 ano-1 na pastagem e em absorção nas demais áreas. Em ILP, os manejos aplicados à soqueira do algodoeiro, resultaram em diferenças nos fluxos de GEE. O manejo químico, sem perturbação do solo, reduziu a emissão de CO2, aumentou a emissão de N2O e não influenciou os fluxos de CH4. Utilizando as taxas de acúmulos de C e os fluxos de GEE obteve-se o seqüestro de C no solo. As taxas de seqüestro, expressas em C equivalente, evidenciaram perdas da ordem de 0,43 e 0,77 Mg ha-1 ano-1, respectivamente para a conversão de Cerrado para pastagem e sucessão de cultivos. Implantação de ILP em áreas sob sucessão de cultivos resultou em seqüestro de C pelo solo, independente do manejo aplicado. Manejo químico seqüestrou 1,05 Mg de C ha-1 ano-1. Manejo mecânico com o equipamento Cotton 1000 e grade aradora seqüestraram 0,58 e 0,71 Mg de C ha-1 ano-1, respectivamente. A implantação de sistemas ILP se mostrou uma excelente alternativa para acumular C no solo e mitigar as emissões de GEE para atmosfera. / Changes on land use and management influence the accumulation of carbon (C) in soil and the greenhouse gas (GHG) fluxes. In Brazil, especially in Amazonia and Cerrados biomes, the native vegetation has been historically converted in pastures and agriculture causing considerable amount of GHG emissions to the atmosphere. Recently, pastures and agricultural activities have been adopting more intensified and technically advanced land management systems, such as the integrated crop-livestock (ICL) system, which has the capacity to increase soil C accumulation and promote GHG mitigation. The objective of this study was to evaluate the alterations in soil C stock and GHG fluxes in areas under land use changes in the Amazonia and Cerrados biomes. The study focused on areas under native vegetation, pasture, crop succession and ICL under different edaphoclimatic conditions. The fertility management of soil under pasture affects the biomass production which, in turn, influences not only the soil C accumulation but also the C loss. This study showed that pasture cultivated in fertile soil presented an accumulation of 0.46 Mg of C ha-1 year-1. Under naturally low soil fertility, losses of 0.15 and 1.53 Mg of C ha-1 year -1 were observed in non-degraded and degraded pastures, respectively. Conversion of native vegetation and pasture to agriculture, even when cultivated under no-tillage, caused the reduction of C stock and showed losses from 0.69 to 1.44 Mg ha-1 year -1. The implementation of ICL systems in crop succession areas caused the increase of soil C stock with rates ranging from 0.82 to 2.58 Mg ha-1 year -1. By applying the Century model, the same tendencies in soil C accumulation and C loss were observed. However, the model underestimated the C stock in all areas under evaluation. In Montividiu, Goiás State, the evaluation of GHG fluxes from different land uses and management showed that pasture produced higher C-CO2 emissions (10829 kg ha-1 year -1) than crop succession (4987 kg ha-1 year -1) and ICL (6565 kg ha- 1 year -1). The N-N2O emission was higher from ICL (2.00 kg ha-1 year-1) and lower from native vegetation (0.35 kg ha-1 year-1). Regarding the C-CH4 emissions from pastures, the fluxes were in the order of 1.67 kg ha-1year-1 while the other areas showed sink. In ICL, the soil management applied to the cotton stalk resulted in GHG flux differences. Chemical management with no soil disturbance reduced the CO2 emissions, increased N2O emissions and showed no influence on CH4 fluxes. Carbon sequestration rates, expressed in C equivalent, showed losses in the order of 0.43 and 0.77 Mg ha-1 year-1, respectively, from the conversion of Cerrado to pasture and crop succession. The implementation of ICL in areas under crop succession resulted in C sequestration in soil, regardless the type of management applied. Chemical management produced C sequestration of 1.05 Mg ha-1 year -1. Mechanical management with Cotton 1000 equipment and full tillage produced the sequestration of 0.58 and 0.71 Mg of C ha-1 year-1, respectively. The implementation of ICL systems showed to be an excellent alternative for soil C accumulation and mitigation of GHG emission.
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Estoques de carbono e agregados do solo cultivado com cana-de-açucar: efeito da palhada e do clima no centro-sul do Brasil / Soil carbon stocks and soil aggregation under sugar cane: the effect of green trash and climate in Central and Southern Brazil

Szakács, Gábor Gyula Julius 08 October 2007 (has links)
O estudo foi dividido em quatro partes. Na primeira parte analisou-se o impacto do clima na estocagem de carbono em solos de canaviais sem a queima da palhada. Foram escolhidos três regimes climáticos contrastantes do centro-sul do Brasil. O potencial de seqüestro de carbono orgânica no solo (COS) foi determinado, em cada regime climático, de acordo com a taxa anual de carbono remanescente no solo proveniente da palhada depositada. Para obter esta taxa, compararam-se os estoques de COS em canaviais com e sem queima da palhada. Esse ganho anual foi comparado com a entrada anual de carbono via palhada depositada. O ganho anual de COS (0-30 cm) em canaviais sem queima da palhada não resultou em diferenças significativas por clima: 1, 97 Mg ha-1 (clima norte), 2,00 Mg ha-1 (clima centro) e 1,70 Mg ha-1 (clima sul). Os regimes climáticos estudados também não revelaram diferenças significativas entre suas temperaturas e precipitações médias anuais. Porém, o aumento anual de COS um pouco menor no clima sul levou à conclusão que o potencial de seqüestro de carbono diminui ligeiramente em latitudes mais altas, devido à maior precipitação no centro-sul do Brasil. Na segunda parte avaliou-se o impacto da palhada sobre a estabilidade de agregados dos solos, que foi calculada pelo método de fracionamento proposto por Six et al. (2000a). A estabilidade de agregados no solo do canavial sem a queima da palhada aumentou, em média, 15,3% por ano na profundidade 0-30 cm. Na terceira parte, avaliou-se a diferença da estabilidade de agregados entre canaviais e mata nativa. O solo da mata nativa mostrou uma estabilidade de agregados significativamente maior (7,2 vezes). Supõe-se que a estabilidade de agregados seja maior na mata nativa como resultado da maior presença de matéria orgânica e biota no solo. Na quarta parte avaliou-se a origem do carbono nos agregados estáveis em água de fluxo contínuo para determinar que forma de agregação possui a melhor proteção contra a decomposição de carbono. Houve uma diferença significativa de \'delta\'13C entre os macroagregados e microagregados na camada superior, com 10% mais \'delta\'13C nos macroagregados. Isto indica mais carbono derivado da cobertura vegetal atual (C4), ou seja, mais incorporação da palhada nos macroagregados. O \'delta\'13C da fração de partículas livres ou agregados não estáveis em água de fluxo contínuo é menor em todas as profundidades, indicando que a matéria orgânica recente (C4) encontra-se no solo principalmente de forma agregada estável em água, evidenciando seu papel fundamental na estabilidade dos agregados. Constatou-se também, que quanto mais novo o macroagregado, maior o seu teor em carbono. Nos microagregados verificou-se o efeito contrário. Quanto mais velho o microagregado, maior o seu teor em carbono. Isso indica que o microagregado possui uma melhor proteção contra a decomposição de carbono, e também a capacidade de um aumento no teor de carbono, no decorrer do tempo, em virtude da assimilação de carbono mais novo. Conclui-se, que em termos de seqüestro de carbono de longa duração, é propício avaliar mecanismos de proteção do carbono recalcitrante dentro dos microagregados e estudar como técnicas agrícolas podem proteger melhor esta fração / The study was divided in four parts. The first part investigated climate impact on soil carbon stocks in sugar cane fields cultivated without green trash burning. For this purpose, three contrasting climates were chosen in Central and Southern Brazil. The sequestration potential of soil organic carbon (SOC) was determined for each climate, calculating how much of the carbon derived from deposited green trash remains in the soil every year. To obtain this rate, SOC stocks of sugar cane fields cultivated with and without green trash burning were compared. The annual difference (0-30 cm) did not differ significantly between climates: 1, 97 Mg ha-1 (Northern Climate), 2,00 Mg ha-1 (Central Climate) and 1,70 Mg ha-1 (Southern Climate). The climates did not show significant differences between their average annual temperatures and their annual precipitation. Nevertheless, a slightly smaller gain of SOC stocks in the Southern Climate leads to the conclusion that higher latitudes tend to stock slightly less COS due to higher annual precipitation. The second part evaluated the impact of green trash deposition on soil aggregate stability, which was calculated according to Six et al. (2000a). Soil aggregate stability under sugar cane fields cultivated with green trash burning had an average increase of 15,3% for soil depth 0-30 cm. The third part studied soil aggregate stability between sugar cane and natural forest vegetation. The forest soil revealed significantly higher (7,2 times) aggregate stability, supposedly due to higher organic matter content and more soil biota. The forth part examined the origin of carbon inside water-stable aggregates to determine which aggregation form provides better protection against carbon decomposition. The top soil layer showed a significant difference in \'delta\'13C between macro-aggregates (10% more \'delta\'13C) and microaggregates which means that more carbon derived from green trash (C4) was incorporated in macro-aggregates. \'delta\'13C of free soil particles or water-unstable aggregates is smaller for all soil layers indicating that fresh organic matter (green trash) is predominantly encountered in a water stable aggregated form in the soil. Furthermore, a correlation analysis revealed that more recent macro-aggregates had higher C content. The opposite was observed for micro-aggregates: the older the micro-aggregate, the higher its carbon content, leading to the conclusion that microaggregates protect carbon better against decomposition and are also capable to enrich their carbon pool through C assimilation. Given its long-term soil carbon sequestration potential, it is recommended to investigate carbon protection mechanisms for the recalcitrant C pool in micro-aggregates and also to study how agricultural techniques could improve the protection of the recalcitrant C pool
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Influência da temperatura na geração biogênica de metano e dióxido de carbono na formação Irati, permiano da bacia do Paraná / not available

Almeida, Nazaré da Silva 19 April 2018 (has links)
Metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2) são gases de grande importância climática e energética, pois contribuem para o efeito de estufa, mas também para produção de energia, no caso do CH4. Do ponto de vista energético, reconhecer as diferentes fontes de geração de CH4 torna-se um fator crucial na avaliação das reservas mundiais de gás natural, uma vez que as estimativas atuais de reservas potenciais não levam em consideração as diferentes origens dos hidrocarbonetos presentes ou, na grande maioria, considera apenas a origem termogênica. A temperatura é um dos fatores mais importantes que afetam o crescimento microbiano e as reações biogeoquímicas ligadas à metanogênese. A Formação Irati (Permiano da Bacia do Paraná) ocorre na região sul da América do Sul e representa um dos folhelhos orgânicos mais importantes do mundo já que o conteúdo em carbono orgânico total (COT) atinge até 23% e cobre uma área de aproximadamente 700.000 km2. A história térmica deste importante reservatório de carbono é atípica por hospedar rochas ígneas do Cretáceo. Isto proporcionou a ocorrência de zonas termicamente imaturas até zonas com maturidade suficiente para a geração termogênica de CH4. Este estudo trata da influência da temperatura na geração de CH4 e CO2 biogênicos em folhelhos da Formação Irati. Para isto, amostras de folhelho foram utilizadas em experimentos de incubação realizados sob diferentes temperaturas (22°C, 50°C, 70°C e 80°C), com objetivo de avaliar a influência das condições térmicas sobre a geração biogênica de CH4 e CO2. Temperaturas mais elevadas promoveram maiores taxas de produção de CH4 e CO2. A produção biogênica de CH4 mostrou-se mais eficiente em condições de temperatura de 80°C, com um rendimento máximo de 2,45 ml/t.d em comparação com 0,49 ml/t.d a 22°C, 1,75 ml/t.d e 2,09 ml/t.d a 50°C e 70°C, respectivamente. A mesma tendência foi observada para o CO2. O potencial de produção máximo de CO2 foi observado sob condições térmicas de 80°C, atingindo 23467,37 ml/t.d. As diferenças de produção obtidas para as diferentes amostras analisadas parecem estar relacionadas com a composição química da matriz mineral, observando-se maior produção em amostras com maior quantidade de enxofre (S), quando submetidas a altas temperaturas (50°C, 70°C e 80°C). Além dos folhelhos da Formação Irati, níveis orgânicos das formações Água de Madeiros e Vale das Fontes, Jurássico da Bacia Lusitânica, foram também estudados, os quais são termicamente imaturos e apresentam querogênio tipicamente marinho, distinto do observado na Formação Irati. O aumento da geração biogênica de CH4 e CO2 com a elevação da temperatura também foi observado para amostras das formações Água de Madeiros e Vale das Fontes. Com o presente estudo, é quebrado o paradigma de que 80°C seria a temperatura máxima para a ocorrência de metanogênese em bacias sedimentares, ou reservatórios. Assim, a geração biogênica de CH4 é favorecida por temperaturas mais elevadas (até no mínimo 80°C), considerando-se que a microbiota dos experimentos decorridos durante o presente trabalho seria similar aquelas que ocorrem em bacias sedimentares, bem como o ecossistema. Este trabalho constitui o primeiro estudo que avaliou o efeito da temperatura na produção de gases de origem biogênica em folhelhos da Formação Irati (Bacia do Paraná) e das formações Água de Madeiros e Vale das Fontes (Bacia Lusitânica - Portugal). / Methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) have great environmental and economic importance due to their contribution to the greenhouse effect and climate change, but also as energy resource, in the case of CH4. From the energy point of view, recognizing the different sources of CH4 in sedimentary basins has a crucial factor in assessing the world\'s natural gas reserves, since the current estimates of hydrocarbons accumulations in sedimentary basins are based on thermogenic generation of hydrocarbons. However, few studies evaluate the importance of CH4 and CO2 generation as a product of organic matter biodegradation in sedimentary basins. This issue has great relevance to improve the estimates about the geological accumulations of CH4 and CO2. Temperature is one of the most important factors affecting microbial growth and biogeochemical processes responsible for CH4 and CO2 generation in subsurface environments. In this context, the Irati Formation (Permian of the Paraná Basin) in southern of South America represents one of the most organicrich shale around the world, reaching up to 23% of total organic carbon (TOC) and covering an area of approximately 700.000 km2. The thermal history of this important geological carbon pool is atypical because of the emplacement of igneous bodies during the Early Cretaceous. In this study, shale samples of the Irati Formation were used in incubation experiments performed under different temperatures (22°C, 50°C, 70°C and 80°C) to evaluate the influence of thermal conditions on biogenic generation of CH4 and CO2. Higher temperatures promoted higher production rates of CH4 and CO2. Biogenic CH4 production was more efficient when shale samples were incubated at 80°C, with a maximum yield of 2.45 ml/t.d compared to 0.49 ml/t.d at 22°C, 1.75 ml/t.d at 50°C and 2.09 ml/t.d at 70°C. The same trend was observed for CO2 generated as by-product of methanogenesis. The maximum production for CO2 was observed at 80°C, reaching 23467.37 ml/t.d. The differences in CH4 and CO2 production observed for different analyzed samples seem to be related to the composition of the mineral matrix, being observed higher production in samples with higher amount of sulfur. Additionaly, organic layers of the Água de Madeiros and Vale das Fontes Formations (Lusitanian Basin), which are thermally immature and present typically marine kerogen, were also submitted to incubation experiments to evaluate CH4 and CO2 generation. Higher biogenic generation of CH4 with the elevation of temperature was also observed for the Água de Madeiros and Vale das Fontes Formations. This suggests that biogenic CH4 generation is favored by higher temperatures, at least until 80°C, independent of the thermal maturity of the substrate, pointing that the temperature window (and depth zone) for the generation of biogenic CH4 in sedimentary basins is larger than suggested in previous studies.
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Conversão do Cerrado para fins agrícolas na Amazônia e seus impactos no solo e no ambiente / Conversion of the Cerrado into agricultural land in the Amazon and its impacts in the soil and the environmen

Carvalho, João Luis Nunes 22 June 2006 (has links)
Condições de topografia e clima fazem do Cerrado a fronteira agrícola mais promissora do mundo. A derrubada e queima da vegetação natural, seguida do cultivo convencional do solo resulta na diminuição do estoque de matéria orgânica do solo (MOS) e aumento da emissão dos gases do efeito estufa. Práticas conservacionistas, tal como o sistema de plantio direto (SPD), podem ser estratégias eficientes de mitigação desses efeitos. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações nas características químicas e na MOS nas principais fases de conversão do Cerrado da Amazônia em área agrícola, envolvendo cultivo convencional e SPD. O estudo foi realizado na Fazenda União em Vilhena (RO). O solo avaliado foi um Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico típico muito argiloso. As amostragens de solos e de gases foram realizadas em julho de 2004 e janeiro de 2005 em seis situações: Cerrado (CE), áreas sob cultivo convencional (1PC e 2PC) e áreas sob plantio direto (1PD, 2PD e 3PD), após o período de dois anos cultivado com a cultura do arroz em cultivo convencional. O delineamento foi inteiramente casualizado e com cinco repetições. As amostras de solo foram seccionadas nas seguintes camadas 0-5, 5-10,10-20 e 20-30 cm. As amostras de gases foram submetidas à análise de CO2, N2O e CH4. O SPD associado à mudança de uso da terra aumentou pH e reduziu a acidez potencial do solo. Obtiveram-se somente valores negativos de ∆pH, e estes foram maiores nas camadas mais profundas. Os maiores valores de CTC potencial foram obtidos nas situações sob SPD e no Cerrado, onde também se observaram maiores teores de carbono total. O plantio direto associado á aplicação de fertilizantes fosfatados no sulco de plantio, aumentou os teores de P disponível do solo, entretanto, foi observada grande variabilidade espacial. Observaram-se maiores teores de bases trocáveis nas situações sob SPD, no entanto, somente na situação 3PD foi obtida a saturação por bases desejada. Após a conversão do Cerrado em agricultura observou-se tendência de aumento da densidade aparente do solo. O aumento do estoque de carbono no solo correlacionou positivamente com aumento do estoque de P disponível, do estoque de bases trocáveis, do pH do solo, da CTC potencial, da saturação por bases e com redução da acidez potencial do solo. A conversão do Cerrado em área agrícola em sistema de plantio direto resultou em taxa anual de acúmulo positiva nos estoques de carbono e nitrogênio do solo. Praticamente todo N mineral obtido, nas duas épocas de amostragem, estava na forma de N-NH4 +. Na estação chuvosa a quantidade de N mineral obtida foi de 2 a 4 vezes maior do que na estação seca. Na estação seca ocorreu mineralização do N no solo enquanto que na chuvosa foi verificada imobilização do N no solo pela biomassa microbiana do solo. Nas situações sob SPD foram obtidas as menores taxas de emissões de CO2 e as maiores emissões de N2O para atmosfera. Ocorreu absorção de CH4 em todas as situações avaliadas. No Cerrado ocorreu equilíbrio entre as taxas de emissão e consumo em C-equivalente, pois os valores de emissão de N2O foram semelhantes aos de absorção de CH4 em C-equivalente. Subtraindo a quantidade de Cequivalente emitido do estoque de carbono total do solo, com exceção 1PC, nas demais situações verificou-se ocorrência de seqüestro de carbono no solo, e este carbono seqüestrado corresponde ao somatório de várias fontes. A mudança do uso terra associada aos sistemas de manejo do solo, reduziu a quantidade de carbono e nitrogênio microbiano do solo. Nas situações sob plantio direto foram obtidas as menores quantidades de biomassa microbiana do solo. / Topographic and climatic conditions make the Cerrado the more promising agricultural frontier of the world. The slash-and-burn of natural vegetation followed by conventional tillage of the soil results in the reduction of the soil organic matter (SOM) stocks and in an increase in greenhouse gas emissions. Conservational practices, such as the no-till system (NTS), can be efficient mitigation strategy of these effects. The objective of this study was to evaluate the changes in the chemical characteristics and the SOM in the main stages of the Amazon Cerrado conversion into agricultural land, involving conventional tillage and NTS. The study was carried out at the União Farm, in the city of Vilhena, Rondonia State, Brazil. The studied soil was an Oxisol (very clayed Red Yellow Dystrofic typic Latosol). The soil and gas sampling were carried through in July of 2004 and January of 2005 in six situations: Cerrado (CE), two areas under conventional tillage cultivated with rice for 1 year (1 PC) and 2 years (2PC), and 3 areas under no-till system cultivated with soybean for 1 (1PD), 2 (2PD) and 3 years (3PD) after a 2-year period of rice crop cultivated under conventional tillage. At each site samples were taken randomly with five replications. The soil samples were taken in the following layers: 0-5, 5- 10,10-20 and 20-30 cm. The gas samples were analyzed for CO2, N2O and CH4. The NTS, associated with the land use change, increased pH and reduced the potential acidity of the soil. The ∆pH was generally negative and showed increasing values with depth at all sites. The highest values of potential CEC, as well as the highest total carbon content, were observed in the situations under NTS and the Cerrado. The no-till system, associated with phosphate fertilizer application in the planting furrow, led to increased levels of available P in the soil. However, there was high spatial variability. The situations under NTS had a higher content of exchangeable bases. Nevertheless, the targeted base saturation was only obtained in the 3PD situation. There was a trend for a gradual increase in the soil bulk density after the conversion of the Cerrado into agricultural land. The increase in soil carbon stocks were positively correlated to increases in available P stocks, exchangeable base stocks, soil pH, potential CEC, base saturation and to the reduction of the soil potential acidity. The conversion of Cerrado into agricultural land under the no-till system resulted in positive annual accumulation rates of soil carbon and nitrogen stocks. Practically all the mineral N in the soil, in both samplings, was in the N-NH4 + form. The amount of mineral N determined in the soil was 2 to 4 times higher in the rainy season than in the dry season. The soil N mineralization was observed in the dry season, while soil N immobilization by the microbial biomass was observed in the rainy season. There were lower CO2 emission rates and higher N2O emission rates in the situations under no-till system. There was CH4 absorption in all the evaluated situations. Moreover, there was a balance in emission and consumption rates in C-equivalent in the Cerrado, since the values of N2O emission were similar to the ones of CH4 absorption in C-equivalent. Deducting the amount of C-equivalent emitted from the total soil carbon stocks, there was soil carbon sequestration - with exception of the first year after conversion of the Cerrado into agricultural land (1PC). This sequestered carbon can be originated from several sources. The land use change, associated with the soil management systems, reduced the amount of soil microbial carbon and nitrogen. The soil microbial biomass amounts were smaller in the situations under the no-till system.
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O Protocolo de Kyoto e o mercado de crédito de carbono: estudo de caso das emissões de gases de efeito estufa da fábrica de combustível nuclear pertencente às Indústrias Nucleares do Brasil no ano de 2008 / The Kyoto Protocol and the carbon credit market: case study of emissions of greenhouse gases from nuclear fuel factory belonging to the Nuclear Industries of Brazil in 2008

Olivia Bertoche Gryzagoridis 06 December 2010 (has links)
A presente dissertação discute as questões relacionadas à intensificação das mudanças climáticas por causas antrópicas conforme a evolução no uso dos recursos naturais, inovações nos processos produtivos, transformações econômicas, sociais, culturais, políticas e, especialmente ambientais. Aborda a comercialização dos créditos de carbono através de projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), um dos mecanismos de flexibilização criados pelo Protocolo de Kyoto. No contexto de mudanças climáticas, uma matriz energética que utilize fontes de energia que não emitam gases causadores do efeito estufa (GEE) se mostra uma importante estratégia de desenvolvimento sustentável. Sob essa perspectiva, a energia nucleoelétrica é apresentada como uma alternativa viável aos combustíveis fósseis, considerando que esta é uma energia limpa e compatível com a perspectiva de desenvolvimento sustentável. A Fábrica de Combustível Nuclear (FCN), localizada em Resende (Rio de Janeiro), pertencente às Indústrias Nucleares do Brasil (INB), é um conjunto de sofisticadas fábricas nas quais se processam etapas importantes do ciclo do combustível nuclear. Na FCN, o Centro Zoobotânico realiza a gestão das atividades voltadas para a conservação da natureza tais como o Programa de Recuperação de Mata Ciliar, Reflorestamento e Fauna. O Relatório de inventário das emissões diretas e indiretas de GEE da FCN, elaborado pela INB para o ano de 2008, permite a auto-avaliação da empresa, retratando a preocupação corporativa com as questões relativas às mudanças climáticas. Segundo este Relatório, o total de emissões de GEE quantificado corresponde a 12,14% da capacidade total de sequestro de dióxido de carbono, no período de Janeiro a Dezembro de 2008. A proteção de florestas e a plantação de árvores são componentes essenciais de qualquer estratégia global para mitigação da mudança climática, e a participação da INB no mercado de crédito de carbono pode proporcionar externalidades positivas, tais como ganhos de imagem, adequação a padrões ambientais e melhoria do relacionamento com a sociedade. / This dissertation discusses issues related to intensification of climate change by anthropogenic causes for the evolution in use of natural resources, innovations in production processes, economic, social, cultural, political and especially environmental. Approaches marketing of carbon credits through projects of Clean Development Mechanism (CDM), one of the flexible mechanisms created by the Kyoto Protocol. In context of climate change, an energy matrix that uses energy sources that do not emit greenhouse gases (GHG) proves an important strategy for sustainable development. From this perspective, the nuclear-electric energy is presented as a viable alternative to fossil fuels, considering that this is a clean energy and compatible with sustainable development perspective. The Nuclear Fuel Factory (FCN), located in Resende (Rio de Janeiro), belonging to the Nuclear Industries of Brazil (INB), is a sophisticated set of factories where important steps of nuclear fuel cycle are processed. In FCN, the Zoobotanical Center performs the management of activities for conservation of natures, as the Recovery Program of Riparian Vegetation, Forestry and Wildlife. The report of inventory of direct and indirect emissions of greenhouse gases from FCN, produced by INB for the year 2008, allows the self-assessment of the company,portraying the corporate preoccupation with issues related to climate change. According to the report, total GHG emissions measured corresponds to 12.14% of the total capacity of sequestration of carbon dioxide in the period January to December 2008. Protecting forests and planting trees are essential components of any comprehensive strategy for mitigating climate change and the share of INB in the carbon credit market can provide positive externalities, such as earnings picture, fitness for environmental standards and improving the relationship with society.
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Conversão do Cerrado para fins agrícolas na Amazônia e seus impactos no solo e no ambiente / Conversion of the Cerrado into agricultural land in the Amazon and its impacts in the soil and the environmen

João Luis Nunes Carvalho 22 June 2006 (has links)
Condições de topografia e clima fazem do Cerrado a fronteira agrícola mais promissora do mundo. A derrubada e queima da vegetação natural, seguida do cultivo convencional do solo resulta na diminuição do estoque de matéria orgânica do solo (MOS) e aumento da emissão dos gases do efeito estufa. Práticas conservacionistas, tal como o sistema de plantio direto (SPD), podem ser estratégias eficientes de mitigação desses efeitos. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações nas características químicas e na MOS nas principais fases de conversão do Cerrado da Amazônia em área agrícola, envolvendo cultivo convencional e SPD. O estudo foi realizado na Fazenda União em Vilhena (RO). O solo avaliado foi um Latossolo Vermelho Amarelo Distrófico típico muito argiloso. As amostragens de solos e de gases foram realizadas em julho de 2004 e janeiro de 2005 em seis situações: Cerrado (CE), áreas sob cultivo convencional (1PC e 2PC) e áreas sob plantio direto (1PD, 2PD e 3PD), após o período de dois anos cultivado com a cultura do arroz em cultivo convencional. O delineamento foi inteiramente casualizado e com cinco repetições. As amostras de solo foram seccionadas nas seguintes camadas 0-5, 5-10,10-20 e 20-30 cm. As amostras de gases foram submetidas à análise de CO2, N2O e CH4. O SPD associado à mudança de uso da terra aumentou pH e reduziu a acidez potencial do solo. Obtiveram-se somente valores negativos de ∆pH, e estes foram maiores nas camadas mais profundas. Os maiores valores de CTC potencial foram obtidos nas situações sob SPD e no Cerrado, onde também se observaram maiores teores de carbono total. O plantio direto associado á aplicação de fertilizantes fosfatados no sulco de plantio, aumentou os teores de P disponível do solo, entretanto, foi observada grande variabilidade espacial. Observaram-se maiores teores de bases trocáveis nas situações sob SPD, no entanto, somente na situação 3PD foi obtida a saturação por bases desejada. Após a conversão do Cerrado em agricultura observou-se tendência de aumento da densidade aparente do solo. O aumento do estoque de carbono no solo correlacionou positivamente com aumento do estoque de P disponível, do estoque de bases trocáveis, do pH do solo, da CTC potencial, da saturação por bases e com redução da acidez potencial do solo. A conversão do Cerrado em área agrícola em sistema de plantio direto resultou em taxa anual de acúmulo positiva nos estoques de carbono e nitrogênio do solo. Praticamente todo N mineral obtido, nas duas épocas de amostragem, estava na forma de N-NH4 +. Na estação chuvosa a quantidade de N mineral obtida foi de 2 a 4 vezes maior do que na estação seca. Na estação seca ocorreu mineralização do N no solo enquanto que na chuvosa foi verificada imobilização do N no solo pela biomassa microbiana do solo. Nas situações sob SPD foram obtidas as menores taxas de emissões de CO2 e as maiores emissões de N2O para atmosfera. Ocorreu absorção de CH4 em todas as situações avaliadas. No Cerrado ocorreu equilíbrio entre as taxas de emissão e consumo em C-equivalente, pois os valores de emissão de N2O foram semelhantes aos de absorção de CH4 em C-equivalente. Subtraindo a quantidade de Cequivalente emitido do estoque de carbono total do solo, com exceção 1PC, nas demais situações verificou-se ocorrência de seqüestro de carbono no solo, e este carbono seqüestrado corresponde ao somatório de várias fontes. A mudança do uso terra associada aos sistemas de manejo do solo, reduziu a quantidade de carbono e nitrogênio microbiano do solo. Nas situações sob plantio direto foram obtidas as menores quantidades de biomassa microbiana do solo. / Topographic and climatic conditions make the Cerrado the more promising agricultural frontier of the world. The slash-and-burn of natural vegetation followed by conventional tillage of the soil results in the reduction of the soil organic matter (SOM) stocks and in an increase in greenhouse gas emissions. Conservational practices, such as the no-till system (NTS), can be efficient mitigation strategy of these effects. The objective of this study was to evaluate the changes in the chemical characteristics and the SOM in the main stages of the Amazon Cerrado conversion into agricultural land, involving conventional tillage and NTS. The study was carried out at the União Farm, in the city of Vilhena, Rondonia State, Brazil. The studied soil was an Oxisol (very clayed Red Yellow Dystrofic typic Latosol). The soil and gas sampling were carried through in July of 2004 and January of 2005 in six situations: Cerrado (CE), two areas under conventional tillage cultivated with rice for 1 year (1 PC) and 2 years (2PC), and 3 areas under no-till system cultivated with soybean for 1 (1PD), 2 (2PD) and 3 years (3PD) after a 2-year period of rice crop cultivated under conventional tillage. At each site samples were taken randomly with five replications. The soil samples were taken in the following layers: 0-5, 5- 10,10-20 and 20-30 cm. The gas samples were analyzed for CO2, N2O and CH4. The NTS, associated with the land use change, increased pH and reduced the potential acidity of the soil. The ∆pH was generally negative and showed increasing values with depth at all sites. The highest values of potential CEC, as well as the highest total carbon content, were observed in the situations under NTS and the Cerrado. The no-till system, associated with phosphate fertilizer application in the planting furrow, led to increased levels of available P in the soil. However, there was high spatial variability. The situations under NTS had a higher content of exchangeable bases. Nevertheless, the targeted base saturation was only obtained in the 3PD situation. There was a trend for a gradual increase in the soil bulk density after the conversion of the Cerrado into agricultural land. The increase in soil carbon stocks were positively correlated to increases in available P stocks, exchangeable base stocks, soil pH, potential CEC, base saturation and to the reduction of the soil potential acidity. The conversion of Cerrado into agricultural land under the no-till system resulted in positive annual accumulation rates of soil carbon and nitrogen stocks. Practically all the mineral N in the soil, in both samplings, was in the N-NH4 + form. The amount of mineral N determined in the soil was 2 to 4 times higher in the rainy season than in the dry season. The soil N mineralization was observed in the dry season, while soil N immobilization by the microbial biomass was observed in the rainy season. There were lower CO2 emission rates and higher N2O emission rates in the situations under no-till system. There was CH4 absorption in all the evaluated situations. Moreover, there was a balance in emission and consumption rates in C-equivalent in the Cerrado, since the values of N2O emission were similar to the ones of CH4 absorption in C-equivalent. Deducting the amount of C-equivalent emitted from the total soil carbon stocks, there was soil carbon sequestration - with exception of the first year after conversion of the Cerrado into agricultural land (1PC). This sequestered carbon can be originated from several sources. The land use change, associated with the soil management systems, reduced the amount of soil microbial carbon and nitrogen. The soil microbial biomass amounts were smaller in the situations under the no-till system.
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Dinâmica do carbono e fluxo de gases do efeito estufa em sistemas de integração lavoura-pecuária na Amazônia e no Cerrado / Carbon dynamics and greenhouse gas fluxes in integrated crop-livestock systems in Amazonia and Cerrado

João Luís Nunes Carvalho 12 March 2010 (has links)
Mudanças de uso e manejo influenciam o acúmulo de carbono (C) no solo e o fluxo de gases do efeito estufa (GEE). No Brasil, sobretudo nos biomas Amazônia e Cerrado, historicamente vegetações nativas são convertidas em pastagens e agricultura emitindo consideráveis quantidades de GEE para a atmosfera. Áreas sob pastagens e agricultura vêm sendo convertidas em sistemas mais intensificados e tecnicamente mais avançados, tais como os sistemas de integração lavoura-pecuária (ILP), os quais têm a capacidade de acumular C no solo e mitigar as emissões de GEE para atmosfera. O objetivo deste estudo foi avaliar as modificações nos estoques de C do solo e nos fluxos de GEE em áreas sob mudança de uso da terra nos biomas Amazônia e Cerrado. Foram avaliadas áreas sob vegetação nativa, pastagens, sucessão de cultivos e ILP em diferentes condições edafoclimáticas. O manejo da fertilidade do solo sob pastagem afeta produção de biomassa, que por sua vez influencia o acúmulo ou perda de C. Pastagem cultivada em solo fértil acumulou 0,46 Mg de C ha-1 ano-1. Sob baixa fertilidade natural, obsrvou-se perdas de 0,15 e 1,53 Mg de C ha-1 ano-1, respectivamente para pastagem não degradada e degradada. A conversão de vegetação nativa e pastagem para agricultura, mesmo cultivada sob SPD, reduziu o estoque de C, exibindo perdas de 0,69 a 1,44 Mg ha-1 ano-1. A implantação de sistemas de ILP em áreas sob sucessão de cultivos aumentou os estoques de C no solo, com taxas varaindo de 0,82 a 2,58 Mg ha-1 ano-1. Aplicando a modelagem matemática, com o modelo Century, verificou-se as mesmas tendências de acúmulo ou perdas de C no solo. Entretanto, o modelo subestimou os estoques de C em todas as áreas avaliadas. Em Montividiu, a avalaição do fluxo de GEE em diferentes usos e manejos da terra, evidenciou maior emissão CCO2 na pastagem (10820 kg ha-1) e esta foi significativamente maior em relação à sucessão de cultivos (4987 kg ha-1) e ILP (6565 kg ha-1). Emissão de N-N2O foi maior em ILP (2,00 kg ha-1 ano-1) e menor na vegetação nativa (0,35 kg ha-1 ano-1). Os fluxos de C-CH4 resultaram em emissão de 1,67 kg ha-1 ano-1 na pastagem e em absorção nas demais áreas. Em ILP, os manejos aplicados à soqueira do algodoeiro, resultaram em diferenças nos fluxos de GEE. O manejo químico, sem perturbação do solo, reduziu a emissão de CO2, aumentou a emissão de N2O e não influenciou os fluxos de CH4. Utilizando as taxas de acúmulos de C e os fluxos de GEE obteve-se o seqüestro de C no solo. As taxas de seqüestro, expressas em C equivalente, evidenciaram perdas da ordem de 0,43 e 0,77 Mg ha-1 ano-1, respectivamente para a conversão de Cerrado para pastagem e sucessão de cultivos. Implantação de ILP em áreas sob sucessão de cultivos resultou em seqüestro de C pelo solo, independente do manejo aplicado. Manejo químico seqüestrou 1,05 Mg de C ha-1 ano-1. Manejo mecânico com o equipamento Cotton 1000 e grade aradora seqüestraram 0,58 e 0,71 Mg de C ha-1 ano-1, respectivamente. A implantação de sistemas ILP se mostrou uma excelente alternativa para acumular C no solo e mitigar as emissões de GEE para atmosfera. / Changes on land use and management influence the accumulation of carbon (C) in soil and the greenhouse gas (GHG) fluxes. In Brazil, especially in Amazonia and Cerrados biomes, the native vegetation has been historically converted in pastures and agriculture causing considerable amount of GHG emissions to the atmosphere. Recently, pastures and agricultural activities have been adopting more intensified and technically advanced land management systems, such as the integrated crop-livestock (ICL) system, which has the capacity to increase soil C accumulation and promote GHG mitigation. The objective of this study was to evaluate the alterations in soil C stock and GHG fluxes in areas under land use changes in the Amazonia and Cerrados biomes. The study focused on areas under native vegetation, pasture, crop succession and ICL under different edaphoclimatic conditions. The fertility management of soil under pasture affects the biomass production which, in turn, influences not only the soil C accumulation but also the C loss. This study showed that pasture cultivated in fertile soil presented an accumulation of 0.46 Mg of C ha-1 year-1. Under naturally low soil fertility, losses of 0.15 and 1.53 Mg of C ha-1 year -1 were observed in non-degraded and degraded pastures, respectively. Conversion of native vegetation and pasture to agriculture, even when cultivated under no-tillage, caused the reduction of C stock and showed losses from 0.69 to 1.44 Mg ha-1 year -1. The implementation of ICL systems in crop succession areas caused the increase of soil C stock with rates ranging from 0.82 to 2.58 Mg ha-1 year -1. By applying the Century model, the same tendencies in soil C accumulation and C loss were observed. However, the model underestimated the C stock in all areas under evaluation. In Montividiu, Goiás State, the evaluation of GHG fluxes from different land uses and management showed that pasture produced higher C-CO2 emissions (10829 kg ha-1 year -1) than crop succession (4987 kg ha-1 year -1) and ICL (6565 kg ha- 1 year -1). The N-N2O emission was higher from ICL (2.00 kg ha-1 year-1) and lower from native vegetation (0.35 kg ha-1 year-1). Regarding the C-CH4 emissions from pastures, the fluxes were in the order of 1.67 kg ha-1year-1 while the other areas showed sink. In ICL, the soil management applied to the cotton stalk resulted in GHG flux differences. Chemical management with no soil disturbance reduced the CO2 emissions, increased N2O emissions and showed no influence on CH4 fluxes. Carbon sequestration rates, expressed in C equivalent, showed losses in the order of 0.43 and 0.77 Mg ha-1 year-1, respectively, from the conversion of Cerrado to pasture and crop succession. The implementation of ICL in areas under crop succession resulted in C sequestration in soil, regardless the type of management applied. Chemical management produced C sequestration of 1.05 Mg ha-1 year -1. Mechanical management with Cotton 1000 equipment and full tillage produced the sequestration of 0.58 and 0.71 Mg of C ha-1 year-1, respectively. The implementation of ICL systems showed to be an excellent alternative for soil C accumulation and mitigation of GHG emission.
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Estoques de carbono e nitrogênio e emissões de gases do efeito estufa em áreas de cana-de-açúcar na região de Piracicaba / Carbon and nitrogen stocks and greenhouse gases emissions from sugarcane areas in the Piracicaba region

Diana Signor 15 June 2010 (has links)
A concentração atmosférica dos gases do efeito estufa (GEE), como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), tem aumentado significativamente desde o início da Revolução Industrial e a agricultura contribui de maneira expressiva para este aumento. O solo é um importante reservatório de carbono (C) e nitrogênio (N) e, em função do manejo, parte deste reservatório pode ser liberado para a atmosfera e contribuir para o aumento da concentração de GEE. Contudo, algumas práticas de manejo favorecem o aumento dos estoques de C e N no solo e são de grande importância para mitigar o aquecimento global. O sistema de colheita da cana-deaçúcar sem queima da palhada é uma prática que aumenta a deposição de resíduos sobre a superfície e afeta os estoques de C e N no solo, enquanto a adubação nitrogenada pode influenciar nas emissões de CO2 e N2O. A primeira etapa deste trabalho comparou os estoques de C e N totais e os teores de C na biomassa microbiana do solo em áreas de cana-de-açúcar colhidas com e sem queima da palhada. Nas profundidades 0-10 cm e 10-20 cm, os estoques de C e N foram maiores para o manejo sem queima. Na camada 0-30 cm, os estoques de C representaram 60 e 53 % e os de N representaram 55 e 50 % dos estoques totais acumulados na camada 0-100 cm, para as áreas sem queima e com queima, respectivamente. Em função da adoção do manejo sem queima a taxa de acúmulo de C no solo foi de 0,7 Mg ha-1 ano-1, enquanto o N apresentou uma taxa de redução de 0,25 Mg ha-1 ano-1. Os teores microbianos de C entre 0 e 20 cm de profundidade variaram de 184,20 a 349,27 mg kg-1 nas áreas sem queima e de 198,85 a 291,77 mg kg-1 nas áreas com queima. O tempo de adoção do sistema sem queima favoreceu o aumento do conteúdo de C microbiano no solo. A segunda etapa deste trabalho consistiu na avaliação das emissões de GEE em função da adubação nitrogenada em cana-de-açúcar. Foram realizados três experimentos, onde se comparou o efeito de duas fontes de N mineral: uréia e nitrato de amônio. Em condições de laboratório, testaram-se as doses de 60, 80 e 120 kg ha-1 de N. Foram observadas influências das fontes e doses de N nas emissões de N2O, sendo as maiores emissões associadas à uréia. Em condições de campo, testando as doses de 60, 90, 120 e 180 kg ha-1 de N, observou-se maiores emissões para o nitrato de amônio nas maiores doses. Um terceiro experimento, conduzido no campo, avaliou a influência destas mesmas fontes e doses de N nas emissões de CO2. Alterações nas emissões de CO2 foram observadas apenas em parcelas que receberam adição de uréia, embora a variabilidade dos dados tenha sido grande, comprometendo o ajuste da curva de regressão. / Concentrations of greenhouse gases (GHG), such as carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O), have increased since Industrial Revolution and the agricultural sector significantly contributes to the mentioned increase. Soils are important sinks of carbon (C) and nitrogen (N) and management practices could release part of these pools to the atmosphere and contribute to the increase of GHG concentrations in the atmosphere. However, some management practices promote increase in soil C and N stocks and are very important in mitigating global warming. No burning sugarcane harvest system is a practice that increases straw deposition at the soil surface and affects soil C and N stocks, while nitrogen fertilization could influence CO2 and N2O emissions from soils. The first part of this work compared C and N stocks and microbial biomass C content in sugarcane areas harvested with and without straw burning. In the 0-10 cm and 10-20 cm layers, C and N stocks were higher under no-burning system. In 0-30 cm layer, C stocks represented 60 and 53 % and N stocks accounted for 55 and 50 % of the total stocks accumulated in 0-100 cm depth, for areas under no-burning and burning systems, respectively. Due to no-burning adoption, soil C accumulation rate was 0.7 Mg ha-1 year-1, while N presented losses of 0.25 Mg ha-1 year-1. Carbon content in the microbial biomass for the 0-20 cm depth varied from 184.20 to 349.27 mg kg-1 at no-burning areas and from 198.85 to 291.77 mg kg-1 at burning sites. The period of time under no-burning favored an increase in the soil microbial C. The second part of this work consisted in the evaluation of GHG emissions from nitrogen fertilization under sugarcane cultivation. Three experiments were carried out, where the effects of two mineral N sources were compared: urea and ammonium nitrate. At laboratory conditions, the rates of 60, 80 and 120 kg ha-1 N were evaluated. Influences of sources and rates of N addition to the N2O emissions were observed and the greater emissions were associated with urea. At the field conditions, testing rates of 60, 90, 120 and 180 kg ha-1 of N, showed greater emissions for ammonium nitrate at the bigger rates. A third experiment, carried out under field conditions, evaluated the influences of the same N sources and addition rates in the CO2 emissions. Alterations in the emissions were observed only in plots that received urea, despite the large data dispersion, which compromises the regression adjustment.
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Greenhouse gas emissions and soil carbon dynamics in the Brazilian oil palm production / Emissões de gases do efeito estufa e dinâmica do carbono do solo na produção de palma no Brasil

Leidivan Almeida Frazão 19 January 2012 (has links)
Oil palm has been considered one of the most favorable oilseeds to biodiesel production in Brazil. The crop has been cultivated in the north and northeast regions under commercial plantations and agroforestry systems. As the oil palm is a perennial crop, it is important to understand how the intensive cultivation affects the dynamic of soil organic matter in the long term. The goal of this work was to determinate the greenhouse gas emissions associated to the main production steps and the changes on soil organic carbon under oil palm plantations. Soil and greenhouse gas samples were collected in traditional production areas in Brazil. Commercial plantations derived from pasture and Amazon rain forest were selected in Pará State (Agropalma farm), while areas derived from Atlantic rain forest and agroforestry system were selected in Bahia State (Opalma farm and Lamego). At first, changes on soil carbon stocks were evaluated in the commercial plantations and agroforestry systems. The variability of soil carbon dynamics in the production areas can be explained by several aspects such as temporal and spatial variations, and prior land use. The soil carbon stocks, after corrections for differences in density and clay content, decreased till 46% in areas derived from pasture and increased 18% in an area derived from Amazon rain forest. The soil carbon stocks increased till 23% in areas derived from Atlantic rain forest and decreased 30% when agroforestry system was adopted. The soil nitrous oxide (N2O) emissions from N fertilizer application were 10 times higher in the seedlings production than in juvenile and mature plantations, however this step represents 3.8% of the plant cycle. In general, the observed greenhouse gas emissions at different stages of oil palm production are not large than other agricultural crops in Brazil. The decomposition of plant residues also contributed to greenhouse gas emissions to the atmosphere. The carbon footprint associated to oil palm production at Agropalma farm was approximately 0.7 kg CO2 equivalent per kg of crude palm oil produced, and 70% this value is associated with the management of effluent in the anaerobic ponds emitting a large amount of methane to the atmosphere. The correct treatment of the effluent can result in reductions of greenhouse gas emissions, and consequently, decreasing the carbon footprint associated to palm oil production in the Amazon region. The results founded in this study may be used to improve the biodiesel life cycle assessment derived from palm oil produced in Brazil. / A palma (dendê) tem sido apontada como uma das oleaginosas mais viáveis para a produção de biodiesel no Brasil. Esta cultura tem sido cultivada nas regiões norte e nordeste em plantios comerciais e sistemas agroflorestais. Como é uma planta perene, é importante entender como o cultivo intensivo pode alterar a dinâmica da matéria orgânica do solo a longo prazo. O objetivo deste trabalho foi determinar as emissões de gases do efeito estufa nas principais fases do sistema produtivo e as mudanças nos estoques de carbono do solo sob cultivo da palma. Amostras de solos e gases do efeito estufa foram coletadas em áreas tradicionais de produção no Brasil. No Pará (fazenda Agropalma) foram selecionadas áreas derivadas de pastagem e Floresta Amazônica, enquanto na Bahia (fazenda Opalma e Lamego) foram selecionadas áreas derivadas de Mata Atlântica. Primeiramente foram avaliadas as mudanças nos estoques de carbono do solo sob sistemas comerciais e agroflorestais de cultivo. Os resultados indicaram que a variabilidade na dinâmica do carbono do solo em áreas de plantio de palma pode ser explicada por vários fatores, como as variações temporais e espaciais, e uso da terra anterior à instalação dos palmares. Os estoques de carbono do solo, após as correções pelas diferenças na densidade e teores de argila do solo, decresceram até 46% nas áreas derivadas de pastagem e aumentaram 18% na área derivada de Floresta Amazônica. Os estoques de C do solo aumentaram até 23% nos plantios comerciais derivados de Mata Atlântica e decresceram 30% quando foi adotado o sistema agroflorestal. As emissões de óxido nitroso (N2O) pelo solo derivadas da aplicação de fertilizantes nitrogenados foram 10 vezes maiores na produção de plântulas do que nos plantios jovens e adultos, entretanto, esta fase representa apenas 3,8% do ciclo de vida da planta. De forma geral, as emissões de gases do efeito estufa nos diferentes estágios de produção não foram maiores do que para outras culturas no Brasil. A decomposição dos resíduos culturais também contribuiu para as emissões de gases do efeito estufa para a atmosfera. A pegada de carbono associada a produção do óleo de palma pela Agropalma foi aproximadamente 0,7 kg CO2 equivalente por kg de óleo produzido, dos quais 70% estão associadas ao manejo de efluentes industriais nas lagoas anaeróbicas, que emitem uma grande quantidade de metano (CH4) para a atmosfera. O manejo correto do efluente pode resultar nas reduções das emissões de gases do efeito estufa, e consequentemente, diminuir a pegada de carbono associada a produção do óleo de palma na região Amazônica. Os resultados encontrados neste estudo poderão ser usados para fazer avaliações mais complexas como a avaliação do ciclo de vida do biodiesel derivado do óleo de palma no Brasil
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Fontes de metano em florestas tropicais da Amazônia: Análise da composição isotópica e uso de técnicas indiretas para determinação de balanços gasosos nesses ecossistemas / Methane sources in Amazon tropical forests: analysis of isotopic composition and use of indirect techniques to determine gas balances in these ecosystems

José Mauro Sousa de Moura 19 February 2010 (has links)
Recentes publicações chamaram a atenção para o papel das florestas tropicais sobre o balanço global de alguns gases de efeito estufa. A suspeita de que estas florestas estariam atuando como sorvedouros de CO2 acumulando uma enorme quantidade de carbono em sua biomassa, ou que estas seriam capazes de emitir CH4 diretamente de folhas vivas e da serapilheira sobre condições aeróbicas, motivou a realização de vários estudos nas áreas de floresta tropical, especialmente na Amazônia. O presente estudo pretende determinar o papel das florestas de terrafirme da Amazônia no balanço regional de CH4 através da análise de sua composição isotópica (\'delta\'13CH4) e da discriminação de suas possíveis fontes no ecossistema. Em seguida, o trabalho mostrará o avanço na aplicação das medidas da atividade e do fluxo de Radônio-222 como traçador indireto dos balanços de CH4 em florestas de terra-firme. As medidas \'delta\'13CH4 foram realizadas em campanhas trimestrais no período entre 2006 e 2008, na Floresta Nacional do Tapajós (F.N.T.) e na Floresta Nacional de Caxiuanã (F.N.C.). O \'delta\'13CH4 variou entre -49,24 e - 45,50, com médias (±erro padrão) iguais a -47,63 ±0,04 e -47,32 ±0,04 para a F.N.C e F.N.T., respectivamente. A concentração de CH4 variou entre 1,82 e 3,19ppm, com média (±erro padrão) igual a 2,08 ±0,02ppm na F.N.C e 2,11 ±0,02ppm na F.N.T. As medidas de fluxo e da atividade de 222Rn usadas neste trabalho foram realizadas no período entre 2000 e 2002. Durante este período o fluxo de 222Rn do solo variou entre 6,86 e 103,30 mBq m-2 s-1. A média geral para o período foi igual a 32,48 ±14,00 mBq m-2 s-1. Os valores da atividade de 222Rn variaram no perfil vertical da floresta de 5,27 a 18,17 Bq m-3 , 3,55 a 24,02 Bq m-3 e 3,36 a 18,30 Bq m-3 durante os anos de 2000, 2001 e 2002, respectivamente. As estimativas das concentrações e do fluxo de CH4 inferidas a partir dos dados de 222Rn, apresentaram variações semelhantes às variações medidas por cromatografia gasosa, indicando que o 222Rn tem o potencial de fornecer medidas independentes das taxas de fluxos de CH4 em áreas de floresta de terra-firme / Recent publications called the attention to the role of tropical forests on the budget of some important greenhouse gases. The finding that forests would acting as sink of large amounts of CO2 or as a source of CH4 emitted directly from green and dead leaves under aerobic conditions has motivated scientists worldwide to set experiments in tropical forest areas, especially in the Amazon. This study aims to determine the role of Amazonian upland forests to the regional budget of CH4 through analysis of the stable isotopic composition of methane (\'delta\'13CH4) and the discrimination of its possible sources in the ecosystem. This study also shows the attempt to use of 222Rn soil flux and activity measurements as an indirect tracer for CH4 mixing ratios rates in the vertical profile of upland tropical forests. The measurements of \'delta\'13CH4 were carried out during quarterly campaigns in the period from 2006 to 2008 in the Caxiuana National Forest (C.N.F.) and Tapajos National Forest (T.N.F.). The \'delta\'13CH4 varied from -49.24 to -45.50, with overall means (±SE) equal to -47.63±0.04, and -47.32±0.04 for C.N.F. and T.N.F., respectively. The concentration of CH4 varied from 1.82 to 3.19ppm, with mean (±SE) equal to 2.08±0.02 ppm at C.N.F. and 2.11±0.02ppm at T.N.F.. 222Rn soil flux and activity measurements used in this work were taken in the period of 2000-2002. During this period the 222Rn soil flux varied from 6.86 to 103.30 mBq m-2 s-1, with overall mean equal to 32.49±14.00 mBq m-2 s-1. The values for 222Rn activity along the vertical profile varied from 5.27 to 18.17 Bq m-3, 3.55 to 24.02 Bq m-3, and 3.36 to 18.30 Bq m-3, during the years of 2000, 2001, and 2002, respectively. Estimates of CH4 concentrations and soil fluxes, inferred from 222Rn data, compared favorably with measurements done by gas chromatography, indicating that 222Rn has the potential to provide independent measurements of CH4 fluxes in upland forests

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