Soil CO2 emission as related to incorporation of sugarcane crop residues and aggregate breaking after rotary tiller

Abstract

Soil tillage is a process that accelerates soil organic matter decomposition transferring carbon to atmosphere, mainly in the CO 2 form. In this study, the effect of rotary tillage on soil CO 2 emission was investigated, including the presence of crop residues on the surface.Emissions were evaluated during 15 days after tillage in 3 plots: 1) non-tilled and without crop residues on soil surface (NTwo), 2) rotary tiller without the presence of crop residues on soil surface (RTwo), and 3) rotary tiller with the presence of crop residues in soil surface (RTw). Emissions from the RTw plot were higher than the other plots, (0.777 g CO 2 m -2 h -1 ), with the lowest emissions recorded in the NTwo plot (0.414 g CO 2 m -2 h -1 ). Total emission indicates that the difference of C-CO 2 emitted to atmosphere corresponds to 3% of the total additional carbon in the crop residues in the RTw plot compared to RTwo. The increase in the RTwo emission in comparison to NTwo was followed by changes in the aggregate size distribution, especially those with average diameter lower than 2 mm. The increase in emission from the RTw plot in relation to RTwo was related to a decrease in crop residue mass on the surface, and its higher fragmentation and incorporation in soil. When the linear correlation between soil CO 2 emission, and soil temperature and soil moisture is considered, only the RTw treatment showed significant correlation (p<0.05) with soil moisture.KEYWORDS: soil respiration, soil tillage, carbon dioxide, temporal variability of soil CO 2 emission. EMISSÃO DE CO 2 DO SOLO EM FUNÇÃO DA INCORPORAÇÃO DE PALHA DE CANA-DE-AÇÚCAR E QUEBRA DE AGREGADOS APÓS PREPARO COM ENXADA ROTATIVARESUMO: O preparo do solo é um dos processos que aceleram a decomposição da matéria orgânica, transferindo carbono para atmosfera, principalmente na forma de CO 2 . Neste trabalho, investigou-se o efeito do preparo com enxada rotativa sobre as emissões de CO 2 do solo durante 02 semanas após o preparo do solo, incluindo-se a presença de resíduos vegetais sobre a superfície. As emissões foram avaliadas por 15 dias após preparo em 3 parcelas: 1) sem preparo e sem palha superficial (SPs); 2) preparo com enxada rotativa sem a presença de palha na superfície (ERs), e 3) preparo com enxada rotativa com a presença de palha superficial (ERc). As emissões provenientes da ERc foram superiores às demais (0,777 g CO 2 m -2 h -1 ), sendo as menores emissões registradas na parcela SPs (0,414 g CO 2 m -2 h -1 ). As emissões totais indicaram que a diferença de C-CO 2 emitida à atmosfera corresponde a 3% do total de carbono adicional presente na palha, na parcela ERc, quando comparado à parcela ERs. O aumento da emissão da parcela SPs para ERs foi acompanhado de uma modificação na distribuição do tamanho de agregados, especialmente aqueles com diâmetro médio inferior a 2 mm. O aumento da emissão da parcela ERs para ERc esteve relacionado a uma diminuição da massa de palha na superfície, com fragmentação e incorporação da mesma no interior do solo. Quando se an...

Preparo do solo e emissão de CO2, temperatura e umidade do solo em área canavieira

“…Esses resultados são similares aos obtidos por Teixeira et al (2011) ao avaliar o efeito da utilização da enxada rotativa na presença e ausência de cobertura de palha da cana-de-açúcar em relação à parcela sem preparo e sem cobertura de palha e observaram que os maiores valores de FCO 2 (0,777 g CO 2 m -2 h -1 ) foram registrados nas áreas com utilização da enxada rotativa na presença de palha. La Scala et al (2006) verificaram, avaliando a FCO 2 após preparo convencional (PC), reduzido (PR) e solo sem preparo (SP) também em áreas sob cultivo de cana-de-açúcar, que a FCO 2 total foi maior no PC (1.361,8 g CO 2 m -2 ) quando comparado ao PR (894,9 g CO 2 m -2 ) e SP (523,5 g CO 2 m -2 ).…”

“…Já em estudo realizado por La Scala et al (2006), houve correlação linear positiva entre FCO 2 e U solo e não significativa com T solo . Teixeira et al (2011) observaram, avaliando a correlação linear da FCO 2 com T solo e U solo que somente no preparo com enxada rotativa com a presença de palha superficial houve correlação (r = 0,84; p < 0,05) entre FCO 2 e U solo . Essas variáveis, no entanto, podem apresentar correlações não lineares com FCO 2 (Ussiri & Lal, 2009).…”

Carbon dioxide emissions under different soil tillage systems in mechanically harvested sugarcane

“…Immediate increase in CO 2 emissions after soil tillage may be due to a rapid increase in microbial activity for decomposition of labile organic matter caused by the increased soil aeration, as was exposed by Al-Kaisi and Yin (2005), or may instead be due to the phenomenon described by Rochette and Angers (1999) as 'degassing', which involves the physical expulsion of CO 2 from the soil at the time of tillage. Teixeira et al (2011) assessed the CO 2 emissions due to the incorporation of sugarcane crop residues and the aggregate breaking after rotary tillage, and reported high emissions immediately after tillage operations with exponential decay over time. The behavior of exponential decay in the emission over time after tillage has been reported for other research performed in Brazil .…”

Soil tillage and cover crop on soil CO2 emissions from sugarcane fields

“…Soil tillage practices are used by farmers to alleviate soil compaction; however, these operations reduce soil compaction only temporarily (Hoorman, Sá, & Reeder, ) and influence the decomposition of organic matter and losses of carbon (C) to the atmosphere in the form of CO 2 (Abdalla et al., ; Teixeira, Fukuda, Panosso, Lopes, & La Scala, ). The disruption of soil aggregates exposes organic matter, leading to a rapid oxidation (Schwartz, Baumhardt, & Evett, ; Ussiri & Lal, ).…”