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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE AGRONOMIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO
ESTOQUES DE CARBONO ORGÂNICO E EFLUXOS DE DIÓXIDO DE
CARBONO E METANO DE SOLOS EM PREPARO CONVENCIONAL E
PLANTIO DIRETO NO SUBTRÓPICO BRASILEIRO
Tese de Doutorado
Falberni de Souza Costa
Porto Alegre, 2005
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE AGRONOMIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO
ESTOQUES DE CARBONO ORGÂNICO E EFLUXOS DE DIÓXIDO DE
CARBONO E METANO DE SOLOS EM PREPARO CONVENCIONAL E
PLANTIO DIRETO NO SUBTRÓPICO BRASILEIRO
FALBERNI DE SOUZA COSTA
Engenheiro Agrônomo (UDESC)
M.Sc. Ciência do Solo (UDESC)
Tese apresentada como um dos requisitos
para a obtenção do grau de Doutor em Ciência do Solo
Porto Alegre (RS) Brasil
Fevereiro de 2005
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Dedico este trabalho aos meus pais,
Francisco Vila e Francisca Maria,
e às minhas sempre meninas,
Cristiane e Ana Gabriela,
que estão sempre comigo.
iv
AGRADECIMENTOS
Ao Professor Cimélio Bayer pela orientação, pela acolhida em Porto
Alegre e, sobretudo, pela indicação de rumo seguro nos momentos de
incertezas.
Ao professor João Mielniczuk pelos ensinamentos e exemplo de vida
pessoal e técnica.
À Professora Maria do Carmo Peralba, pela motivação nos
ensinamentos de cromatografia gasosa.
Ao Professor Humberto Bohnen por abrir as portas do estudo de
metano e pela orientação informal durante as conversas no IRGA.
Às Doutoras Magda Lima e Rosa Frighetto, da Embrapa Meio
Ambiente (Jaguariúna, SP), pela oportunidade financeira e instrumental para
realizar o estudo do metano.
Aos mestres Vera Macedo, Elio Marcolin e Silvio Genro, e ao técnico
agrícola Leonardo Bubols, do Instituto Rio Grandense do Arroz (Cachoeirinha,
RS) pela prestimosa ajuda em manter o experimento no qual o estudo de
metano foi realizado.
Aos professores do PPG Ciência do Solo da UFRGS pela existência
do Programa.
Ao CNPq pela bolsa de doutorado e pela taxa de bancada.
A todos os colegas do PPG Ciência do Solo da UFRGS.
A todos os funcionários do Departamento de Solo da UFRGS, em
especial ao “Tonho”, “Tio Zé” e Adão.
À Dona Francisca, mãe sempre presente e amorosa. Obrigado pela
filhas maravilhosas (Cris, Cíntia e Carla) que você gerou.
A Deus pelos presentes da vida e dos pais e irmãos (Neide, Ceni e
Maninho) maravilhosos.
v
ESTOQUES DE CARBONO ORGÂNICO E EFLUXOS DE DIÓXIDO DE
CARBONO E METANO DE SOLOS EM PREPARO CONVENCIONAL E
PLANTIO DIRETO NO SUBTRÓPICO BRASILEIRO
1
Autor: Falberni de Souza Costa
Orientador: Prof. Cimélio Bayer
RESUMO
As práticas de manejo influenciam fatores controladores da dinâmica
do C em solos agrícolas e, portanto, seus estoques de C orgânico e os fluxos
de C no sistema solo-atmosfera na forma de dióxido de carbono (CO
2
) em solo
em condições aeróbias e metano (CH
4
) em solo inundado. O objetivo geral
deste trabalho foi avaliar essas influências em solos submetidos por longo
período aos sistemas de preparo convencional (PC) e plantio direto (PD). O
estoque de C orgânico e o efluxo de CO
2
foram avaliados em 2003 em um
Argissolo Vermelho de Eldorado do Sul (RS), cultivado por 18 anos com
aveia/milho (A/M) e ervilhaca/milho (E/M). O efluxo de CH
4
foi avaliado nas
safras 2002/2003 e 2003/2004 em um Gleissolo de Cachoeirinha (RS),
cultivado por 10 anos com azevém no outono/inverno e arroz irrigado no verão,
enquanto que o estoque de C orgânico foi avaliado somente em 2003. Com
exceção do PD E/M, os sistemas de manejo reduziram o estoque de C
orgânico do solo (0-0,20 m), na ordem PC A/M > PC E/M > PD A/M, em relação
ao estoque no início do experimento (1985). O efluxo total de CO
2
não foi
diferente entre os sistemas de manejo. Contudo, com base na razão C-CO
2
/C
orgânico, presumida como indicadora de conservação de C orgânico no solo,
os sistemas conservaram C na seguinte ordem PD E/M > PD A/M > PC E/M >
PC A/M. O efluxo de CO
2
do solo foi positivamente correlacionado com a
temperatura do solo (r > 0,80), sendo que o solo em PC apresentou maior
temperatura do que solo em PD e, portanto, tendência de maior efluxo,
sobretudo após o preparo do solo em 2003. Os estoques de C orgânico do solo
inundado (0-0,50 m) não foram diferentes entre os sistemas de manejo, com o
PC e PD apresentando 51 e 53 Mg C ha
-1
, respectivamente. Em relação ao
efluxo de CH
4
, na safra 2002/2003 o solo em PD apresentou um efluxo sazonal
30 % menor do que o do solo em PC, enquanto que na safra 2003/2004 não
houve diferença entre os sistemas. Em ambas as safras, o sistema PD mitigou
significativamente o efluxo de CH
4
na fase vegetativa do arroz em relação solo
em PC. No contexto das mudanças climáticas globais, os resultados do
presente trabalho evidenciam o potencial que o sistema plantio direto tem em
seqüestrar C atmosférico, principalmente em solo aeróbio, e mitigar a
participação agrícola nos efluxos de CO
2
e de CH
4
, seja em solo oxidado ou
reduzido.
1
Tese de Doutorado em Ciência do Solo. Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo,
Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre (128p.)
Fevereiro, 2005.
vi
STOCKS OF ORGANIC CARBON AND CARBON DIOXIDE AND METHANE
EMISSIONS FROM SUBTROPICAL BRAZILIAN SOILS UNDER
CONVENTIONAL TILLAGE AND NO TILLAGE SYSTEMS
1
Author: Falberni de Souza Costa
Advisor: Prof. Cimélio Bayer
ABSTRACT
The soil management affects the regulators of the organic C
dynamics in agricultural soils and thus the C stock and the fluxes of carbon
dioxide (CO
2
) in aerobic soils and methane (CH
4
) in anaerobic soils. The
general objective of this research was to evaluate the changes in the organic C
dynamics in soils under long-term conventional tillage (CT) and no tillage (NT).
The soil organic C stock and CO
2
emission were evaluated in 2003 in an
Acrisol, in Eldorado do Sul (RS), cropped with oat (Avena strigosa
Schreb.)/maize (Zea mays L.) [O/M] and common vetch (Vicia sativa L.)/maize
[V/M] during eighteen years. The CH
4
emission was assessed in two crop
seasons (2002/2003 and 2003/2004), in a Gleysol in Cachoeirinha (RS),
cropped since 1994 with paddy rice (Oryza Sativa L.). In Cachoeirinha the soil
organic C stock was measured only in the 2003. Compared to the initial stock in
1985, the organic C stock (0-0.20 m) under all soil management systems in
Eldorado do Sul, except NT V/M, decreased in the order CT O/M > CT V/M >
NT O/M. The total CO
2
emission was similar between soil management
systems. However, the C-CO
2
/soil organic C ratio, an index of soil organic C
conservation, decreased in the following order: NT V/M > NT O/M > CT V/M >
CT O/M. The CO
2
efflux was positively correlated with soil temperature (r >
0,80) and since soil under CT showed higher temperature than the soil under
NT, it also showed tendency of higher CO
2
efflux, specially after the tillage
operations in the spring of 2003. The organic C stocks (0-0.50 m) of the flooded
soil in Cachoeirinha were not affected by soil management systems, and its
values were 51 and 53 Mg C ha
-1
in the CT and NT, respectively. The CH
4
efflux of soil under NT was thirty percent lower than the soil under CT system in
the 2002/2003 crop season, while in the next crop season the CH
4
efflux was
not different between the soil management systems. In comparison to the CT
system, the NT system mitigates the CH
4
efflux in the vegetative phase of rice
plants in both crop seasons. In the context of global climate changes, the
results of this research shows the potential of NT system to sequester
atmospheric C into the soil, principally in the aerobic one, and also to mitigate
the agricultural soils participation in the CO
2
and CH
4
emissions.
1
Doctoral thesis in Soil Science. Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Faculdade
de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre (128p.) February,
2005.
vii
SUMÁRIO
Página
1. INTRODUÇÃO GERAL ...................................................................... 1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................. 3
2.1. A dinâmica do C no sistema solo-atmosfera e fluxos de CO
2
e
de CH
4
.......................................................................................
3
2.2. Efeitos de sistemas de manejo no estoque de C orgânico do
solo e no efluxo de CO
2
............................................................ 6
2.2.1. Influência das condições ambientais e dos sistemas
de manejo do solo nos fatores controladores do
estoque de C orgânico do solo e do efluxo de CO
2
para a atmosfera .......................................................... 8
2.2.1.1. Oxigênio, umidade e temperatura do solo ... 10
2.2.1.2. Carbono da matéria orgânica do solo
(MOS) e de resíduos vegetais aplicados ao
solo .............................................................. 12
2.2.1.3. Composição e atividade das populações de
microrganismos do solo ............................... 13
2.2.2. Métodos para medir o efluxo de CO
2
do solo para a
atmosfera: limitações ou complementaridade ? ........... 15
2.3. O metano: fontes e papel no aquecimento global ..................... 17
2.3.1. A produção e o efluxo de CH
4
do solo para a
atmosfera ...................................................................... 18
2.3.2. A produção e efluxo de CH
4
em sistemas de produção
de arroz irrigado por inundação contínua do solo ........ 19
2.3.3. Fatores controladores do efluxo de CH
4
de solos
inundados ..................................................................... 20
2.3.4. Efluxo de CH
4
em lavouras de arroz irrigado no Brasil 23
3. ESTUDO I Estoque de C orgânico e efluxo de CO
2
de um
Argissolo em preparo convencional e plantio direto
no subtrópico brasileiro ............................................... 24
3.1. Introdução ................................................................................. 24
3.2. Hipóteses e objetivos ................................................................ 25
3.3. Material e métodos .................................................................... 26
3.3.1. O experimento: localização e histórico ......................... 26
3.3.2. Avaliação do estoque de C orgânico do solo ............... 28
3.3.3. Avaliação do efluxo de CO
2
do solo ............................. 29
viii
3.3.4. Informações meteorológicas ........................................ 32
3.3.5. Análises matemáticas e estatísticas ............................. 33
3.4. Resultados e discussão ............................................................ 33
3.4.1. Estoque de C orgânico do solo .................................... 33
3.4.2. Efeitos dos sistemas de manejo do solo no efluxo de
CO
2
............................................................................... 35
3.4.2.1. Efeitos no efluxo médio mensal ................... 35
3.4.2.2. Efluxo total de C-CO
2
no período avaliado
(496 dias) ..................................................... 38
3.4.2.3. Relações entre o efluxo de CO
2
e a
temperatura e umidade do solo ...................
40
3.5. Conclusões ................................................................................ 45
4. ESTUDO II Estoque de C orgânico e efluxo de CH
4
de um
Gleissolo em preparo convencional e plantio direto
cultivado com arroz irrigado ....................................... 47
4.1. Introdução ................................................................................. 47
4.2. Material e métodos .................................................................... 48
4.2.1. O experimento: localização e histórico ......................... 48
4.2.2. Estação de cultivo 2002/03 .......................................... 50
4.2.2.1. Implantação e condução da lavoura de
arroz ............................................................ 50
4.2.2.2. Amostragem de solo e de raízes e análises 51
4.2.2.3. Amostragem da água de inundação e da
solução do solo e análises .......................... 53
4.2.2.4. Amostragem e medição das plantas de
arroz ............................................................ 55
4.2.2.5. Amostragem do ar das câmaras ................. 56
4.2.2.6. Análise cromatográfica ................................ 58
4.2.3. Estação de cultivo 2003/04 ............................................ 59
4.2.3.1. Implantação e condução da lavoura ............. 59
4.2.3.2. Amostragem de solo e de raízes e análises 60
4.2.3.3. Amostragem da solução do solo para COD,
Fe
2+
, Mn
2+
e ácidos orgânicos ..................... 61
4.2.3.4. Amostragem da solução do solo para
medição do potencial redox, da
condutividade elétrica, do pH e do N
mineral ......................................................... 63
4.2.3.5. Amostragem e medição das plantas de
arroz ............................................................ 64
4.2.3.6. Amostragem e análise do ar das câmaras .. 64
4.2.3.7. Informações meteorológicas ....................... 65
4.2.3.8. Análises matemáticas e estatísticas ............ 65
4.3. Resultados e discussão ............................................................ 65
4.3.1. Condições meteorológicas nas safras avaliadas ......... 65
4.3.2. Estação de cultivo 2002/03 .......................................... 67
4.3.2.1. Caracterização do solo ................................. 67
4.3.2.2. Caracterização da água de inundação e da
solução do solo durante o cultivo do arroz ... 68
ix
4.3.2.3. Caraterização das plantas e produtividade
do arroz ......................................................... 70
4.3.2.4. Apresentação geral do efluxo durante a
safra .............................................................. 71
4.3.2.5. Efluxo inicial de CH
4
e fatores controladores 72
4.3.2.6. Efluxo de CH
4
na demais fases de
desenvolvimento do arroz e fatores
controladores ................................................ 74
4.3.2.7. Coletas após a drenagem do solo ................ 80
4.3.2.8. Fatores ambientais controladores do efluxo
de CH
4
durante o cultivo do arroz ................. 80
4.3.2.9. Efluxo sazonal de CH
4
.................................. 82
4.3.2.10. Efluxo sazonal de CH
4
versus produtividade
de grãos de arroz .......................................... 82
4.3.3. Estação de cultivo 2003/04 .......................................... 84
4.3.3.1. Apresentação geral do efluxo durante a
safra .............................................................. 84
4.3.3.2. Processos de redução do solo e efluxo de
CH
4
nos dois primeiros meses após a
inundação do solo ......................................... 86
4.3.3.3. Efluxo de CH
4
na demais fases de
desenvolvimento do arroz e fatores
controladores ................................................ 96
4.3.3.4. Fatores ambientais controladores do efluxo
de CH
4
durante o cultivo do arroz ................. 100
4.3.3.5. Efluxo sazonal de CH
4
.................................. 100
4.3.3.6. Efluxo sazonal de CH
4
versus produtividade
de grãos de arroz .......................................... 101
4.4. Conclusões ................................................................................ 101
5. ESTUDOS EM PERSPECTIVA .......................................................... 103
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................. 104
7. APÊNDICES ....................................................................................... 117
8. RESUMO BIOGRÁFICO .................................................................... 128
x
RELAÇÃO DE TABELAS
Página
1 Condições meteorológicas mensais no período de novembro de
2002 a março de 2004 ....................................................................... 27
2 Estoques e variação de C orgânico (0-0,20 m) do solo em preparo
convencional (PC) e plantio direto (PD), nas sucessões aveia/milho
(A/M) e ervilhaca/milho (E/M), entre 1985 e 2003 ............................. 34
3 Caracterização física e química do Gleissolo nos sistemas de
preparo convencional e plantio direto, nas camadas de 0 a 0,10 m
e 0,10 a 0,20 m, no início e no final das coletas de ar ....................... 67
4 Densidade em camadas do solo nos sistemas de preparo
convencional e plantio direto ............................................................. 67
5 Composição da solução do solo em preparo convencional e plantio
direto, em dias após a inundação do solo (DAI) e a 0,05 m de
profundidade ...................................................................................... 70
6
Taxa do efluxo de CH
4
(± desvio padrão) do solo em preparo
convencional (PC) e plantio direto (PD), em dias após a inundação
do solo (DAI) e fases de desenvolvimento do arroz, e média do
efluxo na estação de cultivo e efluxo sazonal ....................................
72
7
Taxa do efluxo de CH
4
(± desvio padrão) do solo em preparo
convencional (PC) e em plantio direto (PD), em dias após a
inundação do solo (DAI) e fases de desenvolvimento do arroz, e
média do efluxo na estação de cultivo e efluxo sazonal ....................
85
xi
RELAÇÃO DE FIGURAS
Página
1 Relações entre os sistemas de manejo e os fatores
controladores da variação no efluxo de CO
2
do solo para a
atmosfera ....................................................................................... 9
2 Modelo conceitual dos efeitos de práticas de manejo (fatores
distais) nas concentrações de H
2
/CO
2
e CH
3
COOH (fatores
proximais) no controle da metanogênese em solo anaeróbio.
Adaptado de Schimel et al. (1993) ................................................ 22
3 Esquema da disposição de tratamentos avaliados e
equipamentos utilizados no estudo do efluxo de CO
2
do solo
para a atmosfera. Destaque para uma parcela de avaliação do
solo em PD .................................................................................... 28
4 Esquema do sistema para medição do efluxo de CO
2
do solo.
Modificado de Anderson (1982) .................................................... 31
5 Efluxo de CO
2
do solo em preparo convencional (PC) e plantio
direto (PD), nas sucessões aveia/milho (A/M) e ervilhaca/milho
(E/M) (a) no período de novembro de 2002 a março de 2004 e
(b) nos meses após as práticas de manejo do solo. As barras
verticais representam o desvio padrão da média .......................... 36
6 Efluxo total de C na forma de CO
2
(C-CO
2
) do solo em preparo
convencional (PC) e plantio direto (PD), nas sucessões
aveia/milho (A/M) e ervilhaca/milho (E/M). As barras verticais
representam o desvio padrão da média ........................................ 39
7 Dinâmica do C entre o solo dos sistemas de manejo avaliados e
a atmosfera. As barras verticais representam o desvio padrão da
média ............................................................................................. 40
8 Temperatura média diária do solo a 0,05 m de profundidade, em
preparo convencional (PC) e plantio direto (PD), nas sucessões
aveia/milho (A/M) e ervilhaca/milho (E/M). Período de outubro de
2003 a março de 2004. As barras verticais representam o desvio
padrão da média ............................................................................ 41
xii
9 Relação entre o efluxo de CO
2
do solo em preparo convencional
(PC) e plantio direto (PD), nas sucessões aveia/milho (A/M) e
ervilhaca/milho (E/M) e a temperatura média diária do solo a
0,05 m de profundidade. Período de maio de 2003 a março de
2004 ............................................................................................... 42
10 Relação entre o efluxo de CO
2
do solo em preparo convencional
(PC) e plantio direto (PD), nas sucessões aveia/milho (A/M) e
ervilhaca/milho (E/M) e a umidade gravimétrica do solo na
camada de 0 - 0,05 m de profundidade. Período de maio de
2003 a março de 2004 ................................................................... 44
11 Representação dos monólitos de solo coletados nas estações
2002/03 e 2003/04 ......................................................................... 52
12 Representação do sistema de coleta da solução do solo utilizado
na safra 2002/03 ............................................................................ 54
13 Representação da câmara utilizada para a coleta das amostras
de ar no sistema solo-água-atmosfera .......................................... 56
14 Representação da disposição das bases e das passarelas nas
repetições dos sistemas de cultivos avaliados. Arranjo nas safras
2002/03 (à esquerda) e 2003/04 (à direita) ................................... 57
15 Representação do sistema de coleta da solução do solo utilizado
na safra 2003/04 ............................................................................ 61
16 Representação do sistema de coleta da solução do solo para
medição do Eh, da condutividade elétrica, do pH e do N mineral . 63
17 Valores mensais de chuva total e de médias da radiação solar e
da temperatura do ar antes e durante o cultivo do arroz nas
safras 2002/03 e 2003/04. Estação experimental do IRGA,
Cachoeirinha (RS) ......................................................................... 66
18 C orgânico do solo em preparo convencional e plantio direto, na
camada de 0 a 0,50 m de profundidade. Safra 2002/03 ............... 68
19 Taxa de efluxo de CH
4
do solo em preparo convencional e
plantio direto, em dias após a inundação do solo e nas fases de
desenvolvimento do arroz. As barras verticais representam o
desvio padrão da média. N1, N2 e N3 são aplicações de N-uréia 71
20 Taxas de efluxo de CH
4
e concentrações de COD, N-NO
3
-
e
N-NH
4
+
na solução do solo em preparo convencional (PC) e
plantio direto (PD), em dias após a inundação do solo. As barras
verticais representam o desvio padrão da média .......................... 73
xiii
21 Massa seca de parte aérea de plantas de arroz do solo em
preparo convencional e plantio direto, em dias após a inundação.
As barras verticais representam o desvio padrão da média ......... 75
22 Relação entre as taxas de efluxo de CH
4
do solo em preparo
convencional (PC) e plantio direto (PD) e a radiação solar ........... 77
23 Densidade de massa de raízes em profundidades do solo em
preparo convencional e plantio direto. As barras horizontais
representam o desvio padrão da média ........................................ 79
24 Relação entre efluxo de CH
4
do solo em a) preparo convencional
e b) plantio direto e a temperatura média do solo e a radiação
solar ............................................................................................... 81
25 Produtividade de grãos de arroz e efluxo sazonal de CH
4
do solo
em preparo convencional (PC) e plantio direto (PD).
As letras
diferentes sobre as barras representam diferença significativa
pelo teste de Duncan, ao nível de 5 %, e as barras verticais
representam o desvio padrão da média ........................................ 83
26 Taxa de efluxo de CH
4
do solo em preparo convencional e
plantio direto, em dias após a inundação do solo e nas fases de
desenvolvimento do arroz. As barras verticais representam o
desvio padrão da média. N1, N2 e N3 são aplicações de N-uréia 85
27 Concentrações de nitrato (NO
3
-
), ferro (Fe
2+
) e manganês (Mn
2+
)
na solução do solo (0,05 m de profundidade da superfície do
solo) em preparo convencional e plantio direto, em dias após a
inundação do solo ......................................................................... 87
28 Potencial redox (Eh), a 0,05 e 0,20 m de profundidade, e
hidrogeniônico (pH), a 0,05 m de profundidade, na solução do
solo em preparo convencional e plantio direto, em dias após a
inundação do solo ......................................................................... 90
29 Taxa de efluxo de CH
4
e concentrações de carbono orgânico
dissolvido (COD), de acetato e propionato na solução do solo (a
0,05 m de profundidade) em preparo convencional e plantio
direto, em dias após a inundação do solo ..................................... 91
30 Taxa de efluxo de CH
4
do solo em preparo convencional e
plantio direto em relação aos valores de Eh. A seta no canto
inferior direto do gráfico representa efluxo de CH
4
do solo em PC
com Eh positivo ............................................................................. 95
xiv
31 Massa seca de parte aérea de plantas de arroz do solo em
preparo convencional e plantio direto, em dias após a inundação.
As barras verticais representam o desvio padrão da média ......... 97
32 Densidade de comprimento de raízes de plantas de arroz em
profundidades do solo em preparo convencional e plantio direto.
As barras verticais representam o desvio padrão da média.
1
Percentual a maior no solo em preparo convencional em
relação ao plantio direto ................................................................ 98
33 Altura da lâmina da água de inundação do solo em preparo
convencional e plantio direto, em dias após a inundação do solo 99
xv
RELAÇÃO DE APÊNDICES
Página
1 Efluxo médio mensal de CO
2
(± desvio padrão) do solo dos
sistemas de preparo convencional aveia/milho (PC A/M), preparo
convencional ervilhaca/milho (PC E/M), plantio direto aveia/milho
(PD A/M) e plantio direto ervilhaca/milho (PD E/M) no período de
novembro de 2002 a março de 2004. Estação Experimental
Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul,
Eldorado do Sul (RS) ..................................................................... 117
2 Temperatura média diária (± desvio padrão) a 0,05 m de
profundidade do solo dos sistemas de preparo convencional
aveia/milho (PC A/M), preparo convencional ervilhaca/milho (PC
E/M), plantio direto aveia/milho (PD A/M) e plantio direto
ervilhaca/milho (PD E/M) no período de maio de 2003 a março
de 2004. Estação Experimental Agronômica da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul, Eldorado do Sul (RS) ................... 118
3 Umidade gravimétrica média mensal (± desvio padrão) nas
camadas de 0-0,05, 0,05-0,10 e 0,10-0,20 m do solo dos
sistemas de preparo convencional aveia/milho (PC A/M), preparo
convencional ervilhaca/milho (PC E/M), plantio direto aveia/milho
(PD A/M) e plantio direto ervilhaca/milho (PD E/M) no período de
maio de 2003 a março de 2004. Estação Experimental
Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul,
Eldorado do Sul (RS) ..................................................................... 119
4 Variação do efluxo de CH
4
em 24 horas e em fases de
desenvolvimento do arroz ............................................................. 120
5 Efluxo de CH
4
do solo com e sem plantas de arroz ...................... 125
6 Tamanho de plantas de arroz em preparo convencional e plantio
direto em dias após a inundação do solo (DAI) e fases de
desenvolvimento do arroz. Safra 2002/03, Cachoeirinha, RS.
Média de doze repetições, desvio padrão e coeficiente de
variação (CV).................................................................................. 127
xvi
7 Massa seca da parte aérea de plantas de arroz em preparo
convencional e plantio direto em dias após a inundação do solo
(DAI) e fases de desenvolvimento do arroz. Safra 2002/03,
Cachoeirinha, RS. Média de quatro repetições, desvio padrão e
coeficiente de variação (CV) ......................................................... 127
8 Densidade de massa seca de raiz de plantas de arroz em
camadas do solo em preparo convencional e plantio direto aos
101 dias após a inundação do solo. Safra 2002/03,
Cachoeirinha, RS. Média de duas repetições, desvio padrão e
coeficiente de variação (CV) ......................................................... 127
xvii
1. INTRODUÇÃO GERAL
O efeito estufa antropogênico é causado pelo aumento da
concentração de dióxido de C (CO
2
), metano (CH
4
), óxido nitroso (N
2
O) e
clorofluorcarbonos (CFC’s) na atmosfera. Estes gases, denominados de gases
do efeito estufa (GEE), têm origem no uso de combustíveis fósseis, na queima
de florestas, no preparo intensivo do solo, no cultivo de arroz em solo inundado
e na utilização de fertilizantes nitrogenados etc. Quantificar a contribuição de
cada fonte e entender os processos geradores de GEE e os seus fatores
controladores, como forma de identificar e/ou desenvolver medidas para
mitigação do efluxo de GEE para a atmosfera são atualmente objetivos globais
de pesquisa.
Os estudos para identificar atividades humanas com potencial para
mitigar o efluxo e reduzir a concentração de GEE na atmosfera estão em fase
inicial. Nesse contexto, as atividades agrícolas destacam-se pela flexibilidade
econômica e operacional para reduzir a sua contribuição ao efeito estufa
antrópico, um beneficio adicional do negócio agrícola, em ambos os aspectos
econômico e ambiental.
Quanto aos seus efeitos no efluxo de CO
2
para a atmosfera, entre as
práticas agrícolas destacam-se as operações de aração e gradagem, as quais
constituem o denominado preparo convencional do solo (PC). Essas operações
intensificam os processos microbianos responsáveis pela volta do C da matéria
orgânica do solo (MOS) e de resíduos vegetais para a atmosfera, seja na forma
de CO
2
de solos em condições aeróbias ou CH
4
de solos inundados. Desta
forma, a não utilização de preparos baseados no revolvimento intenso do solo
pode ser uma alternativa com potencial de reduzir o efluxo desses gases de
solos agrícolas para a atmosfera. Em solo sob condição aeróbia, isso tem sido
comprovado. Em solos em plantio direto (PD), sistema de manejo no qual o
2
solo não é preparado e a semeadura é sobre a palhada de culturas
antecessoras, a proteção do C orgânico contra o ataque microbiano e o
estoque desse C geralmente são maiores do que em solos preparados
convencionalmente. Estes efeitos são dependentes da textura e mineralogia do
solo, da qualidade e quantidade de resíduos vegetais adicionados ao solo, do
tempo em que o solo está sob PD, entre outros fatores. Essa capacidade do
PD é relevante quando se considera o incipiente mercado internacional de C e
a área neste sistema de manejo conservacionista do solo no Brasil, estimada
entre 15 e 18 milhões de hectares.
Em solos cultivados com arroz irrigado por inundação, os efeitos do
não preparo do solo na proteção e estoque de C orgânico no solo e no efluxo
de CH
4
para a atmosfera precisam ser investigados.
A hipótese geral deste trabalho é de que os sistemas PC e PD têm
efeitos distintos nos efluxos para a atmosfera de CO
2
em solo sob condição
aeróbia e de CH
4
em solo inundado. Por sua vez, esses efeitos dependem da
forma como as práticas de cada sistema interferem nos fatores controladores
da produção desses gases no solo. O objetivo geral foi avaliar os efeitos
desses sistemas de manejo do solo sobre os efluxos de CO
2
e CH
4
para a
atmosfera, tendo o preparo ou não do solo como diferença fundamental. Cabe
salientar que o estudo do CH
4
foi desenvolvido em parceria com o setor de
Análises de Solo e Água do Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA),
localizado em Cachoeirinha (RS), e o Centro Nacional de Pesquisa de
Monitoramento e Avaliação de Impacto Ambiental (CNPMA) da Empresa
Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA), localizado em Jaguariúna
(SP), como parte de um convênio celebrado entre o Ministério da Ciência e
Tecnologia (MCT) do governo brasileiro, a Embrapa e a Fundação Dalmo
Giacometti.
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. A dinâmica do C no sistema solo-atmosfera e fluxos de CO
2
e de CH
4
O ciclo do C no sistema solo-atmosfera envolve as etapas de
(Hatfield & Stewart, 1993; Manahan, 2000):
⇒
⇒
⇒
incorporação do C atmosférico ao tecido vegetal, como produto
da fotossíntese;
transformações bioquímicas do C orgânico no solo,
especialmente as relacionadas com a atividade microbiana,
iniciadas com a disposição de resíduos vegetais sobre a
superfície ou com a incorporação desses resíduos ao solo e
manutenção de raízes ao longo do perfil do solo; e
manutenção de parte do C na MOS e efluxo de outra parte para a
atmosfera como produto da decomposição microbiana aeróbia ou
anaeróbia da MOS e de resíduos orgânicos aplicados ao solo.
O entendimento da influência do manejo agrícola sobre os fatores
físicos, químicos e biológicos do solo, e suas interações na ciclagem de C e de
nutrientes, como nitrogênio (N), enxofre (S) e fósforo (P), assim como do papel
ou contribuição dessa ciclagem no estoque de C do solo e no fluxo de CO
2
e
de CH
4
(da MOS e de resíduos vegetais) no sistema solo-atmosfera é um
pré-requisito para a identificação de práticas com potencial de aumentar o
estoque de C do solo, bem como de minimizar a participação da agricultura nas
mudanças climáticas globais (Paul & Clark, 1996).
Os materiais orgânicos são fontes de energia e nutrientes para os
microrganismos do solo. Na obtenção dos mesmos, pode ocorrer a produção
4
de GEE, em destaque o CO
2
em condições aeróbias (solo aeróbio) e o CH
4
em
condições anaeróbias (solo anaeróbio ou sob inundação).
Em solos agrícolas, a própria MOS e os resíduos orgânicos
(vegetais ou animais) aplicados ao solo constituem-se nas principais fontes de
C e energia aos microrganismos. O manejo desses resíduos é um dos
principais fatores que altera a atividade microbiana sobre os mesmos e, por
conseguinte, a produção e os efluxos de CO
2
e CH
4
do solo para a atmosfera.
A redução do efluxo de C-CO
2
para a atmosfera e sua retenção na
MOS em sistemas de manejo conservacionistas têm sido verificadas em
experimentos de média a longa duração. Sistemas de manejo nos quais o solo
não é revolvido e com rotação de culturas de alta adição de resíduos vegetais
promovem aumento dos estoques de C orgânico e N total do solo, em
comparação ao sistema PC, (Lal & logan, 1995; Bayer & Mielniczuk, 1997;
Debarba & Amado, 1997; Paustian et al., 1997; Amado et al., 1998; Bayer et
al., 2000a), bem como melhoram suas propriedades físicas (Costa et al., 2003),
químicas (Ciotta et al, 2004) e biológicas (Doran, 1987; Vargas, 2000, 2002),
garantindo produtividade igual ou superior em relação aos sistemas de manejo
tradicionais com revolvimento do solo.
Em solo naturalmente anaeróbio, o estoque de C orgânico tende a
ser maior do que em solo aeróbio, visto que a decomposição de materiais
orgânicos naquela condição é menor do que nesta. Os microrganismos
anaeróbios são menos eficientes em termos de decomposição do que os
organismos aeróbios. Além disso, fungos e actinomicetos, organismos com
capacidade de degradar frações orgânicas mais recalcitrantes, como a lignina,
são aeróbios obrigatórios (Conrad, 1989).
De acordo com o que foi comentado, verifica-se que MOS está
relacionada aos fluxos de CO
2
e CH
4
, os quais têm em solos agrícolas, em
função de práticas de manejo utilizadas, uma fonte importante (Painel
Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas – IPCC, 2001). A relação com
o CO
2
acontece através da decomposição aeróbia da MOS por bactérias,
fungos e actinomicetos, como forma de obtenção de energia e de nutrientes
para seus processos vitais, segundo a equação geral abaixo (Manahan, 2000):
{CH
2
O} + O
2 (g)
→ CO
2 (g)
+ H
2
O
5
Com o CH
4
, a relação é dependente da condição do solo, se aeróbio
ou anaeróbio. Em solos aeróbios pode ocorrer oxidação do CH
4
a CO
2
(metanotrofia), com o solo atuando como um dreno (Wang & Ineson, 2003). Por
outro lado, em solos anaeróbios, geralmente ocorre a produção de CH
4
(metanogênese), como resultado final da decomposição anaeróbia de materiais
orgânicos (da MOS ou de resíduos vegetais), com o solo atuando como fonte
de CH
4
para a atmosfera (Yoshida, 1978; Le Mer & Roger, 2001). A redução da
oxidação e a produção de CH
4
podem acontecer mesmo em solo aeróbio,
dependendo das condições de manejo do solo e climáticas. Hansen et al.
(1993) verificaram que, em comparação ao solo não compactado e não
fertilizado, a oxidação de CH
4
foi reduzida em 52 % pela compactação (duas
passadas do pneu de um trator com peso de 4 Mg), em 50 % pela fertilização
(NPK e dejetos bovinos líquidos) e em 78 % pelo efeito combinado dessas
práticas. Quanto à produção, Steudler et al. (1996) verificaram que a mudança
do uso do solo de floresta para pastagem transformou em fonte de CH
4
um
solo que era dreno antes da mudança, o que foi atribuído ao aumento da
densidade do solo pelos animais em pastejo, em associação à alta umidade na
estação chuvosa local.
O C orgânico utilizado na metanogênese têm origem na MOS, nos
resíduos vegetais aplicados ao solo, na exsudação radicular das plantas de
arroz, na escamação dos tecidos radiculares e em raízes e /ou tecidos de parte
aérea mortos e/ou senescentes, de acordo com as fases de desenvolvimento
do arroz (Watanabe et al., 1999).
Quando o fluxo de GEE é avaliado em solo cultivado com arroz
irrigado, além do CH
4
durante o cultivo, dois aspectos relacionados à dinâmica
do C devem ser considerados: 1) o efeito que o preparo do solo pode ter sobre
o incremento do efluxo de CO
2
no período em que o solo ainda não foi
inundado (Kessavalou et al., 1998), e 2) o período após a retirada da água de
inundação, no qual o solo em drenagem permanece com zonas saturadas, com
interface de sítios com decomposição aeróbia e anaeróbia, favorecendo desta
forma a produção de N
2
O (Mosier et al., 1991; Bronson & Mosier, 1993), cuja
capacidade de uma molécula em absorver calor é estimada em média 250
vezes maior do que uma molécula de CO
2
, além do que o N
2
O participa na
destruição da camada de ozônio (Duxbury et al., 1993).
6
Em resumo, a dinâmica do C no sistema solo-atmosfera é
influenciada pelos sistemas de manejo do solo, com a magnitude dessa
influência relacionada à forma de como o preparo ou não do solo afeta os
fatores controladores de produção de CO
2
e CH
4
, com resultados líquidos
representados pelos efluxos desses gases do solo agrícola para a atmosfera.
2.2. Efeitos de sistemas de manejo no estoque de C orgânico do
solo e no efluxo de CO
2
As práticas de manejo do solo influenciam as variáveis controladoras
do estoque de C e do efluxo de CO
2
de solos agrícolas. Um maior
entendimento dessa influência tem motivado estudos em todo o globo, os
quais, entre outros objetivos, procuram identificar ou desenvolver práticas que
aumentem o estoque de C e reduzam o efluxo de CO
2
do solo (Buyanovsky et
al., 1986; Norman et al., 1992; Kern & Johnson, 1993; Franzluebbers et al.,
1995; Reicosky et al., 1995; Paustian et al., 1997; Dick et al., 1998; Janzen et
al., 1998; Bayer et al., 2000b, 2000c; Duiker & Lal, 2000; Amado et al., 2001).
Entre os resultados obtidos por esses autores, é importante salientar os efeitos
do preparo intensivo do solo na redução do seu estoque de C e no aumento do
efluxo de CO
2
para a atmosfera, circunstanciados sempre pelos efeitos da
temperatura e da umidade do solo na atividade microbiana, a real responsável,
em última instância, pelas mudanças no estoque de C do solo e no efluxo de
CO
2
para a atmosfera.
Os sistemas de manejo de solos agrícolas, de acordo com as suas
práticas, podem reduzir ou aumentar o estoque de C do solo. A redução é
promovida, principalmente, pela aração e gradagem do solo, as quais, segundo
Ladd et al. (1993), Salton & Mielniczuk (1995), Bayer & Mielniczuk (1999) e
Young & Ritz (2000):
1) ao revolver o solo, aumentam a aeração do solo, favorecendo a
atividade de microrganismos mais eficientes do ponto de vista de
decomposição de materiais orgânicos;
2) ao fracionar os agregados do solo, aumentam a área de
exposição de C e N orgânicos à degradação microbiana; e
7
3) ao incorporar resíduos culturais, aumentam o fracionamento
desses resíduos e a área de contato com a massa do solo, facilitando a
atividade microbiana sobre os mesmos, e reduzem a cobertura do solo,
expondo-o à radiação solar direta e, portanto, aumentando a temperatura e
reduzindo umidade do solo.
Em contraposição, não arar e gradear o solo, em associação com
sistemas de consórcios, rotação ou sucessão de culturas com espécies
vegetais que produzam resíduos em grande quantidade, são medidas que
podem aumentar o estoque de C orgânico do solo. O cultivo de espécies
leguminosas nos sistemas de rotação/sucessão tem o objetivo de proporcionar
N às espécies sucessoras ou em consórcio, reduzindo a necessidade de
aplicação de N mineral e aumentando tanto a produção de grãos quanto de
fitomassa, com conseqüente maior quantidade de resíduos vegetais que
retorna ao solo e com efeitos diretos no aumento do estoque de C orgânico do
solo, especialmente em solos em PD (Amado et al., 1998, 2001). O aumento e
manutenção do estoques de C orgânico em solos em PD envolvem inúmeros
processos físicos, químicos e biológicos, geralmente em sinergia, como é o
caso dos processos que promovem o aumento da estabilidade de agregados e
do estoque de C orgânico do solo (Costa et al., 2004), bem como os de
manutenção de C e N na biomassa microbiana do solo (Franzluebbers et al.,
1994; Kristensen et al., 2000).
Os efeitos de sistemas de manejo do solo no efluxo de CO
2
para a
atmosfera estão diretamente relacionados à influência líquida que o conjunto
de suas práticas tem na composição e atividade das populações de
microrganismos que degradam os materiais orgânicos do solo e na difusão de
O
2
e CO
2
no sistema solo-atmosfera (Young & Ritz, 2000). Enquanto que a
porosidade de agregados e do solo em geral comandam essa difusão (Smith,
1977; Leffelaar, 1993), a qualidade química da MOS e o grau de proteção
física, química e biológica do C orgânico do solo influenciam a composição e a
atividade das populações de microrganismos (Baldock & Skjemstad, 2000;
Young & Ritz, 2000). Essas influências são comentadas em detalhes no item
2.2.1.
8
Com base nos parágrafos anteriores, os efeitos de sistemas de
manejo no efluxo de CO
2
para a atmosfera podem ser estimados de forma
direta, medindo efetivamente o fluxo de CO
2
, ou indireta, mediante o balanço
do estoque de C orgânico do solo (IPCC, 2001), conforme comentado em
detalhe no item 2.2.2.
2.2.1. Influência das condições ambientais e dos sistemas de
manejo do solo nos fatores controladores do estoque de
C orgânico do solo e do efluxo de CO
2
para a atmosfera
A variação temporal do estoque de C orgânico de um solo é
dependente do tipo de uso e de sistemas de manejo utilizados, sendo que sob
vegetação natural, como há igualdade entre entradas e saídas de C orgânico
no solo, é suposto que não haja variação no estoque de C (Addiscott, 1995).
Quando ocorre, ela é mínima e, sobretudo, em função de oscilações de
temperatura e de precipitação entre anos. Contudo, o uso agrícola do solo, ao
alterar o equilíbrio entre entradas e saídas de C, faz com que mais C-CO
2
seja
perdido do solo do que adicionado e, desta forma, o estoque de C orgânico do
solo é reduzido. Com esta breve introdução, destaca-se que, em não havendo
perdas significativas por erosão ou lixiviação, as perdas de C orgânico do
sistema solo podem ser relacionadas à decomposição microbiana da MOS e ao
efluxo de C-CO
2
em resposta ao uso do solo para fins agrícolas. A taxa de
perda de C é função do tipo de manejo adotado, do tipo de solo e do referencial
utilizado para comparação (sistema natural ou outro sistema de manejo), entre
outros fatores (Janzen et al., 1998).
No solo, o CO
2
é gerado na decomposição aeróbia da matéria
orgânica e/ou de resíduos adicionados por microrganismos heterotróficos e na
respiração de raízes de vegetais (Paul & Clark, 1996; IPCC, 2001). O efluxo de
CO
2
do solo para a atmosfera é influenciado por fatores ambientais (climáticos
e edáficos) ao longo do ano e entre anos e pelas práticas agrícolas inerentes
aos diferentes sistemas de manejo. As variações estacionais da temperatura
do ar e do solo, e da umidade do solo, como resultado de precipitações
pluviométricas, modificam os processos microbianos e a intensidade destes,
9
alterando o efluxo de CO
2
, independente do sistema de manejo do solo
adotado.
A aração e a gradagem, como já comentado, são as principais
práticas agrícolas que intensificam a ação microbiana sobre a MOS e resíduos
vegetais. Nesse sentido, é importante destacar que a seleção de espécies
vegetais para a composição de sistemas de consórcios, rotação ou sucessão
deve ter objetivos bem claros, visto que, além da quantidade, a qualidade dos
resíduos vegetais também influencia a ação microbiana, sendo que resíduos
com relação C:N baixa potencialmente intensificam a atividade microbiana
(Aulakh et al., 1991; Tian et al, 1997). Desta forma, é esperado que o efluxo de
CO
2
(temporal e acumulado) seja menor em solo sob sistema de manejo sem
aração e gradagem do solo, independente da qualidade do resíduo, em relação
a sistemas que adotem essas práticas. O contexto geral de resultados
esperados quanto aos efeitos dos sistemas PC e PD nos fatores controladores
do efluxo de CO
2
no sistema solo-atmosfera é apresentado na figura 1. A
seguir são brevemente comentados os efeitos dos sistemas de manejo do solo
nos fatores controladores do efluxo de CO
2
.
Sistemas de
manejo do
solo
Adição de
C-resíduos
ao solo
Preparo
do solo
Estrutura
do solo
Agregados
fracionados
⇑ Macroporosidade
⇑ O
2
Em superfície
Incorporado
⇓ cobertura do solo
⇑ temperatura do solo
⇑ contato resíduo/solo
⇑ liberação C orgânico
⇑ Atividade
microbiana
⇑ CO
2
⇑ cobertura do solo
⇓ temperatura do solo
⇑ umidade
⇓ O
2
⇑ agregados
⇓ liberação C orgânico
⇓ Atividade
microbiana
⇓ CO
2
Figura 1. Relações entre os sistemas de manejo e os fatores controladores da
variação no efluxo de CO
2
do solo para a atmosfera.
10
2.2.1.1. Oxigênio, umidade e temperatura do solo
A produção de CO
2
no solo é um processo microbiano
predominantemente aeróbio e, mantidas constantes as condições de
temperatura, umidade, fonte de nutrientes e de C para os microrganismos, as
respostas deste processo às modificações promovidas no solo pelas práticas
de manejo variarão de acordo com as concentrações de O
2
na rede de poros
do solo em cada sistema de manejo.
A aração e a gradagem aumentam a aeração do solo e a
disponibilidade de C orgânico oxidável aos microrganismos e, portanto,
também a atividade microbiana, com conseqüente maior produção e efluxo de
CO
2
. A maior oxigenação do sistema é conseqüência do rompimento da
estrutura do solo e inversão de suas camadas, bem como fracionamento de
agregados. A maior disponibilidade de C orgânico está relacionada à maior
área de contato de resíduos culturais com o solo e à maior exposição de C
orgânico oxidável da MOS, facilitando a atividade microbiana sobre os
mesmos. A quantidade e a qualidade dos resíduos aplicados são importantes
aspectos nesta fase, definindo o período de atividade microbiana. Como efeitos
da aração e da gradagem, a incorporação de resíduos culturais diminui a
cobertura do solo, permitindo a ação direta da radiação solar, tendo como
conseqüências o aumento de temperatura e a redução de umidade do solo
(Salton & Mielniczuk, 1995).
Considerando que a disponibilidade de C orgânico no solo não seja
um fator restritivo à atividade microbiana, a associação entre crescente
concentração de O
2
, de umidade e de temperatura do solo resulta em maior
produção e efluxo de CO
2
, não havendo impedimento à sua difusão para a
atmosfera. O limite de efluxo será controlado pela própria atividade microbiana
que, em excesso de C ou de temperatura, pode reduzir a concentração de O
2
no sistema, havendo, por isso, troca do metabolismo microbiano de aeróbio
para anaeróbio, reduzindo ou mesmo cessando a produção de CO
2
. Em outro
cenário, para iguais temperatura do solo e disponibilidade de C orgânico aos
microrganismos, o aumento da umidade do solo pode resultar em deficiência
de O
2
, também reduzindo o efluxo de CO
2
(Linn & Doran, 1984). Nesse sentido,
11
gráficos de superfície de resposta podem ser úteis na interpretação dos efeitos
desses múltiplos fatores no efluxo de CO
2
medido em condições de campo.
A formação de crosta superficial, como resultado do preparo
intensivo do solo, incorporando os resíduos culturais e pulverizando o solo,
reduz a taxa e o volume de infiltração da água no solo (Duley, 1939). No
caminho inverso, a crosta pode impedir que o CO
2
produzido no solo seja
difundido para a atmosfera, subestimando os resultados do efluxo de CO
2
nessas condições.
Outro aspecto importante de ser comentado é a perturbação que o
preparo do solo promove na continuidade dos poros do solo, além dos efeitos
diretos na porosidade total e na relação entre macro e micro poros. Com o
preparo, os poros formados não são contínuos (Young & Ritz, 2000), criando
câmaras de armazenamento de CO
2
, que não difunde para a atmosfera. Nesta
condição, também pode ser que os resultados de medições sejam
subestimados.
É importante ressaltar que o efluxo de CO
2
imediatamente após as
operações de aração e gradagem do solo é composto em grande parte por
CO
2
já formado no solo (Reicosky et al., 1997; Kessavalou et al., 1998). Do
ponto de vista de dinâmica populacional microbiana, nesse momento as
bactérias estão se adaptando às novas condições físicas e de substrato do
meio, período no qual a produção de CO
2
não tem relação direta com o
aumento da aeração do solo e com a disponibilidade de C aos microrganismos
(Paul & Clark, 1996; Manahan, 2000; Zaccheo et al., 2002).
Em outro enfoque, a disposição de resíduos vegetais sobre a
superfície do solo tem efeito direto em reduzir a amplitude de variação da
temperatura e da umidade do solo. A camada de resíduos sobre o solo tanto
impede a ação direta da radiação solar, evitando a evaporação e mantendo a
umidade do solo, quanto cria um micro ambiente entre o solo e a atmosfera, no
qual as amplitudes térmicas são reduzidas, além de efetivamente reduzir a
temperatura do solo em relação a um solo descoberto (Baver et al., 1972;
Taylor & Ashcroft, 1972; Salton & Mielniczuk, 1995). Nestas condições, o efeito
líquido esperado é um menor efluxo de CO
2
, em virtude de uma menor
temperatura e maior umidade.
12
Com a aplicação de resíduos vegetais na superfície do solo, a
influência na disponibilidade de C aos microrganismos dependerá, de forma
significativa, da quantidade e da qualidade do resíduo aplicado, bem como do
estado desse resíduo no momento da aplicação. A solubilidade de compostos
orgânicos em água presentes nos resíduos vegetais é outro fator que afeta a
disponibilidade de C aos microrganismos do sistema solo (Zaccheo et al.,
2002). Estes aspectos são importantes porque, com a aplicação dos resíduos
vegetais na superfície do solo, menor é a área passível de colonização pelos
microrganismos do solo, portanto, do ponto de vista da decomposição por
estes, menor é a produção de CO
2
. Flessa et al. (2002) estudaram em
laboratório a importância da microflora nativa do resíduo na sua decomposição.
Com a aplicação na superfície do solo, cerca de 76 % do C do resíduo foi
transformado em CO
2
em 50 dias, sendo a decomposição realizada por
microrganismos já existentes no resíduo ou introduzidos pelo ar e não pelos
microrganismos de solo, os quais não influenciaram na decomposição.
Em síntese, os sistemas de manejo do solo influenciam a
concentração de O
2
nos poros do solo, a temperatura e a umidade do solo,
fatores estes proximais ao processo de produção de CO
2
, e, desta forma,
também influenciam a magnitude de efluxo deste gás do solo para a atmosfera.
2.2.1.2. Carbono da matéria orgânica do solo (MOS) e de
resíduos vegetais aplicados ao solo
A MOS e os resíduos vegetais são as principais fontes de C oxidável
aos microrganismos, sendo as suas contribuições no efluxo de CO
2
dependentes das práticas de manejo às quais o solo é submetido.
O principal efeito das operações de aração e da gradagem do solo é
a ruptura física da estrutura e dos agregados do solo, expondo o C orgânico à
decomposição microbiana. Em sentido oposto, em comparação a um solo já
utilizado para agricultura, a não realização dessas operações torna o solo um
ambiente favorável à acumulação de C, desde que haja adição contínua de
materiais orgânicos em quantidade e, do ponto de vista agronômico, de
diferentes qualidades. Os processos físicos, químicos e biológicos que
promovem não só o acúmulo, mas também a proteção do C da ação
13
microbiana, têm sido estudados em seus aspectos básicos e de aplicação
prática (Feller & Beare, 1997; Zech et al., 1997; Six et al., 1999; Bayer et al.,
2001, 2003; Zaccheo et al., 2002; Diekow, 2003).
Outro efeito importante do preparo do solo é a incorporação dos
resíduos vegetais, aumentando a área de contato entre ambos e, portanto,
também expondo-os à ação microbiana. As taxas de decomposição
dependerão da composição química das partes adicionadas do resíduo, sendo
as folhas mais rapidamente decompostas do que os caules (Zech et al., 1997).
A quantidade e qualidade dos resíduos aplicados ao solo são fatores
importantes quanto aos processos de decomposição, e também quanto à
produção e efluxo de CO
2
para a atmosfera. Geralmente, maiores quantidades
de resíduos com relação C:N baixa resultam em maior efluxo de CO
2
(Aulakh
et al, 1991; Franzluebbers et al., 1995; Quemada & Cabrera, 1995; Millar &
Baggs, 2004).
Contudo, como já comentado, a inclusão de leguminosa em
sistemas de manejo do solo representam o uso de resíduos orgânicos com
baixa relação C:N que, combinado com uma maior diversidade temporal em
consórcios, rotações ou sucessões de culturas, são importantes para manter a
fertilidade do solo e aumentar a retenção de C e N do solo, e com implicações
importantes para o balanço destes nutrientes em escala regional e global, a
produção sustentada e a qualidade ambiental (Amado et al., 1998, 2001;
Drinkwater et al., 1998).
2.2.1.3. Composição e atividade das populações de
microrganismos do solo
A composição e a atividade das populações de microrganismos do
solo apresentam, naturalmente, alta variabilidade (Parkin, 1993) e são
influenciadas de forma diferente pelos sistemas de manejo (Doran, 1987). A
ruptura física da estrutura do solo pelo preparo é uma das principais causas de
mudança nas dinâmicas microbianas, tanto do ponto de vista de composição,
quanto de atividade. O preparo do solo altera os espaços físicos nos quais os
microrganismos efetivamente vivem, a distribuição de água e de substratos e o
arranjo espacial dos poros do solo.
14
Os microrganismos reagem de forma diferente às mudanças
promovidas pelas práticas de manejo do solo, sendo a intensidade da reação
controlada pela ação de modificação no meio e a escala espacial na qual os
microrganismos são sensíveis a ela (Young & Ritz, 2000). Por exemplo,
segundo estes autores, as hifas de fungos são rompidas pelo preparo do solo,
interrompendo as conexões entre elas e as rotas de fluxo dentro do micélio. Em
contraste, as bactérias que colonizam o interior de agregados podem não
sofrer com o preparo do solo, desde que a zona em que elas habitam não seja
afetada por esta prática.
Do somatório de todas as modificações promovidas por diferentes
sistemas de manejo do solo, em especial pelos sistemas PC e PD, em
experimentos com tempo de condução variando entre 3 e 10 anos, Doran
(1987) concluiu que o meio bioquímico do solo em PD é menos oxidativo do
que o do solo em PC. Esta conclusão foi baseada em contagem de populações
microbianas e na relativa abundância de espécies de microrganismos.
Segundo o autor, a máxima atividade microbiana aeróbia no solo preparado se
estendeu a maior profundidade do que no solo não preparado, enquanto que
neste a contagem de microrganismos anaeróbios facultativos e
desnitrificadores foi de 1,23 a 1,77 vezes maior em relação ao solo preparado.
Como conseqüência destes resultados, o autor concluiu adicionalmente que o
potencial de mineralização e de nitrificação foi maior no solo em PC, ao passo
que o de desnitrificação foi maior no solo em PD.
Em termos de aumento de C orgânico, os sistemas
conservacionistas de manejo do solo proporcionam um ambiente no qual a
decomposição de materiais orgânicos por fungos é maior do que por bactérias.
Os produtos da decomposição fúngica são mais recalcitrantes do que os da
bacteriana, sendo esse aspecto, em parte, responsável pelo aumento de C
orgânico nesses sistemas de manejo do solo (Holland & Coleman, 1987).
Vargas (2000) obteve resultados relativamente semelhantes aos de
Doran (1987). Ao avaliar a biomassa e a atividade microbiana no solo em PC e
em PD no 12
o
ano de condução do mesmo experimento avaliado no presente
estudo, Vargas observou que as maiores diferenças entre os sistemas de
manejo ocorreram na camada de 0 a 0,05 m, com solo em PD apresentando
nesta camada maiores valores de biomassa e atividade microbiana, sobretudo
15
quando espécies de leguminosas foram incluídas no sistema. Já em 2002,
Vargas observou que a qualidade do resíduo aplicado ao solo influenciou a
comunidade microbiana predominante no solo, com flutuações ao longo do
ciclo da cultura em função da decomposição dos resíduos e da aplicação de N
na forma mineral.
Quanto aos efeitos do N, solos fertilizados com N mineral podem
oferecer condições para o aumento da biomassa microbiana, em comparação a
solos não fertilizados, podendo isso conduzir à interpretação de que o uso de N
mineral aumentaria a decomposição de resíduos orgânicos com, portanto,
maior efluxo de CO
2
. Contudo, do ponto de vista de aumento de C orgânico,
quando o solo é fertilizado com N (mineral ou orgânico), geralmente maior é a
produção de fitomassa pelas culturas, com maior retorno de resíduos ao solo, o
que pode contrabalançar ou mesmo superar as maiores perdas de C pela
decomposição microbiana.
A localização de substratos e as modificações físicas na estrutura do
solo são os principais efeitos dos sistemas de manejo que determinam a
composição e a distribuição das populações de microrganismos no perfil do
solo e, desta forma, as zonas de atividade e de influência microbiana. Nos
solos em PC, esses efeitos são distribuídos de forma uniforme na camada de
aração e gradagem, enquanto que em PD, eles se concentram na camada
superficial do solo.
2.2.2. Métodos para medir o efluxo de CO
2
do solo para a
atmosfera: limitações ou complementaridade ?
O fluxo de CO
2
no sistema solo-atmosfera pode ser estimado direta
e indiretamente. Na forma direta, o ar que eflui do solo para a atmosfera é
amostrado em câmaras, exceto pelo método micrometeorológico, e a
concentração de CO
2
nessa amostra pode ser quantificada por: 1) titulação
ácida de uma solução alcalina utilizada para a sua absorção; 2) analisadores
de infravermelho e 3) cromatografia gasosa. O balanço da mudança líquida no
estoque de C orgânico do solo é a forma indireta (IPCC, 2001).
O uso do método do balanço do estoque de C orgânico do solo
como forma de estimar o fluxo de CO
2
no sistema solo-atmosfera é
16
relativamente recente (Kern & Johnson, 1993; Bayer et al., 2000b; Amado et
al., 2001; IPCC, 2001). Esse método é um dos procedimentos recomendados
pelo IPCC (2001) para a elaboração dos inventários do efluxo de CO
2
de solos
submetidos a cultivos agrícolas. A sua aplicação é simples, tanto do ponto de
vista de sua base teórica, quanto dos cálculos envolvidos, contudo ele é restrito
a solos com histórico de uso conhecido, como geralmente ocorre em solos de
experimentos de longa duração. Isso porque as modificações no estoque de C
do solo somente são detectáveis após vários anos ou mesmo décadas,
dependendo da classe de solo ou tipo de manejo adotado (Jenkinson, 1991).
O efluxo de CO
2
medido diretamente pelo método da absorção do
CO
2
em solução alcalina é recomendado por Lundegårdh (1927) e Anderson
(1982). O desenvolvimento e primeiro uso desse método ocorreram na
segunda década do século vinte (Lundegårdh, 1927). Dessa década até o
presente, o método tem sido utilizado, por exemplo, para avaliar, em condições
de campo, os efeitos da umidade, da temperatura e da fertilização nitrogenada
no efluxo de CO
2
(Kowalenko et al., 1978), a distribuição de biomassa
microbiana e de C e N potencialmente mineralizáveis no solo em mudança de
manejo (Carter & Rennie, 1982) e, mais recentemente, os efeitos das
atividades agrícolas na qualidade do ambiente atmosférico (Buyanovsky et al.,
1986; Franzluebbers et al., 1995; Duiker & Lal, 2000). O seu baixo custo, em
comparação aos analisadores de infravermelho e aos cromatógrafos a gás, a
sua adequação à medida do efluxo integrado no tempo (24 horas) e a boa
repetibilidade dos resultados são aspectos importantes quanto à adoção desse
método (Freijer & Bouten, 1991; Norman et al., 1992; Jensen et al., 1996;
Rochette et al., 1997). Contudo, a não adequação a estudos de processos a
curto prazo e sua baixa exatidão são as suas desvantagens em relação a
outros métodos (Freijer & Bouten, 1991; Norman et al., 1992; Jensen et al.,
1996).
Com base no que foi exposto anteriormente, percebe-se que os
resultados da aplicação dos dois métodos apresentados, embora avaliem o
fluxo de CO
2
no sistema solo-atmosfera, têm algumas diferenças que merecem
destaque e que são importantes para a sua escolha, em função dos objetivos
da pesquisa. O método do balanço do estoque de C orgânico do solo é uma
avaliação estática que reflete de forma líquida, após um determinado período
17
de tempo, o somatório dos efeitos de sistemas de manejo nos fatores
controladores do estoque de C orgânico do solo e, portanto, no fluxo de CO
2
no
sistema solo-atmosfera. Além disso, o método fornece um resultado importante
do ponto de vista de seqüestro de C orgânico no solo, que é a estimativa da
quantidade de C que está efetivamente sendo seqüestrada no solo de um
determinado sistema de manejo. Por sua vez, a medição direta do fluxo do CO
2
é uma avaliação dinâmica, refletindo também de forma líquida os efeitos de
sistemas de manejo do solo nos fatores controladores do fluxo de CO
2
no
sistema solo-atmosfera, só que em termos de influência direta no processo de
produção desse CO
2
e de forma quase instantânea, se comparada ao método
do balanço do estoque de C. Do ponto de vista de seqüestro de C no solo, a
limitação do método de medição direta do fluxo do CO
2
é que ele não fornece
informação da quantidade efetiva de C que está sendo seqüestrada em um
determinado sistema de manejo.
Diante do que foi comentado nos parágrafos anteriores, é proposta
uma outra forma de interpretar os resultados dos efeitos de sistemas de
manejo no fluxo de C no sistema solo-atmosfera. Na forma proposta, os efeitos
são avaliados com base em um índice, resultante do quociente entre os
resultados do efluxo de CO
2
e os do estoque de C orgânico do solo, cujo valor
representa, para um seqüestro unitário de C na MOS, o quanto de C-CO
2
está
sendo transferido para a atmosfera. Expresso de outra forma, o índice informa
o quanto de C um determinado sistema de manejo está conservando no solo.
2.3. O metano: fontes e papel no aquecimento global
O metano (CH
4
) é um gás naturalmente encontrado na atmosfera
terrestre, com potencial relativo de absorção térmica de 26 a 37 vezes maior do
que o do CO
2
e desempenhando importantes funções na química atmosférica,
como consumindo OH, importantes radicais na química de oxidação
atmosférica, e produzindo, quando de sua oxidação, vapor de água na
estratosfera (Duxbury et al., 1993).
O aumento da concentração do CH
4
na atmosfera atual é crescente,
com taxa média de 1% ao ano, com magnitude variável em função da época e
metodologia empregada nas estimativas (Rasmussen & Khalil, 1986;
18
Dlugokencky et al., 1994). Caso medidas de contenção desse crescimento não
sejam implementadas, as conseqüências futuras geram, no mínimo,
preocupação com a qualidade e mesmo a perpetuação de vida na Terra.
O CH
4
é um dos principais GEE com origem em atividades
antrópicas, às quais são atribuídos 64 % do efluxo total de CH
4
, com a
agricultura e atividades relacionadas contribuindo com cerca de dois terços
desse percentual (Duxbury et al., 1993). O cultivo do arroz irrigado, em escala
global, tem sido identificado como uma das principais fontes de CH
4
para a
atmosfera, com valores estimados na faixa de 20-100 Tg ano
-1
(Tg = 10
12
g),
(IPCC, 2001) representando aproximadamente de 18 a 45 % do CH
4
antropogênico liberado para a atmosfera (Lindau et al., 1993a).
2.3.1. A produção e o efluxo de CH
4
do solo para a atmosfera
O CH
4
é um dos produtos da etapa final da decomposição
microbiana de materiais orgânicos em meio anaeróbio (Yoshida, 1978; Conrad,
1989; Manahan, 2000; Le Mer & Roger, 2001), de acordo com a reação geral:
C
6
H
12
O
6
→ 3 CO
2
+ 3 CH
4
Altas concentrações de nitrato (NO
3
-
), manganês (Mn
3+
e Mn
4+
), ferro
(Fe
3+
) e sulfato (SO
4
2-
) no solo e na solução do solo podem retardar o início da
produção de CH
4
, devido à atuação desses íons como receptores de elétrons
durante as primeiras etapas da decomposição anaeróbia dos materiais
orgânicos. A decomposição anaeróbia acontece em etapas sucessivas,
envolvendo diferentes microrganismos que convertem moléculas complexas
em formas mais simples. As etapas são:
1. hidrólise de polímeros biológicos em monômeros (carboidratos em glicídios,
lipídios em ácidos orgânicos de cadeia longa e proteínas em aminoacidos),
por microrganismos aeróbios ou anaeróbios facultativos ou obrigatórios;
2. produção de ácidos orgânicos como o acético (CH
3
COOH), o propiônico e o
butírico, por microrganismos anaeróbios facultativos ou obrigatórios, a partir
de compostos monoméricos e de compostos intermediários formados, como
ácidos orgânicos voláteis e não voláteis, álcoois, hidrogênio (H
2
) e CO
2
;
19
3. produção de ácido acético a partir de ácidos orgânicos com mais de dois C
(propiônico, butírico e valérico) por microrganismos anaeróbios obrigatórios,
que não conseguem convertê-los diretamente a CH
4
devido a limitação
enzimática; e
4. metanogênese a partir de compostos simples, especialmente acetato, H
2
e
CO
2
, entre outros, por microrganismos anaeróbios obrigatórios.
A metanogênese requer condições anaeróbias e potencial redox
(Eh) mínimo de – 200 mV (Ponnanperuma, 1972) e envolve microrganismos
anaeróbios obrigatórios especializados, que podem se desenvolver em sinergia
ou sintrofia com outros microrganismos anaeróbios (Alexander, 1971; Le Mer &
Roger, 2001).
Em ambientes naturais inundados, a transferência de CH
4
do solo
para a atmosfera pode ocorrer na forma de bolhas, que se formam devido à
alta produção desse gás em concomitância à temperatura elevada, ou via
plantas aquáticas (Sebacher et al., 1985). No cultivo de arroz irrigado, a
principal forma de transferência do CH
4
produzido no solo para a atmosfera é
através dos aerênquimas das plantas de arroz (Nouchi et al., 1990). Essa
transferência é influenciada pela transpiração das plantas, processos de
difusão e de efluxo induzido por pressão (Sebacher et al., 1985) e totaliza até
90 % do efluxo de CH
4
em uma lavoura de arroz (Schütz & Seiler, 1989;
Vitousek et al., 1989; Nouchi et al., 1990). Segundo Nouchi et al. (1990), o CH
4
dissolvido na solução do solo, em contato com as raízes, difunde para a água
da parede celular das células das raízes, gaseifica no córtex destas, e então é
principalmente liberado para a atmosfera via microporos na bainha das folhas.
2.3.2. A produção e efluxo de CH
4
em sistemas de produção de
arroz irrigado por inundação contínua do solo
O fluxo de gases entre o solo, com ou sem lâmina de água, e a
atmosfera é essencialmente resultado da atividade de microrganismos no solo,
em processos de obtenção de energia e nutrientes, bem como de suas
adaptações em resposta a modificações físicas e químicas no ambiente.
Assim, a produção de gases no solo pode ser entendida como resultado de
20
processos microbiológicos e influenciada por fatores ambientais, os quais
determinam, em última instância, a quantidade e tipo dos gases emitidos do
solo para a atmosfera.
A produção e o efluxo de CH
4
em sistemas de produção de arroz
irrigado estão primariamente relacionados às condições meteorológicas na
safra, ao manejo do solo para a instalação da cultura do arroz e ao manejo da
cultura (fertilizações e forma de inundação do solo). Associados à inundação,
são fatores importantes a classe e textura do solo, seu histórico de utilização,
principalmente quanto ao manejo do solo antes da semeadura do arroz, como
o tipo de preparo do solo utilizado e a qualidade e quantidade de resíduos
vegetais adicionados ao solo. O manejo do solo e dos resíduos culturais afetam
a composição da solução do solo formada após a inundação, em relação à
quantidade e qualidade de compostos orgânicos formados na decomposição
anaeróbia da matéria orgânica, à concentração de cátions, principalmente ferro
e manganês, ao potencial redox (Eh) e ao pH (Le Mer & Roger, 2001).
A variedade ou cultivar de arroz, sua capacidade de perfilhamento,
de produção de exsudatos radiculares ao longo do período de cultivo, bem
como a fase de desenvolvimento das plantas são fatores também importantes
no efluxo de CH
4
do solo para a atmosfera em sistemas de produção de arroz
sob inundação do solo (Lindau et al., 1995; Wang et al., 1997).
2.3.3. Fatores controladores do efluxo de CH
4
de solos
inundados
O efluxo de CH
4
de solos agrícolas inundados é influenciado por
fatores que afetam:
1. a difusão de gás, o estado de oxi-redução do meio e as transferências de
CH
4
, principalmente a presença de água e de vegetação (Lindau et al.,
1990; Nouchi et al., 1990; Cai et al., 1997);
2. a atividade microbiana em geral, como a temperatura do solo, o pH e o Eh
do meio, a disponibilidade de substrato e as propriedades físicas e químicas
do solo (Chidthaisong & Watanabe, 1997; Wassmann et al., 1998; Bodegom
& Stams, 1999; Hulzen et al., 1999);
21
3. a metanogênese, em particular reações de redução (Ponnamperuma, 1972;
Frenzel et al., 1999; Singh, 2001);
4. a atividade da enzima mono-oxigenase, como a concentração de H
2 (g)
, CH
4
,
amônio, NO
3
-
, nitrito e cobre (Lindau et al., 1990; Kravchenko et al., 2002); e
5. o desenvolvimento das plantas de arroz, no que se refere ao aspecto
nutricional das plantas, à produção de fitomassa aérea e radicular, assim
como à forma de distribuição do sistema radicular no perfil do solo (Sousa,
2001).
Desta forma, os fatores que afetam o efluxo de CH
4
podem ser
agrupados como aqueles relacionados às propriedades físicas e químicas do
solo, às características das plantas e ao manejo do solo antes da instalação da
cultura do arroz e da água de inundação durante o cultivo do arroz. Para um
mesmo local, mesma cultivar de arroz e mesma condução ao longo da estação
de cultivo, tipos diferentes de manejo do solo antes da instalação da cultura
podem ser decisivos nos resultados do efluxo de CH
4
. Nessa abordagem, o
preparo ou não do solo e a adição de resíduos orgânicos de origem vegetal
parecem ser pontos importantes para determinar diferenças entre sistemas de
manejo do solo quanto ao efluxo de CH
4
.
Os efeitos do preparo ou não do solo sobre a produção de CH
4
podem ser classificados em residuais do período anterior à estação de cultivo
na qual se está medindo o efluxo e de curto prazo durante a estação de cultivo
do arroz. O preparo do solo em PC, associado ou não à adição de resíduos
culturais, ao facilitar o desenvolvimento de raízes do arroz em profundidade no
solo, ao aumentar a disponibilidade de fontes de C orgânico passíveis de
decomposição e ao localizar esses resíduos em zonas mais profundas e
reduzidas do solo sob inundação, pode afetar fatores proximais que
intensificam a metanogênese (Figura 2) (Schimel et al., 1993).
22
Resíduos
culturais
aplicados na
superfície
ou
incorporados
ao solo pela
aração e
gradagem
Manejo
do solo
H
2
/CO
2
CH
3
COOH
Nível de controle
Distal Proximal
CH
4
H
2
/CO
2
CH
3
COOH
Volume de solo
explorado
Contato
resíduo-solo
Fermentação
Desenvolvimento
vegetal
Exsudação
radicular
fonte de C
Profundidade
de raízes
Fonte de C
Figura 2. Modelo conceitual dos efeitos de práticas de manejo (fatores distais)
nas concentrações de H
2
/CO
2
e CH
3
COOH (fatores proximais) no
controle da metanogênese em solo anaeróbio. Adaptado de Schimel et
al. (1993).
Um maior efluxo de CH
4
do solo em PC poderia, desta forma, estar
relacionado à incorporação dos resíduos de culturas hibernais no solo,
aumentando a área superficial dos mesmos à ação dos microrganismos
responsáveis pela sua decomposição e, portanto, aumentando a liberação de
compostos orgânicos para a metanogênese, bem como ao efeito do preparo do
solo na redução da resistência física ao enraizamento das plantas de arroz no
solo, resultando em maior densidade de raízes em profundidade em
comparação ao solo em PD.
Em contraposição, a aplicação superficial de resíduos vegetais no
solo em PD aumenta o fornecimento de fontes de C, traduzindo-se no seu
principal efeito sobre fatores proximais da metanogênese. Com a aplicação
superficial, a menor área de contato dos resíduos com o solo limita a sua
colonização microbiana e, portanto, também a sua decomposição. Além disso,
é esperado que as raízes do arroz sejam mais superficiais no solo não
preparado, com menor volume de solo explorado. Contudo, do ponto de vista
de nutrição vegetal, esse aspecto não chega a ser uma desvantagem, visto que
é nas camadas superficiais que ocorre o acúmulo de nutrientes no solo em PD,
e talvez decorra daí a maior concentração de raízes nessas camadas.
23
Em relação à produção e ao efluxo de CH
4
do solo em PD, as
prováveis menor decomposição dos resíduos vegetais e maior concentração de
raízes em camadas superficiais do solo são aspectos importantes. Uma menor
decomposição significa menos compostos orgânicos para a metanogênese,
enquanto uma maior concentração de raízes em camadas superficiais do solo
representam maior probabilidade destas raízes estarem em zonas menos
reduzidas, com valores de Eh mais altos, impedindo desta forma a
metanogênese. Além disso, uma massa maior de raízes representa
possibilidade de zonas mais ácidas e oxidadas próximo à superfície delas,
devido à liberação de O
2
(Kirk et al., 1994), situações nas quais o CH
4
tem
menos chances de ser produzido (Conrad, 1989; Schimel et al., 1993).
2.3.4. Efluxo de CH
4
em lavouras de arroz irrigado no Brasil
A primeira estimativa da contribuição do cultivo de arroz irrigado no
efluxo de CH
4
no Brasil foi realizada em 1998 por pesquisadores do CNPMA e
colaboradores. O efluxo anual estimado foi de 0,300 Tg de CH
4
(Tg = 10
12
g),
considerando-se que a cultura do arroz irrigado contribui com 55 % do total do
arroz produzido no país e ocupa uma área aproximada de 1,5 Mha (Embrapa,
1998).
A necessidade de redução das incertezas sobre o efluxo de CH
4
em
solos cultivados com arroz irrigado (IPCC, 2001), de geração de informações
sobre o tema em consideração no Brasil e de entendimento dos fatores que
controlam esse efluxo, como forma de mitigá-lo, tornam prementes medições
diretas do efluxo de CH
4
de solos cultivados com arroz irrigado. Neste contexto,
considerando que no Brasil o cultivo do arroz irrigado está concentrado na
região sul, sobretudo no Rio Grande do Sul, aliado ao cultivo do arroz neste
estado em solo sob PC e PD, a geração de informações sobre o efluxo de CH
4
nesta região é importante para atender essas necessidades.
3. ESTUDO I
Estoque de C orgânico e efluxo de CO
2
de um Argissolo
em preparo convencional e plantio direto no subtrópico brasileiro
3.1. Introdução
A função do solo agrícola em contribuir com a qualidade do
ambiente é a que mais tem recebido atenção na atualidade. Conciliar esta
função com a de produzir alimentos é um desafio ao homem moderno quanto
ao uso do solo. Neste contexto, e em relação ao aquecimento global, os
princípios bioquímicos de processos produtores de GEE no solo agrícola e os
fatores antropogênicos e ambientais que influenciam esses processos são itens
da pauta internacional de pesquisa sobre as relações das atividades humanas
com as mudanças climáticas globais.
O uso contínuo do sistema de preparo convencional (PC), de
maneira geral, reduz o estoque de C orgânico do solo, bem como aumenta o
efluxo de C-CO
2
para a atmosfera, sobretudo nos primeiros meses após a
aração e gradagem do solo. Conhecer em detalhe como o sistema de plantio
direto (PD) atua em sentido contrário a esses efeitos do PC nas condições
brasileiras de clima, de solo e de manejo deste é uma ação efetiva no sentido
de conciliar a produção de alimentos com a qualidade do ambiente, reforçada
pela expressiva adoção do sistema PD no Brasil, estimada entre 15 e 18
milhões de hactares (Febrapdp, 2004).
25
3.2. Hipóteses e objetivos
Hipóteses
As hipóteses formuladas para este estudo foram:
1. após 18 anos de condução do experimento e na mesma sucessão de
culturas, o estoque de C orgânico do solo em PD é maior do que o do solo
em PC, e, da mesma forma, no solo com a sucessão ervilhaca/milho (E/M)
em relação ao com a sucessão aveia/milho (A/M), independente se em PD
ou se em PC;
2. o efluxo de CO
2
para a atmosfera é menor no solo em PD do que no solo
em PC, independente do sistema de culturas, enquanto que, entre estas, a
presença de leguminosa aumenta o efluxo de CO
2
, independente se em PD
ou em PC, sendo a magnitude destas variações dependente da estação do
ano e do tempo após o qual as práticas de aplicação de resíduos e preparo
do solo são realizadas; e
3. o solo em PD é mais conservador de C orgânico do que o solo em PC,
independente do sistema de culturas, sendo o cultivo de leguminosa um
fator determinante para este resultado, quer seja no solo em PD ou em PC.
Objetivos
Os objetivos definidos para testar essas hipóteses foram:
1. avaliar os efeitos dos sistemas PC (A/M e E/M) e PD (A/M e E/M) no
estoque de C orgânico do solo;
2. avaliar os efeitos dos sistemas PC (A/M e E/M) e de PD (A/M e E/M) no
efluxo de CO
2
do solo para a atmosfera; e
3. avaliar as relações do efluxo de CO
2
com a temperatura e umidade do solo.
26
3.3. Material e métodos
3.3.1. O experimento: localização e histórico
Os efeitos dos sistemas de manejo do solo no fluxo de CO
2
no
sistema solo-atmosfera foram avaliados a campo, em experimento de longa
duração localizado na Estação Experimental Agronômica (30º 05’ 27’’ S; 51º
40’ 18’’ W; 46 m de altitude), da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, no
município de Eldorado do Sul (RS) e instalado em um Argissolo Vermelho
distrófico típico (Embrapa, 1999), derivado de granito, de textura
franco-argilo-arenosa (540, 240 e 220 g kg
-1
de areia, silte e argila,
respectivamente) na camada de 0 a 0,15 m.
O experimento foi iniciado em setembro de 1985 (Freitas, 1988).
Anterior à instalação, o solo do experimento foi cultivado durante 15 anos com
girassol (Helianthus annus) e colza (Brassica napus) e sendo revolvido com
enxada rotativa várias vezes no ano. Como agravante, parte da fitomassa era
retirada das parcelas, o que resultou em um solo degradado, principalmente
em relação às suas propriedades físicas. Após esse período e nos dois anos
anteriores à instalação do experimento, o solo ficou em pousio, com
desenvolvimento de vegetação espontânea.
A disposição dos tratamentos do experimento a campo segue o
delineamento de blocos casualizados, em parcelas subdivididas, com três
repetições. Os sistemas de manejo do solo consistem de preparo convencional,
preparo reduzido e plantio direto nas parcelas principais (15 x 20 m), cultivados
com aveia (Avena strigosa Schreb)/milho (Zea mays L.), ervilhaca comum
(Vicia sativa L.)/milho e aveia+ervilhaca/milho+caupi (Vigna unguiculata) nas
subparcelas (5 x 20 m). A parcela principal foi dividida ao meio, no sentido
transversal à sua maior dimensão (15 x 10 m), estabelecendo-se duas faixas,
com uma delas servindo de testemunha à outra quanto à aplicação de 180 kg
de nitrogênio por hectare (Figura 3). O PC consiste de uma aração e duas
gradagens, somente na primavera, enquanto que no PD, a mobilização do solo
é apenas na linha de semeadura. No início do outono e da primavera, os
resíduos das culturas de verão e inverno, respectivamente, foram manejados
com rolo-faca.
27
O clima da região é subtropical úmido (Cfa segundo Köeppen). Em
30 anos (1970 a 2000), a média anual da temperatura do ar é de 19,2º C, com
médias mensais variando entre 9º C e 25º C; janeiro e fevereiro são os meses
mais quentes e junho e julho os mais frios do ano; e a precipitação média anual
é de 1446 mm (Bergamaschi et al., 2003). As médias mensais da temperatura
do ar, da radiação solar global e da precipitação no período de avaliação do
efluxo de CO
2
(novembro de 2002 a março de 2004) são apresentadas na
tabela 1.
Tabela 1. Condições meteorológicas mensais no período de novembro de 2002
a março de 2004.
Ano/mês Temperatura média do ar Radiação solar Precipitação
º C cal cm
-2
dia
-1
mm
2002
Novembro 21 431 144
Dezembro 23 458 224
2003
Janeiro 24 544 65
Fevereiro 24 406 197
Março 23 400 91
Abril 18 299 116
Maio 16 249 41
Junho 16 145 161
Julho 13 185 139
Agosto 13 266 61
Setembro 15 314 69
Outubro 19 400 277
Novembro 21 492 119
Dezembro 21 521 203
2004
Janeiro 24 551 62
Fevereiro 23 518 141
Março 22 522 76
No presente estudo, o efluxo de CO
2
foi avaliado no solo dos
sistemas PC e PD, nos sistemas de culturas aveia/milho (A/M) e
ervilhaca/milho (E/M), ambos sem N mineral. A área avaliada (2 x 2 m) foi
localizada em um canto da parcela dos tratamentos, de modo a facilitar o
acesso às câmaras e evitar danos ao restante da parcela, e denominada de
parcela de avaliação. Para permitir que nesta houvesse crescimento de
plantas, como nas demais partes da parcela, e minimizar as alterações físicas
ao solo, a sua localização foi alternada a cada estação de cultivo, entretanto
28
sempre com um de seus lados em limite com a área de trânsito do experimento
(Figura 3).
B
180 kg N ha
-1
0 kg N ha
-1
20 m
5 m
Área de
trânsito
2 m
A
B
A
Parcelas de
avaliação de
uso alternado
Plantio direto
Ervilhaca/milho
Aveia+ervilhaca/milho+caupi
Aveia/milho
Termômetro Área de coleta
de solo
Bases das câmaras
Acesso
à
parcela
Figura 3. Esquema da disposição de tratamentos avaliados e equipamentos
utilizados no estudo do efluxo de CO
2
do solo para a atmosfera.
Destaque para uma parcela de avaliação do solo em PD.
3.3.2. Avaliação do estoque de C orgânico do solo
O estoque de C do solo foi calculado com base nos teores de C
orgânico em amostras coletadas em outubro de 2003. As amostras foram
coletadas em quatro camadas (0-0,025; 0,025-0,05; 0,05-0,10; e 0,10-0,20 m),
secas ao ar e moídas em gral de porcelana. A análise da concentração de C
orgânico foi por combustão seca, em analisador Shimadzu do Laboratório de
Biogeoquímica Ambiental do Departamento de Solos, na Faculdade de
Agronomia da UFRGS, em Porto Alegre. Os teores foram utilizados para o
cálculo do estoque de C orgânico em cada camada, em base de massa
equivalente (Ellert & Bettany, 1995), sendo o solo sob campo nativo, próximo
ao experimento, utilizado como referência (Lovato, 2001).
Para permitir a comparação dos estoques de C orgânico do solo
entre 2003 (massa equivalente) e 1985 (camada equivalente), as amostras de
solo coletadas em 2003 também foram analisadas pelo método da combustão
úmida (Tedesco et al., 1995) e os seus resultados correlacionados aos do
método da combustão seca (r
2
= 0,95). Desta forma, os dados de 1985 foram
29
corrigidos e o estoque de C orgânico calculado em base de massa equivalente,
com o solo sob campo nativo também utilizado como referência (Lovato, 2001).
A diferença do estoque de C orgânico no solo (0 a 0,20 m) dos
tratamentos entre 1985 e 2003 foi dividida por 18 (anos entre 1985 e 2003),
resultando na taxa anual de acúmulo ou perda de C no período considerado.
Os resultados de C orgânico em 2003, além dos comentários
relativos aos efeitos dos sistemas de manejo, foram abordados em relação a
dados do acervo de dissertações e teses também realizadas no experimento
avaliado no presente estudo, como por exemplo as de Freitas (1988), Bayer
(1996), Vargas (1997); Lovato (2001) e Vargas (2002). Dados recentes (2002 e
2003) produzidos pela equipe de Manejo do Solo, referentes principalmente a
C e resíduos vegetais, também foram utilizados.
3.3.3. Avaliação do efluxo de CO
2
do solo
As avaliações do efluxo de CO
2
para a atmosfera foram realizadas
no período de novembro de 2002 a março de 2004, sendo a primeira avaliação
entre os dias 8 e 9/11/02 e a última entre os dias 17 e 18/03/04, totalizando 33
avaliações, em um período de 496 dias. A freqüência das avaliações foi
quinzenal ou mensal, de acordo com a estação do ano e com as práticas de
manejo, sendo intensificadas após a rolagem das culturas de inverno e o
preparo do solo na primavera de 2003. Em cada mês do período foram
realizadas no mínimo duas avaliações, com exceção dos meses de dezembro
(2002), julho e setembro (2003), e janeiro, fevereiro e março (2004), nos quais
foi realizada somente uma avaliação.
O uso das parcelas de avaliação (A e B, Figura 3) obedeceu o
calendário agrícola, com trocas de acordo com as atividades de rolagem da
palhada das culturas, preparo do solo e semeadura das culturas a cada
estação de cultivo. Por isso, as avaliações do efluxo de CO
2
foram divididas em
4 períodos: o primeiro período foi de 8/11/2002 a 25/03/2003 e iniciado 54 dias
após a rolagem das culturas de inverno e 44 dia após o preparo do solo em
2002, sendo que no mês de abril de 2003 não houve avaliação; o segundo
período foi de 16/05 a 18/10/2003 e iniciado no fim do outono e finalizado na
primavera de 2003; o terceiro período foi de 22 a 30/10/2003, entre a rolagem
30
das culturas do inverno de 2003 e a semeadura do milho; o quarto período foi
de 6/11/2003 a 18/03/2004, iniciado na primavera de 2003 e finalizado em
fevereiro de 2004.
As parcelas de avaliação foram mantidas com resíduos vegetais e
sem plantas, evitando a contribuição da respiração das raízes das plantas no
efluxo de CO
2
. Portanto, foram avaliados os efeitos acumulados de sistemas de
manejo do solo (preparo e culturas) após 18 anos da instalação do
experimento.
O efluxo de CO
2
foi medido pelo método recomendado por Anderson
(1982), com modificações, descritas a seguir:
- a câmara foi construída com peças de PVC (policloreto de vinila)
(metal no original);
- a altura da câmara utilizada foi de 0,20 m (0,30 m no método
original);
- um orifício foi feito na parte superior da câmara, para equilibrar a
pressão interna da câmara com a pressão atmosférica (sem
orifício no original); e
- nas avaliações, a câmara foi disposta sobre a canaleta de uma
base metálica (ferro) em forma de anel (inserção direta da
câmara no solo no original).
Desta forma, o sistema de amostragem foi composto por uma
câmara, por uma base metálica, em forma de anel e com uma canaleta (0,07
m) para receber a câmara; por um tripé de PVC (0,05 m) e um recipiente
plástico (0,6 L) com tampa com rosca. A câmara consistiu de um cilindro de
PVC (0,25 x 0,20 m), com uma tampa, também de PVC, colada em uma de
suas extremidades, enquanto que na outra extremidade foi colada uma
borracha para ajudar na vedação do sistema (Figura 4).
31
Superfície do solo
H
2
O
Base metálica
NaOH
Cilindro de PVC
Mola fixadora
Rolha de borracha
Borracha
Figura 4. Esquema do sistema para medição do efluxo de CO
2
do solo.
Modificado de Anderson (1982).
No 1
o
, 2
o
e 3
o
período de avaliação foram instaladas duas bases nas
parcelas de avaliação das três repetições do experimento, totalizando seis
câmaras por tratamento, enquanto que no 4
o
período a instalação foi somente
em duas repetições do experimento, contudo preservando-se o número de
câmaras por tratamento pelo uso de três câmaras por parcela de avaliação.
Esta mudança foi necessária porque uma repetição do experimento foi
destinada para o estudo do fluxo de CO
2
, N
2
O e CH
4
no sistema
solo-atmosfera, em parceria com o Centro de Energia Nuclear na Agricultura
(CENA), da Universidade do Estado de São Paulo (USP).
As bases foram instaladas nas entrelinhas dos cultivos anteriores a
cada período de avaliação. As bases foram inseridas no solo a uma
profundidade de 0,05 m, permanecendo durante toda uma estação de cultivo,
evitando perturbações no solo a cada avaliação do efluxo de CO
2
, e retiradas
nos momentos de práticas de manejo.
Os procedimentos durante as avaliações são descritos a seguir. Às
nove horas do primeiro dia, 40 mL de hidróxido de sódio 0,5 M foram colocados
no recipiente plástico, o qual foi suspenso pelo tripé de PVC, sendo ambos
postos dentro da base da câmara. Esta foi colocada imediatamente dentro da
canaleta da base, a qual já continha água para vedação do sistema. O orifício
da parte superior da câmara ficou aberto por alguns segundos e foi fechado em
seguida por uma rolha de borracha, vedando o interior da câmara em relação à
atmosfera exterior. Para maior segurança do sistema, molas metálicas fixaram
a câmara na base (Figura 4).
32
Em teoria, com o passar do tempo da vedação, o CO
2
liberado do
solo foi armazenado na câmara até difundir para a solução alcalina e ser
absorvido por ela. Após 24 horas da instalação da câmara, o recipiente plástico
foi retirado da câmara e imediatamente fechado com a tampa. A solução
alcalina foi titulada com ácido clorídrico 0,5 M, tendo a fenolftaleína como
indicadora. Esta última etapa foi realizada ora na própria Estação Experimental
da UFRGS, ora no Laboratório de Biogeoquímica Ambiental do Departamento
de Solos, na Faculdade de Agronomia da UFRGS, em Porto Alegre.
Com o objetivo de avaliar os efeitos da temperatura e da umidade do
solo no efluxo de CO
2
, a partir da 11
a
avaliação (maio de 2003), a temperatura
do solo (0,05 m de profundidade) foi registrada às 9 e 15 horas do primeiro dia
da avaliação e às 9 horas do dia seguinte, e o solo amostrado com trado nas
camadas de 0-0,05, 0,05-0,10 e 0,10-0,20 m de profundidade para
determinação da umidade atual (Embrapa, 1997). Para a medição da
temperatura do solo foram utilizados termômetros de mercúrio, os quais foram
instalados em somente duas repetições do experimento. As amostras de solo
foram coletadas em área reservada da parcela de avaliação (Figura 3).
A taxa do efluxo de CO
2
acumulado em 24 horas foi calculada
conforme recomendado por Anderson (1982) e os resultados apresentados
como efluxo médio mensal e total do período avaliado. A média mensal foi
calculada pelo quociente da área sob a curva de efluxo do mês (método do
trapézio) pelo seu número de dias. Quando as avaliações não coincidiram com
o início e/ou final do mês, o efluxo nestes períodos foi calculado por
interpolação de resultados de avaliações imediatamente adjacentes no tempo.
O efluxo total de cada sistema de manejo foi calculado por integração da área
sob a sua curva de efluxo no período.
3.3.4. Informações meteorológicas
Os dados de temperatura do ar, radiação solar e precipitação
pluviométrica foram obtidos no Departamento de Plantas Forrageiras e
Agrometeorologia (UFRGS), cuja base física está a ± 1 km do experimento
avaliado.
33
3.3.5. Análises matemáticas e estatísticas
Os resultados dos estoques de C orgânico, da temperatura e da
umidade do solo dos sistemas de manejo a cada avaliação foram submetidos à
análise de variância e as diferenças entre as suas médias testadas pelo teste
de Duncan ao nível de 5 %. A comparação do efluxo de CO
2
entre os sistemas
de manejo foi feita com base no desvio padrão de suas médias, também a
cada avaliação.
A temperatura analisada foi a média das 24 horas nas quais o
sistema de avaliação ficou no campo, daqui para frente denominada de
“temperatura média diária”. Esta foi calculada supondo as temperaturas das 9
horas, tanto do 1
o
quanto do 2
o
dia de avaliação, como sendo mínimas do
período, e a temperatura das 15 horas como sendo a temperatura máxima do
período dessas 24 horas. Com as temperaturas das nove horas foi calculada a
média das mínimas, com as quais e a temperatura máxima foi calculada a
média das 24 horas. A umidade do solo foi analisada por camada (0-0,05,
0,05-0,10 e 0,10-0,20 m). As relações entre o efluxo de CO
2
e a temperatura e
umidade do solo dos sistemas de manejo foram analisadas por correlação.
3.4. Resultados e discussão
3.4.1. Estoque de C orgânico do solo
No 18
o
ano de condução do experimento, o solo em PD E/M
apresentou o maior estoque de C orgânico (0-0,20 m), o solo em PC A/M
apresentou o menor estoque, enquanto que no solo em PC E/M e em PD A/M
os estoques foram intermediários e não diferentes entre si. Entre 1985 e 2003,
o solo em PD E/M acumulou C orgânico à taxa anual de 0,15 Mg ha
-1
,
enquanto que o solo dos demais sistemas perdeu C, sendo a maior perda no
solo em PC A/M (0,31 Mg ha
-1
ano
-1
) (Tabela 2). Em relação aos estoques em
1985, o PD E/M aumentou o estoque de C orgânico do solo em 8 %, enquanto
que os sistemas PC E/M (5,4 %), PD A/M (6,6 %) e PC A/M (16,8 %)
continuaram reduzindo seus estoques.
34
Tabela 2. Estoques e variação de C orgânico (0-0,20 m) do solo em preparo
convencional (PC) e plantio direto (PD), nas sucessões aveia/milho
(A/M) e ervilhaca/milho (E/M), entre 1985 e 2003.
Sistema Estoques Variação no período
2
1985 2003
----------------Mg ha
-1
---------------
---Mg ha
-1
--- --Mg ha
-1
ano
-1
--
PC A/M 33,4 27,8 B b
1
- 5,6 - 0,31
PC E/M 33,4 31,6 B a - 1,8 - 0,10
PD A/M 33,4 31,2 A b - 2,2 - 0,12
PD E/M 33,4 36,1 A a + 2,7 + 0,15
1
Letras maiúsculas comparam PC e PD dentro de A/M e de E/M e minúsculas A/M e
E/M dentro de PC e de PD, Duncan ao nível de 5 %.
2
Sinais negativo e positivo
significam efluxo e influxo de C orgânico no solo, respectivamente.
A diferença entre os estoques de C orgânico do solo em PD E/M e
em PC A/M foi de 8,3 Mg ha
-1
. Corrigindo os dados de C orgânico em 1990
(Bayer et al., 2000b) e em 1998 (Lovato, 2001) para a camada de 0 a 0,20 m e
em base de massa equivalente, as diferenças dos estoques entre esses
sistemas foram de 5,77 Mg ha
-1
no 9
o
ano e de 6,38 Mg ha
-1
no 13
o
ano do
experimento, resultando, respectivamente, em taxas anuais de acúmulo de
0,64 Mg ha
-1
e 0,49 Mg ha
-1
. Em 2003, a taxa foi de 0,46 Mg ha
-1
ano
-1
,
delineando, portanto, uma curva decrescente do acúmulo de C orgânico no
tempo. Segundo Lovato (2001), isso é esperado em virtude da tendência de
estabilização dos estoques de C orgânico com o tempo de condução do
experimento.
Os estoques de C orgânico do solo em PC E/M e em PD E/M foram,
respectivamente, 14 e 16 % maiores do que os seus correspondentes na
sucessão A/M. A adição de N a partir dos resíduos da ervilhaca, aumentando a
produtividade do milho e, portanto, a quantidade de palha que permaneceu no
solo após a colheita, certamente contribuiu para esses maiores estoques de C
orgânico do solo (Lovato, 2001). Amado et al. (1998, 2001) e Drinkwater et al.
(1998) têm destacado o uso de leguminosas em sistemas de culturas como
forma de aumentar o estoque de C orgânico em solos agrícolas, o que
acontece mediante aumento da produção de fitomassa e, portanto, da
quantidade de resíduos culturais que retorna ao solo. Esses autores destacam
ainda que, além de equilibrar as funções de um agroecossistema com a
melhoria da qualidade do solo, o uso de leguminosas resulta em menor custo
de produção, por diminuir a necessidade de fertilizante nitrogenado mineral e
de energia para operações de aplicação. Em termos de contribuição total de
35
um agroecossistema para o aumento do efeito estufa antrópico, essas
reduções, por sua vez, podem minimizar de forma significativa o efluxo de CO
2
para a atmosfera (Drinkwater et al., 1998).
A ausência da aração e da gradagem do solo é a principal causa
pelo maior estoque de C orgânico no sistema PD, em comparação ao PC. Do
ponto de vista de efluxo de CO
2
, a ausência dessas operações representa
também um menor efluxo de CO
2
a partir do uso de combustíveis fósseis, o
qual, somado ao menor efluxo de CO
2
diretamente do solo, acentua ainda mais
as vantagens do PD em relação ao PC.
3.4.2. Efeitos dos sistemas de manejo do solo no efluxo de CO
2
3.4.2.1. Efeitos no efluxo médio mensal
As curvas do efluxo de CO
2
do solo dos sistemas de manejo no
período avaliado e, em destaque, o efluxo após a rolagem das culturas de
inverno e o preparo do solo em outubro são apresentados na figura 5a e 5b.
As oscilações das curvas do efluxo de CO
2
do solo dos sistemas de
manejo foram relativamente semelhantes ao longo do período de avaliação. As
curvas foram decrescentes do verão de 2002/03 até o inverno seguinte,
crescentes da primavera de 2003 até o verão de 2003/04, e voltaram a ser
decrescentes a partir de então (Figura 5a). Nos meses de novembro e
dezembro de 2002, as taxas do efluxo de CO
2
do solo dos sistemas variaram
entre 3,75 e 4,70 g m
-2
dia
-1
, valores estes 29 e 61 % maiores do que a média
geral do período de avaliação (2,91 g m
-2
dia
-1
). O efluxo em fevereiro de 2003
foi influenciado por chuvas de até 80 mm, mesmo com temperaturas acima de
20 º C, resultando em valores 50 % menor do que os obtidos no mesmo mês
em 2004 (Figura 5a). No período de outono/inverno de 2003, as taxas, na
média dos sistemas de manejo, foram 36 % menores do que a média geral. Na
primavera/verão seguinte, as taxas variaram de 1,80 g m
-2
dia
-1
em setembro
de 2003 a 5,20 g m
-2
dia
-1
em janeiro de 2004, valores estes respectivamente
38 % menor e 79 % maior do que a média geral do período avaliado.
36
NDJ FMMJ J ASONDJ FM
0
1
2
3
4
5
6
(a)
Rolagem das culturas
e preparo do solo
2002 2003 2004
PC A/M PC E/M
PD A/M PD E/M
Efluxo médio mensal de CO
2
(g m
-2
dia
-1
)
Mês do ano
OND J F
0
1
2
3
4
5
6
(b)
PC A/M
PC E/M
PD A/M
PD E/M
2003 2004
Efluxo médio mensal de CO
2
(g m
-2
dia
-1
)
Mês do ano
Figura 5. Efluxo de CO
2
do solo em preparo convencional (PC) e plantio direto
(PD), nas sucessões aveia/milho (A/M) e ervilhaca/milho (E/M) (a) no
período de novembro de 2002 a março de 2004 e (b) nos meses após
as práticas de manejo do solo. As barras verticais representam o
desvio padrão da média.
O efluxo médio mensal de CO
2
, de maneira geral, não foi diferente
entre os sistemas de manejo ao longo de todo o período avaliado, sobretudo de
novembro de 2002 até setembro de 2003 (Figura 5a, Apêndice 1). Este
resultado pode ser, em parte, atribuído aos elevados coeficientes de variação
do efluxo de CO
2
entre as câmaras dos sistemas de manejo (32-98 %) e entre
as datas de avaliação (38-48 %). Contudo, após a rolagem das culturas de
37
inverno e, principalmente, o preparo do solo (outubro de 2003), o solo em PC
apresentou tendência de maior efluxo de CO
2
do que o solo em PD,
independente do sistema de cultura. A mesma tendência aconteceu com o
sistema E/M em relação ao A/M, sobretudo no solo em PC, contudo sem
diferença estatística. No mês de janeiro de 2004, o efluxo de CO
2
do solo em
PC foi maior do que o do solo em PD, independente do sistema de cultura
(Figura 5b).
As médias do período total de avaliação do efluxo de CO
2
do solo
dos sistemas de manejo foram de 2,84 (±1,20) g m
-2
dia
-1
no PC A/M, 3,05
(±1,37) g m
-2
dia
-1
no PC E/M, 2,80 (±1,0) g m
-2
dia
-1
no PD A/M e 2,97 (±106) g
m
-2
dia
-1
no PD E/M, valores estes não diferentes entre si e na ordem de
magnitude das médias citadas na literatura para tempo de avaliação
relativamente semelhante ao do presente estudo (Lundegårdh, 1927; Duley,
1939; Freijer & Bouten, 1991; Jensen et al., 1996; Rochette et al., 1997; Duiker
& Lal, 2000).
O preparo do solo, em combinação com outras práticas de manejo
do solo e circunstanciado por fatores do ambiente (precipitação e temperatura
do ar) e do solo (temperatura e umidade), tem efeitos marcantes no efluxo de
CO
2
para a atmosfera (Buyanosky et al., 1986; Brumme & Beese, 1992;
Sanhueza et al., 1994; Franzluebbers et al., 1995; Fortin et al., 1996; Reicosky
et al., 1997; Kessavalou et al., 1998; Ball et al., 1999; Reicosky et al., 1999).
Contudo, considerando suas interações, os principais efeitos do preparo do
solo são sobre os fatores que estão direta ou indiretamente relacionados à
atividade microbiana, da qual depende a produção de CO
2
. Os fatores
influenciados diretamente pelo preparo são as modificações na estrutura física
do solo e suas conseqüências sobre a temperatura e umidade do solo e sobre
os processos de trocas gasosas entre o solo e a atmosfera; além do aumento
da disponibilidade de C oxidável (da matéria orgânica do solo e de resíduos
adicionados ao solo) para os microrganismos do solo.
Quanto ao efeito do tipo de resíduos adicionados ao solo, a relação
C:N dos mesmos influenciou o efluxo de CO
2
nos dois primeiros meses após a
rolagem das culturas (outubro de 2003) no solo em PD. No solo em PC, esse
efeito não foi tão claro e consistente. A menor relação C:N da ervilhaca (15,4),
em relação à da aveia (36,3) pode explicar a tendência de maior efluxo de CO
2
38
do solo sob a sucessão contendo essa leguminosa. Resíduos com relação C:N
baixa são mais facilmente decompostos pelos microrganismos do solo do que
os com relação C:N alta (Aulakh et al., 1991; Quemada & Cabrera, 1995; Tian
et al., 1997). Quanto ao uso de leguminosa em sistemas de manejo do solo,
Drinkwater et al. (1998) sugerem que o uso resíduos orgânicos com baixa
relação C:N, combinado com maior diversidade de espécies em seqüências ou
sucessões de culturas, aumenta de forma significativa a retenção de C e N no
solo, com implicações importantes para o balanço destes nutrientes em escala
regional e global, e para a produção sustentável e a qualidade ambiental.
3.4.2.2. Efluxo total de C-CO
2
no período avaliado (496 dias)
Os efluxos totais de C-CO
2
do solo dos sistemas de manejo foram
de 3,7 (±0,25) Mg ha
-1
no PC A/M, 4,0 (±0,55) Mg ha
-1
no PC E/M, 3,6 (±0,12)
Mg ha
-1
no PD A/M e 3,9 (±0,40) Mg ha
-1
no PD E/M, valores estes não
diferentes entre si (Figura 6). Com base nos resultados dos efluxos totais, se
poderia comentar que, aos 18 anos do início do experimento, os sistemas de
manejo estariam afetando de forma praticamente igual a dinâmica anual do C
no sistema solo-atmosfera e que, portanto, os estoques de C orgânico do solo
dos sistemas não estariam sendo alterados. Contudo, os resultados do estoque
de C orgânico do solo (Tabela 2) demonstram que o solo em PD E/M ainda
está recuperando o seu estoque de C, enquanto que no solo dos demais
sistemas a redução dos estoques de C continua.
Em referência ao que foi comentado, uma questão relevante a ser
esclarecida é como o solo em PD E/M mantém ou aumenta o seu estoque de C
orgânico se a perda de C-CO
2
do seu solo é relativamente igual à dos outros
sistemas de manejo ? A interpretação conjunta dos resultados do estoque de C
orgânico e do efluxo de C-CO
2
do solo nos sistemas de manejo parece ser o
início para esclarecimento dessa aparente contradição. Para tanto, conforme
explicado no item 2.2.2 da revisão bibliográfica, os efluxos de CO
2
do solo dos
sistemas de manejo foram divididos pelos seus respectivos estoques,
produzindo um índice que representa a quantidade de C que o solo está
perdendo para a atmosfera na forma de CO
2
, para uma mesma quantidade de
39
C que está permanecendo no solo. Ou seja, o quanto conservador em C é o
sistema de manejo.
PC A/M PC E/M PD A/M PD E/M
0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
C-CO
2
(Mg ha
-1
)
Sistemas de manejo do solo
Figura 6. Efluxo total de C na forma de CO
2
(C-CO
2
) do solo em preparo
convencional (PC) e plantio direto (PD), nas sucessões aveia/milho
(A/M) e ervilhaca/milho (E/M). As barras verticais representam o
desvio padrão da média.
Os índices entre os sistemas PC e PD no mesmo sistema de cultura
e dos sistemas de culturas A/M e E/M em PC em PD não foram diferentes.
Entretanto, o solo em PD E/M apresentou um índice [108 (±7,0) g kg
-1
] menor
do que o índice do PC A/M [136 (±17) g kg
-1
] (Figura 7). Além disso, em termos
absolutos, o solo cultivado com E/M apresentou um índice menor do que o
cultivado com A/M, independente se em PC ou em PD, demonstrando que,
para haver retenção de C no solo, é necessário que isso ocorra também com o
N orgânico.
Ao longo do tempo, em comparação ao solo preparado
convencionalmente e com incorporação de resíduos culturais, o solo não
preparado e com adição de resíduos vegetais na superfície do solo tem
apresentado menor temperatura e maior umidade (Salton & Mielniczuk, 1995);
menor perda de N, na forma de nitrato, por lixiviação (Amado et al., 1998;
Drinkwater et al., 1998); maior atividade e biomassa microbiana, sobretudo
fúngica (Holland & Coleman, 1987; Vargas, 1997, 2002); maior proteção física
e química da MOS (Baldock & Skjemstad, 2000; Young & Ritz, 2000; Bayer et
40
2001) entre outros efeitos, os quais, em interação, podem explicar como o solo
em PD E/M está mantendo e aumentando o seu estoque de C orgânico, em
relação ao solo dos demais sistemas de manejo (Tabela 2), embora a sua
perda de C-CO
2
seja em quantidade igual aos demais sistemas. Uma
explicação mais detalhada da questão demanda um novo trabalho, desenhado
com esse objetivo específico.
PC A/M PC E/M PD A/M PD E/M
0
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
C-CO
2
/ C orgânico do solo (g kg
-1
)
Sistemas de manejo do solo
Figura 7. Dinâmica do C entre o solo dos sistemas de manejo avaliados e a
atmosfera. As barras verticais representam o desvio padrão da média.
Esses resultados, como já comentado, reforçam a importância da
associação do não preparo com o uso de leguminosas em sistemas de manejo
do solo, como forma de recuperar e manter a qualidade do solo, garantindo
assim duas de suas importantes funções, quais sejam, de produzir alimentos e
de manter e melhorar a qualidade do ambiente.
3.4.2.3. Relações entre o efluxo de CO
2
e a temperatura e
umidade do solo
A temperatura média do ar e a radiação solar ao longo do período
avaliado apresentaram valores de decrescentes a mínimos do final do verão de
2002 ao outono/inverno de 2003, e de crescentes a máximos da primavera de
2003 ao verão de 2003/2004. A precipitação pluviométrica foi relativamente
41
bem distribuída ao longo do período, exceto para o mês de fevereiro, no qual
choveu 40 % mais em 2003 do que em 2004 (Tabela 1).
A temperatura média diária do solo (0,05 m de profundidade), na
média dos sistemas de manejo, aumentou em 22º C entre julho de 2003 e
fevereiro de 2004. No período de novembro de 2003 a março de 2004, e na
média dos sistemas de culturas, a faixa de variação da temperatura média
diária foi de 25 a 33 º C no solo em PC e de 22 a 29 º C no solo em PD
(Apêndice 2). Neste período, a temperatura média diária do solo em PC foi
maior do que a do solo em PD, independente do sistema de cultura, enquanto
que não houve diferença entre os sistemas de culturas, quer seja no solo em
PC ou em PD (Figura 8). Não houve diferença entre os sistemas de manejo
quanto a temperatura do solo no período de maio a outubro de 2003.
Esses resultados demonstram que, em relação ao solo em PD, o
preparo do solo em outubro de 2003, ao contribuir para o aumento de
temperatura do solo, já crescente desde julho do mesmo ano, foi um fator a
mais para a tendência de maior efluxo de CO
2
do solo em PC (Figura 5a e 5b).
OND J FM
0
5
10
15
20
25
30
35
40
PC A/M PC E/M
PD A/M PD E/M
2003 2004
Temperatura média diária do solo (º C)
Mês do ano
Figura 8. Temperatura média diária do solo a 0,05 m de profundidade, em
preparo convencional (PC) e plantio direto (PD), nas sucessões
aveia/milho (A/M) e ervilhaca/milho (E/M). Período de outubro de 2003
a março de 2004. As barras verticais representam o desvio padrão da
média.
42
A correlação entre o efluxo de CO
2
e a temperatura do solo foi
positiva em todos os sistemas de manejo (r = 0,88, p < 0,0001). Contudo, o
coeficiente de correlação, na média dos sistemas de culturas, foi maior para o
sistema PC (r = 0,91) do que para o sistema PD (r = 0,84), indicando que
houve uma relação mais direta do efluxo em relação à temperatura no solo em
PC, e que outros fatores, além da temperatura do solo, podem estar
influenciando o efluxo de CO
2
do solo em PD (Figura 9). Desta forma, a
variação da temperatura média diária do solo explicou 71 e 83 % da variação
no efluxo de CO
2
do solo em PD e em PC, respectivamente. Esses resultados
corroboram a afirmação feita no último parágrafo, ou seja, em relação ao solo
em PD, o preparo do solo criou condições propícias para a ocorrência de
maiores temperaturas no solo em PC, o que possivelmente contribuiu para a
tendência de maior efluxo de CO
2
nesse sistema. De forma geral, quanto maior
é a temperatura, menor é a energia de ativação que deve ser atingida para que
uma reação aconteça (Paul & Clark, 1996). Neste caso, a ausência de
cobertura do solo em PC, ao permitir incidência direta de raios solares,
aumentou a temperatura do solo, que, por sua vez, “intensificou” a atividade
microbiana e, portanto, o efluxo de CO
2
do solo para a atmosfera.
0 5 10 15 20 25 30 35
0
1
2
3
4
5
6
PC A/M
PC E/M
PD A/M
PD E/M
r = 0,88
p < 0,0001
Efluxo de CO
2
(g m
-2
dia
-1
)
Temperatura média diária do solo a 0,05 m de profundidade (º C)
Figura 9. Relação entre o efluxo de CO
2
do solo em preparo convencional (PC)
e plantio direto (PD), nas sucessões aveia/milho (A/M) e
ervilhaca/milho (E/M) e a temperatura média diária do solo a 0,05 m
de profundidade. Período de maio de 2003 a março de 2004.
43
No solo em PD, a aplicação superficial de resíduos, mediante seus
efeitos de diminuição na incidência direta de raios solares sobre o solo e de
redução de sua perda de água (Salton & Mielniczuk, 1995; Bragagnolo &
Mielniczuk, 1990a e 1990b) atuou no sentido de evitar que a temperatura do
solo aumentasse tanto quanto no solo em PC e, portanto, em reduzir o efluxo
de CO
2
para a atmosfera.
A produção do CO
2
no solo é essencialmente uma atividade
microbiana, a qual, em não havendo limitação de outros fatores (oxigênio,
umidade, pH, compostos orgânicos, nutrientes etc.) é regulada pela
temperatura do solo. Esta influencia não somente as taxas de reações das
células microbianas, mas também características físico-químicas do meio,
como a viscosidade e a tensão superficial da água do solo que interferem na
difusão de gases do solo para a atmosfera (Paul and Clark, 1996).
Outro aspecto relevante entre os sistemas PC e PD quanto a
produção de CO
2
é a composição microbiana e sua localização no perfil do
solo, como destacado por Doran (1987) e Vargas (2002). Estes autores
encontraram maiores populações de organismos desnitrificadores e de fungos
em camadas superficiais do solo em PD e de microrganismos aeróbios ao
longo de toda a camada arável do solo em PC. Estes aspectos estão
relacionadas com os efeitos dos sistemas de manejo do solo no distribuição de
C e N no perfil do solo. Contudo, as alteração físicas promovidas pelo preparo
do solo, e que repercutem na capacidade do solo em reter mais ou menos
água, têm forte efeito sobre a composição e distribuição de microrganismos no
perfil do solo. A umidade gravimétrica do solo dos sistemas de manejo
avaliados neste estudo não foi afetada significativamente pelos mesmos, nas
três camadas amostradas (Apêndice 3). A boa distribuição e freqüência de
chuvas, especialmente no inverno com baixas temperaturas do ar (Tabela 1) e
do solo (Apêndice 2), podem estar associadas a esse resultado.
Contudo, na camada superficial (0 a 0,05 m), embora o coeficiente
de correlação entre o efluxo de CO
2
e a umidade gravimétrica tenha sido baixo,
a correlação foi negativa e significativa (Figura 10), o que permite inferir que o
aumento de umidade é outro fator que influencia o efluxo de CO
2
do solo, de
maneira inicial aumentando, atingindo um ponto de máxima e depois
reduzindo-o.
44
0 2 4 6 8 101214161820
0
1
2
3
4
5
6
PC A/M
PC E/M
PD A/M
PD E/M
r = - 0,33
p < 0,01
Efluxo de CO
2
(g m
-2
dia
-1
)
Umidade gravimétrica do solo na camada de 0-0,05 m (%)
Figura 10. Relação entre o efluxo de CO
2
do solo em preparo convencional
(PC) e plantio direto (PD), nas sucessões aveia/milho (A/M) e
ervilhaca/milho (E/M) e a umidade gravimétrica do solo na camada
de 0 - 0,05 m de profundidade. Período de maio de 2003 a março de
2004.
A correlação múltipla entre o efluxo de CO
2
do solo, a temperatura
média diária e a umidade gravimétrica do solo (0 a 0,05 m) não foi significativa
para a inclusão deste último fator no modelo de análise.
A manutenção de resíduos na superfície do solo, evitando a
incidência direta da radiação solar sobre o solo, e maior capacidade de
armazenar água do solo em PD (Salton & Mielniczuk, 1995; Costa et al., 2003),
devido ao seu maior estoque de C orgânico (Bayer et al., 2000b), podem
explicar parte dos resultados obtidos no presente estudo. No mesmo
experimento avaliado neste estudo, Salton & Mielniczuk (1995) verificaram que,
entre setembro de 1990 a janeiro de 1991 (5
o
/6
o
anos de condução), o solo sob
PD com aveia + trevo/milho, atualmente PD E/M, apresentou, ao longo do
período, menores temperaturas máximas e menor amplitude de variação,
ocorrendo o inverso no solo sob PC. Verificaram também que o solo sob PD
E/M apresentou os maiores valores de umidade em todo o período, com
resultado também inverso para o PC, sobretudo na camada superficial do solo
(0 a 0,05 m).
45
A temperatura do solo influencia a atividade microbiana do solo, a
qual, por sua vez, não havendo restrição de fontes de energia e de nutrientes e
havendo no solo condições para a difusão do CO
2
para a atmosfera exterior ao
solo, responde de forma direta ao aumento da temperatura. A umidade do solo
é a principal controladora da difusão de gases produzidos no solo, sendo que a
velocidade de difusão de gases na água é 10.000 vezes menor do que no ar
atmosférico. Além disso, a água do solo tem efeito direto sobre a atividade
microbiana, bem como é reguladora de variações de temperatura no meio em
que ela se encontra, no caso o solo. Nesse contexto, as interações entre os
organismos e a rede de poros (contínuos ou não) do solo, e o papel da
estrutura do solo em mediar o movimento de O
2
aos sítios de atividade
microbiana são dois fatores são importantes e que devem ser considerados em
trabalho de natureza semelhante ao do presente estudo (Young & Ritz, 2000).
A rede de poros contínuos que ocorre no solo em PD, em função da ação de
raízes das plantas cultivo após cultivo, e descontínuos no PC, devido ao
rompimento da estrutura do solo a cada operação de preparo, interferem
sobremaneira no efeito associado da temperatura com a umidade do solo nas
trocas gasosas deste com a atmosfera.
3.5. Conclusões
Após 18 anos de condução do experimento, o estoque de C
orgânico do solo em PD E/M e A/M foi maior do que o do solo em PC E/M e
A/M, respectivamente para os sistemas de culturas e, da mesma forma, a
sucessão E/M em relação à A/M, independente se em PD ou em PC.
O efluxo médio mensal de CO
2
para a atmosfera antes do preparo
do solo não foi diferente entre os sistema PC e PD, independente do sistema
de culturas, e da mesma forma entre os sistemas de culturas, independente se
em PD ou em PC. Após o preparo do solo, o PC apresentou tendência de
maior efluxo médio mensal de CO
2
do que o PD, de forma mais evidente entre
PC E/M e PD A/M, o que perdurou até três meses após o preparo. A magnitude
do efluxo de CO
2
foi maior na primavera/verão do que no outono/inverno. O
efluxo anual acumulado de CO
2
para a atmosfera não foi diferente entre os
46
sistemas de manejo, qualquer que tenha sido a combinação utilizada para
comparação.
A razão C-CO
2
/ C orgânico, entendida como a capacidade do
sistema em conservar C no solo, demonstrou que o sistema PD foi mais
conservador do que o PC, independente da sucessão cultural, ocorrendo o
mesmo com o E/M em relação ao A/M, independente se em PD ou em PC. A
ordem final da capacidade dos sistemas de manejo em conservar C no solo foi
PD E/M > PD A/M > PC E/M > PC A/M.
Com o preparo convencional, a radiação solar atuou de forma direta
sobre a superfície do solo, aumentando a sua temperatura e, por
conseqüência, a atividade microbiana sobre a matéria orgânica do solo e
resíduos vegetais, resultando na sua tendência de maior efluxo de CO
2
em
relação ao solo em plantio direto. Para o presente estudo, o preparo e a
temperatura do solo foram, respectivamente, os principais fatores antrópico e
ambiental que influenciaram o efluxo de CO
2
para a atmosfera. Em
contraposição, a manutenção de uma camada de resíduos vegetais sobre a
superfície do solo atenuou a ação da radiação solar, o que, em associação aos
efeitos de longo prazo das proteções física, química e biológica do C orgânico
do solo, contribuiu para a tendência de menor efluxo de CO
2
do solo em plantio
direto.
Os resultados apresentados neste estudo demonstram que não
preparar o solo e adicionar resíduos vegetais de leguminosas ao mesmo
podem se constituir em práticas importantes no contexto de mudanças
climáticas globais e de mercado de C, quer seja a mitigando a própria
participação do setor agrícola no efluxo de CO
2
, quer seja contribuindo para
abater a participação de outros setores da atividade humana.
4. ESTUDO II
Estoque de C orgânico e efluxo de CH
4
de um Gleissolo em preparo
convencional e plantio direto cultivado com arroz irrigado
4.1. Introdução
O CH
4
é um componente intrínseco à atmosfera terrestre, sendo um
dos responsáveis pelo efeito estufa natural, além do dióxido de C, do óxido
nitroso e do vapor d’água. O aumento da concentração de CH
4
na atmosfera,
sobretudo no último século, tem sido considerado um dos responsáveis pelo
“efeito estufa antrópico”. A este tem sido atribuída parte das mudanças
climáticas globais.
O solo cultivado com arroz irrigado é uma das principais fontes de
CH
4
para a atmosfera. Contudo, como já mencionado, é uma das poucas
atividades antrópicas com possibilidade de manejo no sentido de mitigar esse
efluxo. A produção de arroz irrigado por inundação contínua é uma atividade
econômica importante no Rio Grande do Sul, sendo responsável por
aproximadamente 50 % da produção nacional de arroz. Na safra 2003/04, a
área colhida com arroz irrigado neste estado foi de 1.032.804 hectares, com
produtividade média de 6.110 quilogramas por hectare. Os sistemas de cultivo
utilizados no Rio Grande do Sul se diferenciam quanto ao preparo (aração,
gradagem e nivelamento) ou não do solo (plantio direto), ao momento do
preparo do solo (cultivo mínimo) e à forma de implantação das plantas de arroz
(semeadura ou transplantio de mudas) (Irga, 2004).
Um consenso mundial é de que práticas agrícolas com potencial de
mitigar o efluxo de CH
4
do solo precisam ser identificadas, estudadas e
implementadas, contudo sem comprometer a produtividade do arroz. Nesse
48
contexto, no Brasil estudos com esse objetivo estão em fase inicial e um dos
objetivos do estudo ora apresentado é contribuir nesse sentido. Além disso, na
literatura nacional e internacional não existem relatos do efluxo de CH
4
de solo
cultivado com arroz irrigado sob plantio direto, sobretudo em experimentos de
longa duração.
Os sistemas de preparo convencional (PC) e de plantio direto (PD)
possivelmente têm efeitos distintos no efluxo de CH
4
do solo cultivado com
arroz irrigado por inundação contínua do solo. Para um mesmo local, iguais
classe de solo e cultivar de arroz, essa distinção pode ser, em parte,
conseqüência do revolvimento e da incorporação de resíduos vegetais ao solo
em PC, e do não preparo do solo e aplicação de resíduos vegetais na
superfície do solo em PD. A hipótese deste estudo é que o efluxo de CH
4
do
solo em PC é maior do que o do solo em PD. Para testar esta hipótese, foram
definidos os seguintes objetivos:
1. avaliar o efluxo de CH
4
do solo para a atmosfera em duas safras
do cultivo de arroz irrigado por inundação nas condições subtropicais do
Brasil;
2. avaliar os efeitos do preparo (PC) e do não preparo (PD) do solo
sobre o efluxo de CH
4
do solo para a atmosfera; e
3. avaliar as relações do efluxo de CH
4
com fatores climáticos, de
solo e da solução do solo, e com fatores morfológicos e de rendimento do
arroz.
4.2. Material e métodos
4.2.1. O experimento: localização e histórico
A pesquisa foi realizada na Estação Experimental do Instituto Rio
Grandense do Arroz (IRGA), no município de Cachoeirinha, estado do Rio
Grande do Sul. A latitude, a longitude e a altitude média do local (posto
meteorológico da Estação) são 29º57’02” S, 51º06’02” W e 7 m,
respectivamente. O clima da região é subtropical úmido – Cfa segundo
classificação de Köppen. De 1976 a 2002, a temperatura média anual do ar é
de 20 º C, enquanto que as médias anuais da mínima e da máxima são de 14 e
49
26 º C, respectivamente. No mesmo período, a média anual da precipitação
pluviométrica é de 1.394 mm e a da radiação solar de 357 cal cm
-2
dia
-1
(Fepagro, 2003).
O experimento foi instalado em um Gleissolo Háplico Ta distrófico
(Embrapa, 1999), de textura franca, e está em condução desde a safra de
1994/95. Estão sendo avaliados os efeitos dos sistemas de cultivo com preparo
convencional do solo (PC), plantio direto (PD) e pré-germinado na
produtividade de grãos do arroz e no consumo de água no cultivo. O arroz
(Oryza sativa L.) é a cultura principal do experimento e o azevém (Lolium
multiflorum Lam.) é a cultura de cobertura do solo no inverno. Anterior a 1994,
o solo da área do experimento foi utilizado também na produção de arroz, em
sistema de cultivo com preparo convencional do solo. Os sistemas estão
dispostos a campo em blocos (28 x 40 m) ao acaso, com três repetições.
Entretanto, neste estudo as avaliações foram realizadas somente em uma
repetição dos sistemas PC e PD.
A seguir são descritos os sistemas de cultivo, com ênfase no manejo
do solo (preparo ou não do solo) e das culturas (arroz e azevém), descrevendo
a condução do experimento no período da safra e de entressafra do arroz.
O solo dos blocos do PC foi sistematizado somente no início do
experimento, devido ao seu tamanho reduzido para as operações de
sistematização tradicional, contudo sempre foi arado e gradeado antes de cada
estação de cultivo. Desde o início do experimento e de modo geral, após a
colheita do arroz, a sua palhada e raízes ficaram no solo e o solo não foi
preparado. De acordo com as condições climáticas, o azevém foi semeado no
início do outono e vegetou durante o outono/inverno, com germinação também
de sementes da safra anterior. Durante o mês de outubro, o azevém foi
dessecado quimicamente, seus resíduos fracionados e distribuídos sobre o
solo, o qual em seguida foi arado e gradeado. Antes da semeadura, durante o
mês de novembro, o solo foi novamente gradeado. Com exceção da aração e
gradagem, o manejo do solo em PD foi igual ao do solo em PC.
50
4.2.2. Estação de cultivo 2002/03
4.2.2.1. Implantação e condução da lavoura de arroz
O azevém foi dessecado quimicamente (glifosato, 4 L ha
-1
) em
ambos os sistemas de cultivo em 18/10/02 e o fracionamento dos resíduos foi
realizado duas semanas após a dessecação. Em 10/12/02, o herbicida foi
aplicado novamente e na mesma dose, mas somente no PD. Duas gradagens
(03/11 e 10/12/02) para incorporação dos resíduos do azevém e uniformização
(destorroamento) do solo para a semeadura foram realizadas no PC. A
quantidade de massa seca de azevém aplicada ao solo de ambos os sistemas
de cultivo foi assumida com sendo igual à da safra 2001/02, estimada em 3,5
Mg ha
-1
(Bohnen et al., 2002).
A semeadura do arroz (10/12/02) foi mecânica e em linha,
utilizando-se uma semeadora de parcela com 10 linhas e 0,175 m entre linhas,
com regulagem para atingir uma densidade de semeadura de 125 kg de
sementes por hectare. A cultivar utilizada foi a IRGA 422 CL, cujo ciclo médio
estimado é de 121 dias. Para controle do arroz vermelho (Oryza sativa L), em
ambos os sistemas de cultivo e com as plantas apresentando de três a quatro
folhas, foi realizada (27/12/02) a aplicação de um litro do herbicida Only mais
0,5 % v/v do adjuvante Dash. A inundação do solo ocorreu em 30/12/02.
No início das coletas de ar (07/01/2003), o solo dos sistema PC e
PD (0 – 0,20 m) apresentou, respectivamente: pH em água (1:1) de 5,1 e 5,0; C
orgânico de 9,0 e 10,0 g kg
-1
; N total de 0,45 e 0,95 g kg
-1
; CTC de 6,6 e 6,1
cmol
c
L
-1
; e saturação por base de 48,5 e 46,0 %.
Na adubação de base foram aplicados 10 kg N-uréia ha
-1
e 200 kg
ha
-1
da fórmula 0-20-30. As adubações nitrogenadas de cobertura foram
realizadas em 30/12/02 (50 kg N ha
-1
, estádio V4), em 31/01/03 (40 kg N ha
-1
,
estádio V8) e em 19/02/03 (30 kg N ha
-1
, início da diferenciação da panícula).
A drenagem da água de inundação das parcelas ocorreu em
01/04/03. Como na época o solo estava muito úmido, impedindo o uso de
máquinas, a colheita do arroz foi manual e realizada em abril e em três etapas:
no dia 03 foram colhidas amostras de plantas para avaliação da produtividade
nas parcelas; no dia 05 todas as plantas das parcelas foram colhidas, com
51
exceção das plantas que ficaram dentro de um quadrado (10 m de lado) como
bordadura em torno das câmaras. Estas plantas e as que estavam dentro da
base da câmara foram colhidas no dia 22 de abril.
4.2.2.2. Amostragem de solo e de raízes e análises
Três amostragens de solo foram realizadas: as duas primeiras para
a sua caracterização química, no início (08/01/2003) e no final (10/04/2003) do
período de coleta das amostras de ar, e a terceira (15/04/2003) para estimar o
estoque de C orgânico do solo. A massa seca de raízes de plantas de arroz foi
avaliada, adicionalmente, nas amostras de solo da segunda amostragem.
A primeira amostragem foi realizada com a inserção de tubos de
PVC no solo até a profundidade de 0,20 m, coletando-se três subamostras por
sistema de cultivo. Após a drenagem da água de inundação, o solo nos tubos
foi secionado nas camadas de 0 a 0,10 e de 0,10 a 0,20 m de profundidade. As
amostras, após serem retiradas dos tubos, foram secas ao ar e peneiradas
(malha de 0,002 m).
A segunda amostragem foi realizada com as plantas de arroz no
estádio de grão pastoso, no qual foi assumido que a massa de raiz ainda seria
representativa da estação de cultivo. Foi utilizado o método do monólito (Bohm,
1979), coletando-se duas subamostras por sistema de cultivo. Os monólitos
(0,15 x 0,25 x 0,30 m) foram congelados até o momento das análises, quando
então, no sentido da profundidade, foram subdivididos nas camadas de 0 a
0,10, 0,10 a 0,20 e 0,20 a 0,30 m, para formar as unidades de análise, das
quais foram retiradas subamostras para as análise químicas do solo e da
massa seca de raízes do arroz (Figura 11).
Após a retirada de subamostras para as análises químicas, com
cuidado para que não houvesse raízes nas mesmas, as unidades de análise
repousaram por uma noite em hipoclorito de sódio 0,5 % para degelar e
separar as raízes das partículas de argila. No dia seguinte, as raízes foram
separadas do solo por lavagem com jatos suaves de água, sobre peneiras
(0,00238; 0,00168; 0,00141 e 0,00119 m de malha), secas em estufa (60 ºC)
até peso constante e pesadas (0,01 g). Foram calculadas a massa radicular
(Morita & Yamazaki, 1993) em cada camada e em todo o monólito (peso seco
52
de raízes/volume de solo) e a percentagem de massa seca de raízes em cada
camada [100 x (massa de raiz na camada de análise/massa de raiz em todo o
monólito)].
0,25 m
0,30 m
0,15 m
0,25 m
0,25 m
0,15 m
0,15 - 0,17 m
2002/03 2003/04
0,10 m
0,20 m
0,05 m
0,10 m
0,15 m
0,20 m
Linha de plantas
Figura 11. Representação dos monólitos de solo coletados nas estações
2002/03 e 2003/04.
A terceira amostragem foi realizada nas três repetições de campo
dos sistemas de cultivo, coletando-se três subamostras por repetição para
formar uma amostra composta, e em sete camadas (0 a 0,025; 0,025 a 0,05;
0,05 a 0,10; 0,10 a 0,20; 0,20 a 0,30; 0,30 a 0,40 e 0,40-0,50 m). Em uma
repetição de cada sistema de cultivo, o solo foi amostrado com anéis de metal
(0,05 m de altura e 0,042 m de raio) para avaliação de sua densidade nas
camadas de 0 a 0,05; 0,05 a 0,10; 0,125 a 0,175; 0,225 a 0,275; 0,325 a 0,375
e 0,425 a 0,475 m de profundidade.
As análises químicas das amostras de solo da primeira e segunda
coleta foram realizadas no Laboratório de Análises de Solo, do Departamento
de Solos, da Faculdade de Agronomia da UFRGS, segundo metodologia
descrita em Tedesco et al. (1995). Foram quantificadas a percentagem de
argila, o teor de matéria orgânica, pH em água, as concentrações de alumínio,
cálcio, magnésio e potássio trocáveis, fósforo disponível e acidez potencial
(hidrogênio + alumínio). A partir dos resultados destas análises, foram
53
calculadas a capacidade de troca de cátions (CTC) efetiva do solo e a
saturação da CTC por bases. Somente nas amostras da primeira coleta, foram
quantificados o C orgânico (dicromato de potássio) e o N total (micro Kjeldahl)
(Tedesco et al., 1995).
O C orgânico e a densidade do solo nas amostras da terceira coleta
foram analisados no Laboratório de Biogeoquímica Ambiental do Departamento
de Solos, Faculdade de Agronomia da UFRGS. As amostras de solo foram
secas ao ar e moídas em gral de porcelana, sendo que a análise da
concentração de C orgânico foi por combustão seca (analisador Shimadzu). O
estoque de C orgânico do solo foi calculado com base nos teores de C
orgânico em cada camada, em base de massa equivalente (Ellert & Bettany
(1995), sendo o solo sob PC utilizado como referência. A densidade do solo foi
estimada pelo método do anel volumétrico (Embrapa, 1997).
4.2.2.3. Amostragem da água de inundação e da solução do solo
e análises
Com o objetivo de caracterizar a água de inundação, duas coletas
foram realizadas diretamente no canal de irrigação das parcelas, sendo a
primeira coleta no início de janeiro e a segunda no final de março de 2003. Na
amostra da primeira coleta foram medidos o pH e a condutividade elétrica no
laboratório de Solos e Água do IRGA, enquanto que os teores de potássio,
fósforo, N mineral na forma de amônio (N-NH
4
+
) e nitrato (N-NO
3
-
) (Tedesco et
al., 1995) foram medidos no Laboratório de Análises de Solo, do Departamento
de Solos, da Faculdade de Agronomia da UFRGS. A sensibilidade do método
para amônio e nitrato foi de 0,068 mg L
-1
, com correção da concentração do
H
2
SO
4
e do volume utilizado na titulação. Na segunda amostra, foi quantificado
somente o C orgânico dissolvido – COD (combustão seca - analisador
Shimadzu).
A cada coleta das amostras de ar, foram também coletadas
amostras da solução do solo. O sistema de coleta foi instalado entre as linhas
do arroz e a 0,05 m de profundidade, com quatro repetições por sistema de
cultivo. A instalação foi realizada após a semeadura do arroz e antes da
inundação definitiva do solo. O sistema de coleta foi construído com cano de
54
PVC com 0,025 m de diâmetro interno e consistiu de duas partes: o coletor
propriamente dito e seu suporte. O coletor tinha 0,04 m de comprimento, com
as extremidades recobertas com tela de nylon com abertura de 10
-4
m (Figura
12), e no seu centro foi afixado um tubo de polietileno com 0,7 m de
comprimento e 0,006 m de diâmetro interno. Na outra extremidade deste foi
colocado um tampão de plástico para vedação do sistema. O coletor foi afixado
em outro cano de PVC também de 0,025 m de diâmetro interno e com 0,6 m de
comprimento. Este serviu para sustentação do coletor e proteção do tubo de
polietileno.
Água de
inundação
Solo
Vista frontal
Vista lateral
Tubo de
polietilieno
Tela de
nylon
PVC
Figura 12. Representação do sistema de coleta da solução do solo utilizado na
safra 2002/03.
As coletas da solução do solo foram realizadas entre 7 e 8 horas da
manhã, antes da amostragem de ar, com a conexão de uma seringa comercial
em polipropileno de 60 mL à extremidade do tubo de polietileno que estava
fechada com o tampão. As amostras foram levadas para o laboratório de Solos
e Água do IRGA para os procedimentos descritos a seguir. A solução do solo
não foi amostrada na primeira e na última coleta das amostras de ar.
Nas amostras da solução do solo foram medidos o pH e as
concentrações de potássio, cálcio, magnésio, COD, N-NH
4
+
e N-NO
3
-
. O pH foi
medido por eletrodo combinado, ligado a um potenciômetro. As análises das
amostras da solução do solo e da segunda coleta da água de inundação foram
realizadas no Laboratório de Biogeoquímica Ambiental da UFRGS.
Após a medição do pH, uma parte da solução foi filtrada (membrana
de celulose recuperada de 0,2
µm) e retirada uma alíquota de 9 mL, a qual foi
55
transferida para frascos de plástico rígido contendo 1 mL de HCl 2 mol L
-1
. Na
solução final foram quantificados os teores de COD (combustão seca,
analisador Shimadzu), potássio (fotômetro de chama Digimed, NK-2000), cálcio
e magnésio (espectrofotômetro de absorção atômica (Perkin Elmer, 403). Outra
parte da solução do solo (± 30 mL) foi colocada também em frascos de plástico
rígido e congelada para posterior quantificação dos teores de nitrogênio mineral
na forma de amônio e nitrato + nitrito (micro Kjeldahl, Tedesco et al., 1995).
A água utilizada para inundação do solo das parcelas experimentais
foi captada do rio Gravataí, o qual é atualmente o receptor de águas pluvial,
rural, urbana e industrial da região em que está localizada a Estação
Experimental do IRGA. Em termos de qualidade (Conama 20/86), a água do
trecho final do rio Gravataí, de Cachoeirinha até a foz em Porto Alegre, é
considerada crítica sobretudo no verão, época de estiagem na região. Portanto,
a água do Gravataí, nesse trecho, pode ser assim caracterizada: reduzida
concentração de oxigênio dissolvido, alta demanda bioquímica de oxigênio,
presença de coliformes fecais, alta turbidez, altas concentrações de sólidos
totais, nitrogênio e fosfato (Fepam, 2003).
4.2.2.4. Amostragem e medição das plantas de arroz
Amostras de parte aérea do arroz foram coletadas em locais
distantes das câmaras, estando as plantas com 4 a 6 folhas, nas fases de
formação das panículas, de grão leitoso e pastoso, correspondendo a 9, 42, 66,
70 e 77 dias após a inundação do solo - DAI, respectivamente. As amostras
foram coletadas pelo método do quadrado (0,5 x 0,5 m), com três subamostras
por sistema de cultivo. As plantas foram cortadas rente ao solo, acondicionadas
em sacos de papel, secas em estufa (60 º C) até peso constante, e então
pesadas (0,1 g).
O tamanho das plantas de arroz foi medido a cada coleta de ar, em
seis plantas por câmara utilizando-se uma trena métrica.
Ao final da estação de cultivo, as plantas de dentro de cada base da
câmara foram amostradas e contado o número de panículas, o qual foi suposto
igual ao número de plantas (Murayama, 1995). A produtividade foi estimada
56
com base na amostragem realizada em 03 de abril, pelo método do quadrado
(2 x 2 m), com três subamostras por bloco dos sistemas de cultivo.
4.2.2.5. Amostragem do ar das câmaras
O método da câmara fechada foi utilizado para as coletas das
amostras de ar (Mosier, 1989). A metodologia é baseada na proposta de
Padronização Global de Medição (PGM) do efluxo de CH
4
, coordenada pelo
Comitê de Cultivo de Arroz e Fluxo de Gases (RICE).
As câmaras (0,60 x 0,60 m) foram construídas em alumínio e
compostas de uma base, de extensores e um topo (Figura 13). No momento
das coletas de ar, a água de inundação foi utilizada para a vedação entre os
componentes da câmara.
Canaleta de
conexão
Solo
Base - 0,25 m
Extensor - 0,20 ou 0,30 m
Topo - 0,20 m
Água de
alagamento
Seringa e válvula
Bateria (12 V)
Termômetro
digital
Ventilador
Rolha de
Borracha
Orifício para
circulação de
água, vedado
com rolha de
borracha
Figura 13. Representação da câmara utilizada para a coleta das amostras de a
r
no sistema solo-água-atmosfera.
57
No topo, dois ventiladores misturaram o ar do interior da câmara
durante a coleta, evitando a formação de gradientes de concentração,
enquanto que um termômetro digital com precisão de 0,1 º C registrava a
temperatura do interior da câmara. Os extensores ajustaram a altura da câmara
à das plantas de arroz ao longo do cultivo. Em lados opostos das bases dois
orifícios (
φ = 0,026 m), permitiram a circulação da água de inundação quando
as coletas de ar não estavam sendo realizadas. Durante as coletas, estes
orifícios foram vedados com rolhas de borracha.
As amostras de ar do interior da câmara foram coletadas com
seringas plásticas de polipropileno (60 mL) equipadas com válvulas para a
retenção das amostras. Antes das coletas, as seringas foram aquecidas por 2
horas a 40º C e “lavadas” com gás N
2
(4.0), de modo a evitar a presença de
compostos gasosos e, portanto, interferências nas análises cromatográficas.
Após isso, as seringas foram acondicionadas em caixas de isopor até o
momento das coletas. As coletas das amostras de ar foram realizadas aos 5,
10, 15, 20 e 25 minutos após o fechamento da câmara. Durante as coletas,
foram registradas as temperaturas do ar (1 m), da água de inundação e do solo
(0,02, 0,05 e 0,10 m de profundidade).
Foram instaladas duas bases (0,05 m de profundidade) em cada
sistema de cultivo (06/01), que permaneceram fixas no solo durante todo o
período de avaliação do efluxo de CH
4
. As bases foram denominadas de A e B
no PC, e C e D no PD. O acesso às bases e a não perturbação do solos nos
sistemas foram garantidas pela construção de passarelas de madeira (Figura
14).
A
B
D
C
Passarela Câmara
Estrada
N
Preparo
Convencional
Plantio
Direto
Pré-germinado
AB
D
E
Estrada
N
Preparo
Convencional
Plantio
Direto
Pré-germinado
C
F
Figura 14. Representação da disposição das bases e das passarelas nas
repetições dos sistemas de cultivos avaliados. Arranjo nas safras
2002/03 (à esquerda) e 2003/04 (à direita).
58
Os tipos de amostragens de ar foram três: 1) a coleta normal, para
avaliar o efluxo de CH
4
nas condições subtropicais do Rio Grande do Sul e os
efeitos dos sistemas PC e PD no efluxo de CH
4
do solo durante o cultivo do
arroz irrigado; 2) a coleta de 24 horas, para avaliar as flutuações da curva de
efluxo de CH
4
durante períodos de 24 horas, com resultados utilizados para
estimar o efluxo médio diário; e 3) a coleta em solo com e sem plantas de
arroz, para avaliar o efeito da presença das plantas de arroz no efluxo de CH
4
para a atmosfera. Nos apêndices 4 e 5 são apresentados os estudos referentes
aos dois últimos tipos de amostragens de ar, os quais foram realizados para
auxiliar na interpretação dos resultados das coletas normais. No total, foram
realizadas dezessete coletas normais, três coletas de 24 horas e uma coleta
com e sem plantas.
A primeira coleta foi realizada em 07/01/2003, ou seja, um mês após
a semeadura e 8 DAI, estando as plantas de arroz na fase de 4 a 6 folhas. A
última coleta, com o solo ainda inundado, foi no dia 31/03 (91 DAI), enquanto
que a coleta final, com as parcelas drenadas, foi em 14/04 (105 DAI).
As coletas normais foram semanais, sempre no período da manhã
das segundas-feiras, a partir das 9:00 horas e de forma seqüencial nas bases
A e B no PC e C e D no PD (Figura 14). As coletas após a retirada da água de
inundação (drenagem das parcelas) foram realizadas nos dias 03, 07 e 14/04.
Nos dias 03 e 07, o solo ainda estava saturado, enquanto que no dia 14, a
umidade volumétrica média na camada de 0-17,5 cm de profundidade era de
0,36 m
3
m
-3
no PC e 0,5 m
3
m
-3
no PD.
4.2.2.6. Análise cromatográfica
Ao final das coletas, as seringas foram novamente acondicionadas
em caixas de isopor, contendo gelo em gel para resfriamento, as quais foram
seladas e então enviadas para o CNPMA, em Jaguariúna (SP), onde as
amostras de ar foram analisadas por cromatografia gasosa, no prazo de 24
horas. O cromatógrafo utilizado foi um HP-6890, equipado com detector de
ionização de chama e coluna capilar (30 m e diâmetro interno = 530
µm). A
injeção da amostra foi automática com uma válvula de 6 vias e “loop” de 0,5
mL. Para a curva de calibração foi utilizado padrão certificado de 4,85 ppm de
59
CH
4
em ar sintético. O método do padrão externo foi utilizado para
quantificação da concentração de CH
4
nas amostras.
A taxa de aumento da concentração de CH
4
dentro da câmara
(ppm/minuto), após o seu fechamento, foi calculada por regressão linear
simples entre a concentração de CH
4
(y) nas amostras em função do tempo de
coleta (x) e consistiu na primeira derivada da equação resultante desta
regressão.
A taxa do efluxo de CH
4
foi calculada conforme recomendado no
estudo publicado pela Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA, 1992),
pela seguinte fórmula:
F = h * (∆C/∆T),
onde F é a taxa de efluxo (mg m
-2
h
-1
ou dia
-1
), h é a altura da câmara (m) e
∆C/∆T é a taxa de aumento da concentração de CH
4
após o fechamento da
câmara para as coletas de ar. O volume da câmara foi corrigido em função de
sua temperatura interna e, como a altitude da Estação Experimental do IRGA é
de 7 m, o volume da câmara não foi corrigido em função da pressão
atmosférica local.
4.2.3. Estação de cultivo 2003/04
Na safra 2003/04 não foram realizadas a amostragem de solo e da
água de inundação, as coletas de ar em 24 horas e no solo com e sem plantas,
a análise de potássio, cálcio e magnésio na solução do solo. Entretanto, foram
realizadas a medição do potencial redox (Eh), analisados os teores dos ácidos
acético, propiônico e butírico, de ferro (Fe
2+
) e de manganês (Mn
2+
) na solução
do solo e a distribuição de raízes no perfil do solo.
4.2.3.1. Implantação e condução da lavoura
O azevém foi dessecado quimicamente (glifosato, 2 L ha
-1
) em
30/09/03 em ambos os sistemas de cultivo e fracionado duas semanas após a
dessecação. Em 20/10/03, uma nova dessecação foi realizada somente no PD.
Após a dessecação (06/10/03), em cada bloco dos sistemas de cultivo, foram
60
coletadas três subamostras de azevém para a estimativa da quantidade de
resíduo aplicado ao solo, cujos resultados foram 5,2 e 3,8 Mg de matéria seca
por hectare no PD e no PC, respectivamente. No PC, foram realizadas uma
aração (20/10/03), para inversão do solo e incorporação dos resíduos do
azevém, e gradagens (23/10/03) até que o solo estivesse uniformemente
destorroado e nivelado.
Os procedimentos para a semeadura do arroz (08/11/03) e a cultivar
utilizada foram as mesmas na safra 2002/03, assim como também os
procedimentos para controle do arroz vermelho (01/12/03). A inundação do
solo foi em 02/12/03. O solo não foi amostrado para caraterização química no
início das coletas de ar, como na safra anterior. Na adubação de base
(08/11/03) foram aplicados 300 kg ha
-1
da fórmula 05-20-30 (15 kg N ha
-1
). As
adubações nitrogenadas (uréia) de cobertura foram realizadas em 2/12/03 (55
kg N ha
-1
, fase de 4 folhas), em 29/12/03 (25 kg N ha
-1
, fase de 8 folhas) e em
05/01/04 (50 kg N ha
-1
, fase de diferenciação da panícula).
A drenagem do solo das parcelas foi realizada em 08/03/04. A
colheita do arroz foi realizada em três etapas: em 17/03/04, foram colhidas
manualmente amostras de plantas para avaliação da produtividade nos blocos;
em 23/03/04, com exceção das plantas que ficaram dentro de um quadrado de
10 m de lado, como bordadura das bases das câmaras, as demais plantas dos
blocos foram colhidas mecanicamente. As plantas da bordadura e as que
estavam dentro da base da câmara foram colhidas no dia 23/03/04.
4.2.3.2. Amostragem de solo e de raízes e análises
A amostragem de solo e raízes foi realizada em 14/01/04 (43 DAI),
momento no qual as plantas apresentavam de 8 a 9 folhas, utilizando-se o
método do monólito (Bohm, 1979). Os monólitos (0,15 x 0,25 e 0,25 m, Figura
11) foram congelados até o momento das análises, quando então foram
divididos, no sentido da profundidade, nas camadas de 0 a 0,05, 0,05 a 0,10,
0,10 a 0,15, 0,15 a 0,20 e 0,20 a 0,25 m, para formar as unidades de análise.
Os procedimentos para separação das raízes do solo foram semelhantes aos
de 2002/03.
61
Em cada unidade de análise, as raízes frescas foram pesadas e
medido os seus comprimentos (Tennant, 1975). Foram calculadas a densidade
de raízes no monólito (comprimento das raízes/volume do solo) (Yoshida,
1981) e a percentagem de raízes em cada camada [100 x (comprimento na
unidade de análise / comprimento das raízes em todo o monólito)].
4.2.3.3. Amostragem da solução do solo para COD, Fe
2+
, Mn
2+
e
ácidos orgânicos
As amostras foram coletadas com o solo inundado, nas entrelinhas
do arroz e a 0,05 m de profundidade da superfície do solo, e filtradas a campo
em todas as coletas de ar. As amostragens ocorreram entre 8 e 14 horas, com
4 repetições por sistema de cultivo.
O sistema de coleta consistiu de um tubo de PVC (diâmetro interno
de 0,0127 m e comprimento de 0,30 m), com camadas de telas e filtro
(membrana de celulose recuperada de 0,2 µm) em uma de suas extremidade e
com uma seringa plástica de polipropileno (60 mL) conectada na outra
extremidade (Figura 15).
Água de
inundação
Solo
Coletor
Seringa
Guia de
sustentação
5 cm
Figura 15. Representação do sistema de coleta da solução do solo utilizado na
safra 2003/04.
Antes da colagem do filtro, uma tela em tecido de algodão foi colada
(adesivo especial para PVC, composto de borracha sintética e solventes
orgânicos) na superfície transversal da parede do tubo de PVC, para evitar o
rompimento do filtro devido à pressão negativa gerada pela seringa no
62
momento das coletas. O filtro foi colado sobre aquela tela e com mesmo tipo de
cola. Sobre o filtro foi colada (cola comercial de secagem rápida) mais uma tela
de nylon (malha de 0,0001 m), para evitar danos ao filtro no momento da
inserção do tubo de PVC no solo. Após cada coleta, a tela e o filtro foram
retirados e os tubos de PVC foram lavados com água destilada e secos ao ar.
A seringa foi conectada ao tubo de PVC através de uma rolha de
borracha, em cujo centro foi perfurado um orifício, no qual o bico da seringa era
inserido. A função da seringa era gerar pressão negativa dentro do tubo de
PVC e, desta forma, promover a passagem da amostra de solução do solo para
dentro do mesmo.
Nas amostragens, o tubo de PVC era inserido no solo
(aproximadamente 0,05 m de profundidade) e o êmbolo da seringa era puxado
até o final do curso da mesma e mantido travado durante o tempo (5 a 6 horas)
em que o sistema ficava no campo. Após esse tempo, o tubo de PVC, com a
amostra em seu interior, era retirado do solo, sendo as amostras
imediatamente levadas para o laboratório de solo e água do IRGA, de modo a
evitar a oxidação do Fe
2+
e do Mn
2+
na solução, onde 9 mL foram transferidos
para frascos de plástico rígido contendo 1 mL de HCl 2 mol L
-1
. Os teores de
COD dissolvido foram quantificados como em 2002/03, enquanto que os de
Fe
2+
e Mn
2+
foram quantificados por espectrofotometria de absorção atômica
(Perkin Elmer, 403).
Utilizando-se o mesmo sistema de coleta descrito anteriormente,
amostras de solução do solo foram coletadas aos 2, 4, 6, 9, 13, 17, 20, 35, 41,
48 e 55 dia após a inundação do solo, e analisadas quanto à concentração dos
ácidos acético, propiônico e butírico. Da solução filtrada, 5 mL foram
transferidos para frascos de vidro contendo 200 µL de ácido fórmico, para
manter um pH menor do que 2,0 e evitar o desenvolvimento de microrganismos
que pudessem alterar a amostra. A solução final foi analisada em cromatógrafo
a gás (Varian 3700), com detector de ionização de chama e coluna Carbowax
(20 m). As concentrações do ácido butírico foram abaixo da sensibilidade do
sistema de análise (<0,1 mg L
-1
).
De acordo com o pKa de cada ácido orgânico e o pH da solução
(Schwarzenbach et al., 1993), foi calculado a forma (não dissociada ou
dissociada) predominante de cada ácido na solução do solo. Essa informação é
63
importante porque esses ácidos, quando predominantemente na forma não
dissociada e em concentração de 10
-2
a 10
-3
ou superiores, podem ser tóxicos
às plantas de arroz (Rao & Mikkelsen, 1977a e b; Cannel & Lynch, 1984).
4.2.3.4. Amostragem da solução do solo para medição do
potencial redox, da condutividade elétrica, do pH e do
N mineral
A amostragem semanal da solução do solo para a medição do
potencial redox (Eh) e avaliação da condutividade elétrica, do pH e do
conteúdo de N mineral (amônio e nitrato+nitrito) foi realizada no mesmo
sistema de coleta. Este consistiu de um tubo de vidro (diâmetro interno e
externo de 0,024 m e 0,067 m, respectivamente, e comprimento de 0,30 m)
afixado perpendicularmente a um tubo de PVC (diâmetro interno de 0,025 m e
comprimento de 0,04 m), estando este com as extremidades recobertas com
tela de nylon (malha de 10
-4
m). Foi utilizada cola comercial de secagem rápida
para fixação e vedação entre os tubos. Na outra extremidade do tubo de vidro,
foi afixada uma agulha com resina de silicone, a qual foi mantida com um
tampão de plástico para vedação do sistema entre as coletas. As amostras
foram coletadas por sucção com seringas em polipropileno (60 mL) (Figura 16).
Água de
inundação
Solo
Coletor
Seringa
Guia de
sustentação
“Célula eletrométrica”
Eletrodo
Potenciômetro
Figura 16. Representação do sistema de coleta da solução do solo para
medição do Eh, da condutividade elétrica, do pH e do N mineral.
Uma “célula eletrométrica”, construída em resina acrílica e contendo
um eletrodo combinado de platina (Digimed, DMR – CP1), foi interposta entre o
64
coletor de solução do solo e a seringa (Sousa, 2001). O eletrodo, ligado a um
potenciômetro (Oakton, WD-35615) de leitura direta do Eh (mV), foi instalado
em um compartimento da célula, pelo qual passava a água succionada pela
seringa, desta forma evitando o contato da solução com o oxigênio atmosférico
(Figura 16).
O sistema de coleta foi instalado após a semeadura do arroz e antes
da inundação do solo, com quatro repetições por sistema de cultivo, nas
entrelinhas do arroz, próximo às bases das câmaras de coleta de ar, e a 0,05 e
0,20 m de profundidade.
A sucção da solução do solo foi realizada de forma lenta, até que o
compartimento do eletrodo ficasse cheio, quando então era ligado o
potenciômetro. Após estabilização do valor de Eh, este foi anotado e o
aparelho desligado. Em seguida, eram coletadas as amostras para as demais
avaliações.
As coletas foram realizadas entre 14 e 18 horas, após a amostragem
de ar, sendo então as amostras levadas para o laboratório de Solos e Água do
IRGA para procedimentos iguais aos descritos para 2002/03.
4.2.3.5. Amostragem e medição das plantas de arroz
Ao final da estação de cultivo, foram amostradas as plantas de
dentro da base de cada câmara e contado o número de panículas, o qual foi
suposto como igual ao número de plantas (Murayama, 1995). A produtividade
foi estimada com base na amostragem realizada em 17 de março, pelo método
do quadrado (2 x 2 m), com três subamostras em cada sistema de cultivo.
4.2.3.6. Amostragem e análise do ar das câmaras
As coletas de ar foram simultâneas nos sistemas de cultivo, e
somente coletas semanais foram realizadas. Antes da inundação do solo,
foram instaladas (02/12/04) três bases em cada sistema de cultivo. A primeira
coleta foi realizada em 03/12/2003 (1 DAI - V4), a última com o solo ainda
inundado foi em 08/03 (97 DAI), enquanto que a coleta final foi em 22/03 (111
65
DAI), com os blocos drenados e o solo seco. A análise das amostras de ar no
CNPMA (Jaguariúna, SP) seguiu o mesmo método da safra 2002/03.
4.2.3.7. Informações meteorológicas
A temperatura do ar, a radiação solar e a precipitação pluviométrica
diárias durante a estação de cultivo do arroz foram obtidas no acervo da
Estação Meteorológica do IRGA.
4.2.3.8. Análises matemáticas e estatísticas
Os resultados dos estoques de C orgânico foram submetidos à
análise de variância e as diferenças entre as suas médias testadas pelo teste
de Duncan ao nível de 5 %. O efluxo de CH
4
entre os sistemas de cultivo,
assim como as demais avaliações realizadas com subamostras, foi comparado
por data de avaliação e com base no desvio padrão das médias dos sistemas
de cultivo.
A integral da área sob a curva do efluxo de CH
4
foi calculada por
fase de desenvolvimento do arroz, cujo somatório correspondeu ao efluxo total
ou sazonal do período de cultivo do arroz. As relações entre o efluxo de CH
4
e
os fatores meteorológicos, da solução do solo e de planta foram analisadas por
correlação. A radiação solar utilizada foi a média aritmética da semana anterior
a cada coleta de ar.
4.3. Resultados e discussão
4.3.1. Condições meteorológicas nas safras avaliadas
A quantidade de chuva total, a radiação solar média e a temperatura
média do ar nos meses de setembro a abril, nos biênios 2002/03 e 2003/04,
são apresentadas na figura 17. Em 2002, o somatório de chuva dos meses de
setembro, outubro e novembro foi de 607 mm, enquanto que no mesmo
período de 2003, esse somatório foi de 398 mm. Ressalte-se que nesses
meses são realizadas as atividades de implantação da lavoura do arroz
66
(dessecação química e fracionamento dos resíduos do azevém, preparo do
solo e semeadura). Desta forma, o período chuvoso em 2002, antecedendo o
cultivo do arroz, atrasou a semeadura, a inundação definitiva do solo, assim
como encurtou o período de cultivo do arroz na safra 2002/03 em relação à
safra 2003/04.
A precipitação pluviométrica mensal no cultivo do arroz foi maior,
com exceção de dezembro, na safra 2002/03 do que na safra 2003/04.
Destaca-se o alto valor de precipitação (322 mm) que ocorreu no mês de
fevereiro da primeira safra.
Set. Out. Nov. Dez. Jan. Fev. Março Abril
0
100
200
300
400
500
600
700
Chuva (mm) e Radiação solar (cal cm
-2
dia
-1
)
Mês
Chuva Radiação
2002/03 2002/03
2003/04 2003/04
0
5
10
15
20
25
30
Temperatura
2002/03
2003/04
Temperatura do ar (º C)
Figura 17. Valores mensais de chuva total e de médias da radiação solar e
temperatura do ar antes e durante o cultivo do arroz nas safras
2002/03 e 2003/04. Estação experimental do IRGA, Cachoeirinha
(RS).
A radiação solar média foi maior nos meses de dezembro, janeiro e
fevereiro da safra 2003/04 do que nos mesmos meses da safra 2002/03. O
contrário ocorreu no mês de abril e praticamente não houve diferença entre as
safras no mês de março.
A temperatura média do ar foi maior nos meses de dezembro,
fevereiro e março da safra 2002/03 do que nos mesmos meses da safra
2003/04, enquanto que no mês de janeiro não houve diferença entre as safras.
A temperatura média do ar no mês de abril foi maior na safra 2003/04.
67
4.3.2. Estação de cultivo 2002/03
4.3.2.1. Caracterização do solo
As características físicas e químicas de solo nas camadas avaliadas
praticamente não variaram, em valores absolutos, entre os sistemas de cultivo
no início e no final das coletas de ar, e entre estes períodos dentro de cada
sistema de cultivo (Tabela 3).
Tabela 3. Caracterização física e química do Gleissolo nos sistemas de preparo
convencional e plantio direto, nas camadas de 0 a 0,10 m e 0,10 a
0,20 m, no início e no final das coletas de ar.
Preparo convencional Plantio direto
0-0,10 m 0,10-0,20 m 0-0,10m 0,10-0,20 m
Início Final Início Final Início Final Início Final
Argila (%) 26,0 24,0 28,0 26,0 23,0 24,0 27,0 23,0
Densidade (g cm
-3
)* 1,4 1,7 1,6 1,8
pH água (1:1) 5,2 5,0 5,0 5,3 5,2 5,1 4,8 5,3
C orgânico (g kg
-1
) 10,0 10,6 8,0 8,0 15,0 10,0 5,0 6,0
N total (g kg
-1
)** 1,2 0,7 1,5 0,4
CTC (cmol
c
L
-1
) 6,3 5,5 6,9 6,1 6,5 5,3 5,7 4,9
Saturação por bases (%) 45,0 38,0 52,0 51,0 47,0 32,0 45,0 44,0
* Quantificado somente no final das coletas. ** Quantificado somente no início das
coletas.
Os valores de densidade do solo variaram de 1,3 a 1,8 Mg m
-3
e não
foram diferentes entre os sistemas em todas as camadas (Tabela 4). Em
ambos os sistemas de manejo, a densidade da camada de 0 a 0,05 m foi
significativamente menor do que as demais camadas, o que pode estar
relacionado à maior presença de raízes nessa camada do solo.
Tabela 4. Densidade em camadas do solo nos sistemas de preparo
convencional e plantio direto.
Camada Preparo convencional Plantio direto CV
1
m ------------------------Mg m
-3
------------------------ %
0-0,05 1,4 b
2
ns
3
1,3 b ns 5,0
0,05-0,10 1,7 a ns 1,8 a ns 7,0
0,125-0,175 1,8 a ns 1,8 a ns 3,0
0,225-0,275 1,8 a ns 1,8 a ns 6,0
0,325-0,375 1,7 a ns 1,7 a ns 0,5
0,425-0,475 1,8 a ns 1,7 a ns 6,0
CV, % 5,6 3,4
1
CV = coeficiente de variação;
2
Letras minúsculas comparam camadas no sistema,
Duncan a 5 %;
3
ns = não significativo por camada entre os sistemas de cultivo.
68
Os teores de C orgânico nas camadas do solo não foram
significativamente diferentes entre os sistemas de cultivo. Entretanto, o teor de
C orgânico do solo em PD foi 141 % maior do que o do solo em PC na camada
de 0 a 0,025 m. Nas demais camadas, o solo em PC apresentou pequena
superioridade, em termos absolutos, em relação ao solo em PD (Figura 18), o
que pode ser relacionado à incorporação anual de resíduos vegetais pela
aração e gradagem do solo. Como conseqüência, os estoques de C orgânico
do solo (0 a 0,50 m) dos sistemas de cultivo foram estatisticamente iguais, com
o PC e o PD apresentando 51 e 53 Mg C ha
-1
, respectivamente.
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0 6 12 18 24 30 36 42
Preparo convencional
Plantio direto
C orgânico do solo (g dm
-3
)
Profundidade (m)
Figura 18. C orgânico do solo em preparo convencional e plantio direto, na
camada de 0 a 0,50 m de profundidade. Safra 2002/03.
4.3.2.2. Caracterização da água de inundação e da solução do
solo durante o cultivo do arroz
A análise química da água de inundação apresentou os seguintes
resultados: pH = 7,1; 138
µS cm
-1
de condutividade elétrica; 0,28 mg L
-1
de
P-PO
4
-3
; 2,8 mg L
-1
de potássio; 2,9 mg L
-1
de N-NH
4
+
< 0,1 mg L
-1
de N-NO
3
-
e
14,15 mg L
-1
de COD. Considerando que o COD seja essencial para os
processos microbianos produtores de CH
4
em cultivo de arroz irrigado e um
consumo médio de água de 7.856 m
3
ha
-1
para o PC de 7.145 m
3
ha
-1
para o
PD (Marcolin et al., 2001), a concentração de COD de 14,15 mg L
-1
na água de
69
inundação representaria o fornecimento de 111 e 101 kg ha
-1
de C orgânico
passíveis de utilização na metanogênese no solo em PC e em PD,
respectivamente. Nesse sentido, salienta-se que a qualidade desta água pode
ser um fator importante a ser considerado em estudos de efluxo de CH
4
a partir
de sistemas de cultivo de arroz irrigado.
A composição eletroquímica da solução do solo durante o cultivo do
arroz é apresentada na tabela 5. Os teores de COD, de N-NH
4
+
, N-NO
3
-
,
cátions, pH e condutividade elétrica foram, de maneira geral, decrescentes ao
longo da estação de cultivo em ambos os sistemas de manejo do solo. Esse
comportamento possivelmente ocorreu em resposta ao consumo de C na
produção de CH
4
e formação de biomassa microbiana, ao consumo de nitrato
em reações de redução e dos cátions pelas plantas, os quais por sua vez
determinaram redução na condutividade elétrica. O decréscimo nos valores de
pH pode ser relacionado também ao consumo dos cátions pelas plantas, que
liberam hidrogênio para manter o balanço eletroquímico, em nível celular,
nessa troca de íons positivos. Segundo Kirk et al. (1994), dois processos
produzem significativa diminuição do pH (de 1 a 2 unidade de pH) na rizosfera
de plantas de arroz em ambiente anaeróbio: 1) a geração de íons H
+
na
oxidação de Fe
2+
pelo O
2
liberado pelas raízes do arroz e 2) a liberação de íons
H
+
das raízes para balancear o excesso de absorção de cátions em relação a
ânions.
As concentrações de COD e N na solução do solo foram
decrescentes ao longo da estação de cultivo, refletindo o consumo daquele na
metanogênese e o consumo de N-NH
4
+
pelas plantas. Destaque é dado ao
amônio que, com comportamento semelhante à água de inundação, no início
do cultivo apresentava concentrações de 42,30 mg L
-1
no solo em PC e 58,70
mg L
-1
em PD, e ao final do cultivo (112 dias), respectivamente de 0,27 mg L
-1
e
0,15 mg L
-1
.
70
Tabela 5. Composição da solução do solo em preparo convencional e plantio
direto, em dias após a inundação do solo (DAI) e a 0,05 m de
profundidade.
DAI COD
1
N-NH
4
+
N-NO
3
-
K Ca Mg pH CE
2
----------------------------------mg L
-1
-----------------------------------
µS cm
-1
PREPARO CONVENCIONAL
9
135,2 42,30 0,64 25 57 13 6,5 284
14 82,4 9,10 14 42 9 6,2 167
22 65,1 0,14 3 34 6 6,2 76
28 49,8 0,15 3 34 6 6,1 65
35 49,5 0,07 2 33 6 6,0 146
42 27,1 0,72 < 0,068
1 14 2 6,0 83
49 27,1 0,31 ND 16 2 5,6 83
56 19,6 0,34 ND 10 1 5,7 95
66 34,7 0,38 9 18 3 5,6 149
70 42,8 0,21 10 18 2 5,5 149
77 31,2 0,34 12 16 2 5,6 80
84 18,1 0,27 < 0,068 11 11 2 5,5 46
PLANTIO DIRETO
9
170,3 58,70 0,62 24 43 10 6,7 312
14 94,6 10,20 17 36 9 6,2 197
22 72,4 1,17 8 31 6 6,0 72
28 40,1 0,68 8 31 6 5,9 42
35 39,7 0,46 2 29 5 5,8 118
42 40,4 0,61 < 0,068 ND 17 3 5,9 85
49 32,7 0,21 ND 17 3 5,9 113
56 33,9 0,51 ND 16 3 5,7 111
66 39,6 0,56 1 17 3 5,6 105
70 35,4 0,15 4 17 3 5,6 108
77 41,8 0,24 7 15 2 5,6 43
84 25,0 0,15 < 0,068 4 16 3 5,7 43
1
C orgânico dissolvido;
2
Condutividade elétrica.
4.3.2.3. Caracterização das plantas e produtividade do arroz
Praticamente não houve diferença na altura de plantas entre os
sistema de manejo (Apêndice 6). Em ambos os sistemas, as plantas atingiram
a sua altura máxima entre 70 e 77 DAI, momento no qual a amostragem para
quantificação da massa seca de parte aérea foi encerrada.
Em todas as datas de coletas, os valores absolutos de massa seca
de parte aérea das plantas de arroz foram maiores no solo em PC do que em
PD (Apêndice 7). A massa seca de raiz apresentou tendência de distribuição
diferente nas camadas amostradas nos sistemas, com o PD apresentando um
gradiente de redução com a profundidade levemente maior em relação ao PC
(Apêndice 8).
71
O solo em PD apresentou aproximadamente 6 % a mais de plantas
do que em PC. Contudo, a produtividade no PC foi 16 % maior do que no PD.
A produtividade média dos sistemas de manejo no período de 1994 a 2001 é
de 6,7 Mg ha
-1
no PC e de 6,1 Mg ha
-1
no PD (Marcolin et al., 2001).
4.3.2.4. Apresentação geral do efluxo durante a safra
As curvas do efluxo de CH
4
do solo em PC e em PD flutuaram de
forma similar durante a estação de cultivo do arroz (Figura 19). O efluxo foi
crescente do 8
o
ao 35
o
DAI, quando então atingiu o seu maior pico de toda a
estação de cultivo, a partir do qual decresceu até o 56
o
DAI. Deste dia em
diante, o efluxo voltou a crescer e atingiu um segundo pico no 66
o
DAI,
decrescendo a partir daí até o final das coletas. Estes resultados são similares
aos obtidos por Sass & Fisher (1991) e Watanabe et al. (1995).
O efluxo de CH
4
foi maior no solo em PC do que no solo em PD a
partir do 22
o
até o 98
o
DAI. Não houve diferença de efluxo entre os sistemas na
última coleta (Figura 19, Tabela 6).
8 9 14 22 28 35 42 49 56 66 70 77 84 91 94 98 105
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
--------------Vegetativa--------------|Reprodutiva|---------------Maturação------------
Plantio direto Preparo convencional
N3N2
N1
Drenagem do solo
Taxa de efluxo de CH
4
(mg m
-2
dia
-1
)
Dias após a inundação do solo
Figura 19. Taxa de efluxo de CH
4
do solo em preparo convencional e plantio
direto, em dias após a inundação do solo e nas fases de
desenvolvimento do arroz. As barras verticais representam o desvio
padrão da média. N1, N2 e N3 são aplicações de N-uréia.
72
Na tabela 6 são apresentadas as taxas do efluxo de CH
4
do solo em
PC e em PD durante o cultivo do arroz. No período avaliado, a média do efluxo
(
± desvio padrão) do solo em PC foi de 285 (±214) mg CH
4
m
-2
dia
-1
e de 212
(
±133) mg m
-2
CH
4
m
-2
dia
-1
do solo em PD. Os intervalos citados na literatura
do efluxo de CH
4
do solo com arroz irrigado por inundação contínua são de 62
a 648 mg m
-2
dia
-1
(Mitsch & Wu, 1995) e de 0 a 1920 mg m
-2
dia
-1
(Le Mer &
Roger, 2001).
Tabela 6. Taxa do efluxo de CH
4
(± desvio padrão) do solo em preparo
convencional (PC) e plantio direto (PD), em dias após a inundação
do solo (DAI) e fases de desenvolvimento do arroz, e média do
efluxo na estação de cultivo e efluxo sazonal.
DAI
Estádio PC PD
----------------mg m
-2
dia
-1
----------------
8 V4-V6 35
±
8 240
±
27
9 V4-V6 70
±
9 231
±
6
14 V6-V7 169
±
22 250
±
20
22 V7 511
±
39 368
±
45
28 V7-V8 557
±
35 330
±
22
35 V8 703
±
182 474
±
39
42 Diferenciação da panícula
508
±
23 374
±
13
49 Diferenciação da panícula
363
±
8 261
±
6
56 Diferenciação da panícula 342
±
26 187
±
29
66 Emissão da panícula 485
±
47 276
±
50
70 Grão leitoso 422
±
8 249
±
25
77 Grão pastoso 183
±
4 103
±
12
84 Maturação 161
±
25 49
±
16
91 Maturação 134
±
11 65
±
25
94 Solo drenado 89
±
1 66
±
6
98 Solo drenado 83
±
14 61
±
5
105 Solo drenado 33
±
15 24
±
18
Média sazonal 285
±
214 212
±
133
Efluxo sazonal (g m
-2
) 32
±
2,4 22
±
0,6
4.3.2.5. Efluxo inicial de CH
4
e fatores controladores
O efluxo de CH
4
do solo em PD foi significativamente maior do que o
do solo em PC nas três primeiras coletas (Figura 20 e Tabela 6). Aos 9 DAI, os
valores absolutos de COD e de N-NH
4
+
na solução do solo em PD foram
maiores do que na solução do solo em PC (Figura 20). Supondo que essas
diferenças entre os sistemas fossem ainda maiores para o 8
o
DAI, o maior
efluxo de CH
4
do solo em PD nesses dias pode ser atribuído às suas maiores
73
concentrações de COD e de N-NH
4
+
na sua solução do solo. Aos 14 DAI, as
concentrações N-NH
4
+
não foram diferentes entre os sistemas, contudo, as de
COD, embora estatisticamente não diferentes, ainda eram maiores no solo em
PD, podendo explicar o maior efluxo de CH
4
(Figura 20).
8914
0
50
100
150
200
250
300
350
400
PC
PD
Taxa de efluxo de CH
4
(mg m
-2
dia
-1
)
Dias após a inundação do solo
8914
0
80
120
160
200
PC
PD
COD (mg L
-1
)
Dia após a inundação do solo
0,0
0,5
20
40
60
80
100
N-NH
4
+
N-NH
4
+
N-NO
3
-
N mineral (mg L
-1
)
Figura 20. Taxas de efluxo de CH
4
e concentrações de COD, N-NO
3
-
e N-NH
4
+
na solução do solo em preparo convencional (PC) e plantio direto
(PD), em dias após a inundação do solo. As barras verticais
representam o desvio padrão da média.
Em condições de solo inundado, maiores concentrações de COD
são indicadoras diretas de maior metanogênese (Singh, 2001; Tanji et al.,
2003). Adicionalmente, nessas condições, e de valores baixos de Eh, o NH
4
+
tem sido considerado como a principal fonte de N para os organismos
metanogênicos (Knowles, 1993), o que poderia resultar em maior biomassa
microbiana e, portanto, em maior produção de CH
4
. Entretanto, segundo
Conrad (1989) uma maior biomassa microbiana nem sempre pode ser
associada a maior efluxo de CH
4
, sendo mais importante a composição de
microrganismos nessa biomassa.
A maior concentração de COD na solução do solo em PD pode ser
relacionada à manutenção dos resíduos do azevém sobre a sua superfície.
Sousa (2001) verificou que, nas primeiras semanas após a inundação do solo,
a produção de ácidos orgânicos foi maior quando os resíduos foram aplicados
sobre a superfície do solo (sem incorporação), em comparação a resíduos
74
incorporados ao solo. Esse autor verificou também que, entre os ácidos
produzidos, o acético foi o que apresentou a maior concentração na solução do
solo. Este ácido é um dos produtos da decomposição anaeróbia de resíduos
orgânicos e prontamente utilizável na metanogênese (Wassmann et al., 1998).
A aplicação de resíduos orgânicos vegetais aumenta a produção e o efluxo de
CH
4
no solo quando de sua inundação, porque os resíduos promovem a
diminuição do potencial redox do solo e são fontes de compostos orgânicos
para os microrganismos metanogênicos (Watanabe et al., 1995; Neue et al.,
1996). A quantidade e a qualidade de resíduos orgânicos, a forma de aplicação
destes resíduos e a disponibilidade de compostos oxidados comandam o
momento de início e a intensidade da redução do solo quando este é inundado
(Corton et al., 2000; Le Mer & Roger, 2001).
Desta forma, a maior concentração inicial de COD na solução do
solo em PD (Figura 20) pode ter resultado em valores de Eh mais baixos,
favoráveis para ocorrer a produção de CH
4
, do que na solução do solo em PC
(Knowles, 1993; Le Mer & Roger, 2001; Singh, 2001). O potencial redox não foi
medido nesta safra devido a problemas com o eletrodo no início das coletas.
4.3.2.6. Efluxo de CH
4
nas demais fases de desenvolvimento do
arroz e fatores controladores
Os dois maiores picos de efluxo de CH
4
durante o cultivo (35 e 66
DAI) (Figura 19) podem ser relacionados à dinâmica de fornecimento de C para
a metanogênese, a partir dos resíduos do azevém, da MOS e dos exsudatos
radiculares das plantas de arroz. Adicionalmente, também podem ser
atribuídos às mudanças morfo-fisiológicas que ocorrem nas plantas no final da
fase vegetativa, na qual as plantas atingem o número máximo de perfilhos, e
na emissão das panículas, na fase reprodutiva (Lindau et al., 1991), fases em
que ocorreram esses picos.
O primeiro pico pode ser devido à produção de compostos orgânicos
na decomposição anaeróbia dos resíduos do azevém, aliada à de compostos
orgânicos lábeis da MOS, metabolizáveis pelos microrganismos metanogênicos
(Neue et al., 1996), bem como, também, pode estar relacionado com o
aumento da exsudação de compostos orgânicos pelas raízes das plantas de
75
arroz, que acontece com o avançar do seu desenvolvimento. Estes exsudados
servem também de substrato para os organismos metanogênicos, aumentando
a produção de CH
4
(Aulakh et al., 2001). Segundo esses autores, existe
correlação positiva entre a massa seca de parte aérea e de raiz das plantas de
arroz com a exsudação de compostos orgânicos, portanto sendo essa
exsudação comandada pelo aumento da massa de parte aérea e de raiz das
plantas de arroz, as quais, por sua vez, dependem da taxa fotossintética das
plantas. Esta é função da radiação solar e do estado de nutrição das plantas de
arroz, entre outros fatores (Taiz & Zeiger, 1991). A partir do 22
o
DAI, as
diferenças quanto ao COD na solução do solo entre os sistemas de cultivo
foram menores do que aos 9 e 14 DAI (Tabela 5), o que reforça a suposição
sobre a maior exsudação de compostos orgânicos pelas raízes das plantas no
solo em PC em relação ao solo em PD.
Nesse sentido, em relação ao solo em PD, as maiores
concentrações de COD, em termos absolutos, na solução do solo em PC no
28
o
e 35
o
DAI (Tabela 5), somadas à maior participação de exsudatos
radiculares, inferida da maior matéria seca de parte aérea das plantas do PC
(Figura 21), poderiam explicar o seu maior efluxo de CH
4
a partir do 22
o
DAI.
9 42667077
0
300
600
900
1200
1500
1800
2100
Preparo convencional
Plantio direto
Massa seca de parte aérea (g m
-2
)
Dias após a inundação do solo
Figura 21. Massa seca de parte aérea de plantas de arroz do solo em preparo
convencional e plantio direto, em dias após a inundação. As barras
verticais representam o desvio padrão da média.
76
Contudo, na fase inicial de desenvolvimento do arroz, cultivado em
solo que tenha recebido a aplicação de resíduos vegetais, a maior contribuição
de C para a metanogênese é da decomposição desses resíduos e de frações
lábeis da MOS, com menor contribuição dos exsudatos radiculares (Watanabe
et al., 1999).
O aumento de perfilhos e folhas e, por conseguinte, do número de
canais de saída de CH
4
do solo via planta, também pode ter contribuído para a
intensidade do primeiro pico do efluxo de CH
4
(Huang et al., 1997; Nouchi et
al., 1990).
O segundo pico pode estar relacionado com a intensa liberação de
exsudatos pelas raízes do arroz durante as fases de diferenciação das
panículas, de emborrachamento, de emissão das panículas e, finalmente, de
florescimento, na fase reprodutiva do arroz (Aulakh et al., 2001). Além disso, a
partir desta fase as folhas mortas que caem formando uma liteira sobre o solo,
os perfilhos que não produziram panícula e as raízes senescentes, e suas
escamações, e/ou mortas das plantas de arroz, em adição aos exsudatos
radiculares, passam a ter significativa participação no fornecimento de C aos
organismos metanogênicos (Watanabe et al., 1999). A decomposição
anaeróbia desses materiais reduz o potencial redox e é fonte de C para a
metanogênese em solos inundados, aumentando a produção de CH
4
(Lauren &
Duxbury, 1993; Cai et al., 1997; Chidthaisong & Watanabe, 1997).
Nesse contexto, sobretudo a partir do primeiro pico (35 DAI), o maior
efluxo de CH
4
do solo em PC, em relação ao solo em PD, pode ser atribuído à
provável maior exsudação de compostos orgânicos pelas raízes de sua
plantas, inferida da sua maior matéria seca de parte aérea (Figura 21).
A radiação solar influencia a taxa fotossintética das plantas, a qual
determina a sua produção de matéria seca (Tanaka, 1976; Taiz & Zeiger, 1991)
e, consequentemente, a liberação de compostos orgânicos pelas raízes das
plantas (Stevenson, 1967; Aulakh et al., 2001). Para as condições do presente
estudo, as variações na radiação solar explicaram 57 e 72 % das variações do
efluxo de CH
4
do solo em PC e em PD, respectivamente (Figura 22).
77
0 350 400 450 500 550
0
100
200
300
400
500
600
700
800
PC (r = 0,75 p < 0,0001)
PD (r = 0,85 p < 0,0001)
Taxa de efluxo de CH
4
(mg m
-2
dia
-1
)
Radiação solar (cal cm
-2
dia
-1
)
Figura 22. Relação entre as taxas de efluxo de CH
4
do solo em preparo
convencional (PC) e plantio direto (PD) e a radiação solar.
A aplicação de N em cobertura é outro fator que pode alterar a
magnitude de picos de efluxo de CH
4
. A primeira aplicação de N (31/01/03)
ocorreu dois dias antes do pico detectado aos 35 DAI, ou seja, com a curva de
efluxo crescente, o que pode ter incrementado mais ainda o pico em ambos os
sistemas. Contudo, a segunda aplicação ocorreu com a curva de efluxo
decrescente (Figura 20). Os efeitos da aplicação de N no efluxo de CH
4
em
solo inundado são complexos e, às vezes, contraditórios. Segundo Cai et al.
(1997), o efluxo de CH
4
foi reduzido em 7 e 14 % com a aplicação de 100 e 300
kg N ha
-1
, respectivamente, em relação ao tratamento controle. Em
contraposição, Lindau et al. (1991) verificaram que a adubação com uréia
aumentou de forma significativa o efluxo de CH
4
. Os tratamentos utilizados por
estes autores foram 0, 100, 200 e 300 kg N ha
-1
, com respectivos efluxos de
6,0, 8,9, 9,8 e 11,2 kg CH
4
ha
-1
dia
-1
. A avaliação do efeito de uma prática
agrícola específica no efluxo de CH
4
exige um sistema testemunha ou coletas
de amostras de ar antes e logo após a realização dessa prática, o que não foi
possível de implementar no presente estudo.
Em síntese, como a radiação solar foi igual para as plantas de
ambos os sistemas de cultivo, “postula-se” que, como a matéria seca de parte
aérea das plantas do PC apresentou tendência de ser maior do que das
78
plantas do PD, houve maior exsudação de compostos orgânicos pelas raízes,
os quais foram utilizados na metanogênese e causaram o maior efluxo de CH
4
em relação ao solo em PD.
Adicionalmente, a maior matéria seca de parte aérea pode ser
associada a um maior sistema radicular, com possível maior liberação de C das
raízes, potencializando a produção de CH
4
(Wang et al., 1997). Lindau &
Bollich (1993b), quantificando o efluxo de CH
4
em solo sem e com plantas de
arroz, mostraram que a quantidade emitida durante a estação de cultivo do
arroz foi positivamente correlacionada com a matéria seca de parte aérea.
A tendência de maior matéria seca de parte aérea das plantas de
arroz no solo em PC pode ser em resposta a um somatório de fatores. A
dinâmica de decomposição dos resíduos (de parte aérea e de raiz) do arroz,
em todo o período de entressafra, e do azevém, próximo à semeadura do
arroz, associada aos efeitos do preparo ou não do solo, podem determinar
diferenças significativas na composição da solução do solo, tanto do ponto de
vista de fornecimento de nutrientes, como da presença de ácidos orgânicos
potencialmente tóxicos às plantas recém germinadas (Tadano & Yoshida,
1978). Segundo esses autores, a inundação do solo, ao promover o aumento
do pH, dissocia os ácidos orgânicos e reduz a ação tóxica dos mesmos,
sobretudo do ácido butírico. Contudo, o solo não é inundado até que as
plantas tenham formado de quatro a cinco folhas. Nesta fase, portanto, na
decomposição microbiana dos resíduos presentes, de forma concentrada,
sobre a superfície do solo em PD podem ser produzidos ácidos orgânicos em
concentrações mais altas do que no solo em PC, no qual os resíduos já
passaram por períodos de decomposição, entre o primeiro (após a dessecação
e fracionamento) e o segundo preparo do solo (na pré semeadura), podendo
resultar em plantas com desenvolvimento inicial retardado no solo em PD, com
conseqüências para o restante da estação de cultivo (Cannel & Lynch, 1984).
Um dos efeitos adversos desses ácidos orgânicos às plantas de arroz,
sobretudo na fase inicial de desenvolvimento, é a inibição da absorção de
fósforo e potássio (Rao & Mikkelsen, 1977b).
Dos efeitos do preparo do solo, a menor resistência física ao
enraizamento das plantas, associada à aplicação de adubos, sobretudo
nitrogenados, e resíduos vegetais em camadas mais profundas no perfil do
79
solo, pode permitir a exploração de um maior e mais profundo volume de solo,
com reflexos no estado de nutrição das plantas no início de seu
desenvolvimento. Corroborando essa hipótese, no início da estação de cultivo,
a saturação da CTC por bases e o N total eram maiores na camada de 0,10 a
0,20 m do solo em PC em comparação ao solo em PD (Tabela 3).
Adicionalmente, raízes em camadas mais profundas, e na presença de
resíduos em decomposição anaeróbia, poderiam drenar mais CH
4
dessas
camadas, em comparação a raízes em camadas mais superficiais do solo. Na
fase de maturação (estádio de grão pastoso), a densidade de massa de raízes
nas camadas de 0,10 a 0,20 e 0,20 a 0,30 m no solo em PC apresentou
tendência de ser maior do que no solo em PD (Figura 23).
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0,00,20,40,60,81,01,21,41,61,82,02,22,42,6
Preparo convencional
Plantio direto
Profundidade (m)
Densidade de massa de raízes (mg cm
-3
)
Figura 23. Densidade de massa de raízes em profundidades do solo em
preparo convencional e plantio direto. As barras horizontais
representam o desvio padrão da média.
De forma inversa, o menor efluxo de CH
4
do solo em PD pode estar
relacionado às suas raízes mais superficiais, em relação ao solo em PC, o que
pode ser devido à maior concentração de nutrientes, oriundos da MOS e da
adubação de base (principalmente quanto a presença de N) na sua superfície.
Desta forma, as raízes explorariam menor volume de solo e estariam em zonas
mais oxidadas do perfil do solo, com conseqüente menor potencial de produção
de CH
4
.
80
4.3.2.7. Coletas após a drenagem do solo
Após a drenagem do solo, o efluxo de CH
4
foi decrescente no solo
de ambos os sistemas de cultivo, com valores finais de 33 e 24 mg m
-2
dia
-1
no
PC e no PD, respectivamente. Isso é devido à redução da umidade do solo
após a sua drenagem (Bronson et al., 1997), resultando em um solo oxidado,
paralisando a atividade dos microrganismos metanogênicos, que são
anaeróbios obrigatórios (Le Mer & Roger, 2001). Vale ressaltar que após a
drenagem, uma precipitação de 16 mm aos 94 DAI saturou o solo novamente,
retardando a redução do efluxo de CH
4
em ambos os sistemas de cultivo
(Tabela 6).
A drenagem do solo após a colheita do arroz reduz o efluxo de CH
4
,
entretanto ao mesmo tempo pode favorecer condições para a produção de
óxido nitroso (N
2
O), cujo potencial de aquecimento global estimado para 100
anos é 10 vezes maior do que o CH
4
(Rodhe, 1990; Duxbury et al., 1993). O
aumento de condições aeróbias no solo pode permitir a nitrificação de NH
4
+
mineralizado da MOS e dos resíduos de colheita. Assim, o NO
3
-
produzido
pode ser desnitrificado (Patrick & Reddy, 1978; Bronson & Singh, 1995;
Bronson et al., 1997; Kravchenko et al., 2002). Mesmo com o solo inundado,
acredita-se que a nitrificação aconteça em uma camada superficial do solo e na
zona oxidada da rizosfera, com o nitrato difundindo para zonas reduzidas do
solo e sendo imediatamente desnitrificado (Bronson & Singh, 1995). Bronson et
al. (1997) destacam a necessidade de se medir o efluxo de N
2
O no período de
entressafra do arroz.
4.3.2.8. Fatores ambientais controladores do efluxo de CH
4
durante o cultivo do arroz
As variações no efluxo de CH
4
do solo foram correlacionadas com
as variações temperatura do solo e da radiação solar em ambos os sistemas
de cultivo. De forma associada, estas explicaram 65 % (p < 0,001) e 90 % (p <
0,0001) das variações no efluxo de CH
4
do solo em PC (Figura 24a) e PD
(Figura 24b), respectivamente.
81
16
18
20
22
24
26
360
400
440
480
520
560
0
100
200
300
400
500
600
(a)
T
a
x
a
d
e
e
f
l
u
x
o
(
m
g
C
H
4
m
-
2
d
i
a
-
1
)
R
a
d
i
a
ç
ã
o
s
o
l
a
r
(
c
a
l
c
m
-
2
d
i
a
-
1
)
T
e
m
p
e
r
a
t
u
r
a
d
o
s
o
l
o
(
º
C
)
16
18
20
22
24
26
360
400
440
480
520
560
0
100
200
300
400
500
(b)
T
a
x
a
d
e
e
f
l
u
x
o
(
m
g
C
H
4
m
-
2
d
i
a
-
1
)
R
a
d
i
a
ç
ã
o
s
o
l
a
r
(
c
a
l
c
m
-
2
d
i
a
-
1
)
T
e
m
p
e
r
a
t
u
r
a
d
o
s
o
l
o
(
º
C
)
Figura 24. Relação entre efluxo de CH
4
do solo em a) preparo convencional e
b) plantio direto e a temperatura média do solo e a radiação solar.
Como não houve diferença significativa na temperatura do solo entre
as profundidades de 0,02, 0,05 e 0,10 m dentro de cada sistema, no cálculo da
correlação foi utilizada a média aritmética da temperatura das três
profundidades.
A temperatura do solo aumenta a atividade microbiana e,
consequentemente, a decomposição de compostos orgânicos no solo,
aumentando o fornecimento de substratos para os organismos metanogênicos
(Knowles, 1993; Schimel et al., 1993).
A radiação solar aumenta a taxa fotossintética das plantas,
resultando em maior massa de parte aérea e de raízes, as quais são
82
relacionadas positivamente com a quantidade de exsudatos liberados pelas
raízes durante o desenvolvimento do arroz, os quais são fontes de C para a
metanogênese (Aulakh et al., 2001).
4.3.2.9. Efluxo sazonal de CH
4
O efluxo sazonal de CH
4
(105 dias) do solo em PC e em PD foi de
32 e de 22 g m
-2
, respectivamente (Tabela 6). Na média dos dois sistemas de
cultivo, 50 % do efluxo sazonal ocorreu na fase vegetativa, após a inundação
do solo, 30 % na fase reprodutiva e 20 % na fase de maturação dos grãos de
arroz.
A diferença de efluxo sazonal de CH
4
entre os sistemas de cultivo é
eqüivalente a 2.100 kg CO
2
-equivalentes ha
-1
, representando aproximadamente
0,57 Mg de C equivalente ha
-1
, superior ao atual valor da taxa anual de
acúmulo de C no Argissolo de Eldorado do Sul (Tabela 2). Contudo, ressalta-se
que esse “seqüestro” no solo inundado ocorre em apenas quatro meses.
Portanto, para as condições da safra avaliada, o solo em PD apresentou
potencial de mitigar o efluxo de CH
4
do solo para a atmosfera, o qual deve ser
ainda corrigido em termos de um período anual de avaliação.
4.3.2.10. Efluxo sazonal de CH
4
versus produtividade de grãos
de arroz
Os resultados do presente estudo demonstram que o sistema PD
tem potencial de mitigar o efluxo de CH
4
do solo para a atmosfera. Contudo, a
produtividade de grãos no solo do PD foi uma tonelada menor do que no
sistema PC (Figura 25). A real contribuição do PD na qualidade ambiental deve
considerar o efluxo de CH
4
por unidade de arroz produzido.
Nesse sentido, para cada quilograma de grãos de arroz produzido
na safra, o efluxo de CH
4
foi de 35 e 44 g no solo em PD e em PC,
respectivamente, reforçando o benefício ambiental do sistema PD na mitigação
dos impactos do cultivo do arroz irrigado ao ambiente.
83
0
1
2
3
4
5
6
7
8
b
a
Mg ha
-1
Mg ha
-1
Produtividade de grãos Efluxo sazonal de CH
4
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
PC
PD
Figura 25. Produtividade de grãos de arroz e efluxo sazonal de CH
4
do solo em
preparo convencional (PC) e plantio direto (PD).
A
s letras diferentes
sobre as barras representam diferença significativa pelo teste de
Duncan, ao nível de 5 %, e as barras verticais representam o desvio
padrão da média.
A pesquisa de medidas para a redução do efluxo de CH
4
do solo
deve ter também como meta não reduzir a produtividade de grãos de arroz
(Denier van der Gon et al., 2002; Sass & Cicerone, 2002). Segundo Sass &
Cicerone (2002), a demanda por alimento da crescente população mundial e os
possíveis efeitos das mudanças climáticas globais sobre as plantas cultivadas
desafiam a comunidade científica (agrícola) a estar atenta às interações dessas
duas pressões ambientais e a acelerar os esforços para desenvolver cultivares
de arroz de alta produtividade que tenham baixo efluxo de CH
4
.
Adicione-se e/ou contraponha-se à opinião desses autores, o
desenvolvimento de práticas de manejo do solo que minimizem a produção de
CH
4
no solo. O não preparo do solo no PD pode ser uma prática importante
nesse sentido, faltando, contudo, ajustar outras práticas do sistema (adubação
mineral, aplicação de resíduos vegetais, manejo da água de inundação do solo,
uso de cultivares etc.) para aumento da produtividade de grãos de arroz, ao
menos comparáveis à do sistema PC.
84
Considerando os possíveis efeitos das mudanças climáticas sobre a
agricultura, o consenso internacional é de que, em um mundo de incertezas
com um alto risco de mudança climática, seria prudente implementar
estratégias de segurança que, simultaneamente, acelerem pesquisas básicas
sobre o assunto, bem como sobre as causas e os impactos das mudanças
climáticas, e que introduzam medidas de precaução (Bach, 1989).
4.3.3. Estação de cultivo 2003/04
4.3.3.1. Apresentação geral do efluxo durante a safra
O aspecto geral das curvas do efluxo de CH
4
do solo em PC e em
PD foi similar durante o cultivo do arroz (Figura 26). A taxa inicial e final do
efluxo de CH
4
, bem como a amplitude e a média (± desvio padrão) do período
avaliado foram respectivamente de 4; 6; 654 e 328 (
± 233) mg m
-2
dia
-1
no PC,
e de 4; 16; 613 e 298 (
± 185) mg m
-2
dia
-1
no PD (Tabela 7).
O efluxo de CH
4
do solo em PC foi crescente do 1
o
ao 35
o
DAI,
quando então atingiu o maior pico de toda a estação, a partir daí decresceu até
o 48
o
DAI. A partir deste dia, o efluxo cresceu novamente e atingiu um segundo
pico no 55
o
DAI, e então decresceu até o 97
o
DAI, e cresceu novamente,
atingindo um terceiro pico aos 104 DAI e retornou a decrescer até a última
amostragem de ar. O efluxo de CH
4
na última coleta foi praticamente igual ao
efluxo da primeira coleta (Tabela 7).
85
1 6 15 20 35 41 48 55 63 69 76 90 97 104 111
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
-------------------Vegetativa------------------|--Reprodutiva--|-------Maturação-------
Plantio direto Preparo convencional
N3N2
N1
Dias após a inundação do solo
Drenagem do solo
Taxa de efluxo de CH
4
(mg m
-2
dia
-1
)
Figura 26. Taxa de efluxo de CH
4
do solo em preparo convencional e plantio
direto, em dias após a inundação do solo e nas fases de
desenvolvimento do arroz. As barras verticais representam o desvio
padrão da média. N1, N2 e N3 são aplicações de N-uréia.
Tabela 7. Taxa do efluxo de CH
4
(± desvio padrão) do solo em preparo
convencional (PC) e em plantio direto (PD), em dias após a
inundação do solo (DAI) e fases de desenvolvimento do arroz, e
média do efluxo na estação de cultivo e efluxo sazonal.
DAI
Estádio PC PD
----------------mg m
-2
dia
-1
----------------
1 V4 4
±
1 4
±
2
6 V5 32
±
21 159
±
25
15 V6-V7 44
±
17 56
±
11
20 V6-V7 306
±
61 270
±
25
35 V7-V8 658
±
114 486
±
36
41 V8 636
±
131 307
±
41
48 V9 – Diferenciação da panícula 525
±
105 350
±
43
55 V10 – V11 – emborrachamento 567
±
73 489
±
17
63 V12 – emissão da panícula 546
±
128 617
±
26
69 Florescimento 400
±
35 428
±
53
76 Fecundação 372
±
18 496
±
19
90 Grão pastoso 214
±
7 249
±
41
97 Maturação – drenagem do solo 211
±
13 264
±
35
104 Maturação: solo drenado 395
±
249 286
±
73
111 Maturação: solo drenado 6
±
3 16
±
6
Média sazonal 328
±
65 298
±
30
Efluxo sazonal (g m
-2
) 38
±
5,5 36
±
1,3
86
No solo em PD, o efluxo de CH
4
também foi crescente a partir do 1
o
DAI e apresentou um pico já na segunda coleta (6 DAI), a partir da qual
decresceu até o 15
o
DAI e retornou a crescer até o segundo pico aos 35 DAI. A
partir deste dia, o efluxo decresceu novamente até o 41
o
DAI e então cresceu e
atingiu o terceiro e maior pico de toda a estação (63 DAI). A partir daí, foi
decrescente até o 69
o
DAI, cresceu novamente e atingiu um quarto pico aos 76
DAI, e decresceu até a coleta aos 90 DAI, quando então cresceu novamente e
atingiu o quinto e último pico, após o qual decresceu até final do período de
amostragem de ar. O efluxo de CH
4
na última coleta (16 ± 6 mg m
-2
dia
-1
) foi
cerca de quatro vezes maior do que o da primeira coleta (4
± 2 mg m
-2
dia
-1
)
(Tabela 7).
A partir do 55
o
DAI até o final das coletas das amostras de ar, o
efluxo de CH
4
não foi diferente entre os sistemas de cultivo, com exceção do
76
o
DAI, no qual o efluxo do solo em PD foi maior do que o efluxo do solo em
PC.
Em ambos os sistemas de cultivo, o último pico de CH
4
do solo (104
DAI) é atribuído à transferência para a atmosfera de CH
4
que estava
aprisionado no solo (Byrnes et al., 1995; Neue et al., 1996; Le Mer & Roger,
2001), como efeito da drenagem do solo iniciada no 97
o
DAI. Segundo Neue et
al. (1996), significativa quantidade do CH
4
formado no solo anaeróbio pode
permanecer preso neste enquanto perdura a inundação. Com a drenagem,
parte do CH
4
é oxidado, mas parte significativa é transferida para a atmosfera à
medida que diminui a umidade do solo.
4.3.3.2. Processos de redução do solo e efluxo de CH
4
nos dois
primeiros meses após a inundação do solo
As variações nas curvas dos indicadores dos processos de redução
(NO
3
-
, Mn
2+
, Fe
2+
, Eh e pH), das concentrações de C orgânico (total e na forma
de ácidos orgânicos) na solução do solo e do efluxo de CH
4
durante os dois
primeiros meses após o início da inundação do solo em PD e em PC são
apresentadas nas figuras de 27 a 29.
De maneira geral, as concentrações de NO
3
-
, Mn
2+
e Fe
2+
na solução
do solo em ambos os sistemas de cultivo foram maiores nas três primeiras
87
semanas após a inundação do solo, a partir das quais diminuíram e entraram
em fase de estabilização, com exceção do pico na concentração dos três
elementos entre o 40
o
e 50
o
DAI no solo em PC (Figura 27).
0
1
2
3
4
Preparo convencional
NO
3
-
(mg L
-1
)
0
40
80
120
160
Fe
2+
(mg L
-1
)
0
1
2
3
4
Mn
2+
(mg L
-1
)
0 102030405060
0
1
2
3
4
Plantio direto
NO
3
-
(mg L
-1
)
Dias após a inundação do solo
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Fe
2+
(mg L
-1
)
0
1
2
3
4
Mn
2+
(mg L
-1
)
Figura 27. Concentrações de nitrato (NO
3
-
), ferro (Fe
2+
) e manganês (Mn
2+
) na
solução do solo (0,05 m de profundidade da superfície do solo) em
preparo convencional e plantio direto, em dias após a inundação do
solo.
A diminuição da concentração do NO
3
-
indica a sua utilização como
primeiro receptor alternativo de elétrons na respiração dos microrganismos em
condições de anaerobiose devido à inundação. As altas concentrações iniciais
de Mn
2+
, seguidas pelas de Fe
2+
também indicam a utilização de suas formas
oxidadas como receptores alternativos de elétrons na respiração dos
88
microrganismos em condições anaeróbias e estão conforme predito pela teoria
termodinâmica e constatado por Jordan Jr. et al. (1967), Cho & Ponnanperuma
(1971), Ponnanperuma (1972) e Lueders & Friedrich (2000). A diminuição nas
concentrações de Mn
2+
e Fe
2+
na solução do solo é em resultado a reações de
precipitação destes elementos na forma de óxidos e passagem dos mesmos
para o complexo de troca do solo (Ponnanperuma, 1972; Liesack et al., 2000).
De acordo com a seqüência de redução predita pela teoria
termodinâmica, segundo a qual os receptores de elétrons com maior Eh são
reduzidos antes do que aqueles com menor Eh (Stumm & Morgan, 1981;
Peters & Conrad, 1996), o NO
3
-
e o Mn
4+
foram reduzidos simultaneamente e
antes do Fe
3+
(Figura 27).
A concentração de NO
3
-
foi decrescente do primeiro dia de
inundação em diante no solo em PD (1,4 mg L
-1
) e do sexto dia (1,3 mg L
-1
) em
diante no solo em PC, variando a partir dai em ambos os sistemas de cultivo
entre 1,1 e 0,4 mg L
-1
, indicando a sua utilização como receptor alternativo de
elétrons na ausência de O
2
(Ponnanperuma, 1972; Stumm & Morgan, 1981).
Esses valores são, respectivamente, 11 e 4 vezes maiores do que a
concentração de NO
3
-
(< 0,1 mg L
-1
) da água de inundação antes da entrada
nos blocos do experimento. A sensibilidade do método para esta análise foi de
0,068 mg L
-1
, (Tedesco et al., 1995).
É importante ressaltar que a altura da lâmina da água de inundação,
normalmente utilizada no experimento (0,1 m), foi alcançada aproximadamente
em 24 horas após o início da inundação. Neste tempo, é provável que grande
parte do NO
3
-
tenha sido desnitrificado, conduzindo à suposição de que a sua
concentração era ainda maior durante o primeiro dia de inundação (Figura 27).
Em seguida, as concentrações de Mn
2+
e Fe
2+
aumentaram na
solução do solo, indicando a utilização de Mn
4+
e Fe
3+
como receptores
alternativos de elétrons na respiração anaeróbia. A utilização de óxidos e
hidróxidos de Mn como receptores antes dos óxidos e hidróxidos de Fe foi
como predita pela termodinâmica (Figura 27). A exata identificação e
separação da seqüência dos processos de redução, conforme a teoria
termodinâmica, nem sempre é possível, o que depende do método de
monitoramento dos principais indicadores dos processos de redução (Gao et
al., 2002; Tanji et al., 2003), além de outros fatores não monitorados nesta
89
pesquisa, como por exemplo da pressão parcial de CO
2
, a qual determina o
pH, o potencial redox e a solubilidade de ferro, manganês e cálcio em solo
inundado (Cho & Ponnanperuma, 1971), e depende também da sobreposição
das condições redox nas quais os sistemas enzimáticos dos microrganismos
estão em atividade (Peters & Conrad, 1996). Segundo Stumm & Morgan
(1981), a redução de MnO
2
deve ocorrer nos mesmos valores de Eh (potencial
da atividade de elétrons, no original) em que ocorre a redução do NO
3
-
.
No solo em PC, em comparação ao solo em PD, a maior variação na
concentração de Mn
2+
e de Fe
2+
, tanto na freqüência quanto na magnitude dos
picos, e a menor concentração de C orgânico na solução do solo podem ser
relacionadas à incorporação da MOS e dos resíduos do azevém pelo preparo
do solo. É possível que este tenha diluído o material orgânico na massa de solo
da camada de revolvimento e, portanto, criado zonas de atividade
microbiológica menos intensa inicialmente, em relação ao solo em PD, mas
que aumentaram com o passar do tempo de inundação. Neste sentido, a
localização dos resíduos no perfil do solo é de grande importância, visto que
resíduos em maior profundidade podem intensificar as reações de redução do
solo como um todo.
O revolvimento do solo, além de estimular a decomposição dos
materiais orgânicos antes da inundação, altera a dinâmica populacional dos
microrganismos quando da inundação do solo, demandando mais tempo para o
início de uma decomposição anaeróbia mais efetiva (Conrad, 1989), sobretudo
em comparação à dinâmica populacional microbiana no solo em PD.
As reduções do NO
3
-
, Mn
4+
e Fe
3+
resultaram na diminuição do Eh e
aumento do pH (Figura 28). O rápido decréscimo no Eh em solos ácidos, como
o do experimento, é benéfico por causa do recíproco aumento do pH, que
elimina a toxidez por alumínio, minimiza os danos às plantas pelo Fe
2+
, CO
2
e,
principalmente, ácidos orgânicos (Cho & Ponnanperuma, 1971).
90
0 102030405060
-225
-200
-175
-150
-125
-100
-75
-50
-25
0
150
300
Eh
Preparo convencional
0,05 m 0,20 m
Plantio direto
0,05 m 0,20 m
Eh (mV)
Dias após a inundação do solo
0
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
pH
pH
Figura 28. Potencial redox (Eh), a 0,05 e 0,20 m de profundidade, e
hidrogeniônico (pH), a 0,05 m de profundidade, na solução do solo
em preparo convencional e plantio direto, em dias após a inundação
do solo.
Com a inundação, o solo que antes estava em estado
predominantemente oxidado, passou a estar predominantemente reduzido, em
conseqüência da decomposição anaeróbia de frações lábeis da MOS e dos
resíduos do azevém (Figura 26) (Ponnanperuma, 1972; Peters & Conrad, 1996;
Lueders & Friedrich, 2000). Como resultado da decomposição de compostos
hidrossolúveis da MOS e dos resíduos do azevém, a concentração de C
orgânico aumentou na solução do solo, bem como as concentrações dos
ácidos acético e propiônico. Como conseqüência do alto valor de pH na
solução do solo de ambos os sistemas, a forma dissociada (acetato e
propionato) desses ácidos (Schwarzenbach et al., 1993) foi predominante na
solução do solo (Figura 29).
As modificações na eletroquímica da solução do solo após a sua
inundação aconteceram antes no solo em PD do que no solo em PC. Contudo,
neste sistema as modificações foram mais acentuadas e como predito pela
teoria termodinâmica. Um dia após a inundação, as concentrações de NO
3
-
e
Mn
2+
na solução do solo em PD já estavam decrescendo, enquanto que as
mesmas no solo em PC estavam ainda aumentando, o que foi comprovado
com os resultados nas coletas subseqüentes. Esse decréscimo é indicador de
que a decomposição anaeróbia já era intensa durante o primeiro dia de
91
inundação no solo em PD. A inundação do solo foi iniciada em 02 de dezembro
e foi concluída no dia seguinte. Entrementes, as reações de redução
aconteceram e resultaram nos valores do sexto dia após a inundação do solo
(segunda coleta de amostras de ar e solução do solo), o que é confirmado pelo
pico de C orgânico (274 mg L
-1
) (Figura 29) e de valores relativamente estáveis
de pH e Eh na coleta do 6
o
DAI (Figura 28).
0
100
200
300
400
500
600
700
Preparo convencional
Taxa de efluxo de CH
4
(mg m
-2
dia
-1
)
0
100
200
300
400
500
600
700
COD (mg L
-1
)
0
5
10
15
20
25
100
200
300
400
500
600
700
Propionato Acetato (mg L
-1
)
0 102030405060
0
100
200
300
400
500
600
700
Plantio direto
Taxa de efluxo de CH
4
(mg m
-2
dia
-1
)
Dias após a inundação do solo
0
100
200
300
400
500
600
700
COD (mg L
-1
)
0
40
80
120
160
500
600
700
Propionato Acetato (mg L
-1
)
Figura 29. Taxa de efluxo de CH
4
e concentrações de C orgânico dissolvido
(COD), de acetato e propionato na solução do solo (a 0,05 m de
profundidade) em preparo convencional e plantio direto, em dias
após a inundação do solo.
A maior quantidade de massa seca de resíduos do azevém no solo
em PD (5,2 Mg ha
-1
) em relação ao solo em PC (3,8 Mg ha
-1
), antes da
92
inundação, pode explicar o comportamento descrito anteriormente para as
modificações na eletroquímica da sua solução imediatamente após a sua
inundação. Segundo Ponnanperuma (1972), a intensidade das reações de
redução em um solo após a sua inundação está relacionada à presença de
materiais orgânicos, que são fontes de elétrons e nutrientes para a atuação dos
microrganismos adaptados ao ambiente anaeróbio. Além disso, a localização
desses materiais orgânicos no perfil do solo também pode ser um fator
determinante para explicar as diferenças entre os sistemas de cultivo. Com
isso, fica destacada a influência que o preparo ou não do solo pode ter sobre
fatores proximais da metanogênese.
No solo em PC, os resíduos do azevém foram incorporados na
camada de revolvimento (0 a 0,20 m), enquanto que no solo em PD foram
distribuídos sobre a superfície do solo, onde se concentraram e,
provavelmente, resultaram em um maior potencial de reações nos primeiros
dias de inundação do solo. Outros fatores podem estar relacionados a essa
dinâmica diferencial entre os sistemas de cultivo, como por exemplo os efeitos
do preparo do solo no aumento de exposição da MOS à atividade microbiana
quando da ruptura da estrutura do solo e de seus agregados (De Datta &
Hundal, 1984), o que não acontece no solo em PD. Isso, por sua vez, explicaria
a menor intensidade dos processos de redução no solo em PD, sobretudo a
partir da segunda semana de inundação.
O primeiro pico de efluxo de CH
4
(159 mg m
-2
dia
-1
) do solo em PD
(Figura 29) foi aos 6 DAI, quando o Eh estava em torno de –100 mV (0,05 m), o
que pode ser explicado como conseqüência do pico de COD (274 mg L
-1
).
Embora este e os ácidos orgânicos tenham sido analisados em amostras
diferentes, os maiores picos dos ácidos (67 mg L
-1
para o acetato e 16,6 mg L
-1
para o propionato) no solo em PD ocorreram nesse mesmo dia, reforçando
aquela explicação, especialmente devido à presença do acetato, um dos
principais precursores do CH
4
(Conrad, 1989; Peters & Conrad, 1996). No solo
em PC, o acetato também apresentou pico de concentração aos 6 DAI,
contudo com o COD ainda em escala crescente, mas já com presença de
efluxo de CH
4
, embora não tão agudamente como no solo em PD (Figura 29).
O efluxo de CH
4
associado a altos valores de Eh obtido no presente
estudo não está de acordo com o proposto por Pannanperuma (1972), ou seja,
93
Eh mínimo de – 200 mV. Todavia, resultados semelhantes aos do presente
estudo também foram verificados por Peters & Conrad (1996), com
metanogênese ocorrendo em Eh entre +70 e 0 mV. Além de aspectos
termodinâmicos, o modo como é feita a medição do Eh (eletrodo de platina) é
um importante aspecto a ser considerado para efeito de comparação dos
resultados. Quanto à termodinâmica, Peters & Conrad (1996) atribuíram a
discordância de seus resultados com o predito pela teoria termodinâmica
(Ponnanperuma, 1972) ao provável fato de que o Eh medido
eletroquimicamente (eletrodo de platina) nem sempre pode ser interpretado
como tendo significado termodinâmico. Além disso, esses autores ressaltam
dois aspectos importantes quanto à relação do início da metanogênese com
fatores eletroquímicos medidos na solução do solo: 1) a redução seqüencial
certamente não é devido somente a reações químicas, todavia é
principalmente o resultado de dominância metabólica de determinados
microrganismos em um dado intervalo de redução, e 2) a produção de CH
4
é
um processo estritamente microbiano.
A medição do Eh pode ser diretamente no solo inundado, com a
inserção do eletrodo, ou indiretamente em amostras da solução do solo sob
atmosfera saturada com gás inerte para induzir a condição anaeróbia, N
2
por
exemplo, como realizado por Peters & Conrad (1996), ou como realizada no
presente estudo. Em comparação aos resultados do presente estudo, teste da
medição direta resultou em valores de Eh menores, sobretudo em período mais
avançado do desenvolvimento do arroz. As medições diretas não foram
realizadas em todas as datas de medição de CH
4
para não danificar o único
eletrodo de platina disponível.
A profundidade em que o coletor de solução do solo foi instalado e a
sua distância até as raízes do arroz também podem estar relacionadas ao
efluxo de CH
4
em altos valores de Eh. Nesta pesquisa, os coletores foram
instalados a 0,05 m de profundidade e isso pode realmente ter influenciado os
resultados do Eh, sobretudo para o solo em PD, visto que a densidade de
massa de raízes das plantas de arroz desse sistema é maior nessa camada
(Figura 23), em relação ao solo em PC. A influência da profundidade de
instalação dos coletores pode ser demonstrada na figura 28. Em ambos os
sistemas de cultivo, os valores de Eh a 0,20 m foram menores do que a 0,05 m,
94
com maiores diferenças no solo em PD. Como a estabilização das leituras de
Eh a 0,20m demandavam mais tempo do que as leituras a 0,05 m, e as demais
coletas tinham etapas de preparo em laboratório, além de coleta a campo,
demandando também significativo tempo, e como a programação era de que
todas as coletas e medidas na solução do solo fossem feitas no mesmo dia da
coleta das amostras de ar, não foram realizadas amostragens da solução do
solo a 0,20 m, o que impediu de se avaliar a concentração de COD nesta
profundidade. Todavia, os coletores foram instalados entre as linhas do arroz, o
que pode ter minimizado de alguma forma o efeito da proximidade das raízes
das plantas de arroz nos valores de Eh.
A superfície das raízes é uma zona aeróbia, onde microrganismos
que oxidam o CH
4
a CO
2
podem sobreviver (Conrad, 1989; Knowles, 1993).
Contudo, ressalta-se que, como já demonstrado, a densidade de massa de
raízes do arroz tende a ser maior na camada (0-0,1 m) superficial do solo em
PD (Figura 23), o que pode exercer maior influência para aumentar os valores
de Eh, em comparação às raízes do arroz no solo em PC. Lindau et al. (1991)
obtiveram efluxo de CH
4
também com Eh maiores do que –200 mV, mas
consideraram mais a variação dos seus resultados, atribuindo-a à proximidade
do eletrodo a zonas oxidadas ou reduzidas em volta das raízes do arroz. Além
disso, a falta de relação do efluxo de CH
4
com o Eh (Figura 30) no presente
estudo pode ser relacionada, em parte, ao fato de que o coletor de solução
estivesse em local que não era o principal ponto de produção de CH
4
.
Observa-se que parte do efluxo de CH
4
do solo em PC ocorreu em
Eh próximo a –100 mV, enquanto que do solo em PD isso ocorreu em Eh
próximo a –50 mV (Figura 30). Este resultado pode explicar porque o efluxo,
em grande parte durante a fase vegetativa do arroz, foi maior no solo em PC
em relação ao solo em PD (Figura 26).
95
-150 -100 -50 0 50 100 150 200 250
0
200
400
600
800
Preparo convencional
Plantio direto
Taxa de efluxo de CH
4
(mg m
-2
dia
-1
)
Potencial redox - Eh (mV)
Figura 30. Taxa de efluxo de CH
4
do solo em preparo convencional e plantio
direto em relação aos valores de Eh. A seta no canto inferior direto do
gráfico representa efluxo de CH
4
do solo em PC com Eh positivo.
Uma questão que pode ser formulada é a seguinte: como a
concentração de C orgânico na camada superficial (0 a 0,025 m) do solo em
PD é maior do que a do solo em PC (Figura 18), não seriam esperadas
maiores taxas de redução na solução do solo em PD ? Talvez não, porque na
camada superficial do solo as trocas gasosas, principalmente de O
2
, com a
atmosfera adjacente é, teoricamente, maior do que em camadas mais
profundas. Outro aspecto é referente à atividade microbiana sobre esse C
orgânico no solo em PD. Como o solo não é revolvido, postula-se que o C
orgânico esteja sob maior proteção ao ataque microbiano do que o C orgânico
no solo em PC. Isto, por sua vez, pode impedir o aumento do pH com a
inundação do solo pela falta de fonte de elétrons para as atividades
metabólicas dos microrganismos, sobretudo nos processos de redução.
Segundo Conrad (1989), os processos de fermentação e “turnover” de H
2
são
limitados em meio ácido. Como adaptação à produção de CH
4
limitada pelo pH,
o aumento deste estimula a produção de CH
4
e a decomposição da matéria
orgânica para prevenir acúmulo de produtos da fermentação (ácidos graxos),
os quais acidificariam mais ainda o ambiente. Se, por algum desequilíbrio nas
rotas de decomposição (ou na dinâmica populacional microbiana), o pH do
meio diminuir, pode haver redução na taxa da decomposição em condições
96
anaeróbias, com conseqüente acúmulo de MO, a menos que, em solos
agrícolas, a adição de resíduos ao solo seja reduzida ou eliminada.
Aos 6 DAI, o efluxo de CH
4
do solo em PC foi oito vezes maior do
que no 1
o
DIA (4 mg m
-2
dia
-1
). Na primeira coleta, o Eh ainda estava positivo
(seta na Figura 30), enquanto que aos 6 DAI, os valores foram de –137 mV
(0,05 m) e –160 mV (0,20 m). Os maiores picos da concentração de acetato
(134 mg L
-1
) e propionato (3,8 mg L
-1
) também ocorreram no 6
o
DAI. O primeiro
pico intenso de efluxo de CH
4
(306 mg m
-2
dia
-1
) do solo em PC (Figura 29) foi
aos 20 DAI, quando o Eh estava em torno de –120 mV, o que também pode ser
explicado como conseqüência do pico de COD (240 mg L
-1
) nesse mesmo dia.
4.3.3.3. Efluxo de CH
4
na demais fases de desenvolvimento do
arroz e fatores controladores
Como o comportamento geral do efluxo de CH
4
do solo entre os
sistemas praticamente não foi diferente em relação à safra anterior, exceto pelo
aumento do efluxo no solo em PD, o que será comentado em particular, as
considerações feitas para explicar os dois picos mais importantes, nas fases
vegetativa e reprodutiva da safra 2002/03, são válidas também para os
resultados desta safra.
No solo em PC, entretanto, o segundo pico (fase reprodutiva do
arroz) não foi tão aparente como ocorreu na safra 2002/03. Após o primeiro e
maior pico de efluxo de CH
4
aos 35 DAI (Tabela 7), o decréscimo da curva de
efluxo nesse sistema foi praticamente linear até o final das amostragens de ar,
com exceção ao pico de efluxo devido à drenagem do solo (104 DAI).
O efluxo de CH
4
do solo não foi diferente entre os sistemas do 1
o
ao
20
o
DAI, com exceção do 6
o
DAI. Neste, o efluxo do solo em PD foi
aproximadamente cinco vezes maior do que o efluxo no solo em PC (Figura 26,
Tabela 7). Neste dia, a concentração de COD na solução do solo em PD (274
mg L
-1
) era mais do que o dobro da concentração do solo em PC (128 mg L
-1
),
explicando o maior efluxo do solo em PD (Figura 29).
O efluxo de CH
4
do solo em PC foi maior do que o efluxo do solo em
PD aos 35, 41 e 48 DAI (Figura 26). Embora a massa seca de parte aérea das
plantas de arroz, em valores absolutos (Figura 31), e a quantidade de matéria
97
seca de resíduos de azevém fossem maiores no solo em PD, o Eh da solução
do solo em PC foi relativamente menor do que o da solução do solo em PD
durante praticamente todo o cultivo. Além disso, a densidade de comprimento
de raízes no solo em PC, em valores absolutos, foi maior do que a do solo em
PD em todas as profundidades avaliadas. A densidade de comprimento de
raízes do solo em PC foi 52 % maior do que a do solo em PD, na média da
camada de 0 a 0,20 m (Figura 32).
7 17274366
0
200
400
600
800
1000
1200
Preparo convencional
Plantio direto
Massa seca de parte aérea (g m
-2
)
Dias após a inundação do solo
Figura 31. Massa seca de parte aérea de plantas de arroz do solo em preparo
convencional e plantio direto, em dias após a inundação. As barras
verticais representam o desvio padrão da média.
A concentração de O
2
nas camadas mais profundas do solo é,
teoricamente, menor do que em camadas superficiais, o que torna esse
ambiente, na presença de compostos orgânicos de fácil decomposição e de
raízes de arroz, de grande potencial para a produção e efluxo de CH
4
para a
atmosfera (Wassmann et al., 1998). De outro modo, 66 % das raízes das
plantas de arroz no solo em PD estavam na camada de 0 a 0,05 m, contra 62
% no solo em PC. Nessa camada, é alta a probabilidade de eventuais
oscilações na lâmina de água resultar em Eh mais altos, reduzindo assim a
taxa metanogênese. Assim, a distribuição de raízes de arroz no perfil do solo
nos sistemas pode ter contribuído para as diferenças observadas no efluxo de
CH
4
.
98
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
38 %
96 %
70 %
24 %
17 %
1
Preparo convencional
Plantio direto
Densidade de comprimento de raízes (cm cm
-3
)
Profundidade (m)
Figura 32. Densidade de comprimento de raízes de plantas de arroz em
profundidades do solo em preparo convencional e plantio direto. As
barras verticais representam o desvio padrão da média.
1
Percentual
a maior no solo em preparo convencional em relação ao plantio
direto.
Ainda com relação à massa seca de parte aérea entre as plantas
dos sistemas de cultivo, e considerando os comentários sobre a relação do
efluxo de CH
4
com a radiação solar, apresentada na figura 22 (safra 2002/03),
nesta safra a correlação demonstrou que, durante a estação de cultivo, outros
fatores influenciaram mais o efluxo de CH
4
do solo em PD do que a radiação
solar, inferido do menor coeficiente de correlação (r = 0,52, p = 0,07) em
relação ao obtido na safra 2002/03 (r = 0,85, p < 0,0001). No solo em PC, as
variações da radiação solar explicaram 57 % da variação no efluxo de CH
4
,
semelhante ao resultado obtido na safra 2002/03.
Em comparação à safra 2002/03, o aumento do efluxo de CH
4
do
solo em PD a partir do 63
o
DAI (Figuras 19 e 26) pode ser relacionado à
diminuição da altura da lâmina da água de inundação do solo (Figura 33),
associada às temperaturas altas do mês de janeiro de 2004 (Figura 17) e à
quantidade maior de massa seca de resíduos do azevém. Da primeira coleta
até a drenagem do solo, as lâminas médias da água de inundação do solo em
PC e em PD foram de 0,10 e 0,07 m, respectivamente. Em relação ao PC, a
lâmina de água sobre o solo em PD foi decrescente a partir do 6
o
DAI e atingiu
o seu menor valor (0,04 m) aos 48 DAI. Desta forma, postula-se que, com a
lâmina de água baixa e temperatura do ar alta, os resíduos do azevém tenham
99
ficado em ambiente oxidado, permitindo a sua decomposição aeróbia e a
produção de compostos orgânicos que foram utilizados na metanogênese, que
possivelmente acontecia em zonas reduzidas, abaixo das zonas oxidadas.
Além disso, os microrganismos em intensa atividade na zona oxidada, ao
consumirem o O
2
em difusão no meio, podem também ter produzido sítios de
anaerobiose, nos quais também pode ter acontecido a produção de CH
4
.
1 6 15 20 35 41 48 55 63 69 76 90 97 104 111
0,00
0,05
0,10
0,15
Preparo convencional
Plantio direto
Drenagem do solo
Altura da lâmina da água
de inundação do solo (m)
Dias após a inundação do solo
Figura 33. Altura da lâmina da água de inundação do solo em preparo
convencional e plantio direto, em dias após a inundação do solo.
Além do exposto no parágrafo anterior, segundo Dingkuhn & Kropff
(1996), a radiação solar alta e o estresse hídrico modificam a relação
fonte/dreno de produtos da fotossíntese na planta. A radiação solar alta diminui
a aérea foliar específica (m
2
kg
-1
de folha) e a partição de assimilados para as
folhas, direcionando-os mais para o crescimento radicular, enquanto um
estresse hídrico leve promove o crescimento radicular, devido ao aumento na
disponibilidade de O
2
. Desta forma, supõe-se que o abaixamento da lâmina da
água de inundação pode ter funcionado como uma drenagem, o que
estimularia a decomposição dos resíduos do azevém em meio aeróbio e o
enraizamento das plantas de arroz, com maior dreno de assimilados para essa
atividade, e, portanto aumentaria a disponibilidade de C para a metanogênese.
No solo em PC, a oscilação da altura da lâmina da água não foi tão
brusca como no solo em PD, não chegando a interferir na dinâmica do efluxo
de CH
4
durante o cultivo do arroz, em comparação à safra 2002/03. Contudo, a
100
radiação solar na safra 2003/04, principalmente nos meses de dezembro,
janeiro e fevereiro, foi maior do que na safra anterior, o que pode explicar o
maior efluxo de CH
4
, visto que a quantidade de resíduos de azevém não variou
entre as safras. Em períodos semelhantes após a inundação do solo, o efluxo
em 2003/04 foi maior do que em 2002/03 (Figuras 19 e 26).
4.3.3.4. Fatores ambientais controladores do efluxo de CH
4
durante o cultivo do arroz
Não houve relação do efluxo de CH
4
com a temperatura do solo em
ambos os sistemas cultivo. O efeito da radiação solar sobre a produção de
massa seca de parte aérea do arroz (Figura 31), sobretudo no solo em PD, e,
portanto, sobre a produção de CH
4
, como já comentado, foi menor do que na
safra anterior.
4.3.3.5. Efluxo sazonal de CH
4
O efluxo sazonal de CH
4
(111 dias) do solo em PC e em PD foi de
38 e de 36 g m
-2
, respectivamente (Tabela 7). Na média dos dois sistemas de
cultivo, 47 % do efluxo sazonal ocorreu na fase vegetativa, após a inundação
do solo, 28 % na fase reprodutiva e 25 % na fase de maturação dos grãos de
arroz, concordando, com alguma variação, com os percentuais obtidos na safra
2002/03.
A concentração do efluxo sazonal na fase vegetativa de
desenvolvimento do arroz foi consistente entre as safras avaliadas. É
importante salientar que nesta fase são definidos dois importantes
componentes de rendimento do arroz, o número de perfilhos e a matéria verde
total. Portanto, esses resultados indicam que medidas para reduzir o efluxo de
CH
4
devem ser implementadas na fase vegetativa, ou antes dela, entretanto
com cautela para não comprometer a produtividade da cultura do arroz.
101
4.3.3.6. Efluxo sazonal de CH
4
versus produtividade de grãos de
arroz
Os resultados desta safra demonstram que o sistema PD tem
potencial de mitigar o efluxo de CH
4
do solo para a atmosfera, em comparação
ao sistema PC. À exceção da segunda parte da estação de cultivo, o solo em
PD emitiu menos CH
4
do que o solo em PC na fase vegetativa do arroz. Não
fosse o efeito, principalmente, da diminuição da lâmina da água de inundação
no solo em PD, seria de se esperar, neste sistema, a mesma consistência de
dinâmica geral dos resultados apresentados pelo solo em PC entre as duas
safras avaliadas. Salienta-se que as condições atmosféricas na safra 2003/04
foram mais favoráveis ao cultivo do arroz do que as da safra 2002/03, que teve
um período chuvoso antes do início do cultivo do arroz, dificultando e atrasando
as atividades nesse sentido. Estas melhores condições climáticas resultaram
em melhor produtividade de grãos, tanto nos experimentos estudados nesta
pesquisa, como em condições de lavoura comercial. A produtividade nos
experimentos estudados foi de 7,7 t ha
-1
no PD e de 8,4 t ha
-1
no PC,
representando, respectivamente, um incremento de 30 e 14 % na produtividade
de grãos de arroz em relação à safra 2002/03.
Desta forma, à semelhança da safra anterior, a quantidade de CH
4
emitida para a atmosfera para cada quilograma de arroz produzido foi de 47 g
no solo em PD e de 45 g no solo em PC. Entre as safras, essa relação foi a
mesma para o PC, enquanto que para o PD, o aumento dessa relação nesta
safra anulou o incremento na produtividade obtido em 2003/04. Contudo, com
relação somente ao período da fase vegetativa, o efluxo de CH
4
do solo em PD
foi 20 % menor do que o efluxo do solo em PC, demonstrando ainda assim o
potencial deste sistema de manejo do solo em mitigar o efluxo de CH
4
do solo
para a atmosfera.
4.4. Conclusões
Os estoques de C orgânico do solo inundado (0-0,50 m) não foram
diferentes entre os sistemas de cultivo, com o PC e o PD apresentando 51 e 53
Mg C ha
-1
, respectivamente. O teor de C orgânico do solo em PD foi 141 %
102
maior do que o do solo em PC na camada de 0 a 0,025 m, enquanto que nas
demais camadas o solo em PC apresentou, em temos absolutos, relativa
superioridade em relação ao solo em PD.
Durante a safra 2002/03, com exceção dos primeiros quinze dias
após a inundação do solo, o efluxo de CH
4
do solo em PD foi menor do que o
do solo em PC, sendo que metade do efluxo sazonal, na média dos sistemas,
ocorreu na fase vegetativa do arroz. Nessa fase, o sistema PD mitigou 23 % do
efluxo de CH
4
do solo para a atmosfera em relação ao sistema PC. O efluxo
sazonal de CH
4
do solo em PD foi 30 % menor do que o do solo em PC,
correspondendo a 2.100 kg CO
2
-equivalentes ha
-1
, eqüivalente a 0,57 Mg de C
equivalente ha
-1
. A temperatura do solo e a radiação solar, de forma associada,
explicaram 65 % e 90 % das variações no efluxo de CH
4
do solo em PC e PD,
respectivamente.
Durante a safra 2003/04, com exceção da segunda coleta e somente
na fase vegetativa do arroz, o efluxo de CH
4
do solo em PD foi menor do que o
do solo em PC, enquanto que nas demais coletas os sistemas não foram
diferentes entre si. Nessa fase, o sistema PD mitigou 20 % do efluxo de CH
4
do
solo para a atmosfera em relação ao sistema PC. Também nesta safra,
aproximadamente metade do efluxo sazonal, na média dos sistemas, ocorreu
na fase vegetativa do arroz, demonstrando que intervenções de práticas de
manejo do solo visando a mitigação do efluxo de CH
4
devam ser
implementadas nessa fase de desenvolvimento do arroz, sem contudo
desconsiderar aspectos relacionados à produtividade de grãos. O efluxo
sazonal de CH
4
do solo não foi diferente entre os sistemas de cultivo,
entretanto, de forma consistente, o sistema PD mitigou o efluxo de CH
4
para a
atmosfera na fase vegetativa do arroz. O efluxo de CH
4
não apresentou relação
com a temperatura do solo em ambos os sistemas de cultivo. Em comparação
aos resultados da safra 2002/03, a relação do efluxo de CH
4
com a radiação
solar foi menor no solo em PD e semelhante no solo em PC.
No contexto das mudanças climáticas globais, os resultados do
presente trabalho evidenciam o potencial que o sistema PD tem em mitigar a
participação agrícola no efluxo de CH
4
de solo cultivado com arroz irrigado.
5. ESTUDOS EM PERSPECTIVA
Os resultados deste trabalho demostram a importância do
entendimento das influências de práticas agrícolas sobre os fluxos de C no
sistema solo-atmosfera. Representam também no Sul do Brasil a primeira
aproximação nessa direção com medidas diretas dos efluxos de CO
2
e CH
4
e
ensejam estudos para avanço desse entendimento, especialmente no que diz
respeito à identificação de práticas que reduzam os efluxos. Alguns exemplos
de estudos são:
1. isolamento em laboratório das influências de fatores controladores
aplicados às condições subtropicais, sobretudo de solo e manejo (aplicação
de tipos e doses de fertilizantes e resíduos vegetais, relação dos efluxos
com as frações da MOS, relação dos efluxos com a densidade do solo etc.);
2. medição dos efluxos em outras regiões do Rio Grande do Sul;
3. medição dos efluxos ao longo do ano, com freqüência em função do
objetivo da pesquisa (semanal, quinzenal ou mensal);
4. coletas de 24 horas ao longo das estações do ano, associadas ao
monitoramento de fatores intervenientes nos processos de produção e
efluxo de gases no solo aeróbio e anaeróbio;
5. avaliação dos efeitos de práticas de manejo e das condições ambientais na
decomposição microbiana dos resíduos vegetais que permanecem no solo
entre as safras de arroz, tanto do ponto de vista dos efluxos de CO
2
e N
2
O
neste período, quanto de CH
4
durante a safra de arroz; e
6. monitoramento anual dos efluxos de CO
2
e CH
4
em ecossistemas naturais.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ADDISCOTT, T. M. Entropy and sustainability.
European Journal of Soil
Science
, Oxford, v.46, n.2, p.161-168, 1995.
ALEXANDER, M.
Microbial Ecology. New York: J. Wiley, 1971. 511p.
AMADO, T.J.C. et al. Potencial de culturas de cobertura em acumular carbono
e nitrogênio no solo no plantio direto e a melhoria da qualidade ambiental.
Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.25, n.1, p.189-197, 2001.
AMADO, T.J.C.; FERNANDEZ, S.B.; MIELNICZUK, J. Nitrogen availability as
affected tem years of cover crop and tillage systems in southern Brazil.
Journal
of Soil and Water Conservation
, Ankeny, v.53, n.3, p.268-271, 1998.
ANDERSON, J.P.E. Soil respiration. In : PAGE, A.L. et al. (Eds.)
Methods of
soil analysis
. 2. ed. Madison: ASA, 1982. Part 2, p.837-871. (Agronomy
Monograph, 9).
AULAKH, M.S. et al. Crop residue type and placement effects on denitrification
and mineralization. Soil Science Society of American Journal, Madison, v.55,
n.4, p.1020-1025, 1991.
AULAKH, M.S. et al. Characterization of root exudates at different growth
stages of tem rice (
Oryza sativa L.) cultivars. Plant Biology, New York, v.3, n.2,
p.139-148, 2001.
BACH, W. Growing consensus and challenges regarding a greenhouse climate.
In: INTERNATIONAL RICE RESEARCH INSTITUTE.
Climate and food
security
. Manila: IRRI, 1989. p.289-304.
BALDOCK, J.A.; SKJEMSTAD, J.O. Role of the soil and minerals in protecting
natural organic materials against biological attack.
Organic Geochemistry,
Oxford, v.31, n.7-8, p.697-710, 2000.
BALL, B.C., SCOTT, A., PARKER, J.P. Field N
2
O, CO
2
and CH
4
fluxes in
relation to tillage, compaction and soil quality in Scotland.
Soil and Tillage
Research
, Amsterdam, v.53, n.1, p.29-39, 1999.
105
BAVER, L.D.; GARDNER, W.H.; GARDNER, W.R. Soil physics. New York: J.
Wiley, 1972. 498p.
BAYER, C.
Dinâmica da matéria orgânica em sistemas de manejo de
solos
. 1996. 240f. Tese (Doutorado) – Curso de Pós-Graduação em Ciência do
Solo, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Faculdade de Agronomia,
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1996.
BAYER, C; MIELNICZUK, J. Nitrogênio total de um solo submetido a diferentes
métodos de preparo e sistemas de cultura.
Revista Brasileira de Ciência do
Solo
, Campinas, v.21, n.2, p.235-239, 1997.
BAYER, C.; MIELNICZUK, J. Dinâmica e função da matéria orgânica. In:
SANTOS, G.A.; CAMARGO, F.A.O. (Eds.).
Fundamentos da matéria
orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. Porto Alegre:
Genesis, 1999. p.9-26.
BAYER, C. et al. Effect of no-till cropping systems on soil organic matter in a
sandy clay loam Acrisol from southern Brazil monitored by electron spin
resonance and nuclear magnetic resonance.
Soil and Tillage Research,
Amsterdam, v.53, n.2, p.95-104, 2000a.
BAYER, C.; MIELNICZUK, J.; MARTIN-NETO, L. Efeito de sistemas de preparo
e de cultura na dinâmica da matéria orgânica e na mitigação das emissões de
CO
2
. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.24, n.3, p.599-607,
2000b.
BAYER, C. et al. Organic matter storage in a sandy clay loam Acrisol affected
by tillage and cropping systems in southern Brazil.
Soil and Tillage Research,
Amsterdam, v.54, n.1-2, p.101-109, 2000c.
BAYER, C. et al. Changes in soil organic matter fractions under subtropical
no-till cropping systems. Soil Science Society of America Journal, Madison,
v.65, n.5, p.1473-1478, 2001.
BERGAMASCHI, H. et al.
Clima da Estação Experimental da UFRGS (e
Região de Abrangência)
. Porto Alegre: UFRGS, 2003. 78p.
BODEGOM, P.M. VAN.; STAMS, A.J.M. Effects of alternative electron
acceptors and temperature on methanogenesis in rice paddy soils.
Chemosphere, Amsterdam, v.39, n.2, p.167-182, 1999.
BOHM, W.
Methods of studying roots systems. New York: Springer-Verlag,
1979. 189p.
BOHNEN, H. et al. Ácidos orgânicos em sistemas de cultivo com arroz irrigado.
In: REUNIÃO SUL BRASILEIRA DE CIÊNCIA DO SOLO, 4, 2002, Porto
Alegre.
Anais ... Porto Alegre: NRS-SBCS, 2002. 1 CD-ROM.
BRAGAGNOLO, N.; MIELNICZUK, J. Cobertura do solo por resíduos de oito
seqüências de culturas e seu relacionamento com a temperatura e umidade do
solo, germinação e crescimento inicial do milho. Revista Brasileira de Ciência
do Solo
, Campinas, v.14, n.1, p.91-98, 1990a.
106
BRAGAGNOLO, N.; MIELNICZUK, J. Cobertura do solo por palha de trigo e
seu relacionamento com a temperatura e umidade do solo.
Revista Brasileira
de Ciência do Solo
, Campinas, v.14, n.3, p.369-374, 1990b.
BRONSON, K.F.; MOSIER, A.R. Nitrous oxide emissions and methane
consumption in wheat and corn-cropped systems in northeastern Colorado. In:
HARPER, L.A.; MOSIER, A.R.; DUXBURY, J.M. (Eds.).
Agricultural
ecosystem effects on trace gases and global climate change
. Wisconsin:
American Society of Agronomy, 1993. p.133-144. (ASA Special Publication).
BRONSON, K.F.; SINGH, U. Nitrous oxide emissions from flooded rice. In:
PENG, S. et al. (Eds.).
Climate change and rice. Berlin Heidelberg:
Springer-Verlag, 1995. p.116-121.
BRONSON, K.F. et al. Automated chamber measurements of methane and
nitrous oxide flux in a flooded rice soil: II. Fallow period emissions.
Soil Science
Society of American Journal
, Madison, v.61, n.3, p.988-993, 1997.
BUYANOVSKY, G.A.; WAGNER, G.H.; GANTZER, C.J. Soil respiration in a
winter wheat ecosystem.
Soil Science Society of American Journal,
Madison, v.50, n.2, p.338-344, 1986.
BYRNES, B.H.; AUSTIN, E.R.; TAYS, B.K. Methane emissions from flooded
soils and plants under controlled conditions. Soil Biology and Biochemistry,
Amsterdam, v.27, n.3, p.331-339, 1995.
CAI, Z. et al. Methane and nitrous oxide emissions from rice paddy fields as
affected by nitrogen fertilizers and water management. Plant and Soil,
Dordrecht, v.196, n.1, p.7-14, 1997.
CANNEL, R.Q.; LYNCH, J.M. Possible adverse effects of decomposing crop
residues on plant growth. In: INTERNATIONAL RICE RESEARCH INSTITUTE.
Organic matter and rice. Manila: IRRI, 1984. p.455-475.
CHIDTHAISONG, A.; WATANABE, I. Methane formation and emission from
flooded rice soil incorporated with
13
C-labeled rice straw. Soil Biology and
Biochemistry
, Amsterdam, v.29, n.8, p.1173-1181, 1997.
CHO, D.Y.; PONNAMPERUMA, F.N. Influence of soil temperature on the
chemical kinetics of flooded soils and the growth of rice.
Soil Science,
Hagerstown, v.112, n.3, p.184-194, 1971.
CIOTTA, M.N. et al. Manejo da calagem e seu efeito sobre componentes da
acidez de um oxisol sob plantio direto. Revista Brasileira de Ciência do Solo,
Viçosa, v.27, n.2, p.527-535, 2004.
CONRAD, R. Control of methane production in terrestrial ecosystems. In:
ANDREAE, M.O.; SCHIMEL, D.S. (Eds.). Exchange of traces gases between
terrestrial ecosystems and the atmosphere
: report of the Dahlem Workshop.
Berlin: Wiley, 1989. p.39-58.
107
CORTON, T.M. et al. Methane emission from irrigated and intensively managed
rice field in Central Luzon (Philippines).
Nutrient Cycling in Agroecosystems,
Dordrecht, v.58, n.1-3, p.37-53, 2000.
COSTA, F.S. et al. Propriedades físicas de um Latossolo Bruno afetadas pelos
sistemas de plantio direto e preparo convencional.
Revista Brasileira de
Ciência do Solo
, Viçosa, v.27, n.3, p.527-535, 2003.
COSTA, F.S. et al. Aumento de matéria orgânica num Latossolo Bruno em
plantio direto.
Ciência Rural, Santa Maria, v.34, n.2, p.587-589, 2004.
DEBARBA, L.; AMADO, T.J.C. Desenvolvimento de sistemas de produção de
milho no sul do Brasil com características de sustentabilidade.
Revista
Brasileira de Ciência do Solo
, Viçosa, v.21, n.3, p.473-480, 1997.
DE DATTA, S.K.; HUNDAL, S.S. Effects of organic matter management on land
preparation and structural regeneration in rice-based cropping systems. In:
INTERNATIONAL RICE RESEARCH INSTITUTE.
Organic matter and rice.
Manila: IRRI, 1984. p.399-416.
DICK, W.A. et al. Impacts of agricultural management practices on C
sequestration in forest-derived soils of the eastern corn belt.
Soil and Tillage
Research
, Amsterdam, v.47, n.3-4, p.235-244, 1998.
DIEKOW, J.
Estoque e qualidade da matéria orgânica do solo em função
de sistemas de culturas e adubação nitrogenada no sistema plantio
direto
. 2003. 164f. Tese (Doutorado) – Programa de Pós-Graduação em
Ciência do Solo, Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio
Grande do Sul, Porto Alegre, 2003.
DINGKUHN, M.; KROPFF, M. Rice. In: ZAMSKI, E.; SCHAFFER, A.A. (Eds.).
Photoassimilate distribution in plants and crops – source-sink relationships.
New York: Marcel Dekker, 1996. p.519-547.
DLUGOKENCKY, E.J. et al. The growth rate and distribution of atmospheric
methane.
Journal of Geophysical Research, Washington, v.99, n.D8,
p.17021-17043, 1994.
DORAN, J.W. Microbial biomass and mineralizable nitrogen distributions in
no-tillage and plowed soils.
Biology and Fertility of Soils, New York, v.5, n.1,
p.68-75, 1987.
DRINKWATER, L.E.; WAGONER, P.; SARRANTONIO, M. Legume-based
cropping systems have reduced carbon and nitrogen losses. Nature, London,
v.396, n.6708, p.262-265, 1998.
DUIKER, S.W; LAL, R. Carbon budget study using CO
2
flux measurements
from a no till system in central Ohio.
Soil and Tillage Research, Amsterdam,
v.54, n.1-2, p.21-30, 2000.
DULEY, F.L. Surface factors affecting the rate of intake of water by soils.
Proceedings of Soil Science Society American, Madison, v.4, p.60-64, 1939.
108
DUXBURY, J.M.; HARPER, L.A.; MOSIER, A.R. Contributions of
agroecosystems to global climate change. In: HARPER, L.A.; MOSIER, A.R.;
DUXBURY, J.M. (Eds.).
Agricultural ecosystem effects on trace gases and
global climate change
. Wisconsin: American Society of Agronomy, 1993.
p.1-18. (ASA Special Publication, 55).
ELLERT, B.H.; BETTANY, J.R. Calculation organic matter an nutrients stored in
soils under contrasting management regimes.
Canadian Journal of Soil
Science
, Ottawa, v.75, n.4, p.529-538, 1995.
EMBRAPA.
Manual de Métodos de Análise de Solo. 2 ed. Rio de Janeiro:
Embrapa Solos, 1997. 212p.
EMBRAPA. Inventário de Emissões de Gases de Efeito Estufa
provenientes de atividades agrícolas no Brasil: emissões de metano
provenientes de arroz irrigado por inundação (relatório revisado). Jaguariúna,
1998.
EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro, RJ).
Sistema brasileiro de classificação de solos. Brasília: Embrapa Produção de
Informação, 1999. 412 p.
FEBRAPDP – Federação Brasileira de Plantio Direto na Palha, Ponta Grossa.
Contém informações institucionais, técnicas, notícias, projetos,
publicações e serviços
. Disponível em: http://www.febrapdp.org.br. Acesso
em: 01/12/2004.
FELLER, C.; BEARE, M.H. Physical control of soil organic matter dynamics in
the tropics.
Geoderma, Amsterdam, v.79, n.1-4, p.69-116, 1997.
FEPAGRO.
Contém informações institucionais, técnicas, notícias,
projetos, publicações e serviços
. Disponível em:
http://www.fepagro.rs.gov.br. Acesso em: 26/03/03.
FEPAM.
Contém informações institucionais, técnicas, notícias, projetos,
publicações e serviços
. Disponível em: http://www.fepam.rs.gov.br. Acesso
em: 26/03/03.
FORTIN, M.C.; ROCHETTE, P.; PATTEY, E. Soil carbon dioxide fluxes from
conventional and no-tillage small-grain cropping systems.
Soil Science Society
of American Journal
, Madison, v.60, n.5, p.1541-1547, 1996.
FRANZLUEBBERS, A.J.; HONS, F.M.; ZUBERER, D.A. Long-term changes in
soil carbon and nitrogen pools in wheat management systems.
Soil Science
Society of American Journal
, Madison, v.58, n.6, p.1639-1645, 1994.
FRANZLUEBBERS, A.J.; HONS, F.M.; ZUBERER, D.A. Tillage-induced
seasonal changes in soil physical properties affecting soil CO
2
evolution under
intensive cropping.
Soil and Tillage Research, Amsterdam, v.34, n.1, p.41-60,
1995.
109
FREIJER, J.I.; BOUTEN, W. A comparison of field methods for measuring soil
carbon dioxide evolution: experiments and simulation.
Plant and Soil,
Dordrecht, v.135, n.1, p.133-142, 1991.
FREITAS, V.H.
Eficiência de sistemas de preparo do solo e de culturas no
fornecimento de nitrogênio para o milho
. 1988. 148f. Dissertação (Mestrado)
Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Faculdade de Agronomia,
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1988.
FRENZEL, P.; BOSSE, Y.; JANSSEN, P.H. Rice roots and methanogenesis in
paddy soil: ferric iron as an alternative electron acceptor in the rooted soil.
Soil
Biology and Biochemistry
, Amsterdam, v.31, n.3, p.421-430, 1999.
GAO, S.; TANJI, K.K.; SCARDACI, S.C.; CHOW, A.T. Comparison of redox
indicators in a paddy soil during rice-growing season.
Soil Science Society of
American Journal
, Madison, v.66, n.3, p.805-817, 2002.
HANSEN, S.; MÆHLUM, J.E.; BAKKEN, L.R. N
2
O and CH
4
fluxes in soil
influenced by fertilization and tractor traffic.
Soil Biology and Biochemistry,
Amsterdam, v.25, n.5, p.621-630, 1993.
HATFIELD, J.L.; STEWART, B.A.
Soil biology: effects on soil quality.
Advances in Soil Science, Boca Raton: Lewis, 1993, 169p.
HOLLAND, E.A.; COLEMAN, D.C. Litter placement effects on microbial and
organic matter dynamics in an agroecosystem. Ecology, Washington, v.68, n.2,
p.425-433, 1987.
HUANG, Y.; SASS, R.L.; FISHER, Jr. F.M. Methane emission from Texas rice
paddy soils. 2. Seasonal contribution of rice biomass production to CH
4
emission.
Global Change Biology, Oxford, v.3, n.6, p.491-500, 1997.
IAEA - International Atomic Energy Agency.
Manual on measurement of
methane and nitrous oxide emissions from agriculture
: Vienna: IAEA, 1992.
91p. (IAEA. TECDOC, 674).
IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change.
Climate change 2001: the
scientific basis. United Kingdom: Cambridge University Press, 2001. 881p.
IRGA. Contém informações institucionais, técnicas, notícias, projetos,
publicações e serviços
. Disponível em: http://www.irga.rs.gov.br. Acesso em:
26/10/04.
JANZEN, H.H. et al. Management effects on soil C storage on the Canadian
prairies. Soil and Tillage Research, Amsterdam, v.47, n.3-4, p.181-195, 1998.
JENKINSON, D.S. The Rothamsted long-term experiments: are they still of
use?
Agronomy Journal, Madison, v.83, n.1, p.2-10, 1991.
JENSEN, L.S. et al. Soil surface CO
2
flux as an index of soil respiration in situ:
a comparison of two chamber methods.
Soil Biology & Biochmestry,
Amsterdam, v.28, n.10-11, p.1297-1306, 1996.
110
JORDAN Jr., J.H.; PATRICK Jr. W.H.; WILLIS, W.H. Nitrate reduction by
bacteria isolated from waterlogged Crowley soil.
Soil Science, Hagerstown,
v.104, n.2, p.129-133, 1967.
KERN, J.S.; JOHNSON, M.G. Conservation tillage impacts on national soil and
atmospheric carbon levels.
Soil Science Society of American Journal,
Madison, v.57, n.1, p.200-210, 1993.
KESSAVALOU, A. et al. Greenhouse gas fluxes following tillage and wetting in
a wheat-fallow cropping system.
Journal of Environmental Quality, Madison,
v.27, n.5, p.1105-1116, 1998.
KIRK, G.J.D.; SOLIVAS, J.L.; BEGG, C.B.M. The rice root-soil interface. In:
KIRK G.J.D. (ed.).
Rice roots: nutrient and water use: selected papers from the
International Rice Research Conference. Manila: IRRI, 1994. p.1-10.
KNOWLES, R. Methane: processes of production and consumption. In:
HARPER, L.A.; MOSIER, A.R.; DUXBURY, J.M. (Eds.).
Agricultural
ecosystem effects on trace gases and global climate change
. Wisconsin:
American Society of Agronomy, 1993. p.145-156. (ASA Special Publication,
55).
KRAVCHENKO, I. et al. Short- and medium-term effects of NH
4
+
on CH
4
and
N
2
O fluxes in arable soils with a different texture. Soil Biology and
Biochemistry
, Amsterdam, v.34, n.5, p.669-678, 2002.
KRISTENSEN, H.L.; McCARTY, G.W.; MEISINGER, J.J. Effects of soil
disturbance on mineralization of organic soil nitrogen.
Soil Science Society of
American Journal
, Madison, v.64, n.1, p.371-378, 2000.
LAL, R.; LOGAN, T.J. Agricultural activities and greenhouse gas emissions from
soils of the tropics. In: LAL, R. et al. (Eds.).
Soil management and
greenhouse effect
. Boca Raton: CRC Lewis, 1995. p.293-307. (Advances in
Soil Science).
LAUREN, J.G.; DUXBURY, J.M. Methane emissions from flooded rice amended
with a green manure. In: HARPER, L.A.; MOSIER, A.R.; DUXBURY, J.M.
(Eds.).
Agricultural ecosystem effects on trace gases and global climate
change
. Wisconsin: American Society of Agronomy, 1993. p.183-192. (ASA
Special Publication, 55).
LE MER, J.; ROGER, P. Production, oxidation, emission and consumption of
methane by soils: a review. European Journal of Soil Biology, Paris, v.37,
n.1, p.25-50, 2001.
LEFFELAAR, P.A. Water movement, oxygen supply and biological processes
on the aggregate scale. Geoderma, Amsterdam, v.57, n.1-4, p.143-165, 1993.
LIESACK, W.; SCHNELL, S.; REVSBECH, N.P. Microbiology of flooded rice
paddies.
FEMS Microbiology Reviews, Amsterdam, v.24, n.5, p.625-645,
2000.
111
LINDAU, C.W. et al. Fertilizer effects on dinitrogen, nitrous oxide, and methane
emissions from lowland rice.
Soil Science Society of American Journal,
Madison, v.54, n.6, p.1789-1794, 1990.
LINDAU, C.W. et al. Effects of urea fertilizer and environmental factors on CH
4
emissions from Louisiana, USA rice field.
Plant and Soil, Dordrecht, v.136, n.2,
p.195-203, 1991.
LINDAU, C.W.; PATRICK JR, W.H.; DELAUNE, R.D. Factors affecting methane
production in flooded rice soils. In: HARPER, L.A.; MOSIER, A.R.; DUXBURY,
J.M. (Eds.).
Agricultural ecosystem effects on trace gases and global
climate change
. Wisconsin: American Society of Agronomy, 1993a. p.157-165.
(ASA Special Publication, 55).
LINDAU, C.W.; BOLLICH, P.K. Methane emissions from Louisiana 1st and
ratoon crop rice.
Soil Science, Hagerstown, v.156, n.1, p.42-48, 1993b.
LINDAU, C.W.; BOLLICH, P.K.; DELAUNE, R.D. Effect of rice variety on
methane emission from Louisiana rice.
Agriculture, Ecosystems and
Environment
, Amsterdam, v.54, n.1-2, p.109-114, 1995.
LINN, D.M.; DORAN J.W. Effect of water-filled pore space on carbon dioxide
and nitrous oxide production in tilled and nontilled soils.
Soil Science Society
of American Journal
, Madison, v.48, n.6, p.1267-1272, 1984.
LOVATO, T.
Dinâmica do carbono e nitrogênio do solo afetada por
preparos do solo, sistemas de cultura e adubo nitrogenado
. 2001. 133f.
Tese (Doutorado) – Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo,
Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto
Alegre, 2001.
LUEDERS, T.; FRIEDRICH, M. Archaeal population dynamics during sequential
reduction processes in rice field soil.
Applied and Environmental
Microbiology
, Washington, v.66, n.7, p.2732-2742, 2000.
LUNDEGÅRDH, H. Carbon dioxide evolution of soil and crop growth.
Soil
Science
, Hagerstown, v.23, n.6, p.417-453, 1927.
MANAHAN, S.E.
Environmental chemistry. 7. ed. Boca Raton: CRC Lewis
Publishers, 2000, 898p.
MARCOLIN, E. et al. Rendimento de grãos e consumo de água em três
sistemas de cultivo de arroz irrigado. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE
ARROZ IRRIGADO, 2., 2001, Porto Alegre.
Anais... Porto Alegre: IRGA, 2001.
p. 241- 243.
MILLAR, N.; BAGGS, E.M. Chemical composition, or quality, of agroforestry
residues influences N
2
O emissions after their addition to soil. Soil Biology and
Biochemistry
, Amsterdam, v.36, n.6, p.935-943, 2004.
MITSCH, W.J; WU, X. Wetlands and global change. In: LAL, R. et al. (Eds.).
Soil management and greenhouse effect. Boca Raton: CRC Lewis, 1995.
p.205-230. (Advances in Soil Science).
112
MORITA, S.; YAMAZAKI, K. Root system. In: MATSUO, T. et al. (Eds.).
Science of the rice plant. Tokyo: Food and Agriculture Policy Research
Center, 1993. 3v. v.1: Morphology. p.161-186.
MOSIER, A.R. Chamber and isotope techniques. In. ANDREAE, M.O.;
SCHIMEL, D.S. (Eds.).
Exchange of traces gases between terrestrial
ecosystems and the atmosphere
: report of the Dahlem Workshop. Berlin:
Wiley, 1989. p.175-187.
MOSIER, A. et al. Methane and nitrous oxide fluxes in native, fertilized and
cultivated grasslands.
Nature, London, v.350, n.6316, p.330-332, 1991.
MURAYAMA, N. Development and senescence. In: MATSUO, T. et al. (Eds.).
Science of the rice plant. Tokyo: Food and Agriculture Policy Research
Center, 1995. 3v. v.2: Physiology. p.119-178.
NEUE, H.U. et al. Factors affecting methane emission from rice fields.
Atmospheric Environment, Amsterdam, v.30, n.10-11, p.1751-1754, 1996.
NORMAN, J.M.; GARCIA, R.; VERMA, S.B. Soil surface CO
2
fluxes and the
carbon budget of a grassland.
Journal of Geophysical Research,
Washington, v.97, n.D17, p.18845-18853, 1992.
NOUCHI, I.; MARIKO, S.; AOKI, K. Mechanisms of methane transport from the
rhizosphere to the atmosphere through rice plants. Plant Physiology,
Baltimore, v.94, n.1, p.59-66, 1990.
PARKIN, T.B. Spatial variability of microbial processes in soil – a review.
Journal of Environmental Quality, Madison, v.22, n.3, p.409-417, 1993.
PATRICK, W.H. Jr.; REDDY, C.N. Chemical changes in rice soils. In:
INTERNATIONAL RICE RESEARCH INSTITUTE.
Soils and rice. Manila: IRRI,
1978, p.361-379.
PAUL, E.A.; CLARK, F.E. Soil microbiology and biochemistry. 2. ed. San
Diego: Academic Press, 1996, 340p.
PAUSTIAN, K. et al. Agricultural soils as a sink to mitigate CO
2
emissions. Soil
Use and Management
, Wallingford, v.13, n.1, p.230-244, 1997.
PETERS, V.; CONRAD, R. Sequential reduction processes and initiation of CH
4
production upon flooding of oxic upland soils.
Soil Biology and Biochemistry,
Amsterdam, v.28, n.3, p.371-382, 1996.
PONNAMPERUMA, F.N. The chemistry of submerged soils.
Advances in
Agronomy
, New York, v.24, p.29-96, 1972.
QUEMADA, M.; CABRERA, M.L. Carbon and nitrogen mineralized from leaves
and stems of four cover crops. Soil Science Society of American Journal,
Madison, v.59, n.2, p.471-477, 1995.
113
RAO, D.; MIKKELSEN, D.S. Effects of acetic, propionic and butyric acids on
young rice seedling’s growth.
Agronomy Journal, Madison, v.69, n.6,
p.923-928, 1977a.
RAO, D.N.; MIKKELSEN, D.S. Effects of acetic, propionic and butyric acids on
rice seedling growth and nutrition.
Plant and Soil, Dordrecht, v.47, n.2,
p.323-334, 1977b.
RASMUSSEN, R.A.; KHALIL, M.A.K. Atmospheric traces gases: trends and
distributions over the last decade.
Science, London, v.232, n.4758,
p.1623-1624, 1986.
REICOSKY, D.C. et al. Soil organic matter changes resulting from tillage and
biomass production.
Journal of soil and Water Conservation, Ankeny, v.50,
n.3, p.253-261, 1995.
REICOSKY, D.C.; DUGAS, W.A.; TORBERT, H.A. Tillage-induce soil carbon
dioxide loss from different cropping systems.
Soil and Tillage Research,
Amsterdam, v.41, n.1-2, p.105-118, 1997.
REICOSKY, D.C. et al. Effects of residue management and controlled traffic on
carbon dioxide and water loss.
Soil and Tillage Research, Amsterdam, v.52,
n.3-4, p.153-165, 1999.
ROCHETTE, P. et al. Description of a dynamic closed chamber for measuring
soil respiration and its comparison with other techniques. Canadian Journal of
Soil Science
, Ottawa, v.77, n.2, p.195-203, 1997.
RODHE, H. A comparison of the contribution of various gases to the
greenhouse effect.
Science, London, v.248, n.4960, p.1217-1219, 1990.
SALTON, J.C.; MIELNICZUK, J. Relações entre sistemas de preparo,
temperatura e umidade do solo de um Podzólico Vermelho-Escuro de Eldorado
do Sul (RS). Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v.19, n.2,
p.313-319, 1995.
SANHUEZA, E. et al. Effect of plowing on CO
2
, CO, CH
4
, N
2
O, and NO fluxes
from tropical savannah soils.
Journal of Geophysical Research, Washington,
v.99, n.D8, p.16429-16434, 1994.
SASS, R.L.; CICERONE, R.J. Photosynthate allocations in rice plants: food
production or atmospheric methane ?
Proceedings of the National Academy
of Sciences of the United States of America
, Washington, v.99, n.19,
p.11993-11995, 2002.
SASS, R.L.; FISHER, F.M. Methane emission from rice field as influenced by
solar radiation, temperature, and straw incorporation. Global Biogeochemical
Cycles
, Washington, v.5, n.4, p.335-350, 1991.
114
SCHIMEL, J.P.; HOLLAND, E.A.; VALENTINE, D. Controls of methane flux
from terrestrial ecosystems. In: HARPER, L.A.; MOSIER, A.R.; DUXBURY, J.M.
(Eds.).
Agricultural ecosystem effects on trace gases and global climate
change
. Wisconsin: American Society of Agronomy, 1993. p.167-182. (ASA
Special Publication, 55).
SCHÜTZ, H.; SEILER, W. Methane flux measurements: methods and results.
In: ANDREAE, M.O.; SCHIMEL, D.S. (Eds.).
Exchange of traces gases
between terrestrial ecosystems and the atmosphere
: report of the Dahlem
Workshop. Berlin: Wiley, 1989. p.209-228.
SCHWARZENBACH, R.P.; GSCHWEND, P.M.; IMBODEN, D.M.
Environmental organic chemistry. New York: Wiley, 1993. 684p. Cap.8:
Organic acids and bases: acidity constant and partitioning behavior.
SEBACHER, D.I.; HARRISS, R.C.; BARTLETT, K.B. Methane emissions to the
atmosphere through aquatic plants.
Journal of Environmental Quality,
Madison, v.14, n.1, p.40-46, 1985.
SINGH, S.N. Exploring correlation between redox potential and other edaphic
factors in field and laboratory conditions in relation to methane efflux.
Environment International, Oxford, v.27, n.4, p.265-274, 2001.
SIX, J.; ELLIOT, E.T.; PAUSTIAN, K. Aggregate and soil organic matter
dynamics under conventional and no-tillage systems.
Soil Science Society of
American Journal
, Madison, v.63, n.5, p.1350-1358, 1999.
SMITH, K.A. Soil aeration.
Soil Science, Hagerstown, v.123, n.5, p.284-291,
1977.
SOUSA, R.O.
Oxirredução em solos alagados afetada por resíduos
vegetais
. 2001. 164f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em
Ciência do Solo, Faculdade de Agronomia - Universidade Federal do Rio
Grande do Sul, Porto Alegre, 2001.
STEUDLER, P.A. et al. Consequence of forest-to-pasture conversion on CH
4
fluxes in the Brazilian Amazon Basin.
Journal of Geophysical Research,
Washington, v.101, n.D13, p.18.547-18.554, 1996.
STEVENSON, F.J.
Humus chemistry: genesis, composition, reactions. New
York: Wiley, 1982. 443p.
STEVENSON, F.J. Organic acids in soil. In: McLAREN, A.D.; PETERSON, G.H.
(Eds.). Soil biochemistry. New York: Marcel Dekker,1967. p.119-146.
STUMM, W.; MORGAN, J.J.
Aquatic chemistry: an introduction emphasizing
chemical equilibria in natural waters. 2. ed. New York: Wiley, 1981. 780p.
Cap.7: Oxidation and reduction.
TADANO, T.; YOSHIDA, S. Chemical changes in submerged soils and their
effect on rice growth. In: INTERNATIONAL RICE RESEARCH INSTITUTE.
Soils and rice. Manila: IRRI, 1978. p.399-420.
115
TAIZ, L.; ZEIGER, E. Plant physiology. New York: The Benjamim/Cummings,
1991. 565p. Cap.10: Photosynthesis: physiological and ecological
considerations.
TANAKA, I. Climatic influence on photosynthesis and respiration of rice. In:
INTERNATIONAL RICE RESEARCH INSTITUTE.
Climate and rice. Manila:
IRRI, 1976. p.223-247.
TANJI, K.K. et al. Characterizing redox status of paddy soils with incorporated
rice straw.
Geoderma, Amsterdam, v.114, n.3-4, p.333-353, 2003.
TAYLOR, S.A.; ASHCROFT, G.L.
Physical edaphology. San Francisco: W.H.
Freeman, 1972. 532p.
TEDESCO, M. J. et al. Análise de solo, plantas e outros materiais. 2. ed.
rev. Porto Alegre: Departamento de Solos da UFRGS, 1995. 174p.
TENNANT, D. A test of a modified line intersect method of estimating root
length.
Journal of Ecology, Oxford, v.63, n.3, p.995-1000, 1975.
TIAN, G. et al. Soil fauna-mediated decomposition of plants residues under
constrained environmental and residue quality conditions. In: CADISCH, G.;
GILLER, K.E. (Eds.).
Driven by nature: plant and litter quality and
decomposition. Wallingford: CAB INTERNATIONAL, 1997. p.125-34.
VAN DER GON, H.A.C.D. et al. Optimizing grain yields reduces CH
4
emissions
from rice paddy fields.
Proceedings of the National Academy of Sciences of
the United States of America
, Washington, v.99, n.19, p.12021-12024, 2002.
VAN HULZEN, J.B. et al. Temperature effects on methane production: an
explanation for observed variability.
Soil Biology and Biochemistry,
Amsterdam, v.31, n.14, p.1919-1929, 1999.
VARGAS, L.K.
Biomassa e atividade microbiana em sistemas de manejo
do solo
. 1997. 111f. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação
em Ciência do Solo, Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio
Grande do Sul, Porto Alegre, 1997.
VARGAS, L.K.; SCHOLLES, D. Biomassa microbiana e produção de C-CO
2
e
N mineral de um Podzólico Vermelho-Escuro submetido a diferentes sistemas
de manejo.
Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.24, n.1, p.35-42,
2000.
VARGAS, L.K.
Composição da comunidade microbiana do solo e sua
relação com a disponibilidade de nitrogênio para a cultura do milho
. 2002.
103f. Tese (Doutorado) – Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo,
Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto
Alegre, 2002.
116
VITOUSEK, P.M. et al. What are the relative roles of biological production,
micrometeorology, and photochemistry in controlling the flux of trace gases
between terrestrial ecosystems and the atmosphere ? In: ANDREAE, M.O.;
SCHIMEL, D.S. (Eds.).
Exchange of traces gases between terrestrial
ecosystems and the atmosphere
: report of the Dahlem Workshop. Berlin:
Wiley, 1989. p.249-261.
YOUNG, I.M.; RITZ, K. Tillage, habitat space and function of soil microbes.
Soil
and Tillage Research
, Amsterdam, v.53, n.3-4, p.201-213, 2000.
YOSHIDA, T. Microbial metabolism in rice soils. In: INTERNATIONAL RICE
RESEARCH INSTITUTE.
Soils and rice. Manila: IRRI, 1978. p.445-463.
YOSHIDA, T.
Fundamentals of rice crop science. Manila: IRRI,1981. 289p.
WANG, B.; NEUE, H.U.; SAMONTE, H.P. Effect of cultivar difference (“IR71”,
“IR65598” and “DULAR”) on methane emission.
Agriculture, Ecosystems and
Environment
, Amsterdam, v.62, n.1, p.31-40, 1997.
WANG, Z.; INESON, P. Methane oxidation in a temperate coniferous forest soil:
effects of inorganic N.
Soil Biology and Biochemistry, Amsterdam, v.35, n.3,
p.427-433, 2003.
WASSMANN, R. et al. Methane production capacities of different rice soils
derived from inherent and exogenous substrates. Plant and Soil, Dordrecht,
v.203, n.2, p.227-237, 1998.
WATANABE, A.; SATOH, Y.; KIMURA, M. Stimation of the increase in CH
4
emission from paddy soil by rice straw application.
Plant and Soil, Dordrecht,
v.173, n.2, p.225-231, 1995.
WATANABE, A.; TAKEDA, T.; KIMURA, M. Evaluations of origins of CH
4
carbon emitted from rice paddies.
Journal of Geophysical Research,
Washington, v.104, n.D19, p.23623-23629, 1999.
ZACCHEO, P. et al. Decomposition of organic residues in soil: experimental
technique and spectroscopic approach.
Organic Geochemistry, Oxford, v.33,
n.3, p.327-345, 2002.
ZECH, W. et al. Factors controlling humification and mineralization of soil
organic matter in the tropics.
Geoderma, Amsterdam, v.79, n.1-4, p.117-161,
1997.
7. APÊNDICES
Apêndice 1: Efluxo médio mensal de CO
2
(± desvio padrão) do solo dos
sistemas de preparo convencional aveia/milho (PC A/M), preparo
convencional ervilhaca/milho (PC E/M), plantio direto aveia/milho
(PD A/M) e plantio direto ervilhaca/milho (PD E/M) no período de
novembro de 2002 a março de 2004. Estação Experimental
Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul,
Eldorado do Sul (RS).
Ano Mês
1
PC A/M PC E/M PD A/M PD E/M
-------------------------------------(g CO
2
m
-2
dia
-1
)---------------------------------------
2002 Novembro
4,09 ± 0,44 4,36 ± 0,89 3,93 ± 0,25 4,13 ± 0,18
Dezembro 3,75 ± 0,26 4,33 ± 0,66 4,41 ± 0,36 4,70 ± 0,19
2003 Janeiro 1,95 ± 0,22 1,91 ± 1,02 3,35 ± 0,39 3,47 ± 0,07
Fevereiro 1,16 ± 0,11 1,55 ± 0,21 1,54 ± 0,10 1,74 ± 0,12
Março 2,03 ± 0,42 2,37 ± 0,76 1,96 ± 0,30 2,26 ± 0,27
Maio 2,30 ± 0,16 2,09 ± 0,05 2,27 ± 0,18 2,53 ± 0,66
Junho 2,08 ± 0,26 1,95 ± 0,10 2,08 ± 0,02 2,30 ± 0,21
Julho 1,42 ± 0,20 1,34 ± 0,07 1,52 ± 0,05 1,54 ± 0,11
Agosto 1,43 ± 0,15 1,38 ± 0,08 1,57 ± 0,18 1,41 ± 0,08
Setembro 2,10 ± 0,29 2,09 ± 0,18 2,00 ± 0,25 1,79 ± 0,25
Outubro 3,05 ± 0,56 3,16 ± 0,08 2,68 ± 0,02 2,94 ± 0,39
Novembro 3,91 ± 0,07 4,11 ± 1,64 3,04 ± 0,03 3,71 ± 0,86
Dezembro 3,85 ± 0,19 4,87 ± 0,93 3,10 ± 0,10 3,77 ± 0,97
2004 Janeiro 5,01 ± 0,03 5,18 ± 0,32 4,27 ± 0,19 4,19 ± 0,34
Fevereiro 4,42 ± 0,47 4,81 ± 0,58 4,01 ± 0,13 3,89 ± 0,59
Março 3,04 ± 0,45 3,15 ± 0,44 3,18 ± 0,19 3,28 ± 0,64
1
Não houve avaliação em abril de 2003.
118
Apêndice 2: Temperatura média diária (± desvio padrão) a 0,05 m de
profundidade do solo dos sistemas de preparo convencional
aveia/milho (PC A/M), preparo convencional ervilhaca/milho (PC
E/M), plantio direto aveia/milho (PD A/M) e plantio direto
ervilhaca/milho (PD E/M) no período de maio de 2003 a março
de 2004. Estação Experimental Agronômica da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul, Eldorado do Sul (RS).
Ano Mês
PC A/M PC E/M PD A/M PD E/M
------------------------------------------(º C)--------------------------------------------
2003 Maio 19,5 ± 4,0 19,6 ± 3,7 19,8 ± 3,6 19,7 ± 3,7
Junho 18,1 ± 1,6 18,2 ± 1,8 18,3 ± 1,7 18,2 ± 1,7
Julho 8,5 ± 0,4 8,5 ± 0,2 8,5 ± 0,1 8,3 ± 0,1
Agosto 13,8 ± 0,9 13,9 ± 0,9 14,5 ± 0,7 13,9 ± 0,9
Setembro 15,5 ± 0,6 15,4 ± 0,8 17,0 ± 1,1 15,1 ± 0,1
Outubro 27,0 ± 2,7 26,8 ± 2,6 26,6 ± 2,9 26,2 ± 2,7
Novembro 25,6 ± 0,5 25,1 ± 0,3 21,9 ± 0,1 21,8 ± 0,2
Dezembro 29,6 ± 0,3 29,6 ± 0,9 27,0 ± 0,3 26,3 ± 0,2
2004 Janeiro 31,6 ± 0,5 32,6 ± 0,7 28,0 ± 1,1 27,6 ± 0,1
Fevereiro 33,1 ± 1,1 33,2 ± 0,3 28,9 ± 1,2 28,3 ± 0,1
Março 26,4 ± 0,5 26,8 ± 0,9 24,9 ± 0,2 24,4 ± 0,1
119
Apêndice 3: Umidade gravimétrica média mensal (± desvio padrão) nas
camadas de 0-0,05, 0,05-0,10 e 0,10-0,20 m do solo dos
sistemas de preparo convencional aveia/milho (PC A/M), preparo
convencional ervilhaca/milho (PC E/M), plantio direto aveia/milho
(PD A/M) e plantio direto ervilhaca/milho (PD E/M) no período de
maio de 2003 a março de 2004. Estação Experimental
Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul,
Eldorado do Sul (RS).
Ano Mês
PC A/M PC E/M PD A/M PD E/M
--------------------------------------------(%) ----------------------------------------------
0 – 0,05 m
2003 Maio 9,35 ± 0,10 9,84 ± 1,34 10,11 ± 0,40 12,26 ± 0,71
Junho 15,35 ± 2,10 15,02 ± 2,83 15,68 ± 1,38 15,83 ± 0,51
Julho 14,78 ± 1,73 15,40 ± 2,86 15,55 ± 1,19 16,38 ± 0,36
Agosto 11,33 ± 2,42 12,34 ± 2,23 12,08 ± 2,21 12,39 ± 2,42
Setembro 15,21 ± 1,35 15,09 ± 0,93 15,10 ± 0,99 15,22 ± 0,84
Outubro 8,99 ± 1,07 9,48 ± 1,29 9,91 ± 0,89 9,86 ± 0,62
Novembro 12,03 ± 0,39 12,30 ± 1,01 11,66 ± 1,65 14,93 ± 0,82
Dezembro 8,15 ± 0,54 10,18 ± 0,67 9,15 ± 4,71 12,18 ± 4,55
2004 Janeiro 10,62 ± 0,20 9,58 ± 1,23 11,26 ± 2,14 14,03 ± 2,29
Fevereiro 8,67 ± 0,90 9,17 ± 0,60 8,59 ± 2,24 9,89 ± 1,13
Março 14,34 ± 2,76 13,97 ± 1,50 15,01 ± 0,14 15,60 ± 1,71
0,05 – 0,10 m
2003 Maio 13,18 ± 0,05 13,59 ± 1,18 12,77 ± 0,62 13,69 ± 0,50
Junho 15,50 ± 0,91 16,16 ± 0,32 14,95 ± 0,71 15,38 ± 0,52
Julho 17,11 ± 1,31 17,34 ± 2,36 15,11 ± 0,26 15,94 ± 0,42
Agosto 14,93 ± 1,16 15,42 ± 1,72 14,25 ± 0,82 14,45 ± 1,03
Setembro 17,36 ± 0,54 17,03 ± 0,51 15,18 ± 0,83 16,66 ± 0,74
Outubro 13,27 ± 2,04 13,99 ± 1,53 13,31 ± 0,34 12,89 ± 0,71
Novembro 16,22 ± 0,50 15,64 ± 0,98 13,81 ± 0,53 15,35 ± 1,09
Dezembro 13,37 ± 2,39 13,33 ± 3,89 11,16 ± 3,75 13,00 ± 1,92
2004 Janeiro 15,16 ± 0,42 13,99 ± 1,39 12,71 ± 1,45 14,44 ± 2,20
Fevereiro 14,37 ± 0,63 13,51 ± 1,59 12,62 ± 1,35 13,69 ± 0,06
Março 15,87 ± 0,56 13,75 ± 2,30 13,09 ± 0,51 14,19 ± 0,13
0,10 – 0,20 m
2003 Maio 15,91 ± 0,40 17,29 ± 0,09 15,53 ± 0,00 14,97 ± 0,58
Junho 18,52 ± 0,84 18,12 ± 0,00 16,95 ± 1,10 16,78 ± 0,44
Julho 18,81 ± 1,46 18,80 ± 2,40 16,73 ± 0,56 16,41 ± 0,83
Agosto 17,87 ± 1,02 18,12 ± 0,50 15,95 ± 0,43 16,36 ± 0,46
Setembro 19,60 ± 0,33 17,74 ± 0,57 16,25 ± 0,50 17,62 ± 0,14
Outubro 15,29 ± 0,64 17,99 ± 3,09 15,21 ± 0,67 15,65 ± 0,50
Novembro 17,14 ± 0,49 16,82 ± 1,30 15,57 ± 0,82 17,33 ± 0,57
Dezembro 15,19 ± 2,96 15,22 ± 5,33 11,07 ± 3,63 13,96 ± 3,98
2004 Janeiro 15,46 ± 0,12 15,15 ± 1,84 13,43 ± 0,78 18,61 ± 3,77
Fevereiro 15,90 ± 1,30 14,74 ± 2,08 14,14 ± 0,58 15,22 ± 0,19
Março 16,92 ± 2,67 15,59 ± 1,95 13,68 ± 0,97 21,65 ± 8,76
120
Apêndice 4. Variação do efluxo de CH
4
em 24 horas e em fases de
desenvolvimento do arroz
O objetivo deste estudo foi avaliar o efluxo de CH
4
do solo sob
sistemas de manejo durante 24 horas e em fases de desenvolvimento do arroz
irrigado. Para tanto, em 2003 foram realizadas amostragens de ar em duas
fases de desenvolvimento do arroz cultivado em PC e em uma fase em PD. No
PC, as amostragens foram entre os dias 24 e 25 de fevereiro, com as plantas
de arroz na fase de diferenciação das panículas, e entre 31 de março 01 de
abril, na fase de maturação de grãos. No PD, as amostragens foram entre os
dias 17 e 18 de março, com as plantas na fase de maturação dos grãos. As
amostragens foram realizadas em seqüência às coletas normais nas
segundas-feiras, com uma câmara por sistema de cultivo, em intervalos de 3
horas, iniciando-se às 9 horas no PC e às 12 horas no PD.
As temperaturas médias do ar atmosférico, da água de inundação e
do solo foram maiores na primeira amostragem. Na segunda e na terceira
amostragem essas temperaturas foram semelhantes (Tabela 1). Estes
resultados estão relacionados às condições ambientais em que ocorreram as
amostragens, sobretudo quanto a temperatura do ar. O mês de fevereiro (1
a
amostragem) foi o mais quente da estação de cultivo do arroz, com
temperaturas de até 37 º C.
Tabela 1. Temperatura média do ar atmosférico, da água de inundação e do
solo, em três profundidades, dos dias de amostragem de 24 horas.
Temperatura
Coleta/data Ar atmosférico Água de inundação Solo
0,02 m 0,05 m 0,10 m
---------------------------------------º C---------------------------------------
1 24-25/02/03 26,4 24,7 23,8 23,7 23,6
2 17-18/03/03 21,4 22,2 21,8 21,8 21,8
3 31/03-01/04/03 22,8 21,2 21,5 21,7 21,9
121
... continuação do apêndice 4
Na primeira coleta, os pontos de efluxo de CH
4
ao longo das 24
horas descreveram uma curva crescente das 9 às 15 horas do dia 24, e
decrescente a partir daí até o início da manhã do dia seguinte. Neste período, o
efluxo de CH
4
variou entre 12 e 22 mg m
-2
h
-1
(Figura 1). O efluxo de CH
4
medido às 9 horas (15 mg m
-2
h
-1
) foi 10 % menor do que o efluxo médio das
24 horas (16,6 mg m
-2
h
-1
), enquanto o efluxo medido às 24 horas foi igual a
essa média.
9 1215182124 3 6 9
0,0
12
14
16
18
20
22
24
24/02/2003 25/02/2003
Taxa de efluxo (mg CH
4
m
-2
h
-1
)
Hora do dia
Figura 1. Variação horária do efluxo de CH
4
do solo em PC. 24 e 25/02/03. A
linha tracejada representa a média das 24 horas.
122
... continuação do apêndice 4
Na segunda coleta, a curva descrita pelos pontos de efluxo de CH
4
apresentou a mesma tendência geral da curva da primeira amostragem. Nas
24 horas, o efluxo de CH
4
variou entre 3 e 5 mg m
-2
h
-1
(Figura 2). O efluxo de
CH
4
medido às 10 horas (4,3 mg m
-2
h
-1
), resultado da coleta normal do dia 17
de março, foi 10 % maior do que o efluxo médio das 24 horas (3,9 mg m
-2
h
-1
),
enquanto que o efluxo medido às 12, 21 e 24 horas, foram praticamente iguais
a essa média.
12 15 18 21 24 3 6 9 12
0,0
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
17/03/2003 18/03/2003
Taxa de efluxo (mg CH
4
m
-2
h
-1
)
Hora do dia
Figura 2. Variação horária do efluxo de CH
4
do solo em PD. 17 e 18/03/03. A
linha tracejada representa a média das 24 horas.
123
... continuação do apêndice 4
Na terceira coleta, a curva descrita pelos pontos de efluxo de CH
4
apresentou a mesma tendência geral das curvas das amostragens 1 e 2. Nas
24 horas, o efluxo variou entre 4 e 16 mg m
-2
h
-1
(Figura 3). O efluxo de CH
4
medido às 9 horas (5,3 mg m
-2
h
-1
) foi 26 % menor do que o efluxo médio das
24 horas (7,2 mg m
-2
h
-1
), enquanto que os efluxos de CH
4
medidos às 12 (7,5
mg m
-2
h
-1
) e 21 horas (6,6 mg m
-2
h
-1
) foram os que apresentaram a menor
dispersão em relação à média das 24 horas.
9 1215182124 3 6 9
0,0
4
6
8
10
12
14
16
31/03/2003 1/4/2003
Taxa de efluxo (mg CH
4
m
-2
h
-1
)
Hora do dia
Figura 3. Variação horária do efluxo de CH
4
do solo em PC. 31/03 e 01/04/03.
A linha tracejada representa a média das 24 horas.
124
... continuação do apêndice 4
O efluxo de CH
4
às 24 horas, exceto para a terceira amostragem, foi
o que mais se aproximou do efluxo médio das 24 horas. Nas demais horas, os
efluxos apresentaram sempre alguma variação em função do sistema de
manejo e da fase de desenvolvimento do arroz. Nas três amostragens, o efluxo
de CH
4
às 15 horas foi sempre o maior (figuras 1, 2 e 3).
Para as condições deste estudo, os resultados demonstraram que
os efluxos CH
4
das coletas normais, medidos em períodos próximos ao das
amostragens de 24 horas, ou seja, de condições meteorológicas semelhantes
e, sobretudo, mesma fase de desenvolvimento do arroz, estão em média 18 %
subestimados no solo do sistema PC, enquanto estão 10 % superestimados no
solo em PD.
Considerando a alta variação que existe na literatura nacional e
internacional quanto a medidas de efluxo de gases do solo de ecossistemas
naturais e manejados, devido à natural variabilidade espacial e temporal,
relacionada especialmente às fases de desenvolvimento da vegetação, pode
ser assumido que os efluxos de CH
4
, medidos nas coletas normais, sejam
representativos para um período de 24 horas.
É importante ressaltar que as avaliações de 24 horas, em ambos os
sistemas de cultivo, não contemplaram a fase vegetativa do arroz, na qual
ocorreram os picos máximos de efluxo de CH
4
, conforme resultados das
coletas normais. Portanto, para maior segurança quanto à diminuição de
incertezas nas medidas do efluxo de CH
4
, recomenda-se que, em safras
futuras, novas amostragens de 24 horas sejam realizadas, contemplando todas
as fases de desenvolvimento do arroz.
125
Apêndice 5. Efluxo de CH
4
do solo com e sem plantas de arroz
O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da presença das
plantas de arroz no efluxo de CH
4
do solo para a atmosfera. O estudo foi
realizado no solo do sistema PC, no dia 25 de março de 2003, com
amostragens de ar da 6 às 15 horas e em intervalos de três horas, durante a
fase de maturação dos grãos de arroz.
As plantas de arroz influenciaram na difusão do CH
4
produzido no
solo para a atmosfera (Figura 1). As taxas de efluxo de CH
4
às 6 horas foram
de 0,5 e 6,3 mg m
-2
h
-1
no solo sem e com plantas, respectivamente. Essas
diferenças foram decrescentes nos demais horários de amostragem. O efluxo
total de CH
4
no período de amostragem (9 horas) foi de 0,8 mg m
-2
no solo sem
planta e de 2,7 mg m
-2
no solo com plantas.
6 9 12 15
0
3
6
9
12
15
com plantas
sem plantas
CH
4
, mg m
-2
h
-1
Hora do dia
Figura 1. Efluxo de CH
4
do solo com e sem plantas de arroz.
O efluxo de CH
4
do solo sem plantas pode ser explicado pelo
fenômeno físico de formação de bolhas de CH
4
, que são liberadas da água de
inundação de forma tão rápida que impedem a oxidação do CH
4
. Essa forma
de passagem de CH
4
do solo para a atmosfera é importante nas fases iniciais
de desenvolvimento do arroz, nas quais as plantas ainda não formaram
aerênquimas.
126
... continuação do apêndice 5
Existem várias hipóteses para explicar o processo de passagem de
CH
4
do solo para a atmosfera via plantas de arroz, sendo que em uma delas foi
proposto o seguinte: o CH
4
da solução do solo difunde para a água da parede
celular epidérmica das raízes, e daí para o córtex, dependendo do gradiente de
concentração entre a solução do solo próximo às raízes e a quantidade de
aerênquimas nas raízes. No córtex das raízes, o CH
4
é gaseificado e difunde
para a parte aérea da planta via aerênquimas. Assim, o CH
4
é liberado para a
atmosfera primariamente via microporos na bainha das folhas e
secundariamente através dos estômatos na lâmina das folhas do arroz.
Salienta-se que a instalação da base da câmara no solo sem plantas
foi 75 dias posterior à instalação no solo com plantas. Isso pode ter causado
perturbações ao solo devido à retirada das plantas de arroz na área para a
instalação da base da câmara e, desta forma, intensificado os efluxos de CH
4
.
Com base nos resultados obtidos neste estudo, infere-se que a
presença de plantas é um fator importante a ser considerado em estudos de
avaliação dos fluxos de CH
4
no sistema solo-água-atmosfera, sobretudo nas
fases de desenvolvimento do arroz em que os aerênquimas estão formados.
127
Apêndice 6: Tamanho de plantas de arroz em preparo convencional e plantio
direto em dias após a inundação do solo (DAI) e fases de
desenvolvimento do arroz. Safra 2002/03, Cachoeirinha, RS.
Média de doze repetições, desvio padrão e coeficiente de
variação (CV).
DAI Fase de desenvolvimento
Preparo Convencional Plantio Direto
Média CV Média CV
-------(cm)------- % -------(cm)------- %
8 v4-v6 35 ± 2 6 36 ± 4 11
9 v4-v6 35 ± 2 6 32 ± 4 12
14 v6-v7 39 ± 4 10 37 ± 5 15
22 v7 45 ± 4 9 44 ± 4 8
28 v7-v8 50 ± 5 11 51 ± 3 7
35 v8 58 ± 4 7 57 ± 4 6
42 Diferenciação da panícula
65 ± 4 7 67 ± 7 10
49 Diferenciação da panícula
69 ± 4 6 69 ± 6 9
56 Emborrachamento 75 ± 2 2 78 ± 8 11
66 Emissão da panícula
77 ± 2 3 81 ± 11 13
70 Grão leitoso 80 ± 4 5 87 ± 8 9
77 Grão pastoso 77 ± 1 1 86 ± 6 7
84 Maturação 77 ± 2 2 85 ± 7 8
91 Maturação 78 ± 1 1 84 ± 8 9
Apêndice 7: Massa seca da parte aérea de plantas de arroz em preparo
convencional e plantio direto em dias após a inundação do solo
(DAI) e fases de desenvolvimento do arroz. Safra 2002/03,
Cachoeirinha, RS. Média de quatro repetições, desvio padrão e
coeficiente de variação (CV).
DAI Fase de desenvolvimento
Preparo Convencional Plantio Direto
Média CV Média CV
------(g m
-2
)------- % ------(g m
-2
)------- %
9 v4-v6 63 ± 9 14 61 ± 10 16
42 Diferenciação da panícula
542 ± 79 15 489 ± 43 9
66 Emissão da panícula
1573 ± 124 8 1243 ± 42 3
70 Grão leitoso 1633 ± 172 11 1359 ± 102 8
77 Grão pastoso 1738 ± 168 10 1563 ± 115 7
Apêndice 8: Densidade de massa seca de raiz de plantas de arroz em
camadas do solo em preparo convencional e plantio direto aos
101 dias após a inundação do solo. Safra 2002/03,
Cachoeirinha, RS. Média de duas repetições, desvio padrão e
coeficiente de variação (CV).
Camada Preparo convencional Plantio direto
Média CV Média CV
--------(mg cm
-3
)-------- % --------(mg cm
-3
)-------- %
0-10 1,63 ± 0,33 20 1,96 ± 0,48 24
10-20 0,31 ± 0,10 33 0,26 ± 0,10 37
20-30
0,24 ± 0,13 56 0,09 ± 0,06 67
8. RESUMO BIOGRÁFICO
Falberni de Souza Costa, filho de Francisco Vila Costa e Francisca
Maria de Souza Costa, nasceu em 21 de dezembro de 1968, em Rio Branco,
Acre. Viveu a infância entre viagens pelo interior do Acre (Sena Madureira e
Manoel Urbano) e Porto Velho, capital do então Território Federal de Rondônia.
Cursou o “primário” em escolas públicas de Porto Velho, concluindo o primeiro
grau na Escola Municipal de 1
o
Grau Antônio Ferreira da Silva. Ingressou na
Escola Estadual Agrotécnica Silvio Gonçalves de Farias em 1984, formando-se
em Técnico em Agropecuária em 1986. Em agosto de 1989 iniciou em Lages
(SC) o curso de Agronomia no Centro de Ciências Agroveterinárias (CAV), da
Universidade Estadual de Santa Catarina (UDESC), graduando-se em
Engenheiro Agrônomo em junho de 1994. Neste mesmo ano retornou a
Rondônia, onde elaborou e implementou projetos agrícolas, orientou
produtores rurais, elaborou pareceres para o Ministério do Meio Ambiente,
entre outras atividades. Iniciando em 1997, integrou por dois anos a equipe de
Francisco Chiquilito Erse, prefeito de Porto Velho, na função de Secretário
Municipal de Agricultura, Indústria e Comércio. De março de 1999 a fevereiro
de 2001, estudou no curso de Mestrado em Ciência do Solo, na área de
Manejo e Conservação de Solo, sob a orientação do prof. Jackson Adriano
Albuquerque, no Programa de Pós-Graduação (PPG) em Ciência do Solo da
Agronomia do CAV-UDESC. Iniciou o doutorado em março de 2001, na área de
Manejo do Solo sob a orientação do prof. Cimélio Bayer, no PPG em Ciência
do Solo da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Desenvolveu
parte de seu trabalho de tese em atividades de parceira com pesquisadores da
Embrapa-Meio Ambiente (CNPMA) e do Instituto Rio Grandense do Arroz
(IRGA), obtendo o grau de Doutor em Ciência do Solo em fevereiro de 2005.
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