Native forest and sugarcane plantation : evaluation of ecosystem services related to water, carbon and nitrogen cycles using the emergy analysis.

A produção de etanol a partir da cana-de-açúcar tem sido considerada uma alternativa ecológica ao petróleo e também como uma solução para amenizar o fenômeno do aquecimento global. Neste contexto, o Brasil detém o status de um país-chave devido à sua capacidade de produzir o etanol necessário para demandas externas e internas. No entanto, o conseqüente aumento das áreas de cultivo pode estar estabelecendo uma alta pressão sobre os recursos naturais, principalmente no Estado de São Paulo, o maior produtor de cana-de-açúcar do país. A conversão de um ecossistema natural em uma área agrícola maximiza a produção de alimentos e matérias-primas em detrimento de outros bens e serviços prestados pela floresta, denominados serviços ecossistêmicos. Utilizando a metodologia emergética, foram estimadas as diferenças de valores (em termos de emergia e dinheiro) existentes entre sistemas de mata nativa e plantações de cana-de-açúcar no Estado em relação aos principais processos terrestres derivados do ciclo hidrológico, do carbono e do nitrogênio. Em relação ao ciclo hidrológico, uma bacia hidrográfica coberta por floresta nativa apresentou um serviço de percolação de água estimado em 3929 Em$.ha-1.ano-1, enquanto a substituição da cobertura vegetal por cana-de-açúcar provocaria uma redução deste serviço para 1479 Em$.ha-1.ano-1. A análise do ciclo do carbono mostra que florestas nativas situada na bacia do rio Piracicaba foram capazes de gerar um serviço de fixação de carbono na produção primária líquida (PPL) estimado em 113 Em$.ha-1.ano-1, enquanto as áreas com cana-de-açúcar em Serrana-SP e Pradópolis-SP mostraram uma fixação de carbono (PPL) estimada em 589 Em$.ha-1.ano-1; no entanto, este valor não considera que existe a perda parcial deste serviço após à colheita. A queima da palha da cana para a colheita manual emite gás carbônico (CO2) e metano (CH4), cujos valores correspondem ao fluxo de 172 e 56 Em ha- 1.ano-1, respectivamente. Em relação ao ciclo de nitrogênio, a fixação biológica de nitrogênio (FBN) em floresta tropical corresponde varia entre 23 a 7126 Em$.ha-1.ano-1; para a cana-de-açúcar, este valor pode variar entre Em$ 0 a 1126 ha-1.ano-1 para cana sem capacidade de nodulação e para o genótipo RB 72 454, respectivamente. Parte do fertilizante nitrogenado utilizado para a cana-de-açúcar é perdido pela volatilização na forma de amônia e, principalmente, por lixiviação de nitrato, esta última estimada em até Em$ 4082 ha-1.ano-1. A comparação entre os valores de serviços ecossistêmicos baseados pela contabilidade emergética com aqueles estimados por abordagens econômicas neoclássicas revela que os processos envolvendo a água e o nitrogênio apresentam valores divergentes, enquanto que aqueles relacionados ao carbono proporcionam magnitudes similares. A avaliação emergética aplicada à valoração de serviços ecossistêmicos na escala local e global é uma abordagem válida para guiar os valores a serem implementados em políticas públicas de pagamento/recompensa por alterações nos fluxos de serviços ambientais causados por projetos agrícolas.The production of ethanol from sugarcane is being noticed as an ecological alternative for petroleum and also as solution for global warming. Brazil attains the status of a key country because it can supply the ethanol needed for external and internal demands. Nevertheless the increasing land demand establishes a high pressure on natural resources mainly in Sao Paulo State, the brazilian leading producer. The conversion of a natural ecosystem into agriculture land maximizes food and raw materials production but depletes a range of environmental goods and services, called ecosystem services. Using the emergetic methodology, it was estimated the difference (given in terms of money and emergy) between native forest and sugarcane plantation in Sao Paulo State of values concerning on the main land processes of water, carbon and nitrogen cycles. For hydrologic cycle, a watershed covered by native forest has a water percolation service estimated as 3929 Em$.ha-1.yr-1 while a sugar-cane cropland in the same region showed 1479 Em$.ha-1.yr-1. For carbon cycle, native forests in Piracicaba river basin showed a carbon fixation service valued as 113 Em$.ha-1.yr-1 while sugar-cane areas in Serrana and Pradopolis show a carbon fixation value of 589 Em$.ha-1.yr-1 without considering the partial loss of this service after harvesting; moreover, with the adoption of cane-burning for cropping, the CO2 and CH4 emissions correspond to 172 and 56 Em$.ha-1.yr-1, respectively. For nitrogen cycle, the nitrogen fixed biologically in forest shows values ranging from 23 to 7126 Em$.ha-1.yr-1; in sugar-cane systems the value can vary from 0 to 1226 Em$.ha-1.yr-1 for cane without nitrogen fixation and for RB72 454 cane genotype, respectively. The nitrogen fertilizer used for sugar-cane produces ammonia volatilization and nitrate leaching in which the last value is estimated as 4082 Em$.ha-1.year-1. The comparison between emergy-based and neoclassical economy-based values reveals that processes involving water and nitrogen have divergent prices although for carbon they have similar magnitudes. Emergy assessment applied to the valuation of ecosystem services for global and local scales is a valid approach to guide public policies of payment/rewards for changes in environmental services caused by agricultural production systems