Emissões solo-atmosfera dos gases estufa N20 e C02, e comportamento químico das espécies de nitrogênio reativo na atmosfera do cerrado baiano

Abstract

As savanas tropicais vêm apresentando diversas alterações devido a atividades antrópicas, pelo menos um quinto da população do mundo mora nesta região. Entre as atividades a intensificação agrícola, pastagem e queimadas são as que mais afetam este ecossistema. O Brasil se encontra entre os líderes mundiais na produção de biocombustível, sendo a principal matéria prima a soja. A savana brasileira conhecida como Cerrado, abrange uma área de 158 milhões de hectares, dos quais 4,6% já foi substituída por plantações extensivas de soja. Atualmente as savanas experimentam aumentos na deposição antrópica de nitrogênio, no entanto as informações sobre as taxas de fixação e as perdas de Nr para a atmosfera neste ecossistema são escassas. Este trabalho teve como objetivo identificar as mudanças decorrentes da substituição da floresta de cerrado por plantação de soja nas emissões solo–atmosfera de N2O e CO2 e na composição atmosférica dos compostos reativos inorgânicos do nitrogênio, como indicativo de perdas e fixação no solo de Nr inorgânico. Este estudo foi conduzido na Fundação Bahia em Latossolo Amarelo-Vermelho durante cinco diferentes estádios do ciclo da plantação assim como em área de floresta de cerrado nativo, em período de chuva e seco: (Dez16-21/2010), (Maio 04-09/2011) e (Jan18-22/2012). Na determinação dos fluxos de N2O e CO2 solo-atmosféra foram utilizadas câmaras estáticas, distinguindo-se as emissões nas fileiras e nas entrelinhas no caso das plantações. As amostras foram analisadas por Cromatografia de Gases com Detector de Captura de Elétrons (GC-DCE). A amostragem de espécies de nitrogênio reativo voláteis e semi-voláteis contendo NO3- e NH4+ foi realizada mediante um sistema de termodifusão recobertos com NaF e acoplados a um coletor de partículas. A Amônia foi coletada em tubos de difusão recobertos com ácido cítrico. Foram utilizados amostradores passivos na coleta de NO2. As técnicas analíticas utilizadas para a determinação das espécies foram: cromatografia iônica para NO3-, espectroscopia molecular pelo método do indofenol para NH3 (λ=630 nm) e Griess-Saltzman para NO2 (λ=540 nm). Ácido clorídrico e sulfúrico e seus sais foram também coletados de forma especiada no sistema de termodifusão e analisadas de forma semelhante ao nitrato. O fluxo médio no cerrado in natura foi 1,70 vezes maior que na área de soja, o que representa 178,13 e 299,75 kgCO2-equivalente respetivamente. É provável que esse fato se deva à substituição do uso de fertilizantes nitrogenados por sementes previamente inoculadas com Bradyrhizobium japonicum. O fluxo médio de CO2 em soja foi 33,42% maior que no cerrado in natura (11,8 x 103 kg CO2 ha-2ano-1). A substituição da floresta original por atividades agrícolas resulta no incremento dos níveis das espécies de nitrogênio reativo no ar. Essas perdas são maiores na estação seca do que na estação úmida. (HCl 2.7 vezes; HNO3 1.6 vezes; H2SO4 4.1vezes) e NH3 dos vezes, indicando aumento da acidificação do solo por deposição seca.

Tropical savannas have been suffering of many changes mainly by human activities, almost one-fifth of the world’s populations live in these regions. Agricultural intensification, over-grazing, and changes in fire regimes affect this ecosystem. Brazil is among the world leaders in biofuel production and soybean is the main source. The Brazilian savannas or Cerrado, cover an area of 158 million hectares, of which 4.6 % had been replaced by extensive plantations of soybean. Presently savannas are experiencing increments in anthropogenic nitrogen deposition, but there is few information about fixation rates and nitrogen losses from this ecosystem. The objective of this study was identify the changes coming from the substitution of natural forest in Cerrado by soybean plantations and how it affects soils emissions of N2O e CO2, and the atmospheric composition of inorganic reactive nitrogen, as indicator of losses and soil fixation This study was carried out at Bahia Foundation – Brazil, in a Yellow-Red Latossol (Oxisol). Measurements were made at five different stages of planting cycle as well as in a nearby area covered with original savanna forest, both in wet and dry seasons, during the periods: (Dec16-21/2010), (May 04-09/2011) and (Jan18-22/2012). N2O e CO2 emitted from the soil were collected using static chambers, differencing the plantation’s emission per line and interline. Samples were analyzed by gas chromatography with electron capture detection (GC-DCE). Volatile and semi-volatile nitrogen reactive species with NO3- e NH4+, were sampling using a thermodifussion system, covered with NaF and linked to a particle collector. NH3 was collected using diffusion tubes covered with citric acid. Passive samplers were used to collect NO2. The analytical methods were: ion chromatography to NO3-, molecular spectroscopy – indophenol blue reaction to NH3 (λ=630 nm), and Griess-Saltzman reaction to NO2 (λ=540 nm). Chlorhydric acid, sulfuric acid and their salts were collected with thermodifussion system and analyzed with the same technique as nitrate. The weighted average N2O flux found in cerrado forest was 1.70 times higher than soybean area, with 178.13 KgCO2-eq e 299.75 KgCO2-eq respectively. This result is probably due to inoculation with Bradyrhizobium japonicum, The weighted average CO2 flux in soybean area was 33.42% higher than in cerrado in natura (11.8 x 103 Kg CO2 ha- 2year-1). The replacement of cerrado in natura by soybean shows an increment in nitrogen reactive species, strong acids in the near soil atmosphere during the wet season but mainly during dry season (HCl 2.7 times; HNO3 1.6 times; H2SO4 4.1times) and NH3 two times, it shows soil acidification.