O solo é um dos principais compartimentos de carbono no ecossistema terrestre, capaz de armazenar quantidades expressivas desse elemento e, portanto, a compreensão dos fatores que contribuem para as perdas de CO2 em solos agrícolas é fundamental para determinar estratégias de redução das emissões desse gás e ajudar a mitigar o efeito estufa. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito do preparo do solo e da deposição de resíduos da cultura da cana-de-açúcar na emissão de CO2, temperatura e umidade do solo, durante a reforma do canavial, ao longo de um período de 15 dias. Os manejos avaliados foram: sem preparo do solo e mantendo os resíduos da colheita sobre a superfície do solo (SPCR); sem preparo do solo e sem resíduo (SPSR) e com preparo do solo e sem resíduo (CPSR). A menor média de emissão de CO2 do solo (FCO2) foi observada no manejo SPCR (2,16 µmol m-2 s-1), quando comparado aos manejos SPSR (2,90 µmol m-2 s-1) e CPSR (3,22 µmol m-2 s-1), indicando que as maiores umidades e menores variações da temperatura do solo, observadas em SPCR, foram os fatores responsáveis por tal diminuição. Durante o período de estudo, a menor média diária da FCO2 foi registrada em SPCR (1,28 µmol m-2 s-1) e a maior em CPSR (6,08 µmol m-2 s-1), após a ocorrência de chuvas. A menor perda de C-CO2 do solo foi observada no manejo SPCR (367 kg ha-1 de C-CO2), diferindo significativamente (p<0,05) dos manejos: SPSR (502 kg ha-1 de C-CO2) e CPSR (535 kg ha-1 de C-CO2). A umidade do solo foi a variável que apresentou valores mais diferenciados entre os manejos, sendo positivamente correlacionada (r = 0,55; p<0,05) com as variações temporais da emissão de CO2 nos manejos SPCR e CPSR. Em adição, a temperatura do solo diferiu (p<0,05) somente no manejo SPCR (24 ºC), quando comparada aos manejos SPSR (26 ºC) e CPSR (26,5 ºC), sugerindo que, para as condições deste estudo, o resíduo da cana-de-açúcar retido sobre a superfície propiciou uma temperatura do solo, em média, 2 ºC mais amena.

The soil is one of the main C pools in terrestrial ecosystem, capable of storing significant C amounts. Therefore, understanding the factors that contribute to the loss of CO2 from agricultural soils is critical to determine strategies reducing emissions of this gas and help mitigate the greenhouse effect. The purpose of this study was to investigate the effect of soil tillage and sugarcane trash on CO2 emissions, temperature and soil moisture during sugarcane (re)planting, over a study period of 15 days. The following managements were evaluated: no-tillage with crop residues left on the soil surface (NTR); without tillage and without residue (NTNR) and tillage with no residue (TNR). The average soil CO2 emission (FCO2) was lowest in NTR (2.16 µmol m-2 s-1), compared to the managements NTNR (2.90 µmol m-2 s-1) and TNR (3.22 µmol m-2 s-1), indicating that the higher moisture and lower soil temperature variations observed in NTR were responsible for this decrease. During the study period, the lowest daily average FCO2 was recorded in NTR (1.28 µmol m-2 s-1), and the highest in TNR (6.08 µmol m-2 s-1), after rainfall. A loss of soil CO2 was lowest from the management NTR (367 kg ha-1 of CO2-C) and differing significantly (p<0.05) from the managements NTNR (502 kg ha-1 of CO2-C) and TNR (535 kg ha-1 of CO2-C). Soil moisture was the variable that differed most managements and was positively correlated (r = 0.55, p<0.05) with the temporal variations of CO2 emission from NTR and TNR. In addition, the soil temperature differed (p<0.05) only in management NTR (24 °C) compared to NTNR (26 °C) and TNR (26.5 °C), suggesting that under the conditions of this study, sugarcane trash left on the surface induced an average rise in the of soil temperature of 2 ºC.

Na agricultura, a obtenção de maiores produtividades das culturas com base no manejo sustentável do solo tem levado a uma busca gradativa do conhecimento das variáveis envolvidas nos sistemas de produção. Determinar as causas da variabilidade dos atributos passa a ser uma etapa do planejamento estratégico no setor sucroenergético. Este trabalho teve por objetivo estudar a variabilidade espacial dos óxidos de ferro da fração argila e sua relação com atributos físicos e químicos do solo, em diferentes sistemas de colheita de cana-de-açúcar na Região de Ribeirão Preto, SP. Duas parcelas de 1 ha foram delimitadas em áreas com sistema de colheitas mecanizada e manual. Foram retiradas, em cada área, amostras de solos em 126 pontos, na profundidade de 0,00-0,25 m. Os resultados das análises mineralógicas e químicas foram submetidos às análises geoestatísticas, obtendo-se a dependência espacial, os semivariogramas e os mapas de krigagem dos atributos estudados. Para analisar a correlação espacial entre os atributos estudados, foram construídos semivariogramas cruzados. A variabilidade espacial dos atributos químicos é maior em áreas com colheita de cana crua, quando comparada com áreas de colheita de cana queimada, ao contrário dos atributos mineralógicos, que apresentaram os maiores alcances na área de cana crua. Os atributos matéria orgânica, diâmetro médio do cristal da goethita apresentaram correlação espacial negativa, enquanto a argila apresentou correlação positiva com a adsorção de fósforo nos dois sistemas de colheita de cana-de-açúcar avaliados.

In agriculture, the search for higher crop yields based on sustainable soil management has led to a gradual pursuit of knowledge of the variables related to production systems. The identification of the causes of variability of these properties has become a part of strategic planning in the sugar and ethanol industry. This study investigated the spatial variability of iron oxides in the clay fraction and its relationship to soil physical and chemical properties in different sugarcane cultivation systems in the region of Ribeirão Preto, São Paulo State. Two 1-ha plots were outlined in areas with mechanical and manual harvesting systems. Soil samples were taken at 126 points from the 0.00-0.25 m layer in both areas. The mineralogical and chemical data were subjected to geostatistical analyses, to determine the spatial dependence, semivariograms and kriging maps of the properties. To analyze the correlation between the parameters cross-semivariograms were constructed. The spatial variability of chemical properties was greater in areas with mechanical harvesting than burnt harvesting (manual harvesting), whereas the range of the mineralogical properties was largest in the area of green-harvested sugarcane. The properties organic matter, mean crystal diameter goethite had a negatively spatial correlation, while clay was positive correlated with P sorption in the two sugarcane harvest systems.

Appropriate management of agricultural crop residues could result in increases on soil organic carbon (SOC) and help to mitigate gas effect. To distinguish the contributions of SOC and sugarcane (Saccharum spp.) residues to the short-term CO2-C loss, we studied the influence of several tillage systems: heavy offset disk harrow (HO), chisel plow (CP), rotary tiller (RT), and sugarcane mill tiller (SM) in 2008, and CP, RT, SM, moldboard (MP), and subsoiler (SUB) in 2009, with and without sugarcane residues relative to no-till (NT) in the sugarcane producing region of Brazil. Soil CO2-C emissions were measured daily for two weeks after tillage using portable soil respiration systems. Daily CO2-C emissions declined after tillage regardless of tillage system. In 2008, total CO2-C from SOC and/or residue decomposition was greater for RT and lowest for CP. In 2009, emission was greatest for MP and CP with residues, and smallest for NT. SOC and residue contributed 47 % and 41 %, respectively, to total CO2-C emissions. Regarding the estimated emissions from sugarcane residue and SOC decomposition within the measurement period, CO2-C factor was similar to sugarcane residue and soil organic carbon decomposition, depending on the tillage system applied. Our approach may define new emission factors that are associated to tillage operations on bare or sugarcane-residue-covered soils to estimate the total carbon loss.

A emissão de CO2 do solo apresenta alta variabilidade espacial, devido à grande dependência espacial observada nas propriedades do solo que a influenciam. Neste estudo, objetivou-se: caracterizar e relacionar a variabilidade espacial da respiração do solo e propriedades relacionadas; avaliar a acurácia dos resultados fornecidos pelo método da krigagem ordinária e simulação sequencial gaussiana; e avaliar a incerteza na predição da variabilidade espacial da emissão de CO2 do solo e demais propriedades utilizando a simulação sequencial gaussiana. O estudo foi conduzido em uma malha amostral irregular com 141 pontos, instalada sobre a cultura de cana-de-açúcar. Nesses pontos foram avaliados a emissão de CO2 do solo, a temperatura do solo, a porosidade livre de água, o teor de matéria orgânica e a densidade do solo. Todas as variáveis apresentaram estrutura de dependência espacial. A emissão de CO2 do solo mostrou correlações positivas com a matéria orgânica (r = 0,25, p < 0,05) e a porosidade livre de água (r = 0,27, p <0,01) e negativa com a densidade do solo (r = -0,41, p < 0,01). No entanto, quando os valores estimados espacialmente (N=8833) são considerados, a porosidade livre de água passa a ser a principal variável responsável pelas características espaciais da respiração do solo, apresentando correlação de 0,26 (p < 0,01). As simulações individuais propiciaram, para todas as variáveis analisadas, melhor reprodução das funções de distribuição acumuladas e dos variogramas, em comparação à krigagem e estimativa E-type. As maiores incertezas na predição da emissão de CO2 estiveram associadas às regiões da área estudada com maiores valores observados e estimados, produzindo estimativas, ao longo do período estudado, de 0,18 a 1,85 t CO2 ha-1, dependendo dos diferentes cenários simulados. O conhecimento das incertezas gerado por meio dos diferentes cenários de estimativa pode ser incluído em inventários de gases do efeito estufa, resultando em estimativas mais conservadoras do potencial de emissão desses gases.

The soil CO2 emission has high spatial variability because it depends strongly on soil properties. The purpose of this study was to (i) characterize the spatial variability of soil respiration and related properties, (ii) evaluate the accuracy of results of the ordinary kriging method and sequential Gaussian simulation, and (iii) evaluate the uncertainty in predicting the spatial variability of soil CO2 emission and other properties using sequential Gaussian simulations. The study was conducted in a sugarcane area, using a regular sampling grid with 141 points, where soil CO2 emission, soil temperature, air-filled pore space, soil organic matter and soil bulk density were evaluated. All variables showed spatial dependence structure. The soil CO2 emission was positively correlated with organic matter (r = 0.25, p < 0.05) and air-filled pore space (r = 0.27, p < 0.01) and negatively with soil bulk density (r = -0.41, p < 0.01). However, when the estimated spatial values were considered, the air-filled pore space was the variable mainly responsible for the spatial characteristics of soil respiration, with a correlation of 0.26 (p < 0.01). For all variables, individual simulations represented the cumulative distribution functions and variograms better than ordinary kriging and E-type estimates. The greatest uncertainties in predicting soil CO2 emission were associated with areas with the highest estimated values, which produced estimates from 0.18 to 1.85 t CO2 ha-1, according to the different scenarios considered. The knowledge of the uncertainties generated by the different scenarios can be used in inventories of greenhouse gases, to provide conservative estimates of the potential emission of these gases.

A quantificação do impacto das práticas de preparo sobre as perdas de carbono do solo é dependente da habilidade de se descrever a variabilidade temporal da emissão de CO2 do solo após preparo. Tem sido sugerido que as grandes quantidades de CO2 emitido após o preparo do solo podem servir como um indicador das modificações nos estoques de carbono do solo em longo termo. Neste trabalho é apresentado um modelo de duas partes baseado na temperatura e na umidade do solo e que inclui um termo exponencial decrescente do tempo que é eficiente no ajuste das emissões intermediárias após preparo: arado de disco seguido de uma passagem com a grade niveladora (convencional) e escarificador de arrasto seguido da passagem com rolo destorroador (reduzido). As emissões após o preparo do solo são descritas utilizando-se estimativa não linear com um coeficiente de determinação (R²) tão alto quanto 0.98 após preparo reduzido. Os resultados indicam que nas previsões da emissão de CO2 após o preparo do solo é importante considerar um termo exponencial decrescente no tempo após preparo.

To study Assessing the impact of tillage practices on soil carbon losses dependents it is necessary to describe the temporal variability of soil CO2 emission after tillage. It has been argued that large amounts of CO2 emitted after tillage may serve as an indicator for longer-term changes in soil carbon stocks. Here we present a two-step function model based on soil temperature and soil moisture including an exponential decay in time component that is efficient in fitting intermediate-term emission after disk plow followed by a leveling harrow (conventional), and chisel plow coupled with a roller for clod breaking (reduced) tillage. Emission after reduced tillage was described using a non-linear estimator with determination coefficient (R²) as high as 0.98. Results indicate that when emission after tillage is addressed it is important to consider an exponential decay in time in order to predict the impact of tillage in short-term emissions.

Para entendimento do impacto do preparo do solo sobre as emissões de CO2 desenvolvemos e aplicamos dois modelos conceituais que são capazes de prever a emissão de CO2 do solo após seu preparo em função da emissão da parcela sem distúrbio, acrescida de uma correção devido ao preparo. Os modelos assumem que o carbono presente na matéria orgânica lábil segue uma cinética de decaimento de primeira ordem, dada pela seguinte equação: dCsoil (t) / dt = -k Csoil (t), e que a emissão de C-CO2 é proporcional a taxa de decaimento do C no solo, onde Csolo(t) é a quantidade de carbono lábil disponível no tempo (t) e k é a constante de decaimento (tempo-1). Duas suposições foram testadas para determinação das emissões após o preparo do solo (Fp): a constante de decaimento do carbono lábil do solo (k) antes e após o preparo é igual (Modelo 1) ou desigual (Modelo 2). Conseqüentemente, a relação entre os fluxos de C das parcelas sem distúrbio (F SD) e onde o preparo do solo foi conduzido (F P) são dadas por: F P = F SD + a1 e-a2t (modelo 1) e F P = a3 F SD e-a4t (modelo 2), onde t é o tempo após o preparo. Fluxos de CO2 previstos e observados relevam um bom ajuste dos resultados com coeficiente de determinação (R²) tão alto quanto 0,91. O modelo 2 produz um ajuste ligeiramente superior quando comparado com o outro modelo. A velocidade das pás da enxada rotativa foi relacionada a um aumento na quantidade de carbono lábil e nas modificações do tempo de residência médio do carbono lábil do solo após preparo. A vantagem desta metodologia é que a variabilidade temporal das emissões induzidas pelo preparo do solo pode ser descrita a partir de uma função analítica simples, que inclui a emissão da parcela sem distúrbio e um termo exponencial modulado por parâmetros dependentes do preparo e de condições ambientais onde o experimento foi conduzido.

To further understand the impact of tillage on CO2 emission, the applicability of two conceptual models was tested, which describe the CO2 emission after tillage as a function of the non-tilled emission plus a correction due to the tillage disturbance. Models assume that C in readily decomposable organic matter follows a first-order reaction kinetics equation as: dCsoil (t) / dt = -k Csoil (t), and that soil C-CO2 emission is proportional to the C decay rate in soil, where Csoil(t) is the available labile soil C (g m-2) at any time (t) and k is the decay constant (time-1). Two possible assumptions were tested to determine the tilled (F T) fluxes: the decay constants (k) of labile soil C before and after tillage are different (Model 1) or not (Model 2). Accordingly, C flux relationships between non-tilled (F NT) and tilled (F T) conditions are given by: F T = F NT + a1 e-a2t (model 1) and F T = a3 F NT e-a4t (model 2), where t is time after tillage. Predicted and observed CO2 fluxes presented good agreement based on the coefficient of determination (R² = 0.91). Model comparison revealed a slightly improved statistical fit of model 2, where all C pools are assigned with the same k constant. Rotary speed was related to increases in the amount of labile C available and to changes of the mean resident labile C pool available after tillage. This approach allows describing the temporal variability of tillage-induced emissions by a simple analytical function, including non-tilled emission plus an exponential term modulated by tillage and environmentally dependent parameters.

A transmissão de radiação ultravioleta de comprimentos de onda entre 250 e 360 nm através do pelame e da epiderme de bovinos foi determinada em laboratório, usando-se amostras de couro de animais recém-abatidos. A quantidade de radiação transmitida através do pelame depende da coloração e também das características estruturais do pelame (espessura da capa; comprimento, diâmetro, número e inclinação dos pêlos), pelas quais é definido o trajeto médio de um fóton pela massa de pêlos (L). A maior transmissão é proporcionada por pelames brancos com altos valores de L, ao passo que pelames negros em geral apresentam transmissão nula ou muito baixa. Quanto menos pigmentada a epiderme, maior a transmissão de radiação através da sua superfície. A melhor proteção é proporcionada por pelames negros com baixo valor de L sobre epiderme igualmente negra, mas em vista do aquecimento causado pela absorção de radiação térmica (em vacas Holandesas a temperatura das malhas negras atinge 44,1ºC ao mesmo tempo em que a das malhas brancas é 37,7ºC), a combinação ideal para ambientes tropicais é um pelame branco com baixo valor de L sobre epiderme negra, uma combinação dificilmente encontrada em animais de raças européias. Uma alternativa seria um pelame negro com um baixo valor de L. Animais vermelhos apresentam alta transmissão de radiação UV através da epiderme e do pelame, sendo desaconselhados para ambientes tropicais. Entretanto, foi observada uma vaca Holandesa com áreas isoladas de epiderme negra coberta com pelame branco, o que pode trazer perspectivas para uma seleção para combinações mais adequadas de epiderme e pelame em bovinos de raças européias.

A laboratory study was carried on the transmission of ultraviolet radiation (UV, 250 to 360 nm wavelength) through the haircoat and the skin of cattle. Fresh samples of skin were measured under a solar simulator, taking account of the pigmentation of hair and skin and the structural characteristics of the haircoat (coat thickness, hair diameter, hair length, angle of the hairs to the skin surface, number of hairs per unit area), which defined the average free path length of a photon within the coat, L. White hairs with high L values showed the highest transmission coefficients, while black hairs presented in general very low or even nul transmission. The best protection against UV was given by black hairs with low L values over a black skin. However, because of the heating by absorption of thermal radiation (in a Holstein cow the temperature of the black spots reach 44.1ºC at the same time that of the white spots is 37.7ºC), the best choice for tropical environments will be a white coat with a low L value over a black skin. This is a combination hardly found in European cattle, however in the present study a Holstein cow was found with isolated areas of white hair over black skin. An alternative choice would be a black coat with a low L value. Red animals presented high UV transmission coefficients through both the coat and the skin, and are not good choices for tropical environments, unless they have also a high pigmented skin.