Congresso Técnico Científico da Engenharia e da Agronomia
CONTECC’ 2015
Centro de Eventos do Ceará - Fortaleza - CE
15 a 18 de setembro de 2015
EMISSÕES DE CH4 E N2O EM CULTIVO DE CANA-DE-AÇÚCAR SIMULADAS NO
MODELO DNDC
MIRYA GRAZIELLE TORRES PORTELA1*, LUIZ FERNANDO CARVALHO LEITE2,
RANYELLSON PIRES BARBOSA3, DÔNAVAN HOLANDA NOLÊTO4
1
Mestre em Agronomia, UFPI, Teresina-PI. Fone: (86) 3215-5753, [email protected]
2
Dr. Pesquisador Embrapa Meio Norte, Teresina-PI.
3
Mestrando em Agronomia-Fitotecnia, UFPI, Bom Jesus-PI.
4
Doutorando em Agronomia-Produção vegetal, UFPI, Teresina-PI.
Apresentado no
Congresso Técnico Científico da Engenharia e da Agronomia – CONTECC’ 2015
15 a 18 de setembro de 2015 - Fortaleza-CE, Brasil
RESUMO: Este trabalho teve como objetivo simular as emissões de metano e óxido nitroso do solo
em cultivos de cana-de-açúcar em sistemas de colheita de cana sem queima ou cana crua, no norte do
Piauí. Com o programa DNDC foram simuladas emissões de CH4 E N2O para cultivos de cana-deaçúcar, cujas simulações foram realizadas para cultivos localizados na cidade de União, ao norte do
Piauí. O modelo foi alimentado com as características físico-químicas do solo, condições
meteorológicas, tipo de cultura, produtividade e manejo do solo, nas condições do município de
União, para a safra 2013/2014. Observou-se que as emissões de óxido nitroso durante o período
variaram de 0 a 0,4 kg de N-N2O ha-1, sendo o maior pico de emissão registrado entre os 100 e 120
dias após o corte. Quanto às simulações para o metano, observou-se um consumo ou oxidação desse
gás que variou de -0,03 a 0,0 kg de C-CH4 ha-1, causado provavelmente pelo processo de metanotrofia.
PALAVRAS–CHAVE: Agricultura, Efeito estufa, modelagem.
CH4 AND N2O EMISSIONS IN GROWING CANE SUGAR IN SIMULATED MODEL
DNDC
ABSTRACT: This study had as objective simulate the emissions of methane and nitrous oxide soil in
sugarcane crops in without burning harvesting systems in northern Piaui. With DNDC program were
simulated emissions of CH4 and N2O for sugarcane crops, whose simulations were performed to crops
located in the town of Union, north of Piaui. The model was fed with the physicochemical
characteristics of the soil, weather conditions, crop, productivity and soil management under the
conditions of the city of Union for the 2013/2014 crop. It was observed that the emissions of nitrous
oxide during the period varied between 0 and 0,4 kg of N-N2O ha-1 being the largest peak emission
recorded between 100 and 120 days after cutting. As for the simulations for the methane consumption
was observed and oxidation of this gas ranged from -0,03 to 0,0 kg of C-CH4 ha-1, probably caused by
methanotrophy process.
KEYWORDS: Agriculture, Greenhouse effect, modeling.
INTRODUÇÃO
A cana de açúcar é um dos principais produtos da agricultura brasileira e a principal fonte de
energia de biomassa do País. Atualmente o Brasil ocupa a posição de maior produtor mundial de canade-açúcar, e o expressivo crescimento da produção, tem sido impulsionado pelo aumento da demanda
mundial por álcool combustível (Nolêto et al.,2011).
Mundialmente, estima-se que a agricultura contribui com aproximadamente 22 % das
emissões totais de dióxido de carbono, 80 % das emissões de óxido nitroso e 55 % das emissões de
metano. Entretanto, no Brasil, como reflexo da importância da agricultura na economia, estima-se que
75% das emissões de CO2, 94% das emissões de N2O e 91% das emissões de CH4, sejam provenientes
de atividades agrícolas, incluindo a conversão de florestas para tal uso. Essas elevadas emissões de
gases de efeito estufa (GEE), atribuídas à agropecuária nacional, despertam uma grande discussão
quanto a sustentabilidade dessa atividade (Bayer et al, 2011).
Em termos ambientais, o N2O e o CH4 não são importantes apenas na questão das mudanças
climáticas, haja vista que participam de reações químicas e processos relevantes associados a
destruição da camada de ozônio na estratosfera e formação de O3 na troposfera (Oliveira, 2014).
Diante disso, é de suma importância compreender a dinâmica das emissões de gases de efeito
estufa na agricultura bem como elaborar cenários dos efeitos que o aumento da concentração dele
pode causar à atmosfera. Nesse sentido, os modelos de simulação são uma alternativa de investigar as
emissões de GEE e seus efeitos sobre os ecossistemas terrestres. (Cardoso et al, 2010).
Portanto, sabendo-se que os modelos computacionais são ferramentas que possibilitam
simulações de emissões de GEE de modo a superar problemas de ordem temporal e espacial, o
objetivo desse trabalho foi simular emissões de CH4 e N2O do solo com cultivos de cana-de-açúcar
com colheita sem queima, por meio do modelo DNDC.
MATERIAL E MÉTODOS
As estimativas de emissões foram realizadas em áreas com cultivo de cana-de-açúcar
localizadas no município de União - PI (04°51’09” S e 42°53’10’’ W, altitude 52 m), na região norte
do estado do Piauí. O clima da região corresponde ao tipo Aw (tropical chuvoso), segundo a
classificação de Köppen, com invernos secos e verões chuvosos. A precipitação se concentra entre os
meses de dezembro a junho e a temperatura média anual é de 26 °C.
O solo da área em estudo foi classificado como um Plintossolo Flúvico de textura arenosa
(EMBRAPA, 2006) e cultivado com cana-de-açúcar no sistema de colheita de cana sem queima (cana
crua).
As estimativas das emissões de CH4 E N2O foram realizadas com o modelo “DeNitrification DeComposition” - DNDC, desenvolvido por LI (2000) e LI et al. (1992). É um modelo computacional
capaz de simular processos biogeoquímicos de carbono e nitrogênio em agroecossistemas, florestas e
pântanos.
A entrada de dados baseou-se em exemplos de simulações realizadas com a cultura da canade-açúcar contidos no manual do usuário do modelo e trabalhos publicados (Oliveira, 2014; Zotelli,
2012; Figueiredo e La Scala, 2011). A partir disso foram utilizados valores para as simulações de 40%
para o teor de carbono na massa seca, 0,26 para a relação entre massa seca e massa fresca dos colmos
da cana e relação C/N da cana igual a 100. Além desses, utilizou-se dados de solos adquiridos por
trabalhos feitos na área e os dados climáticos foram obtidos por meio de estação meteorológica
localizada na região.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nas simulações realizadas no DNDC, observou-se que as emissões diárias de óxido nitroso na
safra 2013/2014 variaram de 0 a 0,4 kg de N-N2O ha-1 (Figura 1).
Figura 1. Emissões diárias de N-N2O simuladas no DNDC durante o ciclo da cultura da cana-de-açúcar na
safra 2013/2014
Observou-se que na maior parte do ciclo as emissões estão abaixo de 0,1 kg de N-N2O ha-1.
No entanto, entre o 100º e 120º dia após o corte, os picos de emissão aumentam atingindo os o,45 kg
de N-N2O ha-1. O DNDC é um modelo que simula emissões de óxido nitroso baseado principalmente
na umidade do solo, propiciado pelas precipitações e irrigação, pela temperatura e manejo do solo,
como utilização de maquinário e aplicação de agroquímicos. Nesse sentido, as emissões nesse período,
estão atreladas principalmente à irrigação de salvação realizada na área aos 110 dias, o que pode
provavelmente ter influenciado nesses picos.
Oliveira (2014) reportou na simulação de emissões de N2O nos campos de cana-de-açúcar no
estado de São Paulo, no 100º dia após o corte da safra anterior, dados que variaram de 0 a 0,01 kg NN2O. ha-1, emissões menores que as registradas na simulação deste trabalho
Quanto às emissões totais o DNDC registrou emissões de N2O de 6,0 kg de N-N2O ha-1, que
corresponde a 1768 kg de CO2- equivalente/ha.
Com relação ao CH4, observou-se nos resultados uma tendência ao consumo ou oxidação do
metano na cultura da cana, com valores que variaram de -0,03 a 0,0 kg de C-CH4 ha-1 (Figura 2).
Figura 2. Emissões diárias de C-CH4 simuladas no DNDC durante o ciclo da cultura da cana-de-açúcar na safra
2013/2014.
O programa computacional não considera eventos de formação de metano, a menos que sejam
indicados nos dados de entrada os períodos de alagamento no terreno. Os valores simulados durante a
safra pelo DNDC indicam um consumo de até 0,03 kg de C-CH4 ha-1. Nas simulações observou-se a
ausência de metanogênese e o consumo de metano relacionado totalmente a metanotrofia, havendo
uma indicação de que a cultura da cana pode contribuir com a oxidação de metano atmosférico.
Quanto ao valor total consumido durante todo o ciclo da cultura, observou um consumo de 5
kg de C-CH4 ha-1, correspondendo a 50 kg CO2-equivalente/ha.
CONCLUSÕES
Para as condições de União –PI, nos cenários avaliados, as emissões de óxido nitroso são
influenciadas pelo manejo do solo e da cultura, sendo as maiores emissões relacionadas
principalmente à eventos de irrigação.
Para o metano, conclui-se que o sistema de colheita de cana sem queima pode contribuir para
o consumo desse gás pelo solo, havendo uma redução das emissões desse gás para a atmosfera.
REFERÊNCIAS
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Figueiredo, E.; La Scala, N. Greenhouse gas balance due to the conversion of sugarcane areas from
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Oliveira, M. E. D. de. Estimativas de Emissões de N2O e CH4 na cultura da cana-de-açúcar no Estado
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Zotelli, L. Palhada e vinhaça: Emissões de CO2, N2O e CH4 em solo com cana-de-açúcar. 2012. 78p.
Dissertação (Mestrado em Agricultura Tropical e Subtropical). – Instituto Agronômico de
Campinas, Campinas,2012.