emissão de dióxido de carbono em solos de Áreas de cana-de … · aguiar et al. 2011 figure 1....

Emissão de Dióxido de Carbono em Solos de Áreas de Cana-de-açúcar sob

Diferentes Estratégias de Manejo

Newton La Scala Jr.

FCAV / UNESP, Jaboticabal, SP, Brasil

São Paulo, SP , Setembro de 2013

E. B. Figueiredo 2011

Aguiar et al. 2011

Figure 1. Sugarcane crop map for São Paulo State. Source: Canasat Project (http://www.dsr.inpe.br/laf/canasat/)

Metodologia

http://www.dsr.inpe.br/laf/canasat/

Tabela 2. Panorama das áreas colhidas com ou sem a prática da queima, com os respectivos 1

percentuais em relação ao total colhido no Estado de São Paulo. 2

ano crua (ha) crua (%) queimada (ha) queimada (%) total (ha)

2006 1.110.120 34,24 2.131.990 65,76 3.242.110

2007 1.764.992 46,56 2.025.448 53,44 3.790.440

2008 1.924.075 49,06 1.997.630 50,94 3.921.705

2009 2.266.403 55,59 1.810.531 44,41 4.076.934

2010 2.627.025 55,56 2.101.110 44,44 4.728.135

2011 3.125.619 65,17 1.670.521 34,83 4.796.140

2012 3.381.313 72,60 1.277.003 27,40 4.658.316

Fonte: Projeto CANASAT - INPE (http://www.dsr.inpe.br/laf/canasat/). 3

L. I. Perillo et al. 2013, Canasat (INPE)

Tabela 4.Fatores de emissão médio utilizados nas estimativas das emissões de gases de efeito estufa 1

na produção da cana-de-açúcar no Estado de São Paulo. 2

* For more details see supplementary material. 3

Fonte de emissão Fator de emissão médio Unidade

Diesel 3,13 (kg CO2eq L-1

)

Inseticida 21,90 (kg CO2eq kg i.e-1

)

Herbicida 20,96 (kg CO2eq kg i.e-1

)

Fertilizante nitrogenado 8,52 (kg CO2eq kg N-1

)

Fertilizante fosfatado 0,73 (kg CO2eq kg P2O5-1

)

Fertilizante potássico 0,54 (kg CO2eq kg K2O -1

)

Calagem 0,44 (kg CO2eq kg calcário-1

)

Queima de biomassa 10,83 (kg CO2eq TC -1

)

Metodologia: IPCC 2006

L. I. Perillo et al. 2013

Figura 2. Emissão de gases de efeito estufa (Gg CO2eq ano-1) e percentual no ano nas

emissões totais de acordo com as etapas de manejo da cana-de-açúcar durante o

período de 2006 a 2012 no Estado de São Paulo.


Figura 5. Comparativo e projeção das emissões relativas para o manejo da cana-

de-açúcar no Estado de São Paulo.


Cana Crua

Cana Queimada

+Mecanizada (diesel ... 223.8 x 147.7 Litros)+ Fert. Sintético N (+112 x 88 kg N h-1 ano-1)

+Sequestro C solo: 320 kg y-1 (1,173 kg CO2eq)

Queima dos Resíduos (CH4 + N2O)

3.104 kg CO2eq ano-1

Figueiredo & La Scala 2011

2.793 kg CO2eq ano-1

(=760 kg C)

Table 1. Emission sources and greenhouse gas considered in each of the practices

conducted in sugarcane agricultural and mobile combustion sectors.

Sector Emission sources for burning and green harvest system

Agricultural

Mobile Combustion

(Diesel vehicle)

GHG emissions due to the burning of the agricultural

residues

- CH4

- N2O

N2O direct and indirect emissions from managed soils

- N synthetic fertilizer

- N from organic composts (Filtercake and vinasse)

- N from sugarcane residues

CO2 emissions due lime application

Soil Carbon Sequestration

Emissions due fossil fuel use (Diesel oil)

- CO2

- CH4

- N2O


Table 2. Annual amount of agricultural supplies applied and fossil fuel consumption

(Medium values for a five years crop cycle) for each harvest system in one hectare to

burning harvest and green harvest.

Supplies Burning harvest Green harvest

Units Amount Units Amount

Nitrogen

synthetic

fertilizer

kg ha-1

y-1

88 kg ha-1

y-1

112

Vinasse

application

kg N ha-1

y-1

44.2 kg N ha-1

y-1

44.2

Filtercake

application

kg N ha-1

y-1

21 kg N ha-1

y-1

21

Lime kg ha-1

y-1

400 kg ha-1

y-1

400

Diesel oil L ha-1

y-1

147.68 L ha-1

y-1

223.82


-2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

1.173

3.104

2.793Sub-Total:

3.1041.620

Total:

Seqüestro C (solo)

Diesel

Calagem

Queima do Canavial

Resíduos

Torta de Filtro

Vinhaça

Fertilizante Sintético

Fo

nte

Emissão de CO2eq (kg hec

-1 ano

-1)

Cana Queimada Cana Crua

320 kg C hc-1 a-1

760 kg C hc-1 a-1

Estimativa da emissão de GEE (em kg CO2 equivalente ha-1 ano-1) para cada uma das fontes considerando-se 1 hectare colhido sob queima ou mecanizado. Figueiredo & La Scala, 2011.

4 Scenarios considered

S0Burned Harvest

(Conventional Tillage)

S1Green Harvest

(Conventional Tillage)S2

Green Harvest

(Reduced Tillage)

S3Crop Rotation (Crotalaria

juncea L.)

(Reduced Tillage)

Inputs: Average for a sugarcane Crop Cycle of 5 years

Bordonal et al. 2012

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1,235.71,354.9

2,266.8

3,142.7

T

otal

CO

2eq

Bal

ance

(kg

ha

-1 y

-1)

Scenario

S0

S1

S2

S3

∆f= 1907Results


Fig. 3. Emissions of greenhouse gases (in kg CO2eq ha-1 year-1) due to sugarcane agricultural production in São Paulo State,

considering a crop cycle of 6 years for management scenarios S0 (burning harvest that uses conventional soil tillage during

sugarcane field renovation), S1 (green harvest that uses conventional soil tillage during sugarcane field renovation) and S2 (green

harvest that uses reduced soil tillage plus crop rotation, during renovation, with Crotalaria juncea L.).

R. O. Bordonal et al. 2013


60%: Acúmulo C no solo

Emissão média de 2,0 mol CO2 m-2 s-1 equivale a:

Em 1 mês: 2.281 kg CO2 hectare-1 ou 622 kg C-CO2 hectare-1

Em 1 ano: 27372 kg CO2 hectare-1 ou 7465 kg C-CO2 hectare-1

Uma emissão evitada de 10% (ou seja, indo de 2,0 para 1,8

mol CO2 m-2 s-1) equivale numa redução de 746,5 kg C-CO2

emitido do solo para atmosfera.

Aumento no estoque de C do solo CQ CC: Mecanismos

+Csolo

(Aumento do aporte)

+Csolo

(Diminuição da perda)

Aumento na entrada de C no solo

FC-CO2

Diminuição na saída de C no solo(via CO2 respirado)

CO2CO2

kCdt

dC 2COCF

dt

dC

kCF COC 2

.)(volUmidadePorosidadeLivrePorosidade

Conceitual:

)],(/),(),,(),,(),([ 2 trNCrargilatrOtrumidadettempkk

CarbonodeEstoqueC

Figure 2. Linear regression analysis between CO2 emission and soil organic matter

content of the soil (a), air-filled pore space (b) and C/N ratio of the soil.

Metodologia

Green Harvest

Burned Harvest

A. R. Panosso 2009

Tese Doutorado (A.R. Panosso, 2007-2011)

G 192

SB 191

G 201

SB 200

G 246

SB 248

a

b

c

21º 24’ S, 48º 09’ OGuariba, SP

Panosso et al. 2009


2

3

4

5

6

Soil

CO

2 e

mis

sio

n (m

ol m

-2s

-1)

FCO2 G

FCO2 SB

14

16

18

20

22

24

26 Tsoil G

Tsoil SB

Soil

tem

pera

ture

(oC

)

190 200 210 220 230 240 250 260

5

10

15

20

25

30

35

40

Msoil G

Msoil SB

day

Soil

mois

ture

(%

volu

me)

a

b

c

Emissão Total

CC: 557 g CO2 m-2 CQ: 729 g CO2 m-2

= 469 kg C-CO2 hectare-1 (70 dias após colheita...)

Panosso et al. 2009

0 5 10 15 20 25 30

0

1

2

3

4

5

Em

issã

o d

e C

O2 d

o s

olo

(m

ol m

-2 s

-1)

Porosidade Livre de Água (%)

FCO2

Ajuste Linear

R2=0,51; p<0,0001

Panosso et al. 2011

N=89


N=89

Panosso et al. 2010

650 700 750 800 850 900 950 1000

0

1

2

3

4

5

Em

issã

o d

e C

O2 d

o s

olo

(m

ol m

�-2 s

-1)

Estoque de Carbono (g m-2)

FCO2

Ajuste Linear

R2=0,01, P=0,30

Figure 15. Plots having different crop residues density on soil surface. October 2009.

D0

D50

D100

Dissertação Mestrado (M.M. Corradi, 2010-2011)

Dissertação Mestrado (M.M. Corradi, 2010-2011)

Sem Distúrbio (com palha)

Sem Distúrbio (sem palha)

Convencional (com palha)

Convencional (sem palha)

Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)

Figueiredo et al. 2012

NT: Sem Distúrbio Cn: Preparo Convencional

CnLi: Preparo Convencional + Calagem CnLiG: Preparo Convencional + Calagem + Gesso

0 5 10 15 20 250 5 10 15 20 250,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0 5 10 15 20 25

Cana Crua (sem resíduos)Cana Queimada

Em

issã

o d

e C

O2

-C d

o s

olo

(g

m-2

h-1

)

NT Cn CnLi CnLiG

Cana Crua (com resíduos)

Dia após preparo do solo


BH GHnores GHres

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

aaabaaabbaaabb

AAAAB BBBBB BA

AB

AB

1,550.2

1,266.9

1,485.1

446.4

1,065.0

1,081.8

944.5

698.8

1,093.5

953.9

808.8

525.4

To

tal E

mis

sio

n (

kg

CO

2-C

he

cta

re-1

) NT Cn CnLi CnLiG

= 1039 kg C-CO2 hec-1

= 3808 kg CO2 hec-1

Em 25 dias após preparo

284.4 kg C-CO2 hec-1

245.7 kg C-CO2 hec-1

Letras maiúsculas: entre sistemas de colheitaLetras minúsculas: manejos no sistema de colheitaFigueiredo 2012


BH GHnores GHres

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

aaabaaabbaaabb

AAAAB BBBBB BA

AB

AB

1,550.2

1,266.9

1,485.1

446.4

1,065.0

1,081.8

944.5

698.8

1,093.5

953.9

808.8

525.4

To

tal E

mis

sio

n (

kg

CO

2-C

he

cta

re-1

) NT Cn CnLi CnLiG

NT (sem resíduos) – NT (com resíduos) = 698.8 – 446.4 = 252 kg C-CO2 hec-1 (em 25 dias)



0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 250 5 10 15 20 25

9

12

15

18

21

24

27

Cana Crua (sem resíduos)

Dia após preparo

Cana Crua (com resíduos)

Cana Queimada

Um

ida

de

do

so

lo (

% v

ol)

O aumento na emissão de CO2 do solo causado pela retirada da palha da superfície(do solo) é tão grande quanto ao induzido pelo preparo do solo (~250 kg C por hec-1)

22,2%16,2%



Certamente, o monitoramento da emissão de CO2 do solo influenciadas pelo manejo e propriedades do solo constitui algo de

grande importância.

Bordonal, R. O., Figueiredo E. B., La Scala, N. Greenhouse gas balance due to the

conversion of sugarcane areas from burned to green harvest, considering other

conservationist management practices. Global Change Biology Bioenergy, v. 4, p. 846-

858, 2012.

Figueiredo, E. B., La Scala, N . Greenhouse gas balance due to the conversion of

sugarcane areas from burned to green harvest in Brazil. Agriculture, Ecosystems &

Environment (Print), v. 141, p. 77-85, 2011.

Bordonal, R. O., Figueiredo, E. B., Aguiar, D. A., Adami, M., Rudorff, B. F. T., La Scala,

N. Greenhouse gas mitigation potential from green harvested sugarcane scenarios in

São Paulo state, Brazil. Biomass & Bioenergy (to be published).

Teixeira, D. B., Bicalho, E. S., Cerri C. E. P., Panosso, A. R., Pereira, G. T., La Scala, N .

Quantification of uncertainties associated with space-time estimates of short-term soil

CO2 emissions in a sugar cane area. Agriculture, Ecosystems & Environment (Print), v.

167, p. 33-37, 2013

Teixeira, D. B., Bicalho, E. S., Panosso, A. R., Cerri C.E.P., Pereira, G. T., La Scala, N .

Spatial variability of soil CO2 emission in a sugarcane area characterized by secondary

information. Scientia Agrícola, v. 70, p. 195-203, 2013.

Corradi, M. M., Panosso, A. R., Martins Filho, M. V., La Scala, N. Crop residues on

short-term CO2 emissions in sugarcane production areas. Engenharia Agrícola, v.34,

n.4, p.699-708, 2013

Panosso, A. R., Marques Júnior, J., Milori, D. M. B. P., Ferraudo, A. S., Barbieri, D. M.,

Pereira, G. T., La Scala, N . Soil CO2 emission and its relation to soil properties in

sugarcane areas under Slash-and-burn and Green harvest. Soil & Tillage Research, v.

111, p. 190-196, 2011.

Panosso, A. R., Perillo, L.I., Ferraudo, A. S., Pereira, G. T., Vivas-Miranda J. G., La

Scala, N . Fractal dimension and anisotropy of soil CO2 emission in a mechanically

harvested sugarcane production area. Soil & Tillage Research, v. 124, p. 8-16, 2012.

Agradecimentos:

Fapesp, CNPq, UNESP

Nossos Estudantes: Grad. + P.Grad.

Aos Professores J. Marques Jr., G. T. Pereira, A. Lopes, M. M.

Vieira Filho, B. F. T. Rudorff e demais Colaboradores do Projeto

FAPESP 08/58187-0

As Usinas de Cana-de-Açúcar que tem colaborado com nossos

estudos

Obrigado!

emissão de dióxido de carbono em solos de Áreas de cana-de … · aguiar et al. 2011 figure 1....

Documents