Princípios da dinâmica de carbono no solo - ANIMALCHANGE · calcular os estoques de carbono de...
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Princípios da dinâmica de carbono no solo
Fernando Antonio Fernandes
Princípios da dinâmica e quantificação do carbono no solo
Fernando Antonio Fernandes
Espaço poroso Água
20-30%
Ar 20-30%
Mineral 45% Sólidos do solo
Volume dos constituintes da camada superficial do solo
Orgânico 5%
MOS passiva C/N = 7-‐10 400-‐2000 anos
MOS lenta C/N = 10-‐25 20-‐50 anos
MOS a:va C/N = 15-‐30 1-‐2 anos
Resíduos vegetais Componente metabólico pouca lignina, muito N C/N = 10-‐25 Turnover :me 0,1-‐0,5 anos
Componente estrutural muita lignina, pouco N C/N = 100-‐200 Turnover :me 2-‐4 anos
Compartimentos funcionais da MOS
Fatores que afetam a capacidade do solo em armazernar carbono
Fatores que controlam a decomposição da MOS
Umidade Oxigênio pH do solo Relação C/N do material orgânico incorporado Conteúdo de lignina e polifenóis do material Temperatura % de argila Argilo-minerais
Água no solo (%)
18% de argila no solo
Mineraliza
ção do
nitrogên
io
(mg NH 4+ NO3)-‐N 100
g-‐1 solo seco)
75 50 25 Tensão (cm de água)
Umidade
3
2
1
0 10 20
Efeitos da umidade sobre a mineralização do nitrogênio do solo (Jenkinson, 1981)
O efeito do pH do solo na decomposição do reygrass em campo (Jenkinson, 1977)
pH do solo
10 0 2 8
40
pH 6,9
Carbon
o do
material vegetal
remanescente no
solo (%
)
60
100
80
20
4 6
pH 3,7
pH 4,8
Período de incubação (anos)
Relação C/N do material orgânico incorporado
Material orgânico %C %N C/N Serragem 50 0,005 600/1 Palha de trigo 38 0,5 80/1 Milho 40 0,7 57/1 Resíduos de cana-‐de-‐açúcar 40 0,8 50/1 Grama fer:lizada 40 1,3 31/1 Feno de alfafa maduro 40 1,8 25/1 Esterco de curral cur:do 41 2,1 20/1 Composto maduro 40 2,5 16/1 Feno de alfafa jovem 40 3,0 13/1 Lodo de esgoto digerido 31 4,5 7/1 Microorganismos do solo Bactérias 50 10,0 5/1 Actinomicetos 50 8,5 6/1 Fungos 50 5,0 10/1 Matéria orgânica do solo Horizonte Ap de Molisol 56 4,9 11/1 Horizonte A1 de Ul:sol 52 2,3 23/1 Horizonte B médio 46 5,1 9/1
Taxa de decomposição de diferentes resíduos
0
100
80
60
40
20
20 40 60 80 100 120
% re
manescente do
resíd
uo
C/N = 10/1 C/N = 28/1
C/N = 38/1
Dias após incorporação do material
Relação C/N do material orgânico incorporado
Conteúdo de lignina e polifenóis do material
Relação C/N do material orgânico incorporado
Evolução de CO2 de um solo siltoso subtropical Bunt e Rovira, 1955
Temperatura
0
10
20
30
40
20 40 60 80
Taxa de evolução do CO
2
(mm
3 CO2 g
-‐1 so
lo h
-‐1)
Temperatura (oC)
Decomposição de cevada incubada em solos com diferentes porcentagem de argila (Jenkinson, 1977)
Período de decomposição (anos)
0 2 4 6 8 10
80
60
20
40 18% de argila no solo
8% de argila no solo Carbon
o re:d
o no
solo (%
)
% de argila
Effect of soil texture
litter decomposition rates
net N mineralization
clay soils physically protect organic matter
clay soils are more efficient at stabilizing N in organic matter
Nature 2011
Protocolo de Quantificação dos Estoques Carbono Do solo
4import harvest CH LW leachNBP SOC F F F F F= Δ − + + + +
Onde: NBP – produ:vidade liquida do bioma; ∆SOC – estoque de carbono do solo; Fimport – entrada de adubos orgânicos ;Fharvest – saída por colheita; FCH4 – perda por metano entérico FLW – biomassa produtos animais; Fleach – perda por lixiviação Baseado em Soussana et al. (2007)
SOIL SAMPLING PROTOCOL TO CERTIFY THE CHANGES OF ORGANIC CARBON STOCK IN MINERAL SOIL OF
THE EUROPEAN UNION
Version 2
Vladimir Stolbovoy, Luca Montanarella, Nicola Filippi, Arwyn Jones, Javier Gallego* and Giacomo
Grassi
Institute for Environment and Sustainability, *Institute for the Protection and the Security of the Citizen
2007
EUR 21576 EN/2
6
3.2 Adaptation of the template8
For effective implementation of the randomised sampling template (Figure 1), the
user has to:
x Represent the plot (field/pasture/forest) margins in X and Y coordinates of the
standard local projection used for topographic or cadastral maps.
x Define the X and Y extents of the plot and take the longest axis (Maxis). Setup
a square frame having Maxis size and match it with the plot. The coordinates
of the corners of this square frame should be preferably integer values.
x Overlay the template with 100 grids numbered from 1 to 100, as represented in
Figure 1.
x Determine the number (n) of sampling sites (grids) that is conditioned by the
plot area and the need to minimise costs (Table 1).
x Select the first sampling site (grid) having the lowest number within the plot.
If the next site (grid) falls outside the plot, the next sampling site (grid) must
be selected until ‘n’ sites (grids) will be identified.
Table 1. Recommended number of sampling sites (grids of the template) depending
on the plot area.
Size of the plot Number of sampling sites (n)
< 5 ha 3
5 - 10 ha 4
10-25 ha 5
> 25 ha 6
3.3 Sampling location
Following the adaptation procedure, the geographical position of the plot
(field/pasture/forest), together with the location of the sampling sites and soil profiles
are presented in the local coordinate system. To keep a consistent register of each
reliable data. We suggest relying on the experience of the local specialists to select either direct field
cylinder sampling or make use of available pedo-functions to define soil bulk density. 7 High stone content might be a constraint for the widespread application of the AFRSS method in the
stony soil. This is especially relevant for mountainous regions with fragmented soil cover and abundant
rock outcrops. 8 To apply the present procedure, a specific ESRI ArcGis script is available at
http://arcscripts.esri.com/details.asp?dbid=14781
Estudo do Solo representa até hoje um desafio para a ciência
o solo forma um "continuum” no espaço o solo tem uma dimensão vertical (profundidade) suas propriedades variam lentamente no tempo Matéria Orgânica- Mediação por Atividade Biológica
Rede PECUS
Para o escopo do projeto – Balanço de C 2 amostragens – ano1 e ano 4
Padronização de procedimentos de amostragem e métodos de análise
Conceitos
Mudanças dos estoques do carbono no solo Situação ideal - Experimentos de longo prazo
onde foi registrado o manejo Outra opção é “cronossequências” mas a
validação é mais difícil. Homogeneidade do solo Histórico da área
Áreas de Referência (positivo e negativo)
Amostragem Profundidade : 100 cm Intervalos: 0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60,
60-80 e 80-100cm – 8 camadas Variações podem ocorrer na definição das
camadas a serem amostradas Mas é essencial ter subcamadas que permitam
calcular os estoques de carbono de 0-20 cm, 0-30 cm e de 0-100 cm.
Amostras indeformadas Para calculo da densidade Abertura de trincheiras até 120 cm Amostragem com anéis volumétricos Na abertura da trincheira preservar 3 lados
3 repetições de cada profundidade Amostras devem ser secas até peso constante a 110
oC
Amostras deformadas Análise de C Estabelecer um grid ao redor do ponto de abertura
da trincheira Coleta com trados Tomar cuidado para não contaminar camadas
inferiores Secar amostras a 50 oC em estufa com circulação Peneirar o solo a 4 mm e armazenar
Preparo das amostras
Método de Análise C O método padrão deve ser o analisador elementar Na impossibilidade utilizar o método disponível no
laboratório – Walkey-Black, Moebius Estimar uma curva de correção para o método
padrão Aliquotas para análise devem ser moidas até
passar por peneira <100 mesh utilizar moinhos de rolos
Cálculo dos Estoques de C Baseado em uma mesma massa de solo, corrigida para
área de referência Ellert e Bettany, Sisti et al.
CtnMsiMtiMtnCtiCsn
i
n
i
n
i*
11
1
1⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛−−+= ∑∑∑
==
−
=
Onde/Quanto amostrar? Como protocolo mínimo sugere-se a alocação de 3
trincheiras por área Buscar áreas homogêneas – granulometria Para o grid do entorno de cada trincheira serão
coletadas 12 pontos para compor 4 amostras composta
Esse valor se refere a piquete/parcela/área de até 5 ha
Para áreas amostrais maiores existe a indicação de que o números de trincheiras deve ser aumentado 5-10 ha – 4 trincheiras 10-25 ha - 5 trincheiras >25 ha - 6 trincheiras
Batlle-‐Bayer et al. (2010)
Tratamento estatístico dos dados Busca em literatura da taxa de alteração esperada
(faixa) Δ ± 350-800 kg ha-1 ano-1
Ardo e Olsson (2004); Stolbovoy et al. (2007);
Zuur, Ieno e Elphick (2010)
Obrigado [email protected]