A aplicação de estrume após o crescimento e desaparecimento de culturas de cobertura de leguminosas em rotação é uma receita para aumentar as liberações de óxido nitroso durante o crescimento do milho, de acordo com uma equipe de pesquisadores da Penn State que conduziu um novo estudo. Eles sugerem que estratégias de gestão inovadoras são necessárias para reduzir essas emissões.
O gás de efeito estufa - óxido nitroso - é importante porque é cerca de 300 vezes melhor em reter calor do que dióxido de carbono , então mesmo pequenas emissões de óxido nitroso afetam o clima, explicou o líder da equipe Armen Kemanian, professor de sistemas de produção e modelagem na faculdade de Ciências Agrárias.
“Nos Estados Unidos, a agricultura é responsável por aproximadamente 10% de todas as emissões de gases de efeito estufa, mas contribui com cerca de 80% de todas as emissões de óxido nitroso ligadas à atividade humana”, disse ele. "Dos três principais gases de efeito estufa emitidos naturalmente - dióxido de carbono, metano e óxido nitroso - o óxido nitroso é o mais importante nas lavouras . Temos a obrigação, acredito, de desenvolver práticas agrícolas favoráveis ??ao clima e reduzir as emissões de óxido nitroso."
Com a agricultura orgânica crescendo em importância, as emissões de óxido nitroso estão passando por um escrutínio adicional porque a fertilidade do solo na agricultura orgânica depende da ciclagem microbiana de entradas de nutrientes de plantações de leguminosas e esterco animal. No entanto, grandes quantidades de carbono e nitrogênio nessas alterações podem promover a produção e a emissão de óxido nitroso dos solos, ressaltou Kemanian.
“Uma melhor compreensão dos controles de emissão de óxido nitroso pode levar a novas estratégias de gestão para reduzir essas emissões”, disse ele. “A agricultura é a ciência das intervenções”.
As emissões de óxido nitroso relacionadas às culturas de cobertura são uma complicação inesperada de uma prática de melhor gerenciamento ecologicamente inteligente, mas que os pesquisadores esperam que possa ser gerenciada. A ampla adoção de cultivo de cobertura tem sido um benefício de conservação para a agricultura na Bacia Hidrográfica da Baía de Chesapeake e grande parte do Nordeste. As culturas de cobertura cultivadas em rotação com milho e soja reduzem o escoamento de nutrientes e a erosão do solo.
Mas o nitrogênio na biomassa em decomposição das plantas de cobertura, combinado com o nitrogênio no estrume aplicado, costuma ser demais para o solo.
Como acontece com qualquer prática agrícola, há compensações com o cultivo de cobertura, observou Debasish Saha, professor assistente de manejo sustentável do solo da Universidade do Tennessee. Ex-bolsista de pós-doutorado no Departamento de Ciências Vegetais da Penn State, ele liderou a pesquisa.
“As culturas de cobertura trazem muitos benefícios, mas nem tudo que vem com uma cultura de cobertura é um benefício - elas precisam ser gerenciadas”, disse Saha. "Por exemplo, sabemos que certas culturas de cobertura aumentam a retenção de nitrogênio. Você planta uma cultura de cobertura com gramíneas, que retira nitrogênio que não é perdido para a água, mas o tipo de resíduo deixado por essas gramíneas causa liberação preguiçosa de nitrogênio para o colheita seguinte. Essa compensação é bem conhecida.
Para chegar às suas conclusões, os pesquisadores mediram as emissões de óxido nitroso do solo por duas safras em quatro rotações milho-soja-grãos de inverno, com variações de preparo do solo, safra de cobertura e manejo de esterco típico da agricultura orgânica em clima temperado e úmido da América do Norte. O estudo foi estabelecido dentro do Experimento de Sistemas Orgânicos de Lavoura Reduzida no Russel E. Larson Agricultural Research Center da Penn State em Rock Springs.
Para identificar as vias de produção de óxido nitroso e oportunidades de mitigação, os pesquisadores mediram as emissões flutuantes de óxido nitroso em micropartículas onde manipularam as plantações de cobertura e adições de esterco. Os pesquisadores sugerem que altos níveis de emissões de óxido nitroso ocorreram após o rápido consumo de oxigênio no solo, resultante do soterramento de resíduos da colheita de cobertura e esterco.
A falta de oxigênio no solo, condição chamada hipóxia, favorece o metabolismo das bactérias desnitrificantes e a liberação de óxido nitroso. "O processo é invisível para nós, mas rápido e brusco para os micróbios", disse Kemanian. “Nós sabíamos que as culturas de cobertura precisavam ser gerenciadas, mas não sabíamos que elas precisavam ser gerenciadas para emissões de óxido nitroso. Acabamos de encontrar um grande vazamento”.
Em descobertas publicadas recentemente na Ecological Applications , os pesquisadores relataram que a entrada de nitrogênio das culturas de cobertura de leguminosas e estrume antes do plantio de milho tornou a fase de rotação do milho a principal fonte de emissões de óxido nitroso, com emissões médias de cerca de 10 libras por acre de nitrogênio escapando como óxido nitroso.
"Essa é uma taxa muito alta, de qualquer maneira que você olhe", disse Kemanian. "Isso representa 80% das emissões totais das rotações de três anos. As emissões de óxido nitroso aumentaram drasticamente quando os insumos de leguminosas e esterco aumentaram simultaneamente."
Os pesquisadores propuseram várias estratégias para reduzir essas emissões. Uma é remover uma fração da biomassa aérea das leguminosas antes do plantio do milho. No estudo, evitar a "co-localização" de biomassa fresca e estrume diminuiu as emissões de óxido nitroso em 60% durante a fase de milho.
