Interactions between straw removal and n fertilization on NH3 volatilization and N2O emission in sugarcane cropping system

Autor: Pinheiro, Patrick Leal
Přispěvatelé: Giacomini, Sandro José, Cantarella, Heitor, Aita, Celso, Schirmann, Janquieli, Souza, Eduardo Lorensi de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Brazil has an area of 8.74 million hectares cultivated with sugarcane. Currently, 90% of this area is mechanically harvested without fire which results in large amounts of straw (7 to 25 Mg DM ha-1) remaining on the soil surface after harvest. The total or partial removal of the straw is a practice that has been studied due to the potential of straw as a raw material in the production of second generation ethanol and bioelectricity. However, little is known about the effects of this practice on nitrogen (N) loss by ammonia (NH3) volatilization after N fertilization and nitrous oxide (N2O) emissions from soil. The objective of the present work was to evaluate the interaction between different rates of straw removal and N fertilization on NH3 volatilization and N2O emission in the sugarcane cropping system. Two field experiments were carried out at the Federal University of Santa Maria, with a randomized block design, in a 4x2 factorial scheme, with four replications. The first factor: 0, 4, 8 and 12 Mg ha-1 of straw (100, 67, 33 and 0% removal). The second factor: 0 and 100 kg ha-1 of urea-N, which resulted in 8 treatments: 0S, 0S + N, 4S, 4S + N, 8S, 8S + N, 12S and 12S + N. Urea was applied in a single dose at 52 days in 2016 and 60 days in 2017 after cane harvest. In two years, during approximately two weeks after urea-N application were performed measurements of NH3 volatilization, soil inorganic N, water-soluble NH4 + and total N of straw. In the first year, were performed measurements of N2O emission, soil inorganic N, moisture and temperature, and remaining straw C and N from the addition of the straw to the soil until the cane harvest. NH3 volatilization were different according to rain pattern of each year and NH3-N losses reduced with increased straw removal levels (12S> 8S> 4S> 0S). This was related to the decrease of straw physical barrier that hinders urea-N infiltration in the soil. This hypothesis was confirmed by N dynamics in the top-soil and straw which suggested a higher retention of urea-N with increasing amounts of straw. In addition, part of NH3 volatilization occurs directly from the straw. Two “hot moments” (HM) for N2O emission were observed, the first one after the cane harvest and the second after nitrogen fertilization. In the first HM, N2O emissions were strongly related to the water-filled pore space (WFPS) and the amount of C availability and in the second HM, besides that, the NO3 - resulted from urea-N application influenced the emissions. Straw removal reduced cumulative N2O emissions in treatments with and without N. A similar effect was observed for the calculated emission factor for straw and urea-N. These results demonstrate that increase straw removal rate significantly reduce NH3 volatilization and N2O emission. However, indiscriminate straw removal is not a recommended practice and it is necessary to study different environmental and agronomic aspects to define the ideal quantity of straw to be removed. O Brasil possui uma área de 8,74 milhões de hectares cultivada com cana-de-açúcar. Atualmente, cerca de 90% dessa área é colhida mecanicamente sem despalha a fogo, o que resulta em grande quantidade de palha (7 a 25 Mg MS ha-1) que permanece sobre o solo após a colheita. A remoção total ou parcial da palha para fins energéticos é uma prática que vem sendo estudada em razão do potencial desta matéria prima na produção de etanol de segunda geração e bioeletricidade. No entanto, pouco se sabe sobre os efeitos desta prática na perda nitrogênio (N) por volatilização de amônia (NH3) após a fertilização nitrogenada e nas emissões de óxido nitroso (N2O) do solo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a interação entre diferentes taxas de remoção de palha e adubação nitrogenada sobre a volatilização de NH3 e a emissão de N2O no sistema de cultivo de cana-de-açúcar. Dois estudos foram realizados a campo na Universidade Federal de Santa Maria, com delineamento experimental em blocos ao acaso, em esquema fatorial 4x2, com quatro repetições. O primeiro fator: 0, 4, 8 e 12 Mg ha-1 de palha (100, 67, 33 e 0% de remoção). O segundo fator: 0 e 100 kg ha-1 de ureia-N, o que resultou em 8 tratamentos: 0S, 0S+N, 4S, 4S+N, 8S, 8S+N, 12S e 12S+N. A ureia foi aplicada em dose única aos 52 dias em 2016 e 60 dias em 2017 após a colheita da cana-planta. Nos dois anos, durante aproximadamente duas semanas após a aplicação do N-ureia foram realizadas medições de volatilização de NH3, N inorgânico do solo, NH4 + e N total solúvel em água da palha. No primeiro ano, foram realizadas avaliações da emissão de N2O, N inorgânico do solo, conteúdo de água e temperatura do solo e C e N remanescentes na palha desde a adição da palha ao solo até a colheita da cana-soca. A volatilização de NH3 diferiu entre os dois anos avaliados e a quantidade de N-NH3 perdida reduziu com o aumento dos níveis de remoção de palha (12S > 8S > 4S > 0S). Isso foi relacionado a diminuição da barreira física da palha que dificulta a infiltração do N-ureia no solo. Essa hipótese foi confirmada pelas dinâmicas do N na camada superficial do solo e na palha, o que sugere maior retenção de N-ureia com aumento das quantidades de palha. Além disso, parte da NH3 volatilizada ocorre diretamente a partir da palha. Foi observado dois “hot moments” (HM) de emissão de N2O do solo, o primeiro após a colheita da cana e o segundo após adubação nitrogenada. No primeiro HM, as emissões de N2O foram fortemente relacionadas com o espaço poroso saturado por água (EPSA) e a quantidade de C disponível e no segundo HM, além desses, o NO3 - resultante da adição do N-ureia influenciaram as emissões. A remoção da palha reduziu a emissão acumulada de N2O nos tratamentos sem N e com N. Efeito semelhante foi observado para o fator de emissão calculado para a palha e para o N-ureia. Diante desses resultados, fica demostrado que o aumento na taxa de remoção da palha na superfície do solo diminui significativamente a volatilização de NH3 e as emissões de N2O. Entretanto, a remoção indiscriminada de palha não é uma prática recomendada sendo necessário estudos em diferentes aspectos ambientais e agronômicos para definir a quantidade ideal de palha a ser removida.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: