Variabilidade da emissão de CO2 e atributos do solo em pastagem e sistema silvipastoril

Abstract

Agricultural practices interact with soil formation factors and processes to influence carbon dynamics and soil CO2 emission rates. Conservation systems can leverage this relationship to meet global food production requirements while reducing CO2 emissions, thus ensuring global food security in a sustainable way. This study aims to evaluate the carbon dynamics in areas of degraded pasture and silvopastoral system with different textures and mineralogical composition. The study was conducted in areas of degraded pasture and silvopastoral system located in Selvíria - MS, Brazil. Measurements of CO2 emission, temperature and soil moisture were conducted from May to October 2018 to study the temporal and spatial variability of these variables. Deformed and undisturbed soil samples were collected in the 0.00 - 0.10 m and 0.30 m - soil layer to perform physical and chemical soil analyses. The data were analyzed by classical statistics, geostatistics and simple multifractal analysis and joint multifractal. The results showed that CO2 emission differed between the study areas. The highest values of soil moisture and CO2 emission were observed in the silvopastoral system throughout the evaluation period, however the soil temperature was not different between the study areas. The spatial variability of CO2 emission, soil temperature and moisture was more homogeneous in degraded pasture. The higher clay contents and higher concentration of iron oxides observed in the silvopastoral system resulted in lower carbon losses, since carbon remained longer in the soil, thus resulting in a higher carbon stock in this area in relation to degraded pasture. Moreover, in this system, there was a higher insertion of organic material, since the degree of humification of organic matter was lower in relation to degraded pasture. In the silvopastoral system, the carbon stock and the degree of humification of organic matter showed greater spatial variability in relation to degraded pasture. CO2 emission showed different behavior at different scales in the two study areas. CO2 emissions and soil attributes presented similar processes at different scales. The inclusion of soil texture and mineralogy combined with the adoption of more conservationist agricultural practices helped in the better understanding to identify which agricultural areas presented the highest capacity to stock carbon in their soils, thus becoming allied in the reduction of soil CO2 emissions. Thus, soil with higher clay and mineralogy content with a higher predominance of iron oxides combined with higher addition of organic material and little soil revolving such as the silvopastoral system tended to be carbon accumulators, reducing carbon losses via CO2 emissions in the soil.

As práticas agrícolas em conjunto com fatores e processos de formação do solo influenciam a dinâmica do carbono, resultando, assim, em diferentes intensidades nas taxas de emissão de CO2 do solo. Dessa forma, a adoção de sistemas mais conservacionistas, além de auxiliar na redução das emissões de CO2, também atende ao pedido internacional para a produção de alimentos de maneira mais sustentável, garantindo a segurança alimentar mundial. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a dinâmica do carbono em áreas de pastagem degradada e sistema silvipastoril com diferentes texturas e composição mineralógica. O estudo foi conduzido em áreas de pastagem degradada e sistema silvipastoril localizadas no município de Selvíria – MS. As leituras da emissão de CO2, temperatura e umidade do solo foram conduzidas de maio a outubro de 2018 para o estudo da variabilidade temporal e espacial dessas variáveis. Foram coletadas amostras deformadas e indeformadas de solo na camada de 0,00 – 0,10 m e 0,30 – 0,40 m para realizar as análises físicas e químicas do solo. Os dados foram analisados pela estatística clássica, geoestatística e análise multifractal simples e multifractal conjunta. Os resultados demonstraram que a emissão de CO2 diferiu entre as áreas de estudo. Os maiores valores de umidade do solo e emissão de CO2 foram observados no sistema silvipastoril ao longo do período de avaliação, contudo a temperatura do solo não foi diferente entre os sistemas. A variabilidade espacial da emissão de CO2, temperatura e umidade do solo foi mais homogênea na pastagem degradada. Os maiores teores de argila e maior concentração de óxidos de ferro observados no sistema silvipastoril resultaram nas menores perdas de carbono, uma vez que o carbono permaneceu mais tempo no solo, resultando, assim, em maior estoque de carbono nessa área em relação à pastagem degradada. Além disso, neste sistema, ocorreu maior inserção de material orgânico, visto que o grau de humificação da matéria orgânica foi menor em relação à pastagem degradada. No sistema silvipastoril, o estoque de carbono e o grau de humificação da matéria orgânica apresentaram maior variabilidade espacial em relação à pastagem degradada. A emissão de CO2 apresentou comportamento distinto em diferentes escalas nas duas áreas de estudo. A emissão de CO2 e os atributos do solo apresentaram processos semelhantes em diferentes escalas. A inclusão da textura e da mineralogia do solo aliadas à adoção de práticas agrícolas mais conservacionistas auxiliaram no melhor entendimento para identificar quais áreas agrícolas apresentaram maior capacidade para estocar carbono em seus solos, tornando-se assim aliadas na redução das emissões de CO2 do solo. Dessa forma, sistemas com maior teor de argila e mineralogia com maior predomínio de óxidos de ferro aliados a maior inserção de material orgânico e pouco revolvimento do solo como o sistema silvipastoril tenderam a ser acumuladores de carbono, reduzindo as perdas de carbono via emissões de CO2 no solo.