Study of the carbon flow using geotechnology

O aumento das emissões dos gases de efeito estufa (GEE) configura atualmente como um dos principais problemas ambientais, o que pode afetar significativamente as atividades humanas e os ecossistemas terrestres. Um dos principais GEE é o CO₂, o qual tem sido emitido indiscriminadamente em função do estilo de vida atual, contribuído nas mudanças climáticas de origem antropogênicas, associado principalmente ao aumento da poluição, queimadas, desmatamento, ilhas de calor e agricultura. Neste contexto, o objetivo da pesquisa foi estudar a relação entre o comportamento espectral da cultura de soja ao longo de seu ciclo de desenvolvimento, utilizando imagens NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), e os fluxos de CO₂, calculados pelo método de covariância de vórtices (eddy covariance), gerando informações e metodologia para investigar as trocas de carbono em uma área de cultivo de soja no Estado do Rio Grande do Sul. O estudo foi elaborado em experimento situado na fundação privada de pesquisa agropecuária (FUNDACEP), durante a safra de 2008/2009. Para isso, utilizou-se cinco imagens do satélite Landsat 5 (TM), órbita/ponto 223/080, e dados coletados em estação micrometeorológica (técnica de covariância de vórtices turbulentos) ao longo do ciclo de desenvolvimento da soja. Os resultados mostraram que o comportamento do fluxo de CO₂ ao longo do dia é cíclico, onde no período diurno apresenta valores negativos (captura) e no período noturno, positivos (liberação). Considerando todo o ciclo de crescimento da cultura, a lavoura de soja funciona como seqüestradora de CO₂ atmosférico. A radiação fotossinteticamente ativa determina a magnitude do aprisionamento de CO₂ pela cultura da soja, mas o fluxo é modulado pelo estádio fenológico da cultura. A atividade fotossintética das plantas de soja é maior durante o estádio vegetativo, quando coincide a maior incidência de radiação solar e o maior aparato fotossintético. O NDVI, obtido de imagens Landsat, é um indicador da evolução da biomassa da soja ao longo do ciclo; apresenta baixos valores no início do ciclo, cresce gradualmente até um máximo de biomassa e decresce com o término do ciclo da cultura. Existe correlação entre o NDVI e os fluxos negativos de CO₂ (captura), ocorridos no período diurno. Portanto, técnicas de sensoriamento remoto demonstram potencialidade na geração de informações úteis sobre as trocas de CO2 entre a superfície e a atmosfera. Recomenda-se o seguimento das pesquisas nesta área, buscando através do uso de imagens de satélite mapear as trocas de CO2 entre a superfície e o ar. Para tanto, é necessário acumular um banco de dados maior de imagens coincidentes com medições em superfície sobre diferentes tipos de culturas e em diversas épocas do ano.The increase in emissions of the greenhouse gases (GHG) is today one of the main environmental problems, which can significantly affect human activities and land ecosystems. One of the main GHG is CO₂, which has been emitted indiscriminately due to the current lifestyle. This gas contributes in the climate changes that have anthropogenic origin. They are mainly associated with the increase of pollution, fires, deforestation, agriculture and heat islands. In this context, the object of this investigation was to study the relationship between the spectral reaction of soybean cultivation along its development cycle, using images NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), and the fluxes of CO₂ calculated by the eddy covariance method, generating information and methodology to investigate the carbon exchange in an area of soybean cultivation in the State of Rio Grande do Sul. The study was developed from an experiment located on private agricultural research foundation (FUNDACEP) during the harvest 2008/2009. For this were used five satellite images of Landsat 5 (TM), orbit/point 223/080, and data collected from micrometeorological station (technique of eddy covariance) throughout the development cycle of soybean. The results showed that the flow of response of CO₂ during the day was cyclical, which in the daytime shows negative values (capture) and at the night, positive (liberation). Considering the whole cycle of soybean growth, it works as scavenging of atmospheric CO₂. The photosynthetically active radiation determines the magnitude of the trapping of CO₂ by soybean, but the flow is modulated by the fenológico stage of the culture. The photosynthetic activity of soybean plants is higher during the vegetative stage, when coincide the higher incidence of solar radiation and the greater photosynthetic apparatus. The NDVI, obtained from Landsat images, is an indicator of the evolution of the biomass of soybean during the cycle; shows lower values at the beginning of the cycle, gradually grows to a maximum of biomass and decreases with the end of the soybean cycle. There is a correlation between NDVI and negative flows of CO₂ (capture), which occurred during the day. Therefore, remote sensing techniques show potentiality in the generation of useful information on CO₂ exchange between the surface and atmosphere. It is recommended to fallow up researches in this area, searching through the use of satellite images to map the exchanges of CO₂ between the surface and the air. Thus, it is necessary to accumulate a large database of images coincident with surface measurements on different types of cultures at different time of the year