MELHORES PRÁTICAS DE MANEJO PARA MINIMIZAR
EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA ASSOCIADAS
AO USO DE FERTILIZANTES 1
Cliff S. Snyder2
Tom W. Bruulsema3
Tom L. Jensen4
A
s alterações climáticas e o aquecimento global continuam a ser tópicos de debate científico e de interesse público. De forma crescente, a agricultura é
vista como grande contribuidora para as emissões de gases de
efeito estufa (GEE), os quais normalmente aumentam o potencial de
aquecimento global (PAG), e o uso de fertilizantes nitrogenados
tem sido identificado como fator crucial neste processo. Este artigo
apresenta um resumo da literatura científica sobre os impactos do
uso e manejo dos fertilizantes nas emissões de GEE.
A agricultura desempenha importante papel no equilíbrio
dos três mais importantes GEE, cujas emissões são influenciadas
pelo homem. Os três gases são: CO2, N2O e CH4. O PAG de cada um
desses gases é expresso em termos de equivalente de CO2. Os PAGs
do N2O e do CH4 são 296 e 23 vezes maiores, respectivamente, do
que uma unidade de CO2.
A agricultura representa menos que 8% do total das emissões de GEE no Canadá e menos que 10% nos Estados Unidos, e
não está aumentando (Figura 1)5.
Para a economia como um todo, as emissões de CO2 são
mais importantes mas, no que diz respeito à agricultura, o mais
importante é o N2O.
Figura 1. Emissões de gases de efeito estufa nos Estados Unidos, por
setor, em bilhões (109) de toneladas de CO2 equivalente.
As emissões de CH4, principalmente as provindas de animais domésticos, também representam contribuições substanciais
para o PAG. Embora o N2O constitua uma pequena parte das emissões de GEE, torna-se o maior foco desta revisão porque a agricultura representa sua maior fonte, e está associado ao manejo do solo
e à utilização de fertilizantes nitrogenados.
As concentrações atmosféricas de N2O aumentaram de aproximadamente 270 partes por bilhão (ppb), durante a era pré-industrial, para 319 ppb em 2005. As emissões de N2O da superfície terrestre aumentaram em até 40-50% em relação aos níveis do período
pré-industrial como resultado da atividade humana. A proporção de
emissões de N2O de áreas cultivadas diretamente induzida por fertilizantes são estimadas em aproximadamente 23% no mundo todo.
Fertilizante nitrogenado: fonte, dose, época e forma de
aplicação
Os princípios do manejo adequado de fertilizantes baseiamse na utilização do produto correto, na dose certa, na época de
aplicação adequada e com a localização correta (ROBERTS, 2007)6.
A maior parte dos estudos tem demonstrado que condições
do solo, como quantidade de água nos espaços porosos, temperatura e disponibilidade de carbono solúvel, têm influência dominante nas emissões de N2O. Fatores como fonte de fertilizante e manejo
da cultura também podem afetar as emissões de N2O mas, devido às
interações com as condições do solo, torna-se difícil chegar a conclusões gerais. O manejo inadequado de dose, fonte, época de aplicação e localização do fertilizante nitrogenado e a ausência de um
balanço adequado com outros nutrientes podem intensificar as perdas de nitrogênio (N) e a emissão de N2O. Quando o N é aplicado
acima da dose adequada econômica, ou quando o N disponível no
solo (especialmente na forma de NO3-) excede a absorção pela cultura, aumenta-se o risco de emissões de N2O. As leguminosas ou
outras espécies fixadoras de N, quando incluídas no sistema de
rotação de culturas, também podem contribuir para emissões de
N2O após a colheita, durante a decomposição dos resíduos vegetais. Pesquisas no mundo todo demonstram resultados constratantes nas emissões de N2O de várias fontes de N.
Abreviações: C =carbono; CH4 = metano; CO2 = dióxido de carbono; COS = carbono orgânico do solo; GEE = gases de efeito estufa; MOS =
matéria orgânica do solo; MPMs = melhores práticas de manejo de fertilizantes; N = nitrogênio; N2O = óxido nitroso; NO3– = nitrato; PAG = potencial
de aquecimento global.
1
Este artigo é o resumo de uma revisão de literatura do IPNI. O artigo completo encontra-se disponível no link: http://www.ipni.net/ipniweb/portal.nsf/
0/d27fe7f63bc1fcb3852573ca0054f03e/$FILE/IPNI%20BMPs%20&%20GHG.pdf
2
Diretor do Programa de Nitrogênio do IPNI; email: [email protected]
3
Diretor do IPNI - Região Nordeste dos Estados Unidos.
4
Diretor do IPNI - Região Norte das Grandes Planícies dos Estados Unidos.
5
Segundo informação pessoal do Dr. Carlos Eduardo Pellegrino Cerri, professor da ESALQ/USP, a agricultura é responsável por 9,6% do total das
emissões de gases de efeito estufa do Brasil. Mais informações podem ser obtidas no site: www.mct.gov.br/clima
6
Para mais detalhes, consultar o artigo completo na página 11 deste jornal.
Fonte: Better Crops with Plant Food, Norcross, v. 91, n. 4, p. 16-18, 2007.
INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 121 – MARÇO/2008
13
Inibidores da urease, da nitrificação e produtos de
maior eficiência agronômica
Fertilizantes de maior eficiência agronômica (fertilizantes de
liberação lenta ou controlada e fertilizantes nitrogenados estabilizados) têm sido considerados como produtos que minimizam as
perdas potenciais de nutrientes para o ambiente, quando comparados com fertilizantes-padrões solúveis. Inibidores da urease ou de
nitrificação mostraram bom potencial de aumento na retenção no
solo e recuperação pelas plantas do N aplicado, mas pouco se sabe
sobre seus impactos nas reduções das emissões de N2O. Fertilizantes de liberação lenta ou controlada e fertilizantes estabilizados
podem levar a um aumento na recuperação pela cultura e diminuição nas quantidades de N perdidas por lixiviação. Os benefícios
destes na redução das emissões de N2O não foram estudados com
a mesma intensidade. Evidências recentes sugerem que eles podem
ser eficientes na redução das emissões a curto prazo, mas os efeitos
a longo prazo são menos claros. Estudos estão em andamento para
melhor quantificar estas emissões e seus benefícios potenciais.
Potencial de aquecimento global e cultivo intensivo
Embora considerada como fonte de GEE, em algumas condições a agricultura pode servir para seqüestrar CO2 e, conseqüentemente, levar a uma redução geral no potencial de aquecimento global (PAG). A adubação adequada pode contribuir para aumentar o
conteúdo de matéria orgânica do solo (MOS) ou diminuir o seu
declínio. A adubação insuficiente limita a produção de biomassa
das culturas e pode resultar em menos carbono seqüestrado pelo
solo, menores conteúdos de MOS e mesmo impossibilitar elevadas
produtividades a longo prazo.
Adições adequadas de N são essenciais para produtividades elevadas e estabilização da MOS. A combinação adequada de
fonte, dose, época de aplicação e localização de fertilizantes que
leva à otimização da produtividade das culturas minimiza ao mesmo
tempo o PAG por unidade de produção e reduz a necessidade de se
converter áreas silvestres em agricultura.
Práticas intensivas de manejo que aumentam a absorção
dos nutrientes, além de elevar as produtividades, podem ser a forma principal de se obter reduções nas emissões de GEE em áreas
agrícolas. Culturas com elevado potencial de produtividade podem
elevar o estoque de carbono do solo. Os fatores de manejo da
cultura, solo e fertilizantes que ajudam a minimizar a emissão de GEE
são: (1) escolha da combinação correta de variedades ou híbridos
adaptados, data de semeadura ou plantio e população de plantas
para maximizar a produção de biomassa das culturas; (2) manejo
adequado da água e do N, incluindo aplicações parceladas de N,
visando a utilização eficiente deste elemento, com oportunidades
mínimas para emissão de N2O; (3) manejo adequado dos resíduos
vegetais de tal forma que se favoreça o aumento da MOS, como
resultado de elevadas quantidades de resíduos restituídos ao solo.
Dados recentes, mostrados na Tabela 1, indicam que os fatores que mais contribuem para as diferenças no PAG líquido entre
sistemas de produção estão ligados a mudanças no estoque de
carbono do solo e a emissões de N2O.
Tabela 1. Comparação de sistemas de cultivo agrícola selecionados quanto ao potencial de aquecimento global (PAG).
PAG em CO2 equivalentes (kg ha-1 ano-1)
Sistema de cultivo
C do solo6 Produção Combustível
N fert.7
Principais culturas (t ha-1)
N 2O
PAG
líquido
Milho
Trigo
Soja
Prod. alimento1
(Gcal ha-1 ano-1)
Local
Rotação4
Cultivo5
MI 2
M-S-T
CC
0
270
160
520
1.140
5,3
3,2
2,1
12
MI 2
M-S-T
SD
-1.100
270
120
560
140
5,6
3,1
2,4
13
MI 2
M-S-T com
baixo input de
leguminosa
CC
-400
90
200
600
630
4,5
2,6
2,7
12
1,6
2,7
9
MI 2
M-S-T orgânica
com leguminosa
CC
-290
0
190
560
410
3,3
NE3
MC MPMs
CC
-1.613
807
1.503
1.173
1.980
14,0
48
NE
3
MC intensivo
CC
-2.273
1.210
1.833
2.090
3.080
15,0
51
NE
3
M-S MPMs
CC
1.100
293
1.283
917
3.740
14,7
4,9
35
NE3
M-S intensivo
CC
-73
660
1.613
1.247
3.740
15,6
5,0
37
MI 2
Conversão de
cultura a
floresta
SD
-1.170
50
20
100
-1.050
1
Quantidade de energia do alimento calculada a partir da produtividade das culturas e do banco nacional de dados sobre nutrientes do USDA
(http://riley.nal.usda.gov/NDL/index.html).
2
Estado de Missouri; sistema de produção natural (ROBERTSON et al., 2000).
3
Estado de Nebraska; sistema de produção irrigado (ADVIENTO-BORBE et al., 2007).
4
M-S-T = rotação milho-soja-trigo; MC = cultivo contínuo de milho; M-S = rotação milho-soja; MPMs = melhores práticas de manejo de fertilizantes.
5
CC = cultivo convencional; SD = semeadura direta.
6
Estimativas da quantidade líquida de carbono do solo são baseadas em modificações no C do solo medidas à profundidade de 7,5 cm, em estudo
conduzido no Estado de Missouri, e a 30 cm, em estudo no Estado de Nebraska. Amostragens superficiais tendem a superestimar o seqüestro de
carbono em sistemas de plantio direto.
7
Considerou-se que os valores do potencial de aquecimento global para a produção e o transporte de fertilizante nitrogenado foram de 4,51 e 4,05 kg de
CO2/kg N nos estudos conduzidos nos Estados de Missouri e Nebraska, respectivamente.
14
INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 121 – MARÇO/2008
Os mesmos dados mostram que um aumento na utilização
de fertilizante nitrogenado nem sempre leva a um aumento do PAG
líquido, e que sistemas intensivos de produção, onde se utilizam
doses maiores de N, podem apresentar menor PAG líquido por unidade de produção do que em sistemas com baixo uso de insumos
ou sistemas de produção orgânica.
Preservação de áreas silvestres através de sistema
agrícola de produção intensiva
A produção intensiva pode resultar em mais alimento produzido por unidade de área. Por exemplo, sistemas menos intensivos no Estado de Missouri, Estados Unidos, exigiram quase três
vezes mais área cultivada do que os sistemas em Nebraska para
atingir a mesma produção de milho (Tabela 1).
Melhores práticas de manejo de fertilizantes (MPMs) e práticas relacionadas que tendem a elevar a recuperação do N aplicado
nas culturas, além de aumentar a produtividade e reduzir o risco das
emissões de GEE, incluem: fonte apropriada de N, dose, época de
aplicação e localização; regulagem adequada dos equipamentos;
manejo dos resíduos culturais; uso adequado de inibidores da conversão de N (urease, nitrificação) e de fontes mais eficientes, além
da consideração mais detalhada das características do solo e das
práticas de conservação da água, uma vez que estes fatores podem
interagir com outras práticas de manejo e também servir como alternativa secundária de defesa para limitar as perdas de nutrientes no
ambiente.
Ações relacionadas ao manejo de fertilizantes: desafios
ambientais e oportunidades
Esta revisão evidenciou vários desafios quanto ao manejo
adequado dos efeitos combinados dos diferentes sistemas de cultivo nas emissões de GEE. Um desafio crítico diz respeito à falta
de aferição simultânea dos três gases (CO2, N2O e CH4) em intervalos longos, em estudos agronômicos e ambientais. Ficou evidente durante esta revisão que muitos estudos se baseiam nas
emissões de apenas um dos gases, e ainda com base em períodos
curtos, na maioria das vezes menores que 30 dias. Esta avaliação
parcial das emissões de GEE limita a habilidade de se determinar
de forma mais precisa os efeitos das culturas e do manejo de
nutrientes no PAG. Outro aspecto importante diz respeito à forma
inadequada de se amostrar o solo em diferentes sistemas de produção. Em vários estudos, as amostragens foram realizadas em
profundidades de no máximo 15 cm, as quais resultam em medidas
imprecisas e inexatas da massa de carbono armazenada, devido a
diferenças na densidade do solo, no sistema radicular e na biologia da rizosfera.
Existem muitas oportunidades para expandir nosso conhecimento acerca dos efeitos completos das práticas adequadas de
manejo de nutrientes no ambiente no que diz respeito à redução de
GEE e, conseqüentemente, no PAG. Maior colaboração entre cientistas da área agronômica e ambiental será necessária no futuro
para se atingir metas relacionadas a produção de alimento, fibra e
energia e ainda proteção ambiental. Algumas destas oportunidades
de pesquisa são identificadas na conclusão do trabalho e incluem:
manejo adequado de nutrientes para culturas (anuais e perenes)
destinadas à produção de biocombustível a partir da celulose; avaliação a longo prazo das perdas de nutrientes através da lixiviação/
percolação/perda superficial e medidas simultâneas das emissões
de CO2, N2O, CH4 para a atmosfera de sistemas importantes de pro-
INFORMAÇÕES AGRONÔMICAS Nº 121 – MARÇO/2008
dução; e estudos amplos em condições de campo relacionados a
fontes e doses variáveis de N no sentido de incluir medidas de
emissão dos gases e outros aspectos ambientais.
Conclusões gerais desta revisão de literatura
1. O uso adequado de fertilizantes nitrogenados ajuda a aumentar a produção de biomassa necessária para estabelecer e manter os conteúdos de MOS;
2. As MPMs para fertilizantes nitrogenados desempenham
papel importante na minimização do nitrato residual, o que auxilia
na diminuição dos riscos relacionados à emissão de N2O.
3. As práticas de cultivo que mantém resíduos de cultura na
superfície do solo podem aumentar os conteúdos de MOS mas
apenas se a produtividade das culturas for mantida ou elevada;
4. Diferenças entre fontes de N na emissão de N2O dependem do local e das condições de clima;
5. Os sistemas de cultivo intensivo não necessariamente
aumentam as emissões de GEE por unidade de produto colhido; na
realidade, estes sistemas podem auxiliar na preservação de áreas
silvestres e permitir a conversão de áreas selecionadas em florestas
para elevar a mitigação dos GEE, enquanto se supre o mundo com
as quantidades necessárias de alimento, fibra e biocombustível.
A curto prazo, grande ênfase é necessária na educação
dos praticantes da atividade agrícola sobre: (1) os princípios básicos de produtividade e de manejo do sistema de cultivo; (2) rotas
de perda de nutrientes para o ar e para os mananciais; (3) oportunidades para mitigar as emissões de GEE através da MPMFs, as
quais contemplam rotas de perda; (4) maior diálogo entre os cientistas da área agronômica e da ambiental, o que irá encorajar entendimento mútuo e colaboração para evitar a polarização e as relações confrontantes quanto às emissões de GEE e ainda a outros
aspectos ambientais.
As discussões sobre as emissões de GEE aumentam a necessidade de manejo correto de fertilizantes no sistema de cultivo.
Como em todas as práticas de manejo de fertilizantes, aquelas
selecionadas necessitam ser avaliadas no contexto da mitigação
das emissões dos GEE em relação ao resto do sistema de cultivo.
REFERÊNCIAS
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WALTERS, D. T.; DOBERMANN, A. Soil greenhouse gas fluxes
and global warming potential in four high-yielding maize systems.
Global Change Biology, v. 13, n. 9, p. 1972-1988, 2007.
ROBERTS, T. L. Right product, right rate, right time and right place...
the foundation of best management practices for fertilizer. In:
Fertilizer best management practices – general principles, strategy
for their adoption, and voluntary initiatives vs regulations. Proceedings of IFA International Workshop, 7-9 March 2007, Brussels,
Belgium. Paris: International Fertilizer Industry Association, 2007.
p. 29-32.
ROBERTSON, G. P.; Paul, E. A.; Harwood, R. R. Greenhouse gases
in intensive agriculture: Contributions of individual gases to the
radiative forcing of the atmosphere. Science, v. 289, p. 1922-1925,
2000.
USEPA. Inventory of U.S. greenhouse gas emissions and sinks:
1990-2005. Washington, DC: U.S. Environmental Protection Agency,
2007. 393 p. Disponível em <http://www.epa.gov/climatechange/
emissions/downloads06/07CR.pdf>
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