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Long-term C-CO2 emissions and carbon crop residue mineralization in an oxisol under different tillage and crop rotation systems

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Long-term C-CO2 emissions and carbon crop residue mineralization in an oxisol under different tillage and crop rotation systems

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Título Long-term C-CO2 emissions and carbon crop residue mineralization in an oxisol under different tillage and crop rotation systems
Outro título Emissões de C-CO2 de longo prazo e a mineralização do carbono dos resíduos culturais em um latossolo sob diferentes sistemas de preparo e rotação de culturas
Autor Campos, Ben-Hur Costa de
Amado, Telmo Jorge Carneiro
Tornquist, Carlos Gustavo
Nicoloso, Rodrigo da Silveira
Fiorin, Jackson Ernani
Abstract Soil C-CO2 emissions are sensitive indicators of management system impacts on soil organic matter (SOM). The main soil C-CO2 sources at the soil-plant interface are the decomposition of crop residues, SOM turnover, and respiration of roots and soil biota. The objectives of this study were to evaluate the impacts of tillage and cropping systems on long-term soil C-CO2 emissions and their relationship with carbon (C) mineralization of crop residues. A long-term experiment was conducted in a Red Oxisol in Cruz Alta, RS, Brazil, with subtropical climate Cfa (Köppen classification), mean annual precipitation of 1,774 mm and mean annual temperature of 19.2 oC. Treatments consisted of two tillage systems: (a) conventional tillage (CT) and (b) no tillage (NT) in combination with three cropping systems: (a) R0- monoculture system (soybean/wheat), (b) R1- winter crop rotation (soybean/wheat/soybean/black oat), and (c) R2- intensive crop rotation (soybean/ black oat/soybean/black oat + common vetch/maize/oilseed radish/wheat). The soil C-CO2 efflux was measured every 14 days for two years (48 measurements), by trapping the CO2 in an alkaline solution. The soil gravimetric moisture in the 0–0.05 m layer was determined concomitantly with the C-CO2 efflux measurements. The crop residue C mineralization was evaluated with the mesh-bag method, with sampling 14, 28, 56, 84, 112, and 140 days after the beginning of the evaluation period for C measurements. Four C conservation indexes were used to assess the relation between C-CO2 efflux and soil C stock and its compartments. The crop residue C mineralization fit an exponential model in time. For black oat, wheat and maize residues, C mineralization was higher in CT than NT, while for soybean it was similar. Soil moisture was higher in NT than CT, mainly in the second year of evaluation. There was no difference in tillage systems for annual average C-CO2 emissions, but in some individual evaluations, differences between tillage systems were noticed for C-CO2 evolution. Soil C-CO2 effluxes followed a bi-modal pattern, with peaks in October/November and February/March. The highest emission was recorded in the summer and the lowest in the winter. The C-CO2 effluxes were weakly correlated to air temperature and not correlated to soil moisture. Based on the soil C conservation indexes investigated, NT associated to intensive crop rotation was more C conserving than CT with monoculture.
Resumo A emissão de C-CO2 do solo é considerada um indicador sensível dos impactos de sistemas de manejo sobre a matéria orgânica do solo (MOS). Nos sistemas agrícolas, as principais fontes de C-CO2 são as decomposições dos resíduos culturais e da MOS, além da respiração das raízes das culturas e da biota do solo. O principal objetivo deste estudo foi avaliar o impacto de sistemas de preparo do solo e culturas nas emissões de longo prazo de C-CO2 do solo e sua relação com a mineralização do carbono (C) de resíduos culturais. Este estudo foi desenvolvido em experimento de longa duração, em Latossolo Vermelho distrófico típico, de ocorrência na região de Cruz Alta, RS, Brasil. O clima é o subtropical Cfa, segundo a classificação de Köppen, com precipitação pluvial anual média de 1.744 mm e temperatura média anual de 19,2 oC. Os tratamentos investigados foram dois sistemas de preparo – convencional (PC) e plantio direto (PD) – e três sistemas de culturas: R0- sucessão de monoculturas (trigo/soja); R1- rotação de culturas de inverno (aveia-preta/soja/trigo/soja); e R2- rotação intensiva de culturas (aveia-preta/soja/aveia-preta+ervilhaca/milho /nabo forrageiro/trigo/soja). O efluxo de C-CO2 do solo foi avaliado em intervalos fixos de 14 dias, durante dois anos (48 avaliações), por meio da captura do dióxido de carbono em solução alcalina. A umidade gravimétrica do solo, na camada de 0–0,05 m, foi determinada concomitantemente com as medições de C-CO2. Ainda, foi avaliada a taxa de liberação do C dos resíduos culturais utilizando o método dos sacos de decomposição, com amostragens aos 14, 28, 56, 84, 112 e 140 dias após o início das avaliações de mineralização do C. Foram utilizados quatro índices de conservação do C para avaliar a relação entre as emissões de C-CO2 e estoques de C e seus compartimentos no solo. A mineralização do C dos resíduos culturais no tempo seguiu o modelo exponencial. Para os resíduos de aveia-preta, trigo e milho, a mineralização do C foi maior no CT do que no PD, enquanto para a soja foi semelhante entre os sistemas de preparo do solo. A umidade do solo foi maior sob PD do que no PC, especialmente no segundo ano de avaliação. Não houve diferença na emissão média anual de C-CO2 entre sistemas de preparo; diferenças foram observadas apenas em algumas avaliações individuais. As emissões de CCO2 seguiram padrão bimodal, com picos nos meses de outubro-novembro e fevereiro-março. As maiores emissões de C-CO2 foram registradas no verão, e as menores, no inverno. As emissões de C-CO2 apresentaram baixa correlação com a temperatura do ar e não foram influenciadas pela umidade do solo. Com base nos índices de conservação de C investigados, o PD associado à rotação intensiva de culturas foi mais conservador de C do que o PC com sucessão de culturas.
Contido em Revista brasileira de ciencia do solo. Viçosa. Vol. 35, n. 3 (maio./jun. 2011), p. 819-832
Assunto Efeito estufa
Gases de efeito estufa
Manejo do solo
Plantio direto
Plantio direto
Preparo convencional
Rotação de cultura
Sistemas de manejo
Origem Nacional
Tipo Artigo de periódico
URI http://hdl.handle.net/10183/118344
Arquivos Descrição Formato
000948733.pdf (1.290Mb) Texto completo (inglês) Adobe PDF Visualizar/abrir

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