emissão de dióxido de carbono em solos de Áreas de cana ......emissão de dióxido de carbono em...
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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
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.
L. I. Perillo et al. 2013
Figura 5. Comparativo e projeção das emissões relativas para o manejo da cana-
de-açúcar no Estado de São Paulo.
L. I. Perillo et al. 2013
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
Figueiredo & La Scala 2011
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
Figueiredo & La Scala 2011
-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
Bordonal et al. 2012
Bordonal et al. 2013
Bordonal et al. 2013
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
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
Tese Doutorado (A.R. Panosso, 2007-2011)
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
Tese Doutorado (A.R. Panosso, 2007-2011)
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
Tese Doutorado (A.R. Panosso, 2007-2011)
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)
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
Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)
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
= 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
Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)
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)
Figueiredo et al. 2011
Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)
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%
Figueiredo et al. 2011
Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)
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
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Figueiredo, E. B., La Scala, N . Greenhouse gas balance due to the conversion of
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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
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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,
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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!