Emissão de gases do efeito estufa provenientes da produção de carne no Brasil: de dados experimentais a modelagem matemática

The emission of greenhouse gases (GHG) is currently intensely debated issue. Countries with reduction targets of GHG emissions have developed studies to understand the processes and reduce the emissions. Farming is the main source of GHG emissions in Brazil. Among the main products of Brazilian agriculture is cattle, handled mainly in the extensive system, where animals are slaughtered at an average of three to four years and grassland receives little or no cultural tract. Quantification and monitoring of GHG emissions in agricultural systems enable the evaluation of the degree of impact on the environment. This thesis discussed the main sources of greenhouse gases emissions in animal husbandry and the guidelines on research to evaluate alternative sustainable systems of beef production. The main results are the emission factors for tropical conditions from various sources, such as faeces (Chapter 3) and urine (Chapter 4) from the animals, as well as the application of nitrogen fertilizer and lime on pasture (Chapter 5). The climate proved to be a key factor in the control of greenhouse gases, mainly methane (CH4) from the faeces of animals. The emission factors obtained for cattle faeces were 0.03 and 0.08 kg CH4 head-1 year-1 (average) for subtropical and tropical climates, respectively. The use of a generic emission factor in Brazil is not the best option. More studies are needed in different regions to determine the impact of climate on GHG emissions. The emission factor for nitrous oxide (N2O) from urine was 0.25 % of total N applied (average), significantly lower than the default factor recommended by the IPCC. The use of nitrification inhibitors under tropical conditions is not recommended, since there were no positive results in reducing the emission of N2O from urine. The use of nitrogen fertilizer led to high N2O emissions, however, the dry matter production of forage also increased with fertilizer application. The balance between dry matter production and N2O emission shows that the application of nitrogen fertilizer can contribute significantly to reducing pasture area, with a total reduction of up to 40 %. Mathematical modeling of the data was also performed, simulating beef production under extensive management in different scenarios for the studied area (Chapter 6). The CH4 emission decreased, while the emission of carbon dioxide (CO2) and N2O increased due to the simulated intensification. The simulation showed that the intensification in beef production results in lower GHG emissions per kg of beef. Reductions may reach 2 to 57%, depending on the scenario. The intensification also contributes to the reduction of the total area and length of the production cycle. These results show that the intensification practices are a potential mitigation option for the beef sectorA emissão de gases do efeito estufa (GEE) é assunto intensamente debatido atualmente. Países com metas de redução na emissão destes gases têm desenvolvido estudos visando entender os processos e reduzir as emissões. A agropecuária é a principal fonte de emissão de GEE do Brasil. Entre os principais produtos da agropecuária brasileira está o gado de corte, manejado principalmente no sistema extensivo, onde os animais são abatidos em média aos três a quatro anos e a pastagem recebe pouco ou nenhum trato cultural. A quantificação e o monitoramento das emissões de GEE em sistemas agropecuários possibilitam a avaliação do grau de impacto sobre o ambiente. Nesta tese foram discutidas as principais fontes de emissão de gases na pecuária e as diretrizes necessárias na pesquisa para avaliar alternativas sustentáveis dos sistemas de produção da carne. Os principais resultados obtidos são os fatores de emissão para as condições tropicais de diversas fontes, como fezes (Capítulo 3) e urina (Capítulo 4) dos animais, assim como da aplicação de fertilizante e calcário a pasto (Capítulo 5). O clima mostrou-se como um fator chave no controle de GEE proveniente das fezes dos animais, principalmente metano (CH4). Os fatores de emissão para fezes bovinas obtidos foram de 0,03 e 0,08 kg CH4 cabeça-1 ano-1 (média), para os climas subtropical e tropical, respectivamente. O uso de um fator de emissão genérico para o Brasil não é a melhor opção, sendo necessários estudos em diferentes regiões para determinar o impacto do clima na emissão de GEE. O fator de emissão de N2O proveniente da urina foi de 0,25% do total de N aplicado (media), significativamente menor que o fator default recomendado pelo IPCC. O uso de inibidores de nitrificação nas condições tropicais não é recomendada, visto que estes não foram efetivos na redução da emissão de óxido nitroso (N2O) proveniente da urina dos animais. O uso de fertilizante nitrogenado levou a um aumento da emissão de N2O, porém, a produção de massa seca da forrageira também aumentou com a aplicação do fertilizante. O balanço entre produção de massa seca e emissão de N2O mostra que a aplicação de fertilizante nitrogenado pode contribuir significativamente com a redução da área de pasto, com redução total de até 40%. Também foi realizada a modelagem matemática dos dados obtidos, simulando a produção de carne sob manejo extensivo em diversos cenários (Capítulo 6). A emissão de CH4 diminui, enquanto a emissão de dióxido de carbon (CO2) e N2O aumentaram devido as práticas de intensificação simuladas. A simulação mostrou que a intensificação na produção de carne bovina resulta em menor emissão de GEE por kg de carne produzida. As reduções podem chegar de 2 a 57%, dependendo do cenário. A intensificação também contribui com a diminuição da área total e tempo do ciclo de produção. Estes resultados mostram que a intensificação é uma potencial prática de mitigação para a produção de carn