RESUMO A agricultura de baixo carbono é um dos temas centrais da agenda climática. Objetivou-se avaliar o desempenho de uma fazenda de agricultura de baixa emissão de carbono no estado do Maranhão, Brasil, por meio de abordagens univariadas e multivariadas. O delineamento experimental consistiu de três repetições de cinco tratamentos (usos da terra) (Cerrado como área de referência; plantio direto de soja-milho safrinha; plantio direto de milho-soja-milho safrinha; plantio direto de milho-soja; plantio direto de soja-milho safrinha-Brachiarya brizantha), em cinco períodos (dias julianos: 28, 48, 83, 138 e 154), totalizando 75 observações. Os dados foram analisados utilizando-se abordagens univariadas e multidimensionais. Observou-se interação estatisticamente significativa entre tratamento e período, indicando que as respostas ao tratamento variam com o tempo. A parcela com melhor desempenho foi a área de referência, seguida pelo tratamento plantio direto de soja-milho safrinha.

ABSTRACT The low-carbon agriculture is one of the central themes in the climate agenda. This study aimed to evaluate the performance of a low carbon farm in the Maranhão State, Brazil, using univariate and multidimensional approaches. The experimental design consisted of three replications of five treatments (land uses) (Cerrado as a reference area; no-tillage soybean-off-season corn; no-tillage corn-soybean-off-season corn; no-tillage corn-soybean; no-tillage soybean-off-season corn-Brachiarya brizantha), in five periods (Julian days: 28, 48, 83, 138 and 154), totaling 75 observations. The data were analyzed using univariate and multidimensional approaches. A statistically significant interaction was observed between treatment and period, indicating that the responses to the treatment vary with time. The plot that showed the best performance was the reference area, followed by the no-tillage soybean-off-season corn treatment.

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.

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 C fotossintetizado adicionado ao solo pelos resíduos vegetais (C-resíduo), as emissões de C na forma de dióxido de carbono (C-CO2) e o estoque de C orgânico do solo (C-solo) são componentes do ciclo deste elemento no sistema solo-planta-atmosfera. O efeito de práticas de manejo de solo sobre esses componentes necessita de melhor entendimento, visando à identificação de um sistema com potencial de reter C atmosférico no solo e contribuir para a mitigação do aquecimento global. Neste estudo, as emissões de C-CO2, o estoque de C e as adições de C pelos resíduos vegetais foram avaliados em experimento de longa duração (18 anos), localizado em Eldorado do Sul (RS). O quociente C-CO2/(C-resíduo + C-solo) foi proposto como índice da capacidade de sistemas de preparo e de cultura em conservar C no solo (ICC). A emissão de C-CO2 foi medida durante 17 meses; a quantidade de C-resíduo foi estimada com base em amostragens da massa de plantas de cobertura de inverno e no índice de colheita do milho; e o estoque de C-solo, avaliado na camada de 0-0,2 m do solo submetido aos sistemas de preparo convencional (PC) e plantio direto (PD), associados às sucessões de aveia (Avena strigosa Schreb)/milho (Zea mays L.) (A/M) e ervilhaca comum (Vicia sativa L.)/milho (E/M). Com objetivo de avaliar a relação das emissões de C-CO2 com fatores ambientais, foram monitoradas a temperatura a 0,05 m de profundidade e a umidade gravimétrica do solo nas camadas de 0-0,05; 0,05-0,1; e 0,1-0,2 m. Em comparação ao estoque de C-solo no início do experimento (33,4 t ha-1), o balanço foi negativo no solo em PC (-0,31 t ha-1 ano-1 no A/M e -0,10 t ha-1 ano-1 no E/M) e positivo no solo em PD (0,15 t ha-1 ano-1 ) apenas quando associado ao sistema E/M, o qual apresentou maior aporte de resíduos. As taxas mensais médias das emissões variaram entre 0,27 g m-2 de C-CO2 no inverno (média das temperaturas mínimas = 8 °C) e 1,36 g m-2 de C-CO2 no verão (média das temperaturas máximas = 38º C), que se relacionaram com a temperatura do solo (r > 0,85). A emissão total de C-CO2 no período variou entre 3,6 e 4,0 t ha-1 de C-CO2, não tendo sido verificada diferença significativa entre os sistemas de preparo de solo e de cultura. Entretanto, o ICC evidenciou que o potencial dos sistemas de manejo em conservar C no solo aumentou na ordem PC A/M < PC E/M < PD A/M < PD E/M. As condições menos oxidativas contribuíram para o balanço positivo de C no solo em plantio direto, característica que é potencializada pela utilização de sistemas de cultura com leguminosas como plantas de cobertura, que favorecem o acúmulo de C no solo por permitirem maior produção de massa das gramíneas cultivadas em sucessão, devido ao fornecimento de N.

Carbon (C) addition through crop residues (residue-C), C dioxide emission (CO2-C) and the soil C stock (soil-C) are components of the C cycle in the soil-plant-atmosphere system. This 18-year study was conducted to identify agricultural practices that could potentially increase C retention in the soil and lessen global warming trends. The three C pools (residue-C, CO2-C and soil-C) under different tillage systems (CT-conventional tillage and NT-no tillage) and cropping systems (O/M-oat (Avena strigosa Schreb)/maize (Zea mays L.) and V/M-vetch (Vicia sativa L.)/maize)) were evaluated and the CO2-C/[residue-C+soil-C] quotient was proposed as C retention index (CRI), where low values indicate a high capacity of the management system to keep C in the soil. The CO2-C emissions were measured for 17 months (between November 2002 and March 2004), sampling of aboveground residues of cover crops and harvest indexes of maize were used to quantify C addition by cropping systems, and soil-C stocks (0-0.2 m) were evaluated in 2003. The soil temperature (0.05 m) and gravimetric water content (0-0.05, 0.05-0.1 and 0.1-0.2 m) were also monitored from May 2003 onwards. In comparison to 1985, the C balance was negative in the soil under CT (-0.31 t ha-1 yr-1 for O/M and -0.10 t ha-1 yr-1 for V/M). On the other hand, the C balance was positive in NT soil, but only under V/M (+0.15 t ha-1 yr-1 ) due to the greater C addition by crop residues. The CO2-C emission was related to the soil temperature (r > 0.85). The total CO2-C emission varied from 3.6 to 4.0 t ha-1 and was not affected by the soil management systems. However, the CRI allowed a clear discrimination of the soil management systems to keep C in the soil. The C retention potential increased in the following order: CT O/M < CT V/M < NT O/M < NT V/M. Results reinforced the importance of symbiotically-fixed N by legume crops for C accumulation in untilled soils due to greater biomass production by succeeding graminaceae.

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.

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.

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.

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.

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.

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.