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Balanço de gases de efeito estufa em
pastos de Brachiaria submetidos a
diferentes intensidades de pastejo
Universidade Estadual Paulista
‘’ Julio de Mesquita Filho”
Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal
Jaboticabal – SP – Brasil
2012
Liziane de Figueiredo Brito Eng. Agrônoma - Mestrado Ciência do Solo - Doutorado Produção Vegetal
Pós doutoranda PNPD/CAPES - FCAV/UNESP, Jaboticabal, SP
Profa. Dra. Ana Cláudia Ruggieri
Prof. Dr. Newton La Scala Júnior
Prof. Dr. Ricardo Andrade Reis
Profa. Dra. Telma Teresinha Berchielli
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PROJETO DE PESQUISA
Balanço de gases de efeito estufa em pastos de Brachiaria
submetidos a diferentes intensidades de pastejo
Balanço de GEE AQUECIMENTO GLOBAL
MUDANÇAS CLIMÁTICAS
Contribuição da PECUÁRIA
Intensidades de pastejo MANEJO DE PASTAGENS
Suplementação manejo de dietas
SOLO – PLANTA – ANIMAL – ATMOSFERA
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EFEITO ESTUFA
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EFEITO ESTUFA AQUECIMANTO GLOBAL = EFEITO ESTUFA adicional
INTERVENÇÃO ANTRÓPICA
EQUILÍBRIO G.E.E.
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EFEITO ESTUFA adicional CONTRIBUIÇÃO
5% 60% 15%
Óxido nitroso (N2O)
Metano (CH4)
Dióxido de carbono (CO2)
280ppm 379ppm 715ppb 1.774ppb 270ppb 319ppb
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21x
Óxido nitroso (N2O)
Metano (CH4)
Dióxido de carbono (CO2)
EFEITO ESTUFA adicional PAG (poder de aquecimento global)
1x 310x
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Emissão de CH4 no BRASIL por Setor
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Emissão de N2O no BRASIL por Setor
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Emissão de CO2 no BRASIL por Setor
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Óxido nitroso (N2O) 0,546 Tg (2005) 87% Setor Agropecuário 84% Solos agrícolas 40% Animais em pastagem
Fontes: solo (adubação nitrogenada), manejo de dejetos (urina)
Metano (CH4) 18,1 Tg (2005) 70% Setor Agropecuário 90% fermentação entérica 84,9% gado bovino de corte Fontes: disgestão fisiológica, manejo de dejetos
Emissão de GEE pela pecuária - BRASIL
Dióxido de carbono (CO2) 1.638 Tg (2005) 77% Setor Mudança do Uso da Terra e Florestas Fontes: mudança de uso do solo, desmatamento, degradação
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Agropecuária
Fermentação entérica de
ruminantes (CH4)
O manejo de dejetos animais
(N2O e CH4)
Emissão de N2O de solos agrícolas
FONTES de emissão de GEE pela pecuária
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Produção de METANO pela pecuária
DIGESTÃO - produção e emissão desse gás através da eructação, processo natural e fisiológico inerente à digestão dos animais ruminantes ruminantes: transformam fibra em proteína de qualidade CARNE
FERMENTAÇÃO ENTÉRICA
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Produção de METANO pela pecuária
VARIA FUNÇÃO
FERMENTAÇÃO ENTÉRICA
Espécie animal
Categoria animal
Sistema de manejo
Dieta
Estado fisiológico
Melhoria da dieta
Melhoria de pastagens
Suplementação alimentar
Uso de aditivos
Melhor eficiência produtiva,
resultando em ciclos de
produção mais curtos
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Produção de METANO pela pecuária
Constituição morfológica e composição química das plantas forrageiras
Pedreira (2004) - a relação parede celular:conteúdo celular e a constituição da parede celular das plantas forrageiras são os principais fatores envolvidos na produção de metano
C4 (forrageiras de clima tropical) ≠ C3 forrageiras clima temperado
Pedreira & Primavesi (2006) - sistemas de produção de bovinos em pastagens o nível de consumo, qualidade da forragem disponível e a digestibilidade da massa ingerida são fatores determinantes na produção de metano entérico pelos animais e variam conforme a espécie forrageira, o sistema de manejo adotado e a estação do ano.
Técnicas nutricionais: ionóforos, glicerol, tanino, saponinas, óleos, gorduras, vacinas, anticorpos policlonais, técnicas de manejo de pastagens, melhoramento genético e sistemas eficientes de produção têm sido utilizadas para manipular o rúmen e reduzir a emissão do gás (MOHAMMED et al., 2004).
PESQUISAS: entendimento da produção de metano entérico e eficiência energética de animais suplementados mantidos em pastagens tropicais.
FERMENTAÇÃO ENTÉRICA
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Produção de METANO pela pecuária
≠ espécies animais: emitem metano em quantidades ≠ Animais de alto potencial genético ↓ CH4: ↓ ciclo produtivo, maximizando o ganho de peso e a precocidade de abate e maior rendimento de carcaça, sempre adequado ao seu sistema de produção Proporção volumoso:concentrado e frequência de fornecimento Martin et al. (2009): o aumento no nível de concentrado leva à redução na produção de metano, em relação a energia ingerida ou quando expressa em unidade de produto animal (leite ou carne) Dietas ricas em grãos seria o caminho?????? Toda a cadeia produtiva deveria ser contabilizada
FERMENTAÇÃO ENTÉRICA
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OUTROS FATORES:
Manejo de dejetos de animais 0,723 Tg CH4 manejo de dejetos de animais (2005) a bovinocultura de corte 0,214 Tg CH4 (BRASIL, 2010) Principal fonte: dejetos animais tratados sob condições anaeróbias manejo intensivo Pecuária extensiva no Brasil emissões mínimas os resíduos dos animais depositados na pastagem secam e se decompõem no campo
Queima de resíduos agrícolas expansão de fronteiras Solo somente em condições estritamente anaeróbicas
Produção de METANO pela pecuária
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07
01
0218
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05
04
03
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Área reserva
10
Área reservaAqui tem um corredor
15 sal
15 sup
15 sup
25 sal
25 sal
25 sup
25 sup
35 sal
35 sal
35 sup
35 sup
15 sal
25 sup
25 sup
35 sup
35 sup
15 sup
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Croqui área experimental
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Fonte: Isabela Carvalho 2010
AVALIAÇÃO da produção CH4 pelo animal
Técnica do SF6 Cromatografia gasosa
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CARVALHO et al.(2011) Fonte: Isabela Carvalho 2010
AVALIAÇÃO da produção CH4 pelo animal
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Fonte: Isabela Carvalho 2010
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Produção de ÓXIDO NITROSO pela pecuária
Deposição de dejetos de animais em pastagem Rebanho brasileiro: ↑ no cabeça animais Criação extensiva Grande extensão territorial
resultam em importante contribuição 1990 a 2005: ↑ 31,0% 47,5% das emissões de N2O de solos agrícolas > contribuição gado bovino
Outras fontes diretas: uso de fertilizantes nitrogenados, o nitrogênio de dejetos de animais em pastagem e os utilizados como fertilizantes e os resíduos de colheita
Manejo de dejetos:
N2O produzido durante o armazenamento e tratamento de dejetos animais, antes de serem aplicados ao solo como adubo DEPENDE do N e C neles contidos, da duração da estocagem e do tipo de tratamento Assim, a quantidade de nitrogênio excretada pelos animais que não ocorre diretamente nas pastagens é assumida como sendo aplicada ao solo como adubo
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PRODUÇÃO: N2O é produzido no solo em sua maioria por processos microbiológicos, como resultado de interações entre diversos fatores: - Temperatura - Textura - pH do solo - Disponibilidade de N e de material orgânico degradável - Conteúdo de água no solo - ... CICLO DO NITROGÊNIO: inúmeras transformações químicas ocorrem no solo, constituindo importante elo entre biosfera e atmosfera
Produção de ÓXIDO NITROSO pela pecuária
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Produção de ÓXIDO NITROSO pela pecuária
Processos microbiológicos desnitrificação e nitrificação
Denitrificação: NO3- => NO2 => 2NO => N2O => N2
Nitrificação: NH4+ => NO2
- => NO3-
Os processos bióticos do solo 90% da produção global de N2O (PAUL & CLARCK, 1996).
Lima et al. (2006)
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Desnitrificação: o nitrato (NO3-) é reduzido a N2O por microrganismos
desnitrificadores sob condições anaeróbicas.
Produção de ÓXIDO NITROSO pela pecuária
Processos microbiológicos DESNITRIFICAÇÃO e nitrificação
Fatores:
suprimento de nitrato CO de fácil assimilação status de O2 no solo
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Microrganismos nitrificadores, entretanto, produzem N2O por oxidação do amônio a nitrato, em condições aeróbicas.
Produção de ÓXIDO NITROSO pela pecuária
Processos microbiológicos desnitrificação e NITRIFICAÇÃO
Fatores: disponibilidade de NH3 ↔ pH disponibilidade de O2 no solo 35-60% PPA (COSTA et al., 2008)
Importância ainda não tem sido
claramente estabelecida
????
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Retorno das excretas e as alterações físicas do solo em consequência do caminhamento do animal podem influenciar a emissão de N2O do solo. A deposição de fezes e urina estimula as transformações microbianas, enquanto a compactação do solo e o pisoteio mudam o ambiente físico no qual estas transformações ocorrem. Áreas próximas a cochos e bebedouros alta compactação do solo > concentração de excretas > perdas de nitrogênio (Simek et al., 2006)
MANEJO visando obter melhor distribuição do impacto animal favorece a retenção de nitrogênio no solo, entretanto, ainda não se sabe se este manejo reduzirá as emissões de N2O.
Produção de ÓXIDO NITROSO pela pecuária
A maior parte do N ingerido pelos animais (aproximadamente 85%) é excretada nos dejetos (FEZES e URINA), fazendo destes a principal fonte
de emissão de N2O na pecuária (LIMA et al., 2006).
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Adaptado de Lemaire (F. Vertès, 2007)
15 g N
8 g N
2 g N /m²/ano
10 a 40% da área do piquete dentro de um ano com moderada densidade de lotação… Mas 80% com alta DL!!!
Distribuição de fezes no piquete pastejado
Produção de ÓXIDO NITROSO pela pecuária
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Uso de fertilizantes sintéticos nitrogenados (uréia, a amônia, o nitrato de amônio anidro e o sulfato de amônio) parte desse N é incorporado nas plantas e no solo parte volatiliza na forma de NOx e NH3 parte é emitida na forma de N2O. Segundo Vermoesen et al. (1996), cerca de 1,25% do total de N aplicado são emitidos como N2O.
Variabilidade!!!!
Produção de ÓXIDO NITROSO pela pecuária
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Metodologia de avaliação de N2O a campo
- Amostragem: coleta de gases -Quantificação: cromatografia gasosa Metodologia para metano do solo!!!
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Mudança do uso da terra conversão de florestas para uso agropecuário Adição de calcário agrícola aos solos
Produção de DIÓXIDO DE CARBONO pela pecuária
EMISSÕES/fontes:
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Produção de DIÓXIDO DE CARBONO pela pecuária
CO2
Transporte
Produção
MOS
Atmosfera Solo
CO2
CO2
O2
Fontes principais:
- atividade microbiana
- respiração de raízes
- Trocas gasosas
- Características do solo
EMISSÕES/fontes:
EMISSÃO DE CO2 DO SOLO processos físicos e bioquímicos produção e transporte
Variação temporal Variação espacial
FATORES
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AVALIAÇÃO da emissão de CO2 do solo
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Emissão de CO2 em pastos de capim Xaraés submetidos a intensidades de pastejo rotativo
Valores semanais de emissão de CO2 do solo nos diferentes
índices de área foliar residual propostos.
Raposo et al. (2010)
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Azenha et al. (2011)
Variável 10/06/10 29/06/10 05/07/10 29/07/10 08/09/10 03/10/10
CO2 (µmol m-2 s-1) 2,40 b 1,94 c 1,95 bc 1,97 bc 2,64 b 4,88 a
T média (oC) 1 18,8 18,8 18,7 22,2 20,3 20,4
T solo (oC)1 18,75 18,18 17,73 22,11 21,44 22,22
Variação temporal da emissão de CO2 solo de pastos de capim-xaraés e de dados meteorológicos (temperatura média diária e temperatura do solo).
1Temperatura média diária e temperatura do solo (média diária): dados meteorológicos apresentados
foram obtidos no acervo de Agrometeorologia do Departamento de Ciências Exatas (FCAV/UNESP).
* Médias seguidas pela mesma letra na linha não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de
probabilidade.
A variação temporal da emissão de CO2 do solo é consequente de alterações em condições climáticas locais.
A umidade do solo, especialmente após um período seco, favorece a emissão deste gás solo-atmosfera.
PP acumulada de 148 mm registrada entre 25/09 e 3/10 de 2010
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A precipitação pluvial tem
efeito sobre da emissão de CO2 do solo, onde se observa relação negativa entre estes fatores.
Azenha et al. (2011) Avaliações realizadas entre 25/01 e 24/03 de 2011
PP acumulada •Janeiro: 267mm •Fevereiro: 202mm •Março: 495mm
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Azenha et al. (2011)
Emissão de CO2 solo de pastos de capim-marandu manejado nas intensidades de pastejo
15, 25 e 35 cm, com e sem suplemento, no período de 25 de janeiro a 24 de março de 2011.
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Como a atividade pecuária pode contribuir para redução de GEE na atmosfera?
REMOÇÕES/sumidouros:
↑ estoque de carbono nos solos Manejo de áreas degradadas Regeneração de áreas abandonadas Combater desmatamento na Amazônia:
Não há necessidade de aumentar fronteira agropecuária!
O pasto como mitigador de GEE da atmosfera
ESTATÉGIAS DE MITIGAÇÃO
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Como a atividade pecuária pode contribuir para redução de GEE na atmosfera?
SEQUESTRO DE C NO SOLO
• Potencial de gramíneas ↑ Est C
O pasto como mitigador de GEE da atmosfera
Áreas de pastagens tem potencial para mitigar parcialmente a emissão de GEE do sistema de produção de ruminantes
Necessário, • preservar estoque de carbono do solo • reduzir emissão de CH4 e N2O
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Áreas desmatadas da Amazônia impacto na MOS PASTAGENS < culturas anuais e perenes
Cerri et al. (1992)
Dinâmica do carbono orgânico em solos de pastagens na Amazônia Brasileira
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• Cerradão (área de transição da mata nativa e cerrado); E solo há 27 anos sob pastagens de Brachiaria decumbens, nos tratamentos: • T00 (sem N e sem cálcario) • t0 (sem calcário e 400 kg ano-1 de N-sulfato de amônio e de K2O) • t2m (2 t ha-1 de calcário superficial, adubação NK, e reforço anual de 1 t ha-1 de calcário) • t4sa (4 t ha-1 de calcário superficial sem adubação NK).
Sequestro de carbono em solos com gramímeas
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Maior potencial de mitigação de gases de efeito estufa da atividade pecuária - RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRAGADAS -
SEQUESTRO DE CARBONO PELO SOLO APROVEITAMENTO DE ÁREAS ABANDONADAS
Manejo: adubação ou reforma completa (preparo do solo, adubação e plantio da forrageira)
Recuperação de pastagens degradadas: o manejo racional
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BALANÇO de GEE na atividade PECUÁRIA
BALANÇO =
EMISSÕES/Fontes
SALDO positivo (+) ou negativo (-)
+ REMOÇÕES/Sumidouro
ESTATÉGIAS DE MITIGAÇÃO
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Mudança do Uso da Terra e Florestas
Agropecuária Maior contribuição na emissão dos gases
Econômica Nacional
Segundo
maior
rebanho de
gado do
mundo
primeiro
em rebanho
comercial
BRASIL (2010)
Emissão de GEE X Pecuária no Brasil
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Muito Obrigada!!!