Greenhouse gas dynamics in the soil-plant system in integrated systems

A agricultura está relacionada à concentração atmosférica de gases de efeito estufa (GEE) através dos processos básicos que ocorrem no sistema solo-planta. Mudanças no uso e manejo do solo podem causar tanto efeito negativo como positivo no que se refere à emissão de gases de efeito estufa para a atmosfera. O objetivo deste trabalho foi avaliar o fluxo de óxido nitroso e metano em diferentes sistemas de produção agropecuários e na vegetação natural durante as estações do ano, analisando os fatores edafoclimáticos que influenciam as emissões desses gases de efeito estufa. O experimento foi desenvolvido na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, na cidade de São Carlos - SP (21 ° 57\'S, 47 ° 50\'W), no período de outubro de 2013 a agosto de 2014, onde se avaliou o fluxo de gases de efeito estufa em todas as estações do ano. Foram avaliadas as emissões de óxido nitroso (N2O) e metano (CH4) das pastagens pelo solo dos sistemas de integração lavoura-pecuária floresta - ILPF, integração lavoura-pecuária - ILP, silvipastoril - IPF, pastagem sob manejo intensivo - INT, pastagem sob manejo extensivo - EXT e a vegetação natural (Floresta Estacional Semidecidual do Bioma Mata Atlântica) - Floresta. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com repetições. Foram usadas duas repetições para cada área de pastagem, que consistiram nos blocos. Os fluxos líquidos de emissão de óxido nitroso e metano foram coletados de amostras de ar provenientes de \"câmaras estáticas\", seis por tratamento, sendo três câmaras (repetições) por bloco (área de pastagem ou parcelas na floresta) em cada amostragem. As coletas das amostras gasosas foram feitas em três tempos (0, 30 e 60 minutos) durante 10 dias em cada estação do ano (meados) e analisadas por cromatografia gasosa. Simultaneamente às coletas de gases, coletaram-se amostras de solo em áreas adjacentes para determinação dos teores de N-total, N-NH+4 e N-NO-3 e da umidade gravimétrica. Nessas amostras foram mensuradas a fertilidade do solo, as densidades aparente e de partícula do solo e a porcentagem do espaço poroso do solo ocupado por água. Nas taxas de emissões de metano, os sistemas de produção intensivo e extensivo tiveram as maiores contribuições, ambos com uma emissão média diária de 0,067g de CH4 ha-1 d-1. O verão foi a estação do ano que apresentou a maior emissão de metano, com uma taxa média de 0,110 g CH4 ha-1 d-1. Em relação ao óxido nitroso, os sistemas de iLP e intensivo, apresentaram os menores índices de emissão, 0,007 g de N2O ha-1 d-1. Entre as estações do ano, não houve diferença estatística na emissão média de N2O. Dentre as variáveis edafoclimáticas correlacionadas com a emissão dos gases, somente temperatura média e máxima apresentaram correlação significativa com o fluxo de N2O ha-1 d-1 e para o metano, temperatura média e mínima, umidade relativa do ar, precipitação, espaço poroso do solo, amônio e nitrato do solo obtiveram correlação com a emissão de CH4 ha-1 d-1, entretanto as correlações foram muito fracas. Houve interação entre as estações do ano e os sistemas de produção para os fluxos dos gases de efeito estufa. As emissões de metano e óxido nitroso foram bastante baixas em todos os sistemas de produção e na floresta e variaram em função das estações do ano, havendo pequenos fluxos de emissão e, em algumas ocasiões, influxos na dinâmica dos gases metano e óxido nitroso.Agriculture is related to the atmospheric concentration of greenhouse gases (GHG) through the basic processes that occur in the soil-plant system. Changes in land use and management can cause both negative and positive effects on GHG emission into the atmosphere. The objective of this work was to evaluate the flow of nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) in different agricultural production systems and in the natural vegetation during the four seasons, analyzing the edaphoclimatic factors that influence the emissions of these gases. The experiment was carried out at the Brazilian Agricultural Research Corporation, in São Carlos, SP (21 ° 57\'S, 47 ° 50\'W), from October 2013 to August 2014. Nitrous oxide and methane emissions were evaluated in the soil of the crop-livestock-forest (CLF), crop-livestock (CL) and livestock-forest (LF) integrated systems, traditional intensively manged pasture (INT), pasture under extensive management - EXT and the natural vegetation - Seasonal Semideciduous Forest of the Atlantic Forest Biome - FOR. The experimental design was in randomized blocks (two replicates per treatment). Nitrous oxide and CH4 emission net flows were collected from air samples from six \"static chambers\" allocated per treatment (three replicates) per block (pasture area or forest plots) at each sampling. The gas samples were collected three times (0, 30 and 60 minutes) and analyzed by gas chromatography. Simultaneously to the gas sampling, soil samples were collected in adjacent areas to determine N-total, N-NH+4 and N-NO-3 contents and gravimetric moisture. The soil fertility, apparent and particle densities and the percentage of soil porous space occupied by water were measured. In the methane emission rates, intensive and extensive production systems had the highest contributions, both with an average daily emission of 0.067g CH4 ha-1 d-1. Summer was the season with the highest methane emission, with an average rate of 0.110 g CH4 ha-1 d-1. In relation to nitrous oxide, the iLP and intensive systems had the lowest emission rates, 0.007 g of N2O ha-1 d-1. Among the seasons, there was no statistical difference in the mean emission of N2O. Among the edaphoclimatic variables correlated with the gas emission, only mean and maximum temperature showed a significant correlation with the N2O ha-1 d-1 flow and for methane, mean and minimum temperature, relative humidity, precipitation, pore space Soil, ammonium and soil nitrate obtained correlation with the emission of CH4 ha-1 d-1, however the correlations were very weak. There was interaction between the seasons of the year and the production systems for the flows of greenhouse gases. The emissions of methane and nitrous oxide were quite low in all production systems and in the forest and varied according to the seasons, with small emission fluxes and, at times, influxes in the dynamics of methane and nitrous oxide gases