Determination of Soil Respiration in a Brazilian Semiarid Region
DOI:
https://doi.org/10.26848/rbgf.v16.4.p1894-1905Palavras-chave:
Agricultural activities, Caatinga, Greenhouse das, Forage cactusResumo
Devido às recentes evidências que relacionam as mudanças climáticas ao aumento da concentração de gases do efeito estufa, é cada vez mais importante investigar as emissões provenientes das diversas atividades agrícolas. Entretanto, os valores para culturas presentes no bioma caatinga, decorrentes do uso e ocupação do solo, não são satisfatoriamente determinados, como é o caso da palma forrageira (O. ficus-indica), principalmente em regiões de clima semiárido, presentes na mesorregião do agreste pernambucano. Assim, objetivou-se estimar e comparar a respiração solo sob a vegetação natural (Caatinga) e sob um cultivo de palma forrageira (O. ficus-indica). Para tal, utilizou-se um arranjo experimental constituído de uma calota acrílica e de um medidor de dióxido de carbono. As medições foram realizadas, em ambos os casos, dentro dos limites da fazenda Santos e Silva, situada no município de São Bento do Una, na mesorregião do Agreste Meridional do estado de Pernambuco. Os ensaios permitiram classificar o comportamento da concentração de CO2 no interior da calota em seis grupos distintos. Em ambos os casos, a respiração do solo foi estimada satisfatoriamente. Para o solo sob vegetação nativa, os valores ficaram compreendidos entre 3,7 e 14,3 , com um valor médio de 7,2 . Já para o solo cultivado, os valores da respiração do solo foram estimados entre 2,5 e 11,1 . Essa diferença mostrou-se estatisticamente significativa.
Palavras-chave: Atividade agrícola, Caatinga, Gases de efeito estufa, Palma forrageira
Determination of Soil Respiration in a Brazilian Semiarid Region
ABSTRACT
The importance of examining gas emissions from various agricultural activities is growing due to recent research relating climate change to an increase in greenhouse gas concentration. However, as is the case with forage cactus (O. ficus-indica), the values for crops found in the caatinga biome resulting from the usage and occupation of the land are not clearly identified, primarily in semi-arid climate zones, such as those in the mesoregion of the Pernambuco agreste. Thus, this article aimed to estimate and compare soil respiration under natural vegetation (Caatinga) and a forage cactus (O. ficus-indica) crop. A carbon dioxide meter and an acrylic cover were used as part of this experimental setup. In both cases, the measurements were carried out within the limits of the Santos e Silva farm, located in the municipality of São Bento do Una, in the Agreste Meridional mesoregion of the state of Pernambuco. The tests produced satisfactory results, being possible to classify the behavior of CO2 concentration inside the cap into six distinct groups. In both cases, soil respiration was satisfactorily estimated. For soil under native vegetation, the values were between 3.7 and 14.3 , with an average value of 7.2. For cultivated soil, soil respiration values were estimated between 2.5 and 11.1 . This difference proved to be statistically significant.
Keywords Agricultural activities, Caatinga, Greenhouse das, Forage cactus
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Referências
Balogh, P.K., Fóti, Sz., Cserhalmi, D., Papp, M., Nagy, Z., 2011. Dependence of soil respiration on soil moisture, clay content, soil organic matter, and CO2 uptake in dry grasslands. Soil Biology and Biochemistry [Oline] 43, 1006-1013. Disponível: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.01.017. Aceeso: 03 out. 2022.
Cable, J.M., Ogle, K., Lucas, R.W., Huxman, T.E., Loik, M.E., Smith, S.D., Tissue, D.T., Ewers, B. E., Pendall, E., Welker, J.M., Charlet, T.N., Cleary, M., Griffith, G., Nowak, R.S., Rogers, M., Steltzer, H., Sullivan, P.F., van Gestel, N. C., 2011. The temperature responses of soil respiration in deserts: a seven desert synthesis. Biogeochemistry [Oline] 103, 71–90. Disponível: https://doi.org/10.1007/s10533-010-9448-z. Aceeso: 03 out. 2022.
Carbone, M.S., Winston, G.C., and Trumbore, S.E., 2008. Soil respiration in perennial grass and shrub ecosystems: linking environmental controls with plant and microbial sources on seasonal and diel timescales. Journal of Geophysical Research [Oline] 113, Disponível: https://doi.org/10.1007/s10533-010-9448-z 0.1029/2007JG000611. Aceeso: 03 out. 2022. Aceeso: 03 out. 2022.
Chen, H., Tian, H., 2005. Does a general temperature-dependent Q10 model of soil respiration exist at biome and global scale?. Journal of Integrative Plant Biology [Oline] 47, Disponível: https://doi.org/10.1007/10.1111/j.1744-7909.2005.00211.x . Aceeso: 03 out. 2022.
Correia, K.G., Neponuceno, R.A.F., Simões, R.C.M., Souto, J.S., Pedro, F.D., 2015. Atividade microbiana e matéria orgânica leve em áreas de caatinga de diferentes estágios sucessivos no semiárido paraibano. Caatinga, 28, 196-202.
Davidson, E.A., Savage, K., Verchot, L.V., Navarro, R., 2002. Minimizing artifacts and biases in chamber-based measurements of soil respiration. Agricultural and Forest Meteorology [Oline] 113, 21-37. Disponível: https://doi.org/10.1016/S0168-1923(02)00100-4
Drenovsky, R.E., Vo, D., Graham, K.J., and Scow, K.M., 2004. Soil water content and organic carbon availability are major determinants of soil microbial community composition, Microbial Ecology [Oline] 48. Disponível: https://doi.org/10.1007/s00248-003-1063-2. Aceeso: 03 out. 2022.
Duan, M., Li, A., Wu, Y., Zhao, Z., Peng, C., Deluca, T.H., Sun, S., 2019. Differences of soil CO 2 flux in two contrasting subalpine ecosystems on the eastern edge of the Qinghai-Tibetan Plateau: A four-year study. Atmospheric Environment [Oline] 198, 166-74. Disponível: https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.10.067. Aceeso: 03 out. 2022.
Feng, Q., Cheng, G., Masao, M., 2001. The carbon cycle of sandy lands in china and its global significance. Climatic Change [Oline] 48, 535–549. Disponível: https://doi.org/10.1023/A:1005664307625. Aceeso: 03 out. 2022.
Ferreira, C.R.P.C., Antonino, A.C.D., Sampaio, E.V.S.B., Correia, K.G., Lima, J.R.S., Soares, W.A., Menezes, R.S.C., 2018. Soil CO 2 efflux measurements by alkali absorption and infrared gas analyzer in the Brazilian semiarid region. Revista Brasileira de Ciência do Solo [Oline] 42. Disponível: https://doi.org/10.1590/18069657rbcs20160563. Aceeso: 03 out. 2022.
Ferreira, E.A.B.; Resck, D.V.S.; Gomes, A.C., 2005. Medidas do Fluxo de CO 2 do Solo pelos Métodos da Absorção Alcalina e Analisador de Gás Infravermelho em Diferentes Sistemas de Manejo no Cerrado. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária.
Figueiredo, E.B., Panosso, A.R., Bordonal, R.O., Teixeira, D.D.B., Berchielli, T.T., La Scala Jr, N., 2017. Soil CO 2–C emissions and correlations with soil properties in degraded and managed pastures in southern Brazil. Land Degradation & Development [Oline] 28, 1263-73. Disponível: https://doi.org/10.1002/ldr.2524. Aceeso: 03 out. 2022.
Gao, D., Peng, B., Fan, Z., Pei, G., Bai, E., 2018. Different winter soil respiration between two mid-temperate plantation forests. Forest Ecology and Management [Oline] 409, 390-398. Disponível: https://doi.org/10.1016/j.foreco.2017.11.029. Aceeso: 03 out. 2022.
Jassal, R.S., Andrew, B.T., Novak, M.D., Gaumont-Guay, D., Nesic, Z., 2008. Effect of soil water stress on soil respiration and its temperature sensitivity in an 18-year-old temperate Douglasfir stand. Global Change Biology [Oline] 14, 1305–1318. Disponível: https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008.01573.x. Aceeso: 03 out. 2022.
Jia, X., Zha, T.,Wu, B., Zhang, Y., Chen,W.,Wang, X., Yu, H., He, G., 2013. Temperature response of soil respiration in a Chinese pine plantation: hysteresis and seasonal vs. diel Q10. Plos One [Oline] 8. Disponível: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0057858.Aceeso: 03 out. 2022.
Li, H.J., Yan, J.X., Yue, X.F., Wang, M.B., 2008. Significance of soil temperature and moisture for soil respiration in a Chinese mountain area. Agricultural And Forest Meteorology [Oline] 148, 490-503. Disponível: https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2007.10.009. Aceeso: 03 out. 2022.
Lima, J.R.S., Souza, R.M.S., Santos, E.S., Souza, E.S., Oliveira, J.E.S., Medeiros, E.V., Pessoa, L.G.M., Antonino, A.C.D., Hammecker, C., 2020. Impacts of land use changes on soil respiration in the semi-arid region of Brazil. Revista Brasileira de Ciência do Solo [Oline] 44. Disponível: https://doi.org/10.36783/18069657rbcs20200092. Aceeso: 03 out. 2022.
Liu, W., Zhang, Z., Wan, S. , 2009. Predominant role of water in regulating soil and microbial respiration and their responses to climate change in a semiarid grassland. Global Change Biology [Oline] 15, 184-95. Disponível: https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008.01728.x. Aceeso: 03 out. 2022.
Maia, S.M.F., Gonzaga, G.B.M., Silva, L.K.S., Lyra, G.B., Gomes., C.A., 2019. Soil organic carbon temperature sensitivity of different soil types and land uses sistems in the brazilian semi-arid region. Soil Use and Management [Oline] 35, 433–442. Disponível: https://doi.org/10.111/sum.12508. Aceeso: 03 out. 2022.
MCT. Ministério da Ciência e Tecnologia, 2010. Emissões de dióxido de carbono no setor uso da terra, mudança do uso da terra e florestas. Segundo Inventário Brasileiro de Emissões e Remoções Antrópicas de Gases de Efeito Estufa. RELATÓRIOS DE REFERÊNCIA, Brasilia.
MCTI. Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, 2020. Quarta Comunicação Nacional do Brasil à Convenção‑Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima, Brasilia.
Moyano, F. E., Vasilyeva, N., Bouckaert, L., Cook, F., Craine, J., Curiel Yuste, J., Don, A., Epron, D., Formanek, P., Franzluebbers, A., Ilstedt, U., Kätterer, T., Orchard, V., Reichstein, M., Rey, A., Ruamps, L., Subke, J.-A., Thomsen, I. K., and Chenu, C., 2012. The moisture response of soil heterotrophic respiration: interaction with soil properties. Biogeosciences [Oline] 9, 1173–1182. Disponível: http://dx.doi.org/10.5194/bg-9-1173-2012. Aceeso: 03 out. 2022. , 2012.
Norman, J.M., Garcia, R., Verma, S.B., 1992. Soil surface CO2 fluxes and the carbon budget of a grassland. Journal of Geophysical Research [Oline] 97. Disponível: https://doi.org/10.1029/92JD01348. Aceeso: 03 out. 2022.
Nguye, T.T, Marschner, P., 2014. Respiration in mixes of sandy and clay soils: influence of clay type and addition rate. Journal of soil science and plant nutrition [Oline] 14, 881-887. Disponível: https://dx.doi.org/10.4067/S0718-95162014005000070. Aceeso: 03 out. 2022.
Panosso, A.R.; Pereira, G.T.; Marques Júnior, J.; Scala, J.R., N.l., 2007. Variabilidade espacial da emissão de CO 2 em Latossolos sob cultivo de cana-de-açúcar em diferentes sistemas de manejo. Engenharia Agrícola [on line] 28, 227-236. Disponível: https://doi.org/10.1590/S0100-69162008000200003. Aceeso: 03 out. 2022.
Phillips, C.L., Nickerson, N., Risk, D., Bond, B.J., 2011. Interpreting diel hysteresis between soil respiration and temperature. Global Change Biology [Oline] 17, 515–527. Disponível: https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2010.02250.x. Aceeso: 03 out. 2022.
Quintão, J.M.B., Cantinho, R.Z., Albuquerque, E. R.G.M., Maracahipes, L., Bustamante, M., 2021. Mudanças do uso e cobertura da terra no Brasil, emissões de GEE e políticas em curso. Ciência e Cultura [Oline] 73, 18-24. Disponível: http://dx.doi.org/10.21800/2317-66602021000100004. Aceeso: 03 out. 2022.
R Development Core Team. R, 2019. A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna. Disponível: http://www.R-project.org/. Aceeso: 03 out. 2022.
Raich, J.W., Potter, C.S., Bhagawati, D., 2002. Interannual variability in globa soil respiration, 1980 – 94. Global Change Biology [Oline] 8. Disponível: https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.2002.00511.x. Aceeso: 03 out. 2022.
Riaz, M., Marschner, P., 2020. Sandy Soil Amended with Clay Soil: Effect of Clay Soil Properties on Soil Respiration, Microbial Biomass, and Water Extractable Organic C. Journal of Soil Science and Plant Nutrition [Oline] 20, 2465–2470. Disponível: https://doi.org/10.1007/s42729-020-00312-z. Aceeso: 03 out. 2022.
Ribeiro, K., Sousa-Neto, E.R., Carvalho Junior, J.A., Lima, J.R.S., Menezes, R.S.C., Duarte-Neto, P.J., Guerra, G.S., Ometto, J.P.H.B., 2016. Land cover changes and greenhouse gas emissions in two different soil covers in the Brazilian Caatinga. Science of the Total Environment [Oline] 571. Disponível: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.07.095. Aceeso: 03 out. 2022.
Rochette, P., Ellert, B., Gregorich, E.G., Desjardins, R.L., Pattey, E., Lessard, R., Johnson, B.G., 1997. Description of a dynamic closed chamber for measuring soil respiration and its comparison with other techniques. Canadian Journal of Soil Science [Oline] 77. Disponível: https://doi.org/10.4141/S96-110. Aceeso: 03 out. 2022.
Shi, W.Y., Yan, M.J., Zhang, J. G., Guan, J.H., Sheng Du, S., 2014. Soil CO2 emissions from five different types of land use on the semiarid Loess Plateau of China, with emphasis on the contribution of winter soil respiration. Atmospheric Environment [Oline] 88, 74-82. Disponível:https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.01.066. Aceeso: 03 out. 2022.
Silva, S.R., Silva, I.R., Barros, N.F., Mendonça, E.S., 2011. Effect of compaction on microbial activity and carbon and nitrogen transformations in two oxisols with different mineralogy. Revista Brasileira de Ciência do Solo [Oline] 35, 1141-1149. Disponível: https://doi.org/10.1590/S0100-06832011000400007. Aceeso: 03 out. 2022.
Soares, W.A., Silva, S.R., Lima, J.R.S., 2020. Land-use change effect on the hydro-dynamic characteristics of soil in the Brazilian semi-arid region. Revista Ambiente & Água [Oline] 15. Disponível:https://doi.org/10.4136/ambi-agua.2368. Aceeso: 03 out. 2022.
Sousa, F.Q., Leonardo, F.A.P., Santos, L.C., Montenegro Agra, P.F.M., Nóbrega, E.M.A., Abranches, M.O., Silva, G.A.M. Edaphic respiration in an ecosystem submitted to surface soil transposition in the Caatinga. Amazonian Journal of agricultural and environmental sciences, 65, 1-9.
Valentin, C.M.A., Abreu, J.G., Farias, R.A.P.G., 2015. Respiração do solo como bioindicador em áreas degradadas. Revista Internacional de Ciências [Oline] 5, 127-143. Disponível: https://doi.org/10.12957/ric.2015.19581. Aceeso: 03 out. 2022.
Wang, B., Zha, T.S., Jia, X., Wu, B., Zhang, Y.Q., Qin, S.G., 2014. Soil moisture modifies the response of soil respiration to temperature in a desert shrub ecosystem. Biogeosciences [Oline] 11, 259–268. Disponível: http://dx.doi.org/10.5194/bg-11-259-2014. Aceeso: 03 out. 2022.
Wang, G., Ma, H., Qian, J., Chang, J., 2004. Impact of land use changes on soil carbon, nitrogen and phosphorus and water pollution in an arid region of northwest China. Soil Use and Management [Oline] 20, 32–39. Disponível: https://doi.org/10.1111/j.1475-2743.2004.tb00334.x. Aceeso: 03 out. 2022.
Yim, M.H., Joo, S.J., Nakane, K., 2002. Comparason of field methods for measuring soil respiration : a static alkali absorption method and two dynamic closed chamber methods. Forest ecology and Management [Oline] 170, 189-197. Disponível: https://doi.org/10.1016/S0378-1127(01)00773-3. Aceeso: 03 out. 2022.
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