RESUMO
Methane (CH4) has a global warming potential 23 to 32 times higher than carbon dioxide and its emission rate in rice fields should vary daily with water and soil temperature, and plant metabolism. This study aimed to identify the appropriate time interval for air sampling in order to quantify the mean daily CH4 emission rate, key information to future studies aiming the derivation of regional indexes of CH4 emission. Three campaigns were performed to evaluate diurnal variation in CH4 emissions (3h interval) from continuously flooded rice (Oryza sativa L. cv. 'IRGA-422 CL') fields at different crop stages (panicle differentiation and ripening) and management systems (conventional tillage-CT and no-tillage-NT) during 2002/2003 crop season in long-term experiment at the Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA), in Cachoeirinha, RS, Brazil. Static chamber method was used and the air samples collected with polystyrene syringes were analyzed by gas chromatography. Methane emission showed a same diurnal pattern in the three campaigns in the both tillage systems. The maximum range of emission (8-33mg CH4m-2 h-1) was observed in the early afternoon (12.00 to 15.00p.m.) followed by a decline to a minimum around midnight to next morning (4-19mg CH4 m-2 h-1), in which fluxes were related to flood water temperature (campaign 1 and 3) or soil temperature (campaign 2). Taking into account the daily emission curves, plus operational aspects like chromatographic analysis of samples into the 24h period after air sampling, the time interval from 9.00 to 12.00a.m. is recommended to studies aiming to evaluate mean daily CH4 emission in rice fields. The close relationship between temperature and methane emission allows us infer about the suitability of the gas sampling procedure for the different rice sub-regions of South of Brazil (littoral region and south of RS, and south of SC) that present the same daily behavior of solar radiation and air temperature. Even this, the appropriateness of this procedure should be tested for these different sub-regions of the South of Brazil but, mainly, for the world regions with diverse climatic conditions.
O metano (CH4 ) apresenta um potencial de aquecimento 23 a 32 vezes maior do que o dióxido de C e a sua emissão diária em lavouras de arroz varia com a temperatura do solo e da água, e o metabolismo das plantas. O objetivo deste estudo foi determinar o horário apropriado à coleta de amostras de ar para quantificar a emissão média diária de CH4, informação fundamental para estudos visando a derivação de índices regionais de emissão desse gás. Três campanhas de monitoramento da emissão de CH4, com coletas em intervalos de 3h, foram realizadas nos estágios de emissão da panícula (campanha 1) e de maturação de grãos (campanhas 2 e 3) do arroz sob diferentes sistemas de cultivo (convencional e plantio direto) na safra 2002/2003, na Estação Experimental do Instituto Rio Grandense do Arroz, em Cachoeirinha, RS. A coleta das amostras de ar foi realizada com seringas de poliestireno em câmaras de alumínio de 1m², sendo que as análises de metano foram realizadas por cromatografia gasosa. A emissão diária de CH4 apresentou padrão similar nas três campanhas de amostragem independente do sistema de cultivo. A faixa de emissão mínima (4-19mg CH4m-2 h-1) ocorreu entre as 24 horas e o início da manhã seguinte (9 horas), e a faixa de emissão máxima (8-33mg CH4 m-2 h-1) do início à metade da tarde (12-15 horas). A emissão de CH4 foi relacionada à temperatura da água de inundação (campanhas 1 e 3) e do solo (campanha 2). Com base nas curvas de emissão diária e considerando aspectos operacionais como a viabilidade de análise cromatográfica das amostras no período de 24h após a coleta, o intervalo entre 9 e 12 horas é recomendado para a avaliação das emissões de CH4 em lavouras de arroz irrigado quando objetiva-se a obtenção de valores equivalentes à emissão média diária desse gás. Acredita-se que a alta relação entre a temperatura e a emissão de metano valida esse procedimento para as sub-regiões produtoras de arroz no Sul do Brasil (região litorânea e Sul do RS e região Sul de SC) pelo fato destas apresentarem comportamento diário similar de radiação solar e de temperatura do ar. A adequação do procedimento deve ser confirmada para as demais sub-regiões produtoras do Sul do Brasil, mas principalmente para outras regiões que apresentem condições ambientais diversas.
RESUMO
Methane (CH4) has a global warming potential 23 to 32 times higher than carbon dioxide and its emission rate in rice fields should vary daily with water and soil temperature, and plant metabolism. This study aimed to identify the appropriate time interval for air sampling in order to quantify the mean daily CH4 emission rate, key information to future studies aiming the derivation of regional indexes of CH4 emission. Three campaigns were performed to evaluate diurnal variation in CH4 emissions (3h interval) from continuously flooded rice (Oryza sativa L. cv. 'IRGA-422 CL') fields at different crop stages (panicle differentiation and ripening) and management systems (conventional tillage-CT and no-tillage-NT) during 2002/2003 crop season in long-term experiment at the Instituto Rio Grandense do Arroz (IRGA), in Cachoeirinha, RS, Brazil. Static chamber method was used and the air samples collected with polystyrene syringes were analyzed by gas chromatography. Methane emission showed a same diurnal pattern in the three campaigns in the both tillage systems. The maximum range of emission (8-33mg CH4m-2 h-1) was observed in the early afternoon (12.00 to 15.00p.m.) followed by a decline to a minimum around midnight to next morning (4-19mg CH4 m-2 h-1), in which fluxes were related to flood water temperature (campaign 1 and 3) or soil temperature (campaign 2). Taking into account the daily emission curves, plus operational aspects like chromatographic analysis of samples into the 24h period after air sampling, the time interval from 9.00 to 12.00a.m. is recommended to studies aiming to evaluate mean daily CH4 emission in rice fields. The close relationship between temperature and methane emission allows us infer about the suitability of the gas sampling procedure for the different rice sub-regions of South of Brazil (littoral region and south of RS, and south of SC) that present the same daily behavior of solar radiation and air temperature. Even this, the appropriateness of this procedure should be tested for these different sub-regions of the South of Brazil but, mainly, for the world regions with diverse climatic conditions.
O metano (CH4 ) apresenta um potencial de aquecimento 23 a 32 vezes maior do que o dióxido de C e a sua emissão diária em lavouras de arroz varia com a temperatura do solo e da água, e o metabolismo das plantas. O objetivo deste estudo foi determinar o horário apropriado à coleta de amostras de ar para quantificar a emissão média diária de CH4, informação fundamental para estudos visando a derivação de índices regionais de emissão desse gás. Três campanhas de monitoramento da emissão de CH4, com coletas em intervalos de 3h, foram realizadas nos estágios de emissão da panícula (campanha 1) e de maturação de grãos (campanhas 2 e 3) do arroz sob diferentes sistemas de cultivo (convencional e plantio direto) na safra 2002/2003, na Estação Experimental do Instituto Rio Grandense do Arroz, em Cachoeirinha, RS. A coleta das amostras de ar foi realizada com seringas de poliestireno em câmaras de alumínio de 1m², sendo que as análises de metano foram realizadas por cromatografia gasosa. A emissão diária de CH4 apresentou padrão similar nas três campanhas de amostragem independente do sistema de cultivo. A faixa de emissão mínima (4-19mg CH4m-2 h-1) ocorreu entre as 24 horas e o início da manhã seguinte (9 horas), e a faixa de emissão máxima (8-33mg CH4 m-2 h-1) do início à metade da tarde (12-15 horas). A emissão de CH4 foi relacionada à temperatura da água de inundação (campanhas 1 e 3) e do solo (campanha 2). Com base nas curvas de emissão diária e considerando aspectos operacionais como a viabilidade de análise cromatográfica das amostras no período de 24h após a coleta, o intervalo entre 9 e 12 horas é recomendado para a avaliação das emissões de CH4 em lavouras de arroz irrigado quando objetiva-se a obtenção de valores equivalentes à emissão média diária desse gás. Acredita-se que a alta relação entre a temperatura e a emissão de metano valida esse procedimento para as sub-regiões produtoras de arroz no Sul do Brasil (região litorânea e Sul do RS e região Sul de SC) pelo fato destas apresentarem comportamento diário similar de radiação solar e de temperatura do ar. A adequação do procedimento deve ser confirmada para as demais sub-regiões produtoras do Sul do Brasil, mas principalmente para outras regiões que apresentem condições ambientais diversas.
RESUMO
The sellection of the method for evaluating greenhouse gases (GHG) emissions is an important step in studies aiming at the development of agricultural practices with potential to mitigate the global warming. The objective of this review was to present advantages and disvantages of available methods to quantify fluxes of carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) in the soil-atmosphere system. Carbon sequestration or annual net influx rates of C-CO2 in conservation tillage systems can be evaluated through the soil carbon budget. In situ evaluations can be carried out with closed chambers, where alkaline traps are used to determination of daily influxes of CO2 while gas chromatography and automatic infrared gas analyzers permit to estimate horary fluxes. In addition to CO2, gas chromatography is able to measure N2O and CH4 emissions, gases that have a global warming potential 296 and 23 times higher than CO2, respectively. Measurement of the three GHG emissions permit to estimate the net effect of soil management systems on atmosphere rodiative forcing in equivalent C.
A escolha do método para avaliar as emissões de gases do efeito estufa (GEE) é uma etapa importante para o conhecimento e/ou desenvolvimento de práticas agrícolas com potencial de mitigação do aquecimento global. A presente revisão tem por objetivo apresentar vantagens e limitações de métodos utilizados para quantificação dos fluxos de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) no sistema solo-atmosfera. O balanço dos estoques de C orgânico no solo em sistemas conservacionistas de manejo permite avaliar o influxo líquido anual de C-CO2 atmosférico no solo em comparação a sistemas de manejo convencional. Maior sensibilidade na determinação direta das emissões de CO2 in situ pode ser obtida pelo uso de câmaras sobre o solo. Nesse caso, podem ser determinadas taxas diárias com o método da captura do CO2 em solução alcalina e quantificação por titulação, e taxas horárias com o uso de analisadores automáticos de infravermelho ou cromatógrafos a gás. Pelo uso de cromatografia, é possível também a avaliação das emissões de N2O e CH4 os quais apresentam, respectivamente, potencial de aquecimento global 296 e 23 vezes superior ao do CO2. A análise dos três GEE é necessária quando se objetiva avaliar o potencial de um dado sistema de manejo na mitigação do aquecimento global, o qual pode ser expresso em C equivalente.
RESUMO
The sellection of the method for evaluating greenhouse gases (GHG) emissions is an important step in studies aiming at the development of agricultural practices with potential to mitigate the global warming. The objective of this review was to present advantages and disvantages of available methods to quantify fluxes of carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) in the soil-atmosphere system. Carbon sequestration or annual net influx rates of C-CO2 in conservation tillage systems can be evaluated through the soil carbon budget. In situ evaluations can be carried out with closed chambers, where alkaline traps are used to determination of daily influxes of CO2 while gas chromatography and automatic infrared gas analyzers permit to estimate horary fluxes. In addition to CO2, gas chromatography is able to measure N2O and CH4 emissions, gases that have a global warming potential 296 and 23 times higher than CO2, respectively. Measurement of the three GHG emissions permit to estimate the net effect of soil management systems on atmosphere rodiative forcing in equivalent C.
A escolha do método para avaliar as emissões de gases do efeito estufa (GEE) é uma etapa importante para o conhecimento e/ou desenvolvimento de práticas agrícolas com potencial de mitigação do aquecimento global. A presente revisão tem por objetivo apresentar vantagens e limitações de métodos utilizados para quantificação dos fluxos de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O) no sistema solo-atmosfera. O balanço dos estoques de C orgânico no solo em sistemas conservacionistas de manejo permite avaliar o influxo líquido anual de C-CO2 atmosférico no solo em comparação a sistemas de manejo convencional. Maior sensibilidade na determinação direta das emissões de CO2 in situ pode ser obtida pelo uso de câmaras sobre o solo. Nesse caso, podem ser determinadas taxas diárias com o método da captura do CO2 em solução alcalina e quantificação por titulação, e taxas horárias com o uso de analisadores automáticos de infravermelho ou cromatógrafos a gás. Pelo uso de cromatografia, é possível também a avaliação das emissões de N2O e CH4 os quais apresentam, respectivamente, potencial de aquecimento global 296 e 23 vezes superior ao do CO2. A análise dos três GEE é necessária quando se objetiva avaliar o potencial de um dado sistema de manejo na mitigação do aquecimento global, o qual pode ser expresso em C equivalente.
RESUMO
The increase of soil organic matter stocks under conservation management systems is dependent of soil type and regional climatic conditions, and has influence on the physical quality of soils. In this study the long-term (21 yr) effect of no-tillage on total soil organic carbon (TOC) and particulate organic carbon (POC, >53mm), as well as its relationship with aggregate stability of a South Brazilian Oxisol (Haplohumox), was evaluated. In comparison with TOC stocks of conventionally-tilled soil, no-tillage soil had a net storage of 0.15Mg ha-1 yr-1 of TOC, and 0.06Mg ha-1 yr-1 of POC, in the 0-20cm soil layer. These low accumulation rates of organic carbon probably were due to the high clay content and gibbsitic mineralogy of the soil, which determine a great physical stability of soil organic matter. The mean geometric diameter (MGD) of soil aggregates varied from 1.6 to 3.7mm, and had a positive relationship with TOC and POC, reinforcing the crucial role of organic matter on physical quality of subtropical oxisols.
O aumento do estoque de matéria orgânica do solo em sistemas conservacionistas de manejo é dependente do tipo de solo e das condições climáticas, e tem reflexos na qualidade física do solo. Neste estudo, avaliou-se um experimento de longa duração (21 anos) quanto ao efeito do sistema plantio direto (PD) sobre os estoques de carbono orgânico total (COT) e particulado (COP, >53mm), bem como a sua relação com a estabilidade de agregados de um Latossolo Bruno, em Guarapuava, PR. O solo em PD apresentou taxa de incremento de 0,15Mg ha-1 ano-1 de COT e 0,06Mg ha-1 ano-1 de COP na camada de 0-20cm, as quais foram calculadas em comparação aos estoques de carbono orgânico do solo em preparo convencional. As baixas taxas de incremento nos estoques de carbono orgânico possivelmente estejam relacionadas à alta estabilidade física da matéria orgânica neste solo argiloso e com mineralogia predominantemente gibsítica. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados de solo variou de 1,6 a 3,7mm e foi positiva e linearmente relacionado com os teores de COT e COP, o que reforça a importância da matéria orgânica na qualidade física de Latossolos subtropicais.
RESUMO
In this study there has been an evaluation of (i) the liming effect on some electrochemical and physical properties of a no-tilled Oxisol (Haplohumox) for 21 years, and (ii) the effect of soil disturbance to lime incorporation on soil physical properties. Liming increased the surface electric potential, regardless of lime application method, and the estimated values varied from (-) 90mV to (-) 118mV. However, the amount of clay dispersed in water was not affected by liming, probably due to its negative relationship with total organic carbon (TOC) and Ca+Mg concentrations, with the greatest values occurring in soil surface layers. The liming had no effect on the mean geometric diameter (MGD) of soil aggregates, which was positively related to TOC stock of the different soil layers. After five years, no negative effect of plow and disking to lime application into the soil was observed for MGD and porosity of this clayey (690 g kg-1 clay) and gibbsitic oxisol, in comparison to surface liming treatment. In addition to the favorable conditions to microbial activity, the highest TOC and Ca+Mg in the surface layers of no-tillage soils contribute to mitigated the effect of liming on clay dispersion.
Neste estudo, avaliou-se (i) o efeito da calagem nas propriedades eletroquímicas e físicas de um Latossolo Bruno há 21 anos em plantio direto (PD), bem como (ii) o efeito do revolvimento do solo para a incorporação de calcário sobre as suas propriedades físicas. A calagem aumentou o potencial elétrico superficial do solo, independente do modo de aplicação de calcário, cujos valores estimados variaram de (-) 90 mV a (-) 118mV. Entretanto, a argila dispersa em água não aumentou, o que pode ter sido devido à sua relação inversa com o carbono orgânico total (COT) (r²=0,80) e Ca+Mg (r²=0,56), cujos maiores teores foram verificados na camada superficial do solo. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados não foi afetado pela calagem, e teve uma relação positiva com os teores de COT (r²=0,89) das diferentes camadas de solo. Após 5 anos, não se verificou efeito negativo do revolvimento do solo para a incorporação de calcário sobre o DMG dos agregados e na porosidade deste solo argiloso (690g kg-1 argila) e de mineralogia predominantemente gibsítica. Além das condições favoráveis à atividade microbiana, maiores teores de COT e de Ca e Mg na camada superficial de solos em PD contribuem para a mitigação do efeito dispersivo da calagem.
RESUMO
In this study there has been an evaluation of (i) the liming effect on some electrochemical and physical properties of a no-tilled Oxisol (Haplohumox) for 21 years, and (ii) the effect of soil disturbance to lime incorporation on soil physical properties. Liming increased the surface electric potential, regardless of lime application method, and the estimated values varied from (-) 90mV to (-) 118mV. However, the amount of clay dispersed in water was not affected by liming, probably due to its negative relationship with total organic carbon (TOC) and Ca+Mg concentrations, with the greatest values occurring in soil surface layers. The liming had no effect on the mean geometric diameter (MGD) of soil aggregates, which was positively related to TOC stock of the different soil layers. After five years, no negative effect of plow and disking to lime application into the soil was observed for MGD and porosity of this clayey (690 g kg-1 clay) and gibbsitic oxisol, in comparison to surface liming treatment. In addition to the favorable conditions to microbial activity, the highest TOC and Ca+Mg in the surface layers of no-tillage soils contribute to mitigated the effect of liming on clay dispersion.
Neste estudo, avaliou-se (i) o efeito da calagem nas propriedades eletroquímicas e físicas de um Latossolo Bruno há 21 anos em plantio direto (PD), bem como (ii) o efeito do revolvimento do solo para a incorporação de calcário sobre as suas propriedades físicas. A calagem aumentou o potencial elétrico superficial do solo, independente do modo de aplicação de calcário, cujos valores estimados variaram de (-) 90 mV a (-) 118mV. Entretanto, a argila dispersa em água não aumentou, o que pode ter sido devido à sua relação inversa com o carbono orgânico total (COT) (r²=0,80) e Ca+Mg (r²=0,56), cujos maiores teores foram verificados na camada superficial do solo. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados não foi afetado pela calagem, e teve uma relação positiva com os teores de COT (r²=0,89) das diferentes camadas de solo. Após 5 anos, não se verificou efeito negativo do revolvimento do solo para a incorporação de calcário sobre o DMG dos agregados e na porosidade deste solo argiloso (690g kg-1 argila) e de mineralogia predominantemente gibsítica. Além das condições favoráveis à atividade microbiana, maiores teores de COT e de Ca e Mg na camada superficial de solos em PD contribuem para a mitigação do efeito dispersivo da calagem.
RESUMO
The increase of soil organic matter stocks under conservation management systems is dependent of soil type and regional climatic conditions, and has influence on the physical quality of soils. In this study the long-term (21 yr) effect of no-tillage on total soil organic carbon (TOC) and particulate organic carbon (POC, >53mm), as well as its relationship with aggregate stability of a South Brazilian Oxisol (Haplohumox), was evaluated. In comparison with TOC stocks of conventionally-tilled soil, no-tillage soil had a net storage of 0.15Mg ha-1 yr-1 of TOC, and 0.06Mg ha-1 yr-1 of POC, in the 0-20cm soil layer. These low accumulation rates of organic carbon probably were due to the high clay content and gibbsitic mineralogy of the soil, which determine a great physical stability of soil organic matter. The mean geometric diameter (MGD) of soil aggregates varied from 1.6 to 3.7mm, and had a positive relationship with TOC and POC, reinforcing the crucial role of organic matter on physical quality of subtropical oxisols.
O aumento do estoque de matéria orgânica do solo em sistemas conservacionistas de manejo é dependente do tipo de solo e das condições climáticas, e tem reflexos na qualidade física do solo. Neste estudo, avaliou-se um experimento de longa duração (21 anos) quanto ao efeito do sistema plantio direto (PD) sobre os estoques de carbono orgânico total (COT) e particulado (COP, >53mm), bem como a sua relação com a estabilidade de agregados de um Latossolo Bruno, em Guarapuava, PR. O solo em PD apresentou taxa de incremento de 0,15Mg ha-1 ano-1 de COT e 0,06Mg ha-1 ano-1 de COP na camada de 0-20cm, as quais foram calculadas em comparação aos estoques de carbono orgânico do solo em preparo convencional. As baixas taxas de incremento nos estoques de carbono orgânico possivelmente estejam relacionadas à alta estabilidade física da matéria orgânica neste solo argiloso e com mineralogia predominantemente gibsítica. O diâmetro médio geométrico (DMG) dos agregados de solo variou de 1,6 a 3,7mm e foi positiva e linearmente relacionado com os teores de COT e COP, o que reforça a importância da matéria orgânica na qualidade física de Latossolos subtropicais.