Carbon and nitrogen stocks and greenhouse gases emissions from sugarcane areas in the Piracicaba region

A concentração atmosférica dos gases do efeito estufa (GEE), como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), tem aumentado significativamente desde o início da Revolução Industrial e a agricultura contribui de maneira expressiva para este aumento. O solo é um importante reservatório de carbono (C) e nitrogênio (N) e, em função do manejo, parte deste reservatório pode ser liberado para a atmosfera e contribuir para o aumento da concentração de GEE. Contudo, algumas práticas de manejo favorecem o aumento dos estoques de C e N no solo e são de grande importância para mitigar o aquecimento global. O sistema de colheita da cana-deaçúcar sem queima da palhada é uma prática que aumenta a deposição de resíduos sobre a superfície e afeta os estoques de C e N no solo, enquanto a adubação nitrogenada pode influenciar nas emissões de CO2 e N2O. A primeira etapa deste trabalho comparou os estoques de C e N totais e os teores de C na biomassa microbiana do solo em áreas de cana-de-açúcar colhidas com e sem queima da palhada. Nas profundidades 0-10 cm e 10-20 cm, os estoques de C e N foram maiores para o manejo sem queima. Na camada 0-30 cm, os estoques de C representaram 60 e 53 % e os de N representaram 55 e 50 % dos estoques totais acumulados na camada 0-100 cm, para as áreas sem queima e com queima, respectivamente. Em função da adoção do manejo sem queima a taxa de acúmulo de C no solo foi de 0,7 Mg ha-1 ano-1, enquanto o N apresentou uma taxa de redução de 0,25 Mg ha-1 ano-1. Os teores microbianos de C entre 0 e 20 cm de profundidade variaram de 184,20 a 349,27 mg kg-1 nas áreas sem queima e de 198,85 a 291,77 mg kg-1 nas áreas com queima. O tempo de adoção do sistema sem queima favoreceu o aumento do conteúdo de C microbiano no solo. A segunda etapa deste trabalho consistiu na avaliação das emissões de GEE em função da adubação nitrogenada em cana-de-açúcar. Foram realizados três experimentos, onde se comparou o efeito de duas fontes de N mineral: uréia e nitrato de amônio. Em condições de laboratório, testaram-se as doses de 60, 80 e 120 kg ha-1 de N. Foram observadas influências das fontes e doses de N nas emissões de N2O, sendo as maiores emissões associadas à uréia. Em condições de campo, testando as doses de 60, 90, 120 e 180 kg ha-1 de N, observou-se maiores emissões para o nitrato de amônio nas maiores doses. Um terceiro experimento, conduzido no campo, avaliou a influência destas mesmas fontes e doses de N nas emissões de CO2. Alterações nas emissões de CO2 foram observadas apenas em parcelas que receberam adição de uréia, embora a variabilidade dos dados tenha sido grande, comprometendo o ajuste da curva de regressão.Concentrations of greenhouse gases (GHG), such as carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O), have increased since Industrial Revolution and the agricultural sector significantly contributes to the mentioned increase. Soils are important sinks of carbon (C) and nitrogen (N) and management practices could release part of these pools to the atmosphere and contribute to the increase of GHG concentrations in the atmosphere. However, some management practices promote increase in soil C and N stocks and are very important in mitigating global warming. No burning sugarcane harvest system is a practice that increases straw deposition at the soil surface and affects soil C and N stocks, while nitrogen fertilization could influence CO2 and N2O emissions from soils. The first part of this work compared C and N stocks and microbial biomass C content in sugarcane areas harvested with and without straw burning. In the 0-10 cm and 10-20 cm layers, C and N stocks were higher under no-burning system. In 0-30 cm layer, C stocks represented 60 and 53 % and N stocks accounted for 55 and 50 % of the total stocks accumulated in 0-100 cm depth, for areas under no-burning and burning systems, respectively. Due to no-burning adoption, soil C accumulation rate was 0.7 Mg ha-1 year-1, while N presented losses of 0.25 Mg ha-1 year-1. Carbon content in the microbial biomass for the 0-20 cm depth varied from 184.20 to 349.27 mg kg-1 at no-burning areas and from 198.85 to 291.77 mg kg-1 at burning sites. The period of time under no-burning favored an increase in the soil microbial C. The second part of this work consisted in the evaluation of GHG emissions from nitrogen fertilization under sugarcane cultivation. Three experiments were carried out, where the effects of two mineral N sources were compared: urea and ammonium nitrate. At laboratory conditions, the rates of 60, 80 and 120 kg ha-1 N were evaluated. Influences of sources and rates of N addition to the N2O emissions were observed and the greater emissions were associated with urea. At the field conditions, testing rates of 60, 90, 120 and 180 kg ha-1 of N, showed greater emissions for ammonium nitrate at the bigger rates. A third experiment, carried out under field conditions, evaluated the influences of the same N sources and addition rates in the CO2 emissions. Alterations in the emissions were observed only in plots that received urea, despite the large data dispersion, which compromises the regression adjustment