Mass and energy exchange in soybean and wheat in south of the Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESBrazil is one of the largest agricultural producers in the world. With this, a vast area of Brazilian territory is covered by crops that directly influence the annual carbon balance and the exchange of water vapor between the Earth’s surface and the atmosphere. It is fundamental to understand how the net exchanges of water and energy correspond to changes in environmental and biological variables and what mechanisms control them. In this work the relations between the energy and mass exchanges between the surface and the atmosphere were analyzed with the environmental variables of pressure vapor pressure (VPD), air temperature (temp), relative humidity (RH) and incident global radiation (Rg) in a commercial system of crop rotation, wheat in the winter and soybean in the summer, located in the municipality of Carazinho in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Gross primary production (GPP) was used to compute the atmospheric fluxes, the partitioning of the SEN into gross primary production (GPP), using the Eddy Covariance (EC) and respiration of the ecosystem Reco. Analysis of the flux data of CO2 using EC for wheat and rainfed soybeans shows that both behaved as an absorber of CO2 and wheat, from 35 days after emergence, absorbed 287.61 (C-CO-2) m-2, while the complete cycle of soybean absorbed 209.20 g(C — CO — 2) m⁻². ET for the same period as wheat was 279.19 mm and for soy was 428.15 mm. The hysteresis relationships formed between the NEE and latent heat flux (LE) were characterized with the environmental variables VPD, temp, RH and Rg for the different phases of the crops. The shape and the areas of the hysteresis show how the environmental flows vary in the average daily cycle in the different phenological phases of the plants. Areas of the hysteresis were larger for the stages of higher crop development, and generally larger for soybean. The results obtained here can be used both for the analysis of the simulations of agricultural and climatic models as well as, forcing of initialization of theseO Brasil é um dos maiores produtores de culturas agrícolas do mundo. Com isto, uma vasta área do território brasileiro é coberto por estas culturas que influenciam diretamente no balanço anual de carbono e nas trocas de vapor d’água entre a superfície terrestre e a atmosfera. Nesta interface, é fundamental entender como as trocas líquidas de CO2, do inglês Net Ecossystem Exchange (NEE), de água (evapotranspiração - ET) e de energia respondem às mudanças nas variáveis ambientais e biológicas e quais os mecanismos às controlam. Neste trabalho foram estudadas as relações entre as trocas de energia e massa entre a superfície e a atmosfera com as variáveis ambientais deficit de vapor de pressão (VPD), temperatura do ar (temp), umidade relativa (RH) e e radiação global incidente (Rg) em um sistema comercial de rotação de culturas, trigo no inverno e soja no verão, localizado no município de Carazinho no estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Foi utilizada a técnica da covariância dos vórtices turbulentos, do inglês Eddy Covariance (EC) para calcular os fluxos atmosféricos, realizada a partição do NEE em produção primária bruta, do inglês gross primary production (GPP), e a respiração do ecossistema (Reco). A análise dos dados de fluxos de CO2 utilizando o EC para o trigo e soja de sequeiro mostra que ambos comportaram-se como absorvedor de CO2 sendo que o trigo, a partir 35° dia após a emergência, absorveu 287,61 g (C-CO2) m-2, enquanto a o ciclo completo da soja absorveu 209,20 g (C-CO2) m-2. A ET para o mesmo período do trigo foi de 279,19 mm e para a soja foi 428,15 mm. Foram caracterizadas as relações de histerese formadas entre o NEE e o fluxo de calor latente com as variáveis ambientais VPD, temp, RH e Rg para as diferentes fases das culturas. A forma e as áreas das histereses mostram como os fluxos ambientais variam no ciclo diário médio nas diferentes fases fenológicas das plantas. As áreas das histereses foram maiores para as fases de maior desenvolvimento das culturas, e em geral maiores para a soja. Os resultados aqui obtidos podem ser utilizados tanto para análise das simulações de modelos agrícolas e climáticos bem como, forçantes de inicialização destes