UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA / INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

TESE DE DOUTORADO N^o 057

RENATO FIGUEIRO VARELLA

Palavras-chave:  Cerrado, savana, carbono do solo, gases traço, 13C, geofísica, resistividade elétrica, mudança no uso da terra.

DATA DA DEFESA: 13/12/2002
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: PROCESSAMENTO DE DADOS EM GEOLOGIA E ANÁLISE AMBIENTAL
ORIENTADOR: Prof. ROBERTO VENTURA SANTOS (UnB)
EXAMINADORES: Profa. MARIA LEONOR CASSIMIRO L. ASSAD (UnB);Profa. MARILUSA PINTO COELHO LACERDA (FAV/UnB); Prof. ROBERTO ALEXANDRE VITÓRIA DE MORAES (UnB); Prof. RENATO ROSCOE (EMBRAPA)

RESUMO

O Cerrado, a savana brasileira, é uma região que cobre aproximadamente 2 milhões de km² da área do país.  A expansão da fronteira agrícola na região do Cerrado resultou em rápida conversão de terras à monocultura (soja) e pastagem.  Os impactos ambientais regionais e globais desta mudança do uso do solo nas áreas de Cerrado ainda não foram estimados.  Os objetivos deste trabalho foram: (i) compreender a dinâmica de carbono em latossolo do Cerrado sob pastagem degradada de Brachiaria de 20 anos; (ii) elucidar os efeitos sazonais nas emissões de CO₂, CO, NO e N₂O e (iii) estimar a porcentagem de substituição do  carbono da vegetação nativa no solo.  Utilizou-se uma área de pastagem da fazenda experimental da EMBRAPA-Cerrados localizada em Planaltina-DF. Como cenário de referência usou-se uma área de Cerrado, preservada e protegida contra queimadas desde 1974, da reserva ecológica IBGE, 35 km ao Sul de Brasília.  Utilizou-se um poço cavado numa sub-área de 50 m x 50 m, localizada na área de pastagem, para a retirada de amostras de solo da superfície até a profundidade de 6,5 m.  Foram determinados os teores de carbono e nitrogênio, o pH, a textura e a composição mineralógica e d^3C.  Foram feitos levantamentos detalhados de resistividade elétrica (RE) aparente no solo desta sub-área visando identificar a presença de anomalias e determinar a variação espacial desta propriedade.  As medidas dos fluxos de CO₂, CO N₂O e NO_x foram mensais, entre Março de 2000 e Julho de 2001 utilizando a técnica das câmaras.  Os resultados indicaram uma grande variabilidade espacial na resistividade elétrica no latossolo sob pastagem nas duas estações.  A comparação entre o cerrado de referência e a pastagem de 20 anos de idade mostrou diferenças no funcionamento desses sistemas com relação aos ciclos de C e N.  Nos dois locais, os fluxos de N₂O foram inferiores ao limite de detecção do equipamento utilizado na análise e de NO foram menores na pastagem.  Considerando fluxos médios de CO₂ nas estações seca e úmida, não ocorreram diferenças significativas entre cerrado e pastagem, embora diferenças nos fluxos de CO₂ em locais com diferentes resistividades elétricas aparentes tenham sido observadas.  Os fluxos de CO₂ na pastagem foram maiores na transição da estação úmida para a seca. A substituição do carbono C3 nativo pelo carbono C4 da Brachiaria brizantha na camada superior de 20 cm de solo situou-se entre 30 e 33 %, inferiores aos observados em pastagens instaladas em regiões de floresta amazônica.

     
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o 057

RENATO FIGUEIRO VARELLA

KeyWords: Cerrado, savanna, soil carbon; trace gases, 13C, geophysics, electrical resistivity; spatial variability; land use change

DATE OF ORAL PRESENTATION: 13/12/2002
TOPIC OF THE THESIS: DATA PROCESSING IN GEOLOGY AND ENVIRONMENTAL ANALYSIS
SUPERVISOR: Prof. ROBERTO VENTURA SANTOS (UnB)
COMMITTEE MEMBERS: Profa. MARIA LEONOR CASSIMIRO L. ASSAD (UnB);Profa. MARILUSA PINTO COELHO LACERDA (FAV/UnB); Prof. ROBERTO ALEXANDRE VITÓRIA DE MORAES (UnB); Prof. RENATO ROSCOE (EMBRAPA)

ABSTRACT

The Cerrado, a Brazilian Savanna, is a region that covers approximately 2 million km²of country’s area   The expansion of the agriculture frontier in the Cerrado region, as the result of Brazilian government development effort, resulted in a rapid rate of land conversion to monocultural croplands (soybean) and pasture.  The regional and global environmental impacts of this change in land use in Cerrado areas has not been assessed.  The objectives of this study were: (i) understand the carbon dynamics in a Cerrado oxisol of a degraded 20-year old Brachiaria pasture, (ii) the seasonal effects on CO₂, CO, NO and N₂O fluxes and (iii) estimate the percentage of substitution of soil carbon derived from the native vegetation. The pasture area was located on an experimental farm of EMBRAPA-Cerrados, Planaltina-DF. A native Cerrado area preserved and protectec from burning since 1974 was taken as a reference for this work.  A well, that was dug on a 50 m x 50 m sub-area in the pasture was utilized for soil sampling from surface down to 6.5 m depth.  The soil analysis included total C and N, pH, texture, moisture, mineralogical composition and d¹³C.  Detailed apparent electrical resistivity (ER) survey were carried out aiming to identify the occurrence of  anomalies and to investigate ER soil spatial variability. The mesurements of CO₂, CO, N₂O and NO_x fluxes were made every month from March 2000 to July 2001 using chamber techniques.  The results indicated a large spatial variation in electrical resistivity in the pasture oxisol in both dry and wet seasons.   Comparison between the reference cerrado site and the 20-year old pasture showed significant differences in the functioning of these systems regarding C and N cycling.  The NO fluxes were lower in the pasture and N₂O fluxes were below detection limit in both sites.  Considering the average CO₂ fluxes in the dry and wet season, there were no significant differences between the cerrado and the pasture, although differences in CO₂ fluxes in regions of different soil electrical resistivities were observed.  The CO₂ fluxes were higher in the pasture in the transition from wet to the dry season. The C3 native carbon replacement by the Brachiaria brizantha C4 in the upper 5 cm layer was between 30 and 33%, which is lower than values mesured in the Amazon forest.