Estoques e mecanismos de estabilização do carbono orgânico do solo em agroecossistemas de clima temperado e sub-tropical
Resumo
O seqüestro de carbono (C) em solos agrícolas é uma opção de baixo custo para mitigação das mudanças climáticas globais. O plantio direto (PD), associado a boas práticas agronômicas, pode compensar até 15% das emissões antrópicas de CO2 ao armazenar o C drenado da atmosfera na forma de carbono orgânico (CO) do solo. Para ser amplamente aceito como alternativa de mitigação, pesquisas devem ser conduzidas a fim de melhorar a precisão das estimativas de taxas de seqüestro de C em experimentos de campo, assim como as previsões feitas por modelos matemáticos em escalas regionais e locais. Complementarmente, é necessário aprimorar o conhecimento sobre os mecanismos de estabilização do CO, delimitando a capacidade real do solo em acumular C e quantificando quanto do C acumulado no solo pode ser re-emitido para atmosfera por mudança no manejo do solo. Desta maneira, o presente trabalho se divide em quatro capítulos com o objetivo de abordar estas questões. O primeiro capítulo tem por objetivo discutir a importância da profundidade de amostragem (0-0,30; 0-0,60; 0-0,90 m) e da definição de situações de linhas-base confiáveis a adequadas para o cálculo das taxas de seqüestro de C. Para isto, foram utilizados dois experimentos de longa duração sobre um solo de clima temperado (Mollisol) e outro de clima sub-tropical (Oxisol). Os experimentos testaram efeitos de sistema de preparo do solo (preparo convencional (PC) e PD) (Mollisol e Oxisol) e fontes e doses de nitrogênio para o milho no Mollisol (testemunha (T), 168 kg N ha-1 na forma de sulfato de amônia (AM) e 168 kg N ha-1 na forma de adubo orgânico (AO)) e diferentes sistemas de rotação de culturas no Oxisol (R0:soja-trigo, R1:soja-trigo-soja-aveia e R2:soja-aveia-soja-aveia+ervilhaca-milho-nabo-trigo). O aumento da profundidade de amostragem não contribuiu com a melhoria das estimativas de taxas de seqüestro de C devido ao aumento do erro nas estimativas dos estoques de CO nas camadas mais profundas de solo. Para melhoria das estimativas das taxas de seqüestro de C devem-se preferir análises temporais da dinâmica do CO no solo ao invés da comparação de estoques de CO em um único momento. O segundo capítulo tem por objetivo aplicar equações matemáticas simples para descrever a dinâmica do CO e melhorar as estimativas taxas de seqüestro de C e também entender o papel da formação de macroagregados no acúmulo e saturação de CO no solo. O uso de equações lineares e cinéticas (crescimento exponencial) foi adequado para descrever a dinâmica do CO, aumentando a precisão das estimativas de taxas de seqüestro de C ao reduzir os erros de estimativa por variabilidade espacial do solo. O acúmulo de CO no solo mostrou-se uma função da quantidade de C aportada ao solo por resíduos vegetais e a formação de macroagregados no solo para proteção do CO. O processo de saturação do solo ocorreu das menores para as maiores frações de agregados do solo, limitando a capacidade de uma
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determinada camada de solo em acumular CO. No entanto, verificou-se que a saturação de camadas superficiais de solo não indica o fim do seqüestro de C neste solo, visto que o acúmulo de CO passa a ocorrer em camadas sub-superficiais. No terceiro capítulo, a aproximação matemática para determinar mudanças nos estoques de CO e a limitação na capacidade do solo em acumular CO promovida pelo processo de saturação dos agregados do solo foram aplicados para melhorar a precisão do modelo matemático uni-compartimental de Hénin e Dupuís (1945) em prever futuras taxas de seqüestro de C. O Mollisol foi escolhido para este estudo em função da maior disponibilidade de dados (anos de amostragem) e também pela presença de dois tratamentos em PC e PD com camada de solo saturada por CO. O ajuste matemático (por equações lineares) dos coeficientes da dinâmica do CO melhorou o ajuste das previsões do modelo com os dados observados. A restrição do modelo matemático quanto à capacidade do solo em acumular CO (saturação de CO) evitou a superestimação do potencial de seqüestro de C deste solo. As previsões do modelo matemático indicam que a camada superficial (0-0,05 m) do solo sob PD pode apresentar taxas significativas de seqüestro de C por até 50 anos, em função da quantidade de C adicionada ao solo. No quarto capítulo, foi realizado um estudo detalhado dos compartimentos do CO em função da sua distribuição em classes de tamanhos de agregados estáveis em água e o fracionamento granulométrico e densimétrico do CO. O objetivo foi identificar em quais compartimentos está ocorrendo o acúmulo de CO no solo, os mecanismos de estabilização do CO, estimando o potencial do PD em promover sequestro de C de longa duração. Verificou-se que o acúmulo de C ocorre preferencialmente em frações mais estáveis e recalcitrantes do CO (Mollisol e Oxisol) ou em frações protegidas fisicamente por micro e macroagregados (Mollisol). No Oxisol, o enriquecimento de CO ocorre principalmente nas frações de CO associadas aos minerais extra-microaggregados oclusas em meso e macroagregados de solo, enquanto que no Mollisol, o acumulo de CO ocorre tanto na fração intra como extra microagregados. Mais de 78 e 92% do seqüestro de C verificado no Mollisol e Oxisol, repectivamente, foi considerado de longa duração por ocorrer em frações estáveis do CO.