Esta história chega até nós do Ag Research Journal do USDA ARS, de autoria de Ann Perry. É interessante por vários motivos. Primeiro, questiona coisas que pensávamos saber sobre o carbono do solo e onde ele estava no perfil do solo. Também representa um tipo de ciência difícil de fazer. Você precisa de equipamentos especiais e técnicas de amostragem que vão além do usual “mandar um aluno de pós-graduação para o campo com uma pá e um balde” e não podem ser financiados por uma doação barata mais típica. Por fim, entender onde o carbono é armazenado e como podemos melhorar esse processo significa que agricultores e pecuaristas podem ser super-heróis quando se trata de resfriar o planeta. Como cada um dos últimos 3 anos foi rotulado como o mais quente já registrado, isso pode ser um grande negócio! Você vai, super-heróis! Durante anos, muitos agrônomos acreditaram que níveis significativos de carbono no solo só se acumulavam perto da superfície do solo. Então, quando quatro cientistas do Serviço de Pesquisa Agrícola apresentaram um trabalho de pesquisa alegando que grandes quantidades de carbono do solo foram sequestradas a uma profundidade de 1,5 metro no perfil do solo - e por culturas anuais e perenes - eles tiveram alguns problemas para passar o artigo pelo processo de revisão. .
O estudo foi um projeto de 9 anos que avaliou os efeitos de fertilizantes nitrogenados e tratamentos de colheita no sequestro de carbono orgânico do solo em switchgrass e culturas de milho de plantio direto manejadas para a produção de biofeedstock.
“O sequestro de carbono orgânico do solo tem um grande impacto na sustentabilidade a longo prazo da produção de culturas de bioenergia porque pode afetar significativamente a fertilidade do solo e as emissões de gases de efeito estufa”, diz o geneticista da ARS Ken Vogel (aposentado). “Portanto, usar taxas de sequestro precisas é essencial no desenvolvimento de análises de ciclo de vida que avaliam os custos ambientais de longo prazo e os benefícios da produção de biocombustíveis”.
[Nota do editor:é por isso que eles começaram a pesquisa, e porque eles olharam para as plantações que eles olharam. Mas lembre-se de que os resultados também nos ajudam a entender o que está acontecendo sob o solo em outras áreas.] Vogel, os cientistas do solo Ron Follett (aposentado) e Gary Varvel, e o agrônomo Rob Mitchell conduziram seu estudo em campos marginalmente produtivos semelhantes às terras de cultivo que seriam adequadas para a produção comercial de switchgrass. Mitchell e Varvel estão com unidades de pesquisa ARS em Lincoln, Nebraska. Follett estava com ARS em Fort Collins, Colorado.
A equipe estabeleceu grandes parcelas que poderiam acomodar equipamentos em escala de campo e coletou amostras de solo de linha de base a uma profundidade de 5 pés antes das primeiras culturas serem cultivadas. Essas amostras de linha de base mostraram que os níveis de carbono orgânico do solo variaram dentro do primeiro pé do subsolo em cerca de 18 toneladas por acre, enquanto os níveis de carbono no solo 5 pés abaixo da superfície do solo variaram em quase 90 toneladas por acre.
Armazenamento de carbono no solo:anual x perene
Para explorar esse fenômeno, os cientistas plantaram duas variedades de switchgrass e milho de plantio direto e aplicaram fertilizantes nitrogenados em três taxas diferentes, variando de 54 libras por acre a cerca de 160 libras por acre. Os fertilizantes nitrogenados suportam a produção de biomassa, e os cientistas queriam ver se a produção de mais biomassa vegetal resultava no sequestro de mais carbono no solo. Algumas parcelas switchgrass também foram mantidas sem quaisquer alterações de nitrogênio.
O resíduo da colheita pós-colheita, ou “resíduo” – que também contribui para o carbono do solo – não foi removido em metade dos campos de milho de plantio direto; em outros campos, metade da palha foi retirada. Depois que as lavouras foram estabelecidas, os pesquisadores reamostraram os solos nos campos de produção em intervalos de 3 anos.
Qual foi a maior surpresa deles?
No campo de milho de plantio direto, os níveis de carbono orgânico do solo aumentaram ao longo do tempo em todas as profundidades, com todos os tratamentos de nitrogênio e com qualquer tipo de manejo pós-colheita de palhada. Quase todos os aumentos foram estatisticamente significativos. Os rendimentos de grãos de milho foram maiores em campos que foram corrigidos com 107 libras de nitrogênio por acre e onde nenhuma palhada foi removida, uma estratégia de manejo que resultou em um aumento médio anual no carbono do solo que excedeu 0,9 toneladas por acre.
Nas parcelas switchgrass, os pesquisadores também observaram aumentos impressionantes de sequestro de carbono do solo em todo o perfil do solo. As taxas de seqüestro aumentaram com o aumento das taxas de fertilização com nitrogênio, e quase todos os aumentos de carbono no solo foram estatisticamente significativos.
Como eles observaram nas parcelas de milho de plantio direto, mais de 50 por cento do carbono do solo foi encontrado entre 1 e 5 pés abaixo da superfície do solo. O aumento médio anual de carbono orgânico do solo ao longo dos primeiros 5 pés de subsolo também excedeu 0,9 toneladas por acre por ano, o que foi equivalente a 3,25 toneladas de dióxido de carbono por acre por ano.
“Não esperávamos encontrar esses estoques de carbono no solo profundo, embora sempre soubéssemos que as raízes das plantas chegavam a essa profundidade, porque não sabíamos o quanto a atividade ao redor das raízes pode afetar os balanços de carbono do solo”, diz Follett. “A maioria dos estudos apenas amostra solos para carbono a uma profundidade de 18 polegadas.”
Por causa de suas descobertas, a equipe concluiu que o cálculo das taxas de sequestro de carbono do solo para culturas bioenergéticas não é uma proposta única para todos. A seleção de culturas, diferenças de solo, condições ambientais e práticas de manejo afetam as taxas de sequestro de forma diferente de uma região para outra. Como resultado, os modelos de produção de culturas para bioenergia provavelmente precisarão de alguns ajustes importantes.
“Nosso trabalho sugere que as taxas de sequestro de carbono usadas nos atuais modelos de análise de ciclo de vida para culturas bioenergéticas provavelmente estão subestimando quanto carbono está sendo seqüestrado no solo”, diz Vogel. “Também destaca como as alterações de nitrogênio e outras decisões de manejo são importantes quando se trata de milho e sequestro de carbono – e que as culturas anuais podem fazer contribuições importantes para o carbono do solo”.
O artigo foi aceito pela
Bioenergy Research e publicado em 2012. Mas, embora seus resultados tenham sido tão surpreendentes, dois outros estudos de ARS destacaram dinâmicas semelhantes
Culturas anuais com efeitos duradouros 
Em 2011, os resultados de um estudo de longo prazo relacionado ao carbono do solo conduzido por Varvel e seu colega da ARS, Wally Wilhelm (falecido), foram publicados na
Soil &Tillage Research. Os pesquisadores estudaram os níveis de carbono no solo em campos estabelecidos em 1980 para três diferentes sistemas de cultivo sem irrigação—milho contínuo, soja contínua e rotação soja/milho—que foram manejados com seis sistemas diferentes de preparo do solo.
Em 1999, como parte do estudo, Varvel e Wilhelm coletaram amostras de solo desses campos em vários intervalos até uma profundidade de 5 pés. Eles descobriram que o manejo do preparo do solo e a seleção de culturas afetaram independentemente os níveis de nitrogênio e carbono no solo e que os níveis mais altos de nitrogênio e carbono se acumularam no sistema de cultivo contínuo de milho sob manejo de plantio direto. Mas, como no estudo posterior, a maior surpresa foi quanto nitrogênio e carbono se acumularam no perfil do solo entre 12 polegadas e 5 pés em todos os sistemas de cultivo e preparo do solo.
“Quando coletamos essas amostras, muitos cientistas do solo acreditavam que as culturas anuais não sequestram carbono em sistemas de cultivo convencionais, então os resultados foram um choque”, diz Varvel. “Mas a realização de um estudo de longo prazo nos permitiu observar o que acontece com o sequestro de carbono do solo uma vez que um sistema de manejo é estabelecido e as variações ano a ano diminuem.” Ele também observou que a identificação desses reservatórios mais profundos de carbono e nitrogênio pode ajudar os produtores a selecionar com mais eficiência o manejo da lavoura que ajuda a reter esses nutrientes no solo.
Essas descobertas estão alinhadas com os resultados de um estudo de 8 anos, publicado em 2013, que Follett conduziu sobre o sequestro de carbono em sistemas de milho contínuo irrigado de plantio direto e convencional perto de Fort Collins. Ele e o cientista de solos de Fort Collins, Ardell Halvorson, descobriram que o manejo do plantio direto resultou em níveis mais altos de carbono no solo do que o preparo convencional e que esses níveis não mudaram muito ao longo dos 8 anos.
“Parte do carbono do solo nesses solos tem milhares de anos e é muito estável, então seu desaparecimento foi uma surpresa”, diz Follett, que publicou os resultados no
Soil Science Society of America Journal. “A irrigação regular do solo tipicamente semiárido pode ser um dos fatores que resultaram na perda de carbono, mas precisaríamos realizar estudos adicionais para determinar isso.”
Follett observa que os grupos microbianos do solo nesses ambientes ainda precisam ser identificados, assim como as mudanças ambientais que permitem que esses micróbios acessem mais facilmente o carbono para seu próprio uso. Ele também compartilha da crença de Varvel de que essas descobertas ressaltam como os agricultores podem usar o manejo do plantio direto para conservar o carbono do solo profundamente no perfil do solo – e o valor de estudos de longo prazo para entender a dinâmica do carbono no solo.
“Leva tempo para que novos sistemas de manejo tenham algum efeito sobre o carbono do solo. A identificação desses efeitos pode exigir estudos de longo prazo, amostragem mais profunda no perfil do solo e uso de técnicas avançadas de medição”, diz Follett. “Estamos procurando pequenas mudanças em uma grande piscina.”
Esta pesquisa faz parte dos sistemas Pasture, Forage and Rangeland (#215), Bioenergy (#213) e Climate Change, Soils, and Emissions (#212), três programas nacionais da ARS descritos em www.nps.ars .usda.gov. Para entrar em contato com os cientistas mencionados neste artigo, entre em contato com Ann Perry, equipe de informações do USDA-ARS, 5601 Sunnyside Ave., Beltsville, MD 20705-5128; (301) 504-1628. “
Um suprimento surpreendente de carbono de solo profundo ” foi publicado na edição de fevereiro de 2014 da revista Agricultural Research.
