Evaluation of soil carbon accumulation and Co2 emissions in livestock production systems

O manejo adequado do solo é de suma importância na incorporação da matéria orgânica no mesmo, sequestrando carbono da atmosfera. Neste trabalho avaliaram-se dois manejos do sistema produtivo da pecuária, em pastagens de Brachiaria decumbens: (A3) pastagem em recuperação, onde nitrogênio foi aplicado, e (A4) pastagem degradada, onde nenhum tipo de correção é efetuado. Utilizou-se uma área de Mata Atlântica (MT) próxima ao experimento como referência. O foco principal do trabalho foi o acúmulo de carbono no solo e a emissão de CO2. A partir dos teores de carbono e valores de densidade foram estimados os estoques de carbono (ECs), em superfície (0-30 cm) e em profundidade (0-100 cm), em cada um dos sistemas, aplicando as correções por massa equivalente e por teores de argila. Para a estimativa de emissão de CO2 dos solos utilizou-se um sistema portátil que monitora o fluxo de CO2 no interior da câmara através de espectroscopia de absorção no infravermelho. Os resultados mostraram que o sistema A3 acumulou o maior EC, com 142 Mg ha-1, enquanto aproximadamente 99 Mg ha-1 foi obtido para o sistema A4. Na mata o EC foi de 115 Mg ha-1. Os dados de respiração do solo mostraram situação similar para ambas as áreas de pastagem. Outra proposta desse trabalho foi avaliar a qualidade da matéria orgânica do solo (MOS) utilizando a espectroscopia de fluorescência induzida por laser (LIFS). Observou-se o aumento do grau de humificação da MOS (HFIL) com o aumento da profundidade. Os menores valores de humificação foram obtidos na área em recuperação, indicando certa fragilidade deste estoque de carbono ser perdido caso a área não seja bem manejada. Avaliou-se também o potencial da espectroscopia de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) para a quantificação de carbono total em solos. Os dados dos teores de carbono obtidos por análise elementar foram utilizados para a calibração do sistema LIBS de acordo com a textura dos solos. O coeficiente de correlação entre os valores de referência (CHNS) e os valores preditos por LIBS na validação foi de 0,87 (erro ~ 25%) para textura arenosa e 0,92 (erro ~ 16%) para textura argilosa. Este trabalho demonstrou a importância do manejo adequado para recuperação de pastagens no Brasil e o risco de se perder esse carbono para atmosfera devido à alta labilidade do carbono armazenado. As pastagens bem manejadas podem levar este sistema produtivo a patamares ambientalmente sustentáveis e contribuir para mitigação do efeito estufa. As técnicas fotônicas apresentaram potencial para determinação de carbono no solo e avaliação de sua estrutura química. Desta forma, espera-se que futuramente este tipo de instrumentação possa ser aplicada ao campo, fornecendo parâmetros que ajudem na tomada de decisões para um desenvolvimento agrícola sustentável.Proper soil management is important to organic matter incorporation, sequestering carbon from atmosphere. This study was developed for two livestock managements: (A3) pasture recovering of Brachiaria decumbens, where nitrogen is applied, and (A4) degraded pasture of Brachiaria decumbens, with no correction. The reference system was a native forest area (Brazilian Atlantic Forest) next to the experiment. This study aims to compare the soil carbon accumulations and CO2 emissions for both productive systems. Soil carbon content and soil bulk density values were measured to calculate carbon stocks (CSs) in surface (0-30 cm) and at depth (0-100 cm) in each system, applying equivalent mass and clay content corrections. CO2 emissions were estimated using a portable system, which monitors the CO2 flux within a chamber through infrared absorption spectroscopy. The soil carbon stocks were estimated around 142 Mg ha-1 for A3 and 99 Mg ha-1 for A4, while around 115 Mg ha-1 was found in the forest. The results for CO2 emission showed a similar situation for both pasture areas. Another purpose of this study was to evaluate the soil organic matter (SOM) quality using laser-induced fluorescence spectroscopy (LIFS). An increasing of humification degree of SOM (HLIF) was observed with increasing of depth. The lowest HLIFS values were obtained for the recovering area, indicating a certain fragility of carbon stocks, which can be lost if the area is not well managed. In addition, Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) was used for total soil carbon quantification. Using the data from elemental analysis, mathematical models were developed to calibrate the LIBS system for each class of soil texture. For carbon quantification, the correlation between reference technique (CHN) and LIBS prediction was 0.87 for sandy soils (error around 21%) and 0.92 for clayed soils (error around 16%). This study demonstrated the importance of pasture recovering in Brazil from the point of view of soil carbon sequestration, and the risk of this stock to be lost due to high lability of stored carbon. Well-managed pastures can lead this production system to environmentally sustainable levels and contribute to mitigate the greenhouse effect. Systems with high potential for portability to determine soil carbon and evaluation of its chemical structure have been successfully tested. Thus, it is expected that in a near future, this kind of instrumentation can be effectively applied in the field and provide parameters that help in the decision making for a sustainable agricultural development