UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE CIÊNCIAS RURAIS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO

PROGRAMA NACIONAL DE PÓS-DOUTORADO CAPES/PNPD

PROJETO 02763/09-5

MUDANÇAS CLIMÁTICAS E AGRICULTURA: ENSINO E PESQUISA

RELATÓRIO FINAL DO BOLSISTA

Dr. Rodrigo da Silveira Nicoloso Pós-doutorando

Dr. Telmo Jorge Carneiro Amado Supervisor

Santa Maria, 01 de Novembro de 2010.

1. Informações do projeto Título: “Mudanças climáticas e agricultura: ensino e pesquisa”

Agência financiadora: CAPES – Programa Nacional de Pós-Doutorado 2009

Processo CAPES/PNPD: 02763/09-5

Vigência: 5 anos, Novembro/2009 – Outubro/2014

Programa de Pós-graduação: Pós-doutorado em Ciência do Solo, Universidade Federal de Santa Maria.

Pós-doutorando: Rodrigo da Silveira Nicoloso Eng. Agrônomo, Mestre em Ciência do Solo, Doutor em Engenharia Agrícola

Supervisor: Prof. Doutor Telmo Jorge Carneiro Amado

Início dos trabalhos do pós-doutorando: 01/11/2009

Término dos trabalhos do pós-doutorando: 31/10/2010

2. Razão para término dos trabalhos do pós-doutorando:

O Programa Nacional de Pós-doutorado (PNPD) da CAPES tem como uma das metas a fixação temporária de doutores e o fortalecimento de grupos de pesquisa vinculados a programas de pós-graduação no país. Tendo em vista que o pós-doutorando foi aprovado em concurso público para provimento do cargo de pesquisador na Embrapa, assumindo suas funções no dia 16 de Novembro de 2010, e que são exigências tanto da CAPES/PNPD como do PPG em Ciência do Solo da UFSM o cancelamento da concessão da bolsa de pós-doutorado aqueles que adquirem vínculo empregatício, foi solicitado pelo pós-doutorando o seu desligamento imediato de suas funções após um ano de atividades.

3. Introdução Tem sido grande a preocupação mundial em relação às mudanças climáticas no planeta,

decorrentes, principalmente, das crescentes emissões de dióxido de carbono (CO2) e outros

gases, com destaque para o metano (CH4) e o óxido nitroso (N2O), para a atmosfera. Estes gases de efeito estufa (GEE) têm a propriedade de promover um forçamento radiativo na atmosfera terrestre (Cerri et al., 2004), intensificando o efeito estufa e ocasionando graves alterações climáticas no planeta (Machado et al., 2004; Lal, 2004).

Recentemente, constatou-se que uma fração significativa das emissões antrópicas de GEE são oriundos das atividades agrícolas. Este setor, mundialmente, produz aproximadamente 5% das emissões antropogênicas de CO2 e 47 e 84% das emissões de CH4 e N2O, respectivamente (Rice, 2006). No Brasil, a participação do setor agrícola pode ser ainda maior, alcançando 75, 91 e 94% das emissões totais de CO2, CH4 e N2O, respectivamente (Cerri & Cerri, 2007), sendo que uma grande parte destes valores se deve ao desmatamento e queimada de florestas. Valores de tal magnitude sugerem a necessidade do desenvolvimento de práticas de manejo que permitam uma redução das emissões de GEE e promovam o seqüestro de CO2 atmosférico e seu armazenamento na biomassa vegetal e no solo.

No entanto, deve-se destacar que a agricultura no contexto do aquecimento global pode ser também parte da estratégia de mitigação do efeito estufa. Este fato está associado à extensão da área ocupada pelo setor e com a flexibilidade de adoção de práticas de manejo que promovam o influxo de Carbono (C) e a redução das emissões, as quais não são conflitantes com o objetivo principal da atividade que é a produção de alimentos. Mundialmente estima-se que o setor agrícola tem potencial de compensar aproximadamente 10% das emissões atuais de GEE, enquanto no Brasil este potencial pode alcançar 20 a 30% das emissões de GEE do país (Bayer, 2007).

Especificamente na agricultura, a mitigação do aquecimento global pode ser promovida através da diminuição das emissões e/ou aumento do influxo de C nos agroecossistemas, através da adoção de práticas de manejo que promovam a recuperação de solos degradados e aumentem o armazenamento de C orgânico no solo. Da mesma forma, a manutenção de teores suficientes de matéria orgânica do solo (MOS), cujo principal componente é o C, é crucial para o funcionamento biológico, químico e físico do solo, determinando seu potencial produtivo.

Assim, o sistema plantio direto (PD), por reduzir a mobilização do solo, e associado ao uso de plantas de cobertura de solo e a rotação de culturas tem apresentado balanço positivo de carbono em solos tropicais e subtropicais no Brasil (Machado et al., 2004; Amado et al., 2006). Porém, a eficiência do sistema plantio direto em atuar com um dreno biológico de C da atmosfera é dependente do clima (precipitação, temperatura), solo (textura, tipo de argila, mineralogia), sistemas de culturas (culturas anuais, pastagens), práticas de manejo (preparo do solo, fertilização) e práticas conservacionistas (controle da erosão), sendo, portanto muito variável. De forma simplificada, para que o solo atue como um dreno de CO2 atmosférico são necessárias elevadas adições de C via resíduos vegetais a qual deve ser complementada pela atuação de mecanismos que estabilizem o C adicionado na forma de MOS.

A investigação dos mecanismos de estabilização do C em sistemas conservacionistas tem sido recentemente aprofundada comparando solos tropicais e temperados (Chivenge et al., 2007; Six et al., 2006). Estes trabalhos têm contribuído para o entendimento da dinâmica do C no solo, pois considerando as condições climáticas (temperatura e umidade), espera-se que a taxa de decomposição da matéria orgânica seja superior em condições tropicais do que em temperadas. Este fato conduziria a um menor estoque de C no solo tropical e, conseqüentemente em limitada capacidade do solo em atuar como dreno biológico de CO2 atmosférico. No entanto, nesta

análise deve-se também considerar o potencial de adições de C via fotossíntese, que pode ser duas ou três vezes superior em ambientes tropicais e subtropicais em relação ao temperado seco, e os mecanismos de estabilização de C, em especial a interação com os óxidos de ferro (Fe) e alumínio (Al), que podem reduzir a taxa de decomposição. Assim, o potencial de acúmulo de C nos solos tropicais pode ser semelhante ou até mesmo superior ao de solos temperados, dependendo da intensidade das adições de C e dos mecanismos de estabilização no solo.

Para Christensen (1996), a estabilização do carbono no solo depende de três mecanismos principais: 1) Estabilização bioquímica (ou recalcitrância), 2) Estabilização química e 3) Proteção física. A estabilização bioquímica depende das características intrínsecas do substrato, tais como teores de lignina, celulose e relação C/N, assim como da presença de grupamentos funcionais de C aromáticos e alifáticos de cadeia longa que conferem resistência à decomposição biológica. A estabilização química está relacionada a ligações entre os compostos orgânicos e as frações minerais do solo (proteção coloidal), que de acordo com a complexidade química dos compostos organo-minerais irá determinar a velocidade de decomposição do C armazenado no solo. A estabilidade física depende da estrutura do solo, especialmente dos agregados, que limitam o acesso dos microrganismos aos compostos orgânicos. A menor difusão do oxigênio no interior dos agregados e a proteção do C a ação das enzimas dos microrganismos têm sido apontadas como determinantes deste mecanismo. A proteção estrutural é ainda dependente da formação, tamanho e estabilidade dos agregados no solo. Assim, à medida que aumenta o tamanho dos agregados há um incremento do estoque de C protegido no interior destes.

As características do solo irão determinar o predomínio de um mecanismo de proteção do C em relação aos demais. Já está bem estabelecido que a proteção física é o principal mecanismo de estabilização em solos temperados, com o predomínio de argilominerais 2:1 (Six et al., 2004), este mecanismo também tem sido destacado em solos tropicais, com textura arenosa e com baixa concentração de óxidos (Bayer et al., 2006a; Amado et al., 2006). Inicialmente o C adicionado ao solo é protegido por microagregados, que recentemente tem sido proposto com o mais eficiente indicador dos mecanismos físicos de estabilização do C em solos temperados (Six et al., 2006). Posteriormente, os microagregados se unem formando os macroagregados. Desta forma, parte do C recentemente adicionado pode ficar protegido fisicamente interagregados, porém no interior do macroagregado. Assim, os macroagregados formados pela união de microagregados limitam o acesso dos microrganismos ao C, além de melhorarem a estrutura do solo, favorecendo o incremento da qualidade do solo (Mielniczuk et al., 2003). Este processo é fortemente influenciado pela atividade biológica do solo e pela ação das raízes, sendo considerado o principal mecanismo de estabilização de C em solos temperados e em muitos solos tropicais.

Já em solos com argilas cauliniticas e ricos em óxidos de Al e Fe, a proteção física do C no interior dos macroagregados pode desempenhar um papel complementar (Denef & Six, 2004; Fabrizzi, 2006). Neste caso, a estabilidade química passa a desempenhar um papel relevante. A estabilidade química é resultante das interações entre os grupos funcionais da MOS com a superfície dos argilominerais e óxidos. Neste caso, os mecanismos de interação dependem dos grupos funcionais envolvidos, do tipo de carga predominante no mineral, da presença de cátions metálicos e das condições do meio. A argila é a fração mais reativa no solo devido ao seu tamanho coloidal. Nesta fração estão os argilominerais e os óxidos de Fe e Al. Desta forma, nos solos argilosos espera-se maior teor de C, associado aos minerais do que os solos arenosos.

Em extensa revisão sobre mecanismos de estabilização do C comparando solos tropicais e temperados, Six et al. (2002) encontraram alta estabilidade de agregados nos solos tropicais, porém baixas correlações entre estes e o conteúdo de C nos solos. Resultados semelhantes foram encontrados por Fabrizzi (2006), em Latossolo Vermelho distrófico típico de Cruz Alta (RS), que é um dos solos integrantes deste projeto, onde o conteúdo de C também não apresentou elevada correlação com o macroagregados.

Campos (2006) neste Latossolo encontrou que, transcorridos 20 anos, o efeito do preparo convencional (PC) em reduzir o estoque de carbono foi menor do que inicialmente esperado. Assim, o PD com baixa adição de resíduos apresentou estoque de carbono (45,4 Mg ha-1) inclusive inferior ao PC com alta adição de resíduos (49,0 Mg ha-1), na camada de 0-20 cm. O autor concluiu que a quantidade de resíduos vegetais adicionada via sistema de cultura foi o fator que mais contribuiu para o estoque de C. Este resultado contrasta com o observado sob Argissolo distrófico da Depressão Central onde Mielniczuk et al. (2003) encontraram que o efeito de preparo foi preponderante no estoque de C em relação ao efeito de sistema de cultura. A explicação para tais resultados divergentes, possivelmente, esteja nas diferenças entre textura e mineralogia dos solos investigados, que determinam o tipo e a intensidade dos mecanismos de estabilização do C. Assim, no Latossolo oxídico mesmo com a redução do tamanho de agregados no preparo convencional (Campos et al., 1995) e, conseqüentemente, da proteção física, verificou-se, provavelmente, um efeito de compensação da proteção química (interação organo-mineral) do C.

O fluxo de CO2 do solo pode ser utilizado para estimar a intensidade dos mecanismos de estabilização da MOS em proteger o carbono orgânico do solo. A medição direta de fluxo de CO2, utilizando câmara Li-Cor, após a colheita da soja em 2007 no experimento de longa duração (22 anos) de preparo de solo e rotação de culturas da FUNDACEP (Latossolo oxídico), indicou que o efeito do preparo em aumentar a emissão deste gás foi de curta duração, de modo que no período de um mês de avaliação, pequena diferença foi encontrada entre o fluxo de CO2 no PC e o PD (Chavez et al., 200x). Os resultados encontrados indicaram que o fluxo de CO2 para este solo foi mais influenciado pelas condições de temperatura e umidade do solo e os estoques de COT e C lábil, do que pela ação mecânica dos implementos de preparo do solo em romper os macroagregados.

Em estudo posterior no mesmo experimento, Pes (2009) observou que o aumento inicial do fluxo de CO2 verificado logo após o preparo do solo no tratamento PC foi explicado pela decomposição do resíduo vegetal incorporado na ação de preparo do solo, ao comparar uma fração da parcela onde a palha foi retirar anteriormente ao preparo com outra fração onde a palha foi incorporada ao solo. O fluxo de CO2 verificado na parcela PC sem palha incorporada se manteve semelhante ao fluxo verificado no PD com ou sem a presença de palha na superfície do solo.

Estes resultados indicam que o Latossolo com alto conteúdo de óxidos de ferro e alumínio possuem mecanismos complementares de proteção da MOS (interação organo-mineral) que continuam a proteger o carbono orgânico da decomposição microbiana após o revolvimento do solo e destruição dos agregados. Desta forma, ficou evidenciando a importância de medições de fluxo de CO2 como estratégia para complementar o entendimento dos mecanismos de estabilização e da dinâmica da MOS. As medições diretas do fluxo de CO2 do solo associadas ao método de Eddy Covariance que mede as trocas líquidas de CO2 do sistema agrícola

(solo+planta) podem ser úteis para aprimorar a precisão da estimativa de seqüestro ou emissão de carbono pelo solo agrícola em comparação ao método tradicional da mudança de estoque.

4. Descrição das atividades realizadas

O presente projeto previa duas frentes de trabalho: pesquisa científica avaliando o papel da agricultura como fonte e dreno de GEEs e sua contribuição para a mitigação das mudanças climáticas globais; e ensino e treinamento da futura geração de profissionais, cientistas e educadores ligados ao setor agrícola, que deverão entender as tendências globais (ambientais e econômicas) e seus impactos na agricultura, enquanto desenvolvem métodos de produção agrícolas mais eficientes em resposta a estas tendências. A seguir, são descritas as atividades do bolsista desempenhadas durante o período de vigência do projeto a fim de atender o seu plano de trabalho.

4.2. Atividades de Pesquisa As atividades de pesquisa desempenhadas pelo pós-doutorando buscaram atender o

previsto no projeto CAPES/PNPD 02763/09-5 e são listadas a seguir: - Medições de fluxo de CO2 do solo com a instalação da câmara LI-COR “long-term” no experimento de longa duração (25 anos) de preparo de solos e sistemas de culturas da Fundacep. A câmara foi instalada na parcela com plantio direto e sistemas de culturas soja/aveia/soja/aveia+ervilhaca/milho/nabo/trigo. A câmara foi programada para medir em tempo real o fluxo de CO2 do solo a cada 15 minutos, concomitantemente com determinações das condições de temperatura e umidade do ar e solo. As medições iniciaram logo após o plantio da soja (novembro/2009) e vêm sendo realizadas continuamente até a presente data, com pequenas interrupções quando a câmara é retirada da parcela para manejo das culturas (plantio, colheita, etc) ou para limpeza e manutenção preventiva. A seguir são apresentados os principais resultados obtidos com a câmara LI-COR “long-term”:

Dia do ano

22/5

/201

0

5/6/

2010

20/6

/201

0

5/7/

2010

20/7

/201

0

4/8/

2010

19/8

/201

0

3/9/

2010

16/9

/201

0

Tem

pera

tura

(ºC

)

0

5

10

15

20

Pre

cip

itação

(m

m)

0

10

20

30

40

50

60

C-C

O2 (

kg

C h

a-1

dia

-1)

0

10

15

20

25

30

35

40

45

Figura 1. Fluxo médio diário de CO2 do solo no tratamento plantio direto com rotação intensiva de culturas, temperatura média diária do ar e precipitação ocorrida no período.

O fluxo médio diário de C-CO2 observado no período avaliado (22/05 a 16/09/2010) foi de 23,4 kg C ha-1 dia-1, com grandes variações conforme as condições de temperatura do ar e precipitações ocorridas (Figura 1). As menores emissões médias diárias de C-CO2 (18,2 kg C ha-

1 dia-1) foram observadas no mês de agosto, devido às baixas temperaturas (média de 12,5ºC) e baixos índices pluviométricos registrados no período. Entre os atributos ambientais avaliados (temperatura do ar e do solo, umidade do ar e do solo), a temperatura do ar apresentou a maior correlação com o fluxo de C-CO2 do solo (Tabela 1, Figura 2). A temperatura do ar e do solo são altamente correlacionadas, porém esta tendo maior amplitude do que a temperatura do ar, mas influenciando de maneira semelhante os fluxos de CO2 do solo. A correlação entre umidade do solo e fluxos de CO2 foi de -0,29, retratando a redução do fluxo de CO2 logo após os eventos de chuva quando a umidade do solo se encontrava próximo da saturação, ou de maneira oposta, quando o solo se encontrava com umidade muito baixa.

Analisando a figura 2 é possível inferir que as baixas temperaturas ocorridas durante os meses de inverno limitaram o fluxo de CO2 do solo, visto que sob condições de baixas temperaturas (menos de 15ºC) observa-se baixa dispersão dos pontos. A maior dispersão dos pontos na figura 2 com temperaturas acima de 15ºC pode ser um indicativo de que a temperatura do ar não é mais limitante à atividade biológica e, outros fatores, tais como ocorrência de precipitações e a umidade do solo, podem definir aumento ou redução do fluxo de CO2 do solo.

Tabela 1. Matriz de correlação entre fatores ambientais (médias diárias de temperatura e umidade do ar e do solo) e o fluxo médio diário de C-CO2 no tratamento plantio direto com rotação intensiva de culturas.

C-CO2 Temp. ar Umid. ar Temp. solo Umid. solo

C-CO2 1,00 Temp. ar 0,63 1,00 Umid. ar 0,40 0,20 1,00

Temp. solo 0,58 0,95 -0,05 1,00 Umid. solo -0,29 -0,37 0,28 -0,44 1,00

Temperatura média diária (ºC)

0 5 10 15 20

C-C

O2 (

kg

C h

a-1

dia

-1)

0

10

20

30

40

50

C-CO2 = 7,92 + 1,17 T, r2=0,41

Figura 2. Relação entre temperatura média diária do ar e fluxo médio diário de C-CO2 do solo no tratamento plantio direto com rotação intensiva de culturas.

Na figura 3 é apresentado o fluxo médio diário de C-CO2 em função do horário de avaliação pela média de 4 medições por hora com 15 minutos de intervalo entre medições em 117 dias de medições contínuas. Observa-se que os fluxos de C-CO2 medidos durante o final da tarde e o período noturno (16h às 5h) se mantiveram bastantes próximos ao fluxo médio diário. No início da manhã (6h às 9h) houve redução do fluxo de C-CO2 enquanto que durante o final da manhã ao meio da tarde (10h às 15h) observaram-se os maiores valores de fluxo de C-CO2, coincidindo com as baixas temperaturas que se verificam no início da manhã e o período mais quente do dia durante os meses de inverno. A fim de orientar medições do fluxo de C-CO2 do solo com a câmara LI-COR “survey” (manualmente), a figura 3 sugere que durante o inverno

estas devem ser feitas às 8, 13 e 18h a fim de captar a amplitude da variabilidade diária do fluxo de C-CO2 do solo, assim como para obter valores médios diários mais próximos da realidade.

Hora

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

C-C

O2 (

kg C

ha

-1 d

ia-1

)

18

20

22

24

26

28

Figura 3. Fluxo médio diário de C-CO2 do solo conforme o horário de avaliação no tratamento plantio direto com rotação intensiva de culturas. A linha sólida horizontal indica o fluxo médio diário de C-CO2 observado no período e as linhas tracejadas horizontais indicam o erro padrão da média. - Medições de fluxo de CO2 do solo com a câmara LI-COR “survey” no experimento de longa duração (25 anos) de preparo de solos e sistemas de culturas da Fundacep. Estas medições têm por objetivo realizar amostragens do fluxo de CO2 do solo comparando tratamentos em situações onde se espera aumento do fluxo por aração ou gradagem do solo ou plantio das culturas. São realizadas amostragens de alta intensidade e curta duração. Foram comparados os seguintes tratamentos: Preparo Convencional e Plantio Direto no sistema de culturas soja/aveia/soja/aveia+ervilhaca/milho/nabo/trigo. Analisou-se o efeito da presença de plantas próximas à câmara assim como a presença ou ausência de palha na superfície do solo. As amostragens foram realizadas em dezembro de 2009 (preparo do solo e semeadura da soja) e maio de 2010 (preparo do solo e semeadura da aveia). A seguir são apresentados os principais resultados obtidos com a câmara LI-COR “survey”:

Na figura 4 e tabela 2 encontram-se os resultados de medições do fluxo de CO2 do solo realizadas entre 4 e 28 de Dezembro de 2009, abrangendo as operações de aração e gradagem do

solo no tratamento PC e semeadura da soja sob PC e PD em diferentes condições de cobertura do solo.

Figura 4. Fluxo de C-CO2 de um Latossolo sob Plantio Direto (PD), Preparo Convencional (PC), com palha (P) na superfície ou incorporada, sem palha (SP) ou sem palha e com desagregação manual (DES-SP). Tabela 2. Fluxo de C-CO2 de um Latossolo sob Plantio Direto (PD), Preparo Convencional (PC), com palha (CP) na superfície ou incorporada, sem palha (SP) ou sem palha e com desagregação manual (DES-SP).

Tratamento Fluxo C-CO2*

kg C ha-1 dia-1 kg C ha-1

PC SP 22,3 379,9

DES-SP 22,6 384,1 CP 31,8 540,7

PD SP 19,3 328,1

DES-SP 19,8 337,1 CP 29,0 493,9

PC 25.5 a 434.9 a PD 22.7 b 386.4 b

SP 20.8 b 354.0 b DES-SP 21.2 b 360.6 b

CP 30.4 a 517.3 a *Média e somatório do fluxo de CO2 do solo medido durante 17 dias entre 4 e 28 de dezembro de 2009.

As condições de temperatura e umidade do solo tiveram forte influência nos fluxos de C-

CO2 durante o período avaliado. O solo sob PC apresentou consistentemente maiores fluxos de C-CO2 em comparação ao solo sob PD. A desagregação adicional realizada manualmente com

pá até que agregados maiores de 4 mm não mais fossem visíveis na camada 0-10 cm do solo não provocaram aumento significativo do fluxo de CO2 do solo, indicando o elevado grau de estabilização do C neste solo. Entretanto, no tratamento PD, a desagregação manual do solo provocou o aumento do fluxo de C-CO2 em 2,7%, enquanto que no tratamento PC o aumento foi de 1,1%. Estes resultados refletem a maior quantidade de C lábil verificada no tratamento PD em estudos anteriores (Nicoloso, 2009), os quais são mais facilmente decomponíveis se expostos à atividade microbiana pelo preparo intensivo do solo. A adição de palha na superfície ou incorporada ao solo aumentou significativamente o fluxo de CO2 do solo por ser uma fonte de C de alta qualidade para a atividade microbiana. O aumento no fluxo de C-CO2 pela adição de palha foi de 9,5 e 9,7 kg C ha-1 dia-1, semelhante, portanto, nos tratamentos PC e PD, respectivamente.

Na tabela 3 verifica-se o caráter mais conservacionista do C no tratamento PD em relação ao PC pelo índice de conservação de carbono que relaciona o fluxo de C-CO2 do solo com os estoques de COT da camada 0-30 cm de profundidade do solo. Apesar dos maiores estoques de COT do tratamento PD, a emissão de C-CO2 foi menor do que no tratamento PC, desta maneira o fluxo médio diário de C-CO2 do solo sem palha representou 0,026 e 0,033% dos estoques de COT dos tratamentos PD e PC, respectivamente. Extrapolando os valores médios diários do fluxo de C-CO2 do solo no tratamento sem palha, estes representariam 9,6 e 12,3% dos estoques de COT dos tratamentos PD e PC, respectivamente. Campos (2006) anteriormente determinou as taxas anuais de decomposição do C neste solo como sendo de 1,35 e 1,76 % para PD e PC, respectivamente, pelo método da mudança de estoque e uso de modelo matemático unicompartimental. A discrepância entre os dados pode ser atribuída à contribuição da respiração do sistema radicular das plantas de soja próximas aos anéis onde foram feitas as medições, contribuição da decomposição do C de camadas mais profundas de solo e atividade biológica com o fluxo medido de C-CO2 do solo. Estes aspectos devem ser considerados em futuras avaliações.

Tabela 3. Relação entre fluxo médio diário e anual de C-CO2 do solo e os estoques de carbono orgânico total (COT) da camada 0-30 cm de um Latossolo.

Tratamento C-CO2 x 100

COT C-CO2 x 365 x 100

COT

------------- % --------------

PC SP 0,033 12,3

DES-SP 0,034 12,4 CP 0,044 17,5

PD SP 0,026 9,6

DES-SP 0,027 9,9 CP 0,039 14,4

-Determinação da taxa de decomposição da palha de aveia preta (cultura antecessora a soja no inverno de 2009) através do método dos sacos de decomposição nos tratamentos PC e PD.

Foram colocados 40 sacos “mesh-bags” em cada tratamento, contendo resíduos de aveia preta coletados nas próprias parcelas em quantidade proporcional a produção de matéria seca de aveia preta destas. No tratamento PD, os mesh-bags foram dispostos aleatoriamente na superfície do solo, enquanto que no tratamento PD, estes foram enterrados a 0,10 cm de profundidade. Os sacos de decomposição contendo os resíduos de aveia preta foram coletados aos 7, 14, 21, 28, 42, 56, 70, 84, 114 e 144 dias após a colocação dos mesmos nas parcelas. Foram utilizadas quatro repetições para cada época de coleta. Na figura 2 encontram-se os resultados da avaliação da decomposição da matéria seca da aveia preta durante a safra de verão de 2009-2010.

Dias

0 7 14 21 28 42 56 84 114 144

MS

rem

an

escen

te (

%)

0

20

40

60

80

100

PD, MS = 76,08 e-0,0022t

PC, MS = 80,27 e-0,0120t

Figura 5. Decomposição dos resíduos da aveia preta entre dezembro de 2009 e maio de 2010 sob plantio direto (PD) e preparo convencional (PC).

A velocidade de decomposição dos resíduos da aveia preta foi influenciada pela sua posição na superfície do solo (PD) ou incorporada (PC). A taxa média diária de decomposição foi de 1,2% no tratamento PC e de 0,22% no tratamento PD. Estes resultados são semelhantes aos observados por Campos (2006), que encontrou taxas de 1,26 e 0,48 % para PC e PD respectivamente.

Adicionalmente as atividades de pesquisa descriminadas acima e previstas no projeto

CAPES/PNPD, o bolsista executou as seguintes atividades de pesquisa científica: -Redação de projetos de pesquisa do grupo de pesquisa em Manejo do Solo da UFSM: foram submetidos 3 projetos solicitando 1 bolsa de mestrado e 2 de doutorado no âmbito do edital CNPq-CTHIDRO 22/2009, sendo que foi aprovada 1 cota de 24 meses para bolsa de doutorado;

1 projeto de pesquisa no âmbito do edital CNPq Universal 14/2010 que foi aprovado no valor de R$ 130.000,00; e 1 projeto de pesquisa no âmbito do edital FAPERGS Mudanças Climáticas 07/2010 que não foi contemplado. -Co-orientação de alunos de graduação em Agronomia e mestrado e doutorado junto ao PPG em Ciência do Solo da UFSM: Silas Hesler e Cristiano Keller (graduação), Tiago de Andrade Neves Horbe (mestrado), Jardes Braganolo e Ademir de Oliveira Ferreira (doutorado). -Participação em bancas examinadoras de dissertação de mestrado: o bolsista participação de 2 bancas julgadoras de dissertação de mestrado no PPG em Ciência do Solo da UFSM (MSc. Vitor Girardello e MSc. Diego Fatecha). -Artigos científicos: durante o período de pós-doutorado, o bolsista trabalhou a fim de enviar para publicação os artigos científicos referente à sua tese de doutorado, assim como artigos em co-autoria junto com demais integrantes do setor de manejo e conservação do solo da UFSM, os quais são listados a seguir junto com a sua situação no momento:

1. LANZANOVA, M.E.; ELTZ, F.L.F.; NICOLOSO, R.S.; AMADO, T.J.C.; REINERT, D.J.; ROCHA, M.R. Atributos físicos de um argissolo em sistemas de culturas de longa duração sob semeadura direta. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 34:1333-1342, 2010. (Publicado – ANEXO 1)

2. AMADO, T.J.C.; NICOLOSO, R.S. O carbono como moeda de troca. Revista Plantio Direto, v. XX, p. 16-22, 2010. (Publicado – ANEXO 2)

3. CAMPOS, B.H.C; AMADO, T.J.C.; BAYER, C.; NICOLOSO, R.S.; FIORIN, J. Atmospheric carbon retention in a subtropical red oxisol under tillage systems and crop rotation. Revista Brasileira de Ciência do Solo. (Em tramitação, protocolo 044/10 – ANEXO 3).

4. CAMPOS, B.H.C; AMADO, T.J.C.; TORNQUIST, C.G.; NICOLOSO, R.S.; FIORIN, J.

Long-term CO2 efflux and soil organic matter dynamic in a subtropical red oxisol under tillage systems and crop rotation. Revista Brasileira de Ciência do Solo. (Em tramitação, protocolo 045/10 – ANEXO 4).

5. ACOSTA, J.A.A.; AMADO, T.J.C.; NEERGAARD, A.; VINTHER, M.; SILVA, L.S.; NICOLOSO, R.S. Role of 15N-labeled hairy vetch and mineral nitrogen fertilization on plant nutrition and maize yield under no-till system. Revista Brasileira de Ciência do Solo. (Em tramitação, protocolo 257/10 – ANEXO 5).

6. NICOLOSO, R.S.; RICE, C.W.; AMADO, T.J.C. Baseline and sampling depth impact on NT soils carbon sequestration rates. (Artigo em estágio final de revisão a ser enviado para publicação possivelmente na revista Science até o final deste ano – ANEXO 6).

7. NICOLOSO, R.S.; RICE, C.W.; AMADO, T.J.C. Predicting C sequestration in soil management systems. (Artigo em estágio final de revisão a ser enviado para publicação possivelmente na Soil Science Society of America Journal até o final deste ano – ANEXO 7).

8. NICOLOSO, R.S.; RICE, C.W.; AMADO, T.J.C.; COSTA, C.N. C accumulation and saturation on long-term tillage systems. (Artigo em elaboração a ser enviado para publicação possivelmente na Soil Science Society of America Journal nos próximos meses – ANEXO 8).

9. GIRARDELLO, V.C.; AMADO, T.J.C.; BEUTLER, A.N.; NICOLOSO, R.S.;

LANZANOVA, M.E.; TABALDI, F.M. Escarificação sítio-específico no sistema plantio direto e os atributos físicos de um latossolo vermelho. (Artigo em elaboração a ser enviado para publicação possivelmente na Revista Brasileira de Ciência do Solo nos próximos meses – ANEXO 9).

-Capítulos de livro:

1. AMADO, T.J.C.; FIORIN, J.; NICOLOSO, R.S.; ARNS, U. Adubação verde na produção de grãos e no sistema plantio direto. In: LIMA FILHO, O.F. (Ed.) Adubação verde no Brasil: fundamentos e prática. Embrapa Agropecuária Oeste. (No prelo, previsão para publicação até o final de 2010 – ANEXO 10).

2. BAYER, C.; AMADO, T.J.C.; TORNQUIST, C.G.; CERRI, C.E.C.; DIECKOW, J.; ZANATTA, J.A.; NICOLOSO, R.S. Estabilização do carbono no solo e mitigação das emissões de gases de efeito estufa na agricultura convervacionista. In: KLAUBERG FILHO, O. (Ed.) Tópicos em Ciência do Solo vol. VII. Sociedade Brasileira de Ciência do Solo (No prelo, previsão para publicação no início de 2011 – ANEXO 11).

-Artigos completos em congressos científicos:

1. AMADO, T.J.C.; NICOLOSO, R.S. O carbono como moeda de troca: experiências e mecanismos para remunerar os agricultores. In: 12º Encontro Nacional de Plantio Direto na Palha. Foz do Iguaçu, Resumos, p.77-83, 2010. (Publicado – ANEXO 12)

-Resumos em congressos científicos:

1. NICOLOSO, R.S.; AMADO, T.J.C.; HESLER, S.; KELLER, C.; ALBA, P.; FIORIN, J. CO2 efflux from a subtropical Oxisol under long-term tillage systems. In: ASA, SSSA, CSSA 2010 Joint Annual Meeting, Long Beach, CA. Abstracts, 2010. (Publicado – ANEXO 13).

2. AMADO, T.J.C.; ROBERTI, D.; MORAES, O.; NICOLOSO, R.S.; FIORIN, J. Net ecosystem CO2 exchange in a subtropical Oxisol under long-term tillage systems. In: ASA, SSSA, CSSA 2010 Joint Annual Meeting, Long Beach, CA. Abstracts, 2010. (Publicado – ANEXO 14).

3. ALBA, P.J.; AMADO, T.J.C.; NICOLOSO, R.S.; SCHOSSLER, D.S.; TRINDADE, B.S.

Comparação de modelos de altitudes com diferentes fontes de dados. Congresso Brasileiro de Agricultura de Precisão - ConBAP 2010. Ribeira Preto, 2010. (Publicado – ANEXO 15)

4.2. Atividades de ensino

A participação do pós-doutorando em atividades de ensino buscou atender a proposta descrita e aprovada no projeto CAPES/PNPD 02763/09-5, assim como suprir a carência de professores no setor de manejo e conservação do solo do departamento de solos da UFSM. Este setor era composto por quatro vagas de professores, sendo que uma delas estava desocupada e outro professor assumiu o posto de diretor do Centro de Ciências Rurais da UFSM, sobrecarregando os outros dois professores do setor. Assim, dentre as atividades de ensino executadas pelo pós-doutorando, destacam-se:

-Co-responsável pela disciplina complementar de graduação DCG SOL-1024 Agricultura de Precisão, ofertada no 1º semestre de 2010 aos alunos do curso de Agronomia da UFSM, juntamente com o prof. Telmo Amado e o prof. Scott Staggenborg da Kansas State University. Esta disciplina foi ofertada no contexto do projeto CAPES-FIPSE de colaboração entre as duas universidades e atendeu cerca de 250 alunos da UFSM. Entre as atividades desempenhadas pelo pós-doutorando na disciplina estão: elaboração e tradução de material didático, tradução das aulas do prof. Scott, avaliação dos alunos através de provas objetivas, orientação dos alunos com dúvidas sobre a disciplina. -Aulas teóricas e/ou práticas da disciplina SOL-1010 Uso, Manejo e Conservação do Solo em substituição aos professores titulares da disciplina quando estes se encontravam impedidos por outros compromissos profissionais. Esta disciplina é oferecida semestralmente e atende cerca de 60 alunos do curso de Agronomia da UFSM em cada semestre. Entre os conteúdos ministrados pelo pós-graduando destacam-se: Introdução ao Uso, Manejo e Conservação do Solo e visita a áreas erosionadas (identificação de agentes e fases do processo erosivo), Práticas conservacionistas (cobertura morta, pastagens e reflorestamento), Viagem de estudos da disciplina com visita a áreas de produtores rurais. -Aulas teóricas e/ou práticas da disciplina SOL-1004 Manejo e Conservação do Solo em substituição aos professores titulares da disciplina quando estes se encontravam impedidos por outros compromissos profissionais. Esta disciplina é oferecida semestralmente e atende cerca de 30 alunos do curso de Engenharia Florestal da UFSM em cada semestre. Entre os conteúdos ministrados pelo pós-graduando destacam-se: Introdução ao Uso, Manejo e Conservação do Solo

e visita a áreas erosionadas (identificação de agentes e fases do processo erosivo), Máquinas e implementos usados no manejo do solo. -Participação na disciplina SOL-835 Manejo do Solo ofertada anualmente no PPG em Ciência do Solo da UFSM a cerca de 20 alunos do PPG em Ciência do Solo e PPG em Engenharia Agrícola da UFSM. O objetivo era contribuir com a discussão sobre a dinâmica do carbono em solos agrícolas, seus impactos nas mudanças climáticas e potencial de emissão ou seqüestro de C na agricultura.

Originalmente, o projeto ainda previa a oferta por videoconferência da disciplina

“Mudanças climáticas e agricultura” pelo Prof. Charles Rice da Kansas State University ao PPG em Ciência do Solo da UFSM no âmbito do projeto CAPES-FIPSE. O pós-doutorando seria o tutor da disciplina, responsável por tradução das aulas e orientação dos alunos brasileiros. No entanto, a disciplina não foi ofertada neste ano de 2010 conforme previsto. Há a previsão de que esta disciplina será oferecida em 2011.

5. Resultados alcançados Atendendo as orientações da CAPES, os objetivos constantes no Plano Nacional de Pós-

Doutorado (CAPES-PNPD 2009) foram contemplados durante o primeiro ano de execução do plano de trabalho proposto ao bolsista de pós-doutorado são listados abaixo. Desta maneira é possível concluir que o bolsista atingiu os objetivos a ele propostos no momento da concessão da bolsa:

a) Absorção temporária de jovens doutores, com relativa experiência em Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (P&D&I), para atuarem em projetos de pesquisa e desenvolvimento em áreas estratégicas;

A dificuldade de colocação de recém-doutores no mercado de trabalho de ensino e pesquisa no Brasil ainda é notória. Apesar do alto investimento para a formação de um doutor, a dificuldade em obter um posto de trabalho na área de especialização do recém-doutor pode levar ao abandono de sua área de trabalho e conseqüentemente ao desperdício do investimento realizado na sua formação. Assim, a bolsa de pós-doutorado foi fundamental para que o presente bolsista se mantivesse trabalhando em sua área de formação, até que surgisse uma oportunidade de emprego na sua área de pesquisa.

b) Reforço à pós-graduação e aos grupos de pesquisa nacionais; A atuação do bolsista contribuiu para o fortalecimento do PPG em Ciência do Solo, do

curso de graduação em Agronomia e do grupo de pesquisa em manejo do solo da UFSM participando de atividades de ensino e co-orientação de alunos de graduação, mestrado e doutorado, assim como na redação de 9 artigos científicos (2 publicados, 3 em tramitação e 4 em elaboração), 2 capítulos de livro (no prelo), 1 trabalho completo e 3 resumos publicados em congressos científicos.

c) Renovação de quadros nas universidades e instituições de pesquisa para a execução de ensino em nível de pós-graduação, orientação e pesquisa;

Este objetivo foi alcançado com a aprovação do bolsista em concurso público para o cargo de Pesquisador em Sistemas de Produção Sustentáveis na Embrapa Suínos e Aves de Concórdia-SC.

d) Expansão e consolidação de programas e ações induzidas das agências que participam desse programa;

O bolsista de pós-doutorado CAPES-PNPD além de desempenhar as funções a ele atribuídas no plano de trabalho deste projeto, ainda colaborou com ações de ensino e pesquisa previstas nos projetos CNPq Universal 14/2008 “Mecanismos de estabilização do carbono orgânico em sistemas agrícolas conservacionistas de longa duração” e projeto CAPES-FIPSE 28/2008 “Educação agrícola no contexto das mudanças climáticas e da escassez de alimentos e energia”.

6. Literatura citada AMADO, T.J.C.; BAYER, C.; CONCEIÇÃO, P.C.; SPAGNOLLO, E.; CAMPOS, B.C. &

VEIGA, M. Potential of carbon sequestration in no-till soils with intensive use and cover crops in the southern Brazil. J. Environ. Quality, v.35, p.1599-1607, 2006.

BAYER, C., L. MARTIN-NETO, J. MIELNICZUK, J. DIEKOW, & T.J.C. AMADO. C and N stocks and the role of molecular recalcitrance and organomineral interaction in stabilizing soil organic matter in a subtropical Alfisol managed under no-tillage. Geoderma 133:258-268. 2006.

BAYER, C. Desafios no manejo da matéria orgânica e seqüestro de C no solo na agricultura conservacionista (Palestra). In: XXXI Congresso Brasileiro de Ciência do Solo. Gramado. 2007.

CAMPOS, B. C. Dinâmica do carbono em Latossolo Vermelho sob sistemas de preparo de solo e de culturas. Santa Maria, 2006. 190f. Tese (Doutorado em Ciência do Solo). Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria, 2006.

CAMPOS, B. C.; REINERT, D.J.; NICOLODI, R.; RUEDELL, J. & PETRERE, C. Estabilidade estrutural de um Latossolo Vermelho-escuro distrófico após sete anos de rotação de culturas e sistemas de manejo do solo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.19, p.121-126, 1995.

CERRI, C.C.; CERRI, C.E.P.; DAVIDSON, E.A.; BERNOUX, M. & FELLER, C. A ciência do solo e o seqüestro de carbono. Boletim Informativo. SCBS, v.29, p.29-34, 2004.

CERRI, C.C.; CERRI, C.E.P. Agricultura e aquecimento global. Boletim da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, v. 32, p. 40-44, 2007.

CHAVEZ, L.F., AMADO, T.J.C., BAYER, C., LA SCALA, N.J., ESCOBAR, L.F., FIORIN, J.E., CAMPOS, B.C. Carbon dioxide efflux in a Rhodic Hapludox as affected by tillage systems in southern Brazil. Revista Brasileira de Ciência do Solo. 2010.

CHIVENGE, P.P.; MURWIRA, H.K.; GILLER, K.E.; MAPFUMO, P.; SIX, J. Long-term impact of reduced tillage and residue management on soil carbon stabilization: Implications for conservation agriculture on contrasting soils. Soil & Tillage Research, v.94, p. 328–337, 2007.

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MACHADO, P.L.O.; BODDEY, R.; MADARI, B.; RODRIGUES, J.R. & URQUIAGA, S. Os solos brasileiros e o seqüestro de carbono. Boletim Informativo. SCBS, v.29, p.21-25, 2004.

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NICOLOSO, R.S. estoques e mecanismos de estabilização do carbono orgânico do solo em agroecossistemas de clima temperado e sub-tropical. Santa Maria, 2009. 107f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria, 2009.

PES, L.Z. Fluxo de gases de efeito estufa em sistemas de preparo do solo e rotação de culturas no planalto do Rio Grande do Sul. Santa Maria, 2009. 91f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola). Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria, 2009.

RICE, C.W. Introduction to special section on greenhouse gases and carbon sequestration in agriculture and forestry. J. Environ. Qual., v.35, p.1338-1340, 2006.

SIX, J., FREY, S.D., THIET, R.K., & BATTEN, K.M.. Bacterial and fungal contributions to carbon sequestration in agroecosystems. Soil Sci. Soc. Am. J., v.70, p.555-569, 2006.

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ANEXO 1

ANEXO 2

ANEXO 3

ANEXO 4

ANEXO 5

ANEXO 6

ANEXO 7

ANEXO 8

ANEXO 9

ANEXO 10

ANEXO 11

ANEXO 12

ANEXO 13

ANEXO 14

ANEXO 15