Emissão de Dióxido de Carbono em
Solos de Áreas de Cana-de-açúcar sob
Diferentes Estratégias de Manejo
Newton La Scala Jr.
FCAV / UNESP, Jaboticabal, SP, Brasil
São Paulo, SP , Setembro de 2013
E. B. Figueiredo 2011
Metodologia
Aguiar et al. 2011
Figure 1. Sugarcane crop map for São Paulo State. Source: Canasat Project (http://www.dsr.inpe.br/laf/canasat/)
Tabela 2. Panorama das áreas colhidas com ou sem a prática da queima, com os respectivos
percentuais em relação ao total colhido no Estado de São Paulo.
ano
crua (ha)
crua (%)
queimada (ha)
queimada (%)
34,24
2.131.990
65,76
2006 1.110.120
46,56
2.025.448
53,44
2007 1.764.992
49,06
1.997.630
50,94
2008 1.924.075
55,59
1.810.531
44,41
2009 2.266.403
55,56
2.101.110
44,44
2010 2.627.025
65,17
1.670.521
34,83
2011 3.125.619
72,60
1.277.003
27,40
2012 3.381.313
Fonte: Projeto CANASAT - INPE (http://www.dsr.inpe.br/laf/canasat/).
total (ha)
3.242.110
3.790.440
3.921.705
4.076.934
4.728.135
4.796.140
4.658.316
L. I. Perillo et al. 2013, Canasat (INPE)
Metodologia: IPCC 2006
Tabela 4.Fatores de emissão médio utilizados nas estimativas das emissões de gases de efeito estufa
na produção da cana-de-açúcar no Estado de São Paulo.
Fonte de emissão
Fator de emissão médio
Unidade
Diesel
3,13
(kg CO2eq L-1)
Inseticida
21,90
(kg CO2eq kg i.e-1)
Herbicida
20,96
(kg CO2eq kg i.e-1)
Fertilizante nitrogenado
8,52
(kg CO2eq kg N-1)
Fertilizante fosfatado
0,73
(kg CO2eq kg P2O5-1)
Fertilizante potássico
0,54
(kg CO2eq kg K2O -1)
Calagem
0,44
(kg CO2eq kg calcário-1)
Queima de biomassa
10,83
(kg CO2eq TC -1)
* For more details see supplementary material.
L. I. Perillo et al. 2013
Figura 2. Emissão de gases de efeito estufa (Gg CO2eq ano-1) e percentual no ano nas
emissões totais de acordo com as etapas de manejo da cana-de-açúcar durante o
período de 2006 a 2012 no Estado de São Paulo.
L. I. Perillo et al. 2013
Figura 5. Comparativo e projeção das emissões relativas para o manejo da canade-açúcar no Estado de São Paulo.
L. I. Perillo et al. 2013
Cana Crua
2.793 kg CO2eq ano-1
(=760 kg C)
+Mecanizada (diesel ... 223.8 x 147.7 Litros)
+ Fert. Sintético N (+112 x 88 kg N h-1 ano-1)
+
Sequestro C solo: 320 kg y-1 (1,173 kg CO2eq)
3.104 kg CO2eq ano-1
Queima dos Resíduos (CH4 + N2O)
Figueiredo & La Scala 2011
Cana Queimada
Table 1. Emission sources and greenhouse gas considered in each of the practices
conducted in sugarcane agricultural and mobile combustion sectors.
Sector
Emission sources for burning and green harvest system
Agricultural
GHG emissions due to the burning of the agricultural
residues
- CH4
- N2O
N2O direct and indirect emissions from managed soils
- N synthetic fertilizer
- N from organic composts (Filtercake and vinasse)
- N from sugarcane residues
CO2 emissions due lime application
Soil Carbon Sequestration
Mobile Combustion
(Diesel vehicle)
Figueiredo & La Scala 2011
Emissions due fossil fuel use (Diesel oil)
- CO2
- CH4
- N2O
Table 2. Annual amount of agricultural supplies applied and fossil fuel consumption
(Medium values for a five years crop cycle) for each harvest system in one hectare to
burning harvest and green harvest.
Supplies
Burning harvest
Units
Green harvest
Amount
Units
Amount
112
Nitrogen
synthetic
fertilizer
kg ha-1 y-1
88
kg ha-1 y-1
Vinasse
application
kg N ha-1 y-1
44.2
kg N ha-1 y-1
44.2
Filtercake
application
kg N ha-1 y-1
21
kg N ha-1 y-1
21
Lime
kg ha-1 y-1
400
kg ha-1 y-1
400
Diesel oil
L ha-1 y-1
147.68
L ha-1 y-1
223.82
Figueiredo & La Scala 2011
Cana Queimada
Cana Crua
Fertilizante Sintético
Vinhaça
Torta de Filtro
Fonte
Resíduos
Queima do Canavial
Calagem
Diesel
Sub-Total:
Seqüestro C (solo)
760 kg C hc-1 a-1
2.793
3.104
320 kg C hc-1 a-1
1.173
1.620
Total:
3.104
-2500 -2000 -1500 -1000 -500
0
500
1000 1500 2000 2500 3000
-1
-1
Emissão de CO2eq (kg hec ano )
Estimativa da emissão de GEE (em kg CO2 equivalente ha-1 ano-1) para cada uma das fontes
considerando-se 1 hectare colhido sob queima ou mecanizado. Figueiredo & La Scala, 2011.
4 Scenarios considered
S0
Burned Harvest
(Conventional Tillage)
S1
Green Harvest
(Conventional Tillage)
S3
S2
Green Harvest
Crop Rotation (Crotalaria
juncea L.)
(Reduced Tillage)
(Reduced Tillage)
Inputs: Average for a sugarcane Crop Cycle of 5 years
Bordonal et al. 2012
Results
∆f= 1907
3500
3000
2500
Total CO 2 eq Balance (kg ha
-1 -1
y )
3,142.7
S0
S1
S2
S3
2,266.8
2000
1500
1,354.9
1,235.7
1000
500
0
Scenario
Bordonal et al. 2012
Bordonal et al. 2013
Bordonal et al. 2013
Fig. 3. Emissions of greenhouse gases (in kg CO2eq ha-1 year-1) due to sugarcane agricultural production in São Paulo State,
considering a crop cycle of 6 years for management scenarios S0 (burning harvest that uses conventional soil tillage during
sugarcane field renovation), S1 (green harvest that uses conventional soil tillage during sugarcane field renovation) and S2 (green
harvest that uses reduced soil tillage plus crop rotation, during renovation, with Crotalaria juncea L.).
R. O. Bordonal et al. 2013
60%: Acúmulo C no solo
Bordonal et al. 2013
Emissão média de 2,0 mol CO2 m-2 s-1 equivale a:
Em 1 mês: 2.281 kg CO2 hectare-1 ou 622 kg C-CO2 hectare-1
Em 1 ano: 27372 kg CO2 hectare-1 ou 7465 kg C-CO2 hectare-1
Uma emissão evitada de 10% (ou seja, indo de 2,0 para 1,8
mol CO2 m-2 s-1) equivale numa redução de 746,5 kg C-CO2
emitido do solo para atmosfera.
Aumento no estoque de C do solo CQ  CC: Mecanismos
Diminuição na saída de C no solo
(via CO2 respirado)
FC-CO2
Aumento na entrada de C no solo
CO2
CO2
+Csolo
+Csolo
(Aumento do aporte)
(Diminuição da perda)
Conceitual:
dC
 kC
dt
dC
  FC CO2
dt
FC CO2  kC
C  Estoque de Carbono




k  k[temp(t ), umidade(r , t ), O2 (r , t ), argila (r ), C / N (r , t )]
Porosidade Livre  Porosidade  Umidade (vol.)
Figure 2. Linear regression analysis between CO2 emission and soil organic matter
content of the soil (a), air-filled pore space (b) and C/N ratio of the soil.
Metodologia
Green Harvest
Burned Harvest
A. R. Panosso 2009
Tese Doutorado (A.R. Panosso, 2007-2011)
Guariba, SP
21º 24’ S, 48º 09’ O
G 192
a
SB 191
G 201
b
SB 200
G 246
c
SB 248
Panosso et al. 2009
6
-2 -1
Emissão Total
CC: 557 g CO2
Soil CO2 emission (mol m s )
Tese Doutorado (A.R. Panosso, 2007-2011)
m-2
CQ: 729 g CO2
m-2
= 469 kg C-CO2 hectare-1 (70 dias após colheita...)
a
FCO2 G
FCO2 SB
b
Tsoil G
Tsoil SB
5
4
3
2
26
o
Soil temperature ( C)
24
22
20
18
16
14
40
c
Msoil G
Msoil SB
Soil moisture (% volume)
35
30
25
20
15
10
5
Panosso et al. 2009
190
200
210
220
230
day
240
250
260
Tese Doutorado (A.R. Panosso, 2007-2011)
Tese Doutorado (A.R. Panosso, 2007-2011)
-2
-1
Emissão de CO2 do solo (mol m s )
5
FCO2
Ajuste Linear
2
R =0,51; p<0,0001
N=89
4
3
2
1
Panosso et al. 2011
0
0
5
10
15
20
Porosidade Livre de Água (%)
25
30
FCO2
Ajuste Linear
2
R =0,01, P=0,30
N=89
-2
-1
Emissão de CO2 do solo (mol m s )
5
4
3
2
1
0
650
700
750
800
850
900
-2
Estoque de Carbono (g m )
Panosso et al. 2010
950
1000
Dissertação Mestrado (M.M. Corradi, 2010-2011)
D100
D0
D50
Figure 15. Plots having different crop residues density on soil surface. October 2009.
Dissertação Mestrado (M.M. Corradi, 2010-2011)
Dissertação Mestrado (M.M. Corradi, 2010-2011)
Dissertação Mestrado (M.M. Corradi, 2010-2011)
Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)
Convencional (com palha)
Sem Distúrbio (com palha)
Convencional (sem palha)
Sem Distúrbio (sem palha)
Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)
NT
Cn
CnLi
CnLiG
0,40
Cana Queimada
Cana Crua (sem resíduos)
Cana Crua (com resíduos)
Emissão de CO2-C do solo (g m-2 h-1)
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0
5
10
15
20
25 0
5
10
15
20
25 0
5
10
15
20
Dia após preparo do solo
NT: Sem Distúrbio
Cn: Preparo Convencional
CnLi: Preparo Convencional + Calagem
CnLiG: Preparo Convencional + Calagem + Gesso
Figueiredo et al. 2012
25
Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)
NT
Cn
CnLi
CnLiG
1750
1,550.2
-1
Total Emission (kg CO2-C hectare )
1500
1,485.1
245.7 kg C-CO2 hec-1
284.4 kg C-CO2 hec-1
1250
1,266.9
1,065.0
1,081.8
1,093.5
953.9
1000
944.5
808.8
698.8
750
525.4
446.4
500
b
ab
a
a
b
ab
a
AB
B
B
B
A
B
AB
a
b
a
a
B
A
A
a
250
B
A
AB
0
BH
GHnores
Letras maiúsculas: entre sistemas de colheita
Letras minúsculas: manejos no sistema de colheita
Figueiredo 2012
GHres
= 1039 kg C-CO2 hec-1
= 3808 kg CO2 hec-1
Em 25 dias após preparo
Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)
NT
Cn
CnLi
CnLiG
1750
1,550.2
1,485.1
-1
Total Emission (kg CO2-C hectare )
1500
1,266.9
1250
1,065.0
1,081.8
1,093.5
953.9
1000
944.5
808.8
698.8
750
525.4
446.4
500
b
ab
a
a
b
ab
a
AB
B
B
B
A
B
AB
a
b
a
a
B
A
A
a
250
B
A
AB
0
BH
GHnores
GHres
NT (sem resíduos) – NT (com resíduos) = 698.8 – 446.4 = 252 kg C-CO2 hec-1 (em 25 dias)
Figueiredo et al. 2011
Tese Doutorado (E. B. De Figueiredo, 2009-2012)
Cana Queimada
Cana Crua (sem resíduos)
Cana Crua (com resíduos)
27
Umidade do solo (% vol)
24
21
16,2%
22,2%
18
15
12
9
0
5
10
15
20
25 0
5
10
15
20
25 0
5
10
15
20
25
Dia após preparo
O aumento na emissão de CO2 do solo causado pela retirada da palha da superfície
(do solo) é tão grande quanto ao induzido pelo preparo do solo (~250 kg C por hec-1)
Figueiredo et al. 2011
Certamente, o monitoramento da emissão
de CO2 do solo influenciadas pelo manejo
e propriedades do solo constitui algo de
grande importância.
Bordonal, R. O., Figueiredo, E. B., Aguiar, D. A., Adami, M., Rudorff, B. F. T., La Scala,
N. Greenhouse gas mitigation potential from green harvested sugarcane scenarios in
São Paulo state, Brazil. Biomass & Bioenergy (to be published).
Bordonal, R. O., Figueiredo E. B., La Scala, N. Greenhouse gas balance due to the
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Figueiredo, E. B., La Scala, N . Greenhouse gas balance due to the conversion of
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Teixeira, D. B., Bicalho, E. S., Cerri C. E. P., Panosso, A. R., Pereira, G. T., La Scala, N .
Quantification of uncertainties associated with space-time estimates of short-term soil
CO2 emissions in a sugar cane area. Agriculture, Ecosystems & Environment (Print), v.
167, p. 33-37, 2013
Teixeira, D. B., Bicalho, E. S., Panosso, A. R., Cerri C.E.P., Pereira, G. T., La Scala, N .
Spatial variability of soil CO2 emission in a sugarcane area characterized by secondary
information. Scientia Agrícola, v. 70, p. 195-203, 2013.
Corradi, M. M., Panosso, A. R., Martins Filho, M. V., La Scala, N. Crop residues on
short-term CO2 emissions in sugarcane production areas. Engenharia Agrícola, v.34,
n.4, p.699-708, 2013
Panosso, A. R., Perillo, L.I., Ferraudo, A. S., Pereira, G. T., Vivas-Miranda J. G., La
Scala, N . Fractal dimension and anisotropy of soil CO2 emission in a mechanically
harvested sugarcane production area. Soil & Tillage Research, v. 124, p. 8-16, 2012.
Panosso, A. R., Marques Júnior, J., Milori, D. M. B. P., Ferraudo, A. S., Barbieri, D. M.,
Pereira, G. T., La Scala, N . Soil CO2 emission and its relation to soil properties in
sugarcane areas under Slash-and-burn and Green harvest. Soil & Tillage Research, v.
111, p. 190-196, 2011.
Agradecimentos:
Fapesp, CNPq, UNESP
Nossos Estudantes: Grad. + P.Grad.
Aos Professores J. Marques Jr., G. T. Pereira, A. Lopes, M. M.
Vieira Filho, B. F. T. Rudorff e demais Colaboradores do Projeto
FAPESP 08/58187-0
As Usinas de Cana-de-Açúcar que tem colaborado com nossos
estudos
Obrigado!