sistemas de produção de soja na mitigação de gee · pontos em comum entre os campeões

Sistemas de produção de soja na mitigação de GEE

VIII Congresso Brasileiro de Soja

Goiânia – 11 a 14 de Junho de 2018

Dr. João Carlos de Moraes Sá

Professor Associado C

Presidente da Comissão Técnico-Científica

Bolsista de Produtividade em Pesquisa II

“...para alimentar o mundo, primeiro temos que alimentar o solo...”

Contexto dos sistemas de produção

Sustentabilidade dos sistemas de produção

Dinâmica do C para desenvolver sistemas mitigadores

Potencial de mitigação de sistemas de produção

Considerações finais

Quantidade de palhada para manter o sistema em equilíbrio

A soja no contexto dos sistemas de produção

Fonte: CONAB, 2018 (www.conab.gov.br/info-agro/safras/serie-historica-das-safras?start=20)

0

1000

2000

3000

4000

19

75

19

80

19

85

19

90

19

95

20

00

20

05

20

10

20

15

20

20

Kg

ha-1

Ano

1748

1977

43 kg ha-1 ano-1

R2 = 0,88

1987

1851

1997

1748

2007

2823

2017

3364

10,3 kg ha-1 ano-1

54,0 kg ha-1 ano-1

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 5 10 15 20 25 30 35

kg h

a-1

Milhões de ha

3364

2017

33,9

1748

1977

6,9

Campeão Nacional (2017)*149 sc ha-1 = 8940 kg ha-1

+ 5576 kg ha-1 acima da média

Campeão Centro-Oeste (2017)

122 sc ha-1 = 7320 kg ha-1

+ 3956 kg ha-1 acima da média

Relação entre a expansão da área de cultivo de soja e o aumento da produtividade

Adaptado de CONAB, 2018

* http://www.cesbrasil.org.br/produtor-de-guarapuava-pr-bate-recorde-nacional-de-producao-de-soja/

http://www.projetosojabrasil.com.br/conheca-os-segredos-do-sojicultor-que-colheu-149-sacas-por-hectare/

http://www.cesbrasil.org.br/wp-content/uploads/2017/06/Campeao-CentroOeste-2017-Final.pdf

Pontos em comum entre os campeões

Correção do solo (Calagem e gessagem => perfil)

Investimento no aporte de elevada quantidade de palhada através de culturas para cobertura do solo

Cobertura permanente do solo e diversificação da rotação culturas e fertilização adequada

Descompactação do solo

Aumento do conteúdo de MOS no perfil

Implantação do plantio direto

MOS

Atributos químicos

Atributos físicos

Atributos biológicos

O que ocorre nos atributos do solo com aumento da MOS?

Melhora desenvolvimento

radicular armazenamento

de água absorção de ar,

água e nutrientes

Melhora Retenção de

cátions Disponibilidade

de nutrientes Poder tampão

Melhora:Conversão, armazenamento e proteção do C no solo

Melhora:Fluxo de C e N no solo,Atividade biológica

Porosidade

Infiltração

Resistência a penetração

Densidade do solo

Agregação

Ciclagem de nutrientes

CTC

Potencial redox

Complexação Al3+

Taxa de decomposição

Mineralização e nitrificação

C e N - Biomassa microbiana

Biodiversidade da microbiota

Perdas de produtividade da soja Déficit hídrico x Manejo Agrícola

Slide cedido por: Dr. Paulo Sentelhas, VIII Congresso Brasileiro de Soja, 2018

Efeito do manejo

Campeão de produtividade

2016/17 Manejo

6/20/2018

Diversidade de espécies aumenta o C no solo e tem influência nos sistemas de produção?

Fonte: Sá, et al., 2018. Ecological Indicators, 84: 96-105

(10 anos)

(20 anos)

(35 anos)

Estoque de C x Diversidade do ecossistema


Vegetation characteristics in all land use systems of the FaxinalLand use Complexity of vegetation Diameter at Plants

Number of species (m-2) Number of families (m-2) brest height height

CC-TBC Nicotiana Tabacun Solanaceae --x-- 1

PAST C4 grasses Poaceae --x-- 0.5

R-EUC Eucalyptus Grandis Myrtaceae 10 - 15 15FR-1 Trichilia clausenii; Cryptocaria

aschersoniana; Cupania vernalis;

Cedrella fissilis and C4 Grasses

Meliaceae; Lauraceae;

Graminae5 - 15 < 2

FR-2 Casearia obliqua; Sebastiania

commersoniana; Eugenia

ramboiIlex; paraguariensis; Casearia

sylvestris; Syagrus romanzoffiana

Salicaceae; Myrtaceae;

Euphorbiaceae;

Aquifoliaceae;

Arecaceae

10 - 40 < 10

FR-3 Casearia obliqua; Dalbergia

brasiliensis; Ocotea teleiandra;

Luehea divaricata;

Banara tomentosa; Araucaria

angustifolia;

Luehea divaricata; Calycorectes

psidiflora; Syagrus romanzoffiana;

Campomanesia pubescens;

Casearia sylvestris

Salicaceae; Fabaceae;

Lauraceae; Salicaceae;

Tiliaceae;Araucariaceae;

Arecaceae; Myrtaceae

40 10 - 15

10 anos

20 anos

35 anos

0-40 63.1 ± 6.8 d

Prof. Sistema de uso da terra

CC-TBC PAST R-EUC FR-1 FR-2 FR-3------------------------------------------- Estoque COT, Mg ha-1 --------------------------------------------

77.7 ± 6.5 c 87.2 ± 7.7 c 113.8 ± 7.6 b 104.3 ± 2.95 b 129.6 ± 6.1 a

CO

T

Diversidade no ecossistema


0-40 2.30 ± 0.84 e 8.10 ± 1.03 c 4.40 ± 0.61 d 9.50 ± 0.74 bc 10.0 ± 1.12 b 12.1 ± 0.48 a

Taxa anual de sequestro de C = 1,9 ton C ha-1

Estoque de C x Diversidade do ecossistema

5,3 vezes

Índice de resiliência do solo em resposta ao aumento da biodiversidade no uso da terra


Quando conseguimos mitigar C no solo com soja no sistema de produção?

Adição de C Saída de C

Biomassa(Resíduos culturais)

CO2 liberado + C transportado e lixiviado

Balanço de C=

C fotossintese - [( C respirção das plantas + C respiração do solo) + ( C erosão + C

lixiviado)]

COT = C Biomassa – C Perdas

C perdas

Entrada de C < saída de C

CO2

CO2CO2

Solo = fonte de emissão de CO2

Entrada de C > saída de C

CO2

Solo = dreno de CO2

Taxa de perda de C devido ao preparoconvencional em região tropical

Local Tipo de COT medido Adição Taxa anualde

Taxa anual

Manejo t1 t2C anual Decomp. Sequestro

CV PC-S 18.12 17.04 1.15 4,60 - 0.54

------------ Mg ha-1 ----------

LRV PC-S 48.30 43.70 0.97 5,10 - 0.93

Snp PC-S 48.68 43.70 0.92 5,60 - 1.25

---%--- -- Mg ha-1 --

1450 mm

1950 mm

2150 mm

Sá et al., 2006 – Edafologia, v. 13, 139-150

CV = Campo Verde-MT; LRV = Lucas do Rio Verde-MT; SNP = Sinop-MT

Adição de 1.0 ton de de C via palhada

Saída de 73,6 %

CO2

Fonte: Sá et al. SSSAJ 2001; Sá et al., Edafologia 2006; Tivet et al., 2013, Soil Tillage Research; Sá et al., 2014, Soil andTillage Research, Sá et al.,2015, Land Degradation and Development

Conversão do C da palha e perdas via oxidação pela microbiota emSPD

Sinop-MT 85,7 % 13° SL

Prv. Lst - MT 84,1 % 16° SL

Ponta Grossa25° LS

CO2

CO2Tx. de conversão:C-resíduos para C-solo

Sub-tropical = 14 a 26,4%Tropical = 11 a 20,5%

CV PC-S 18.12 17.04 1.15 4,60 - 0.54

PD-S/Els+Crt 28.47 32.05 9.39 1,40 1.79

PD-S/ Sgh+Brq+Crt

30.66 35.03 9.69 1,10 2.18

LRV PC-S 48.30 43.70 0.97 3,10 - 0.93

PD-S/Els+Crt 55.80 65.10 7.42 0,70 1.86

PD-S/ Sgh+Brq+Crt

58.30 68.80 7.91 0,60 2.10

Snp PC-S 48.68 43.70 0.92 5,60 - 1.25

PD-S/Els+Crt 40.30 47.20 10.03 1,00 1.73

PD-S/Tifton 43.02 53.40 12.82 1,20 2.60

Balanço e taxa de sequestro de C em função do manejodo solo associado ao sistema de produção em PD

Local Tipo de COT medido Adição Taxa anualde

Taxa anual

Manejo t1 t2C anual Decomp. Sequestro

------------- Mg ha-1 ------------ ---- % ----- -- Mg ha-1 --

Sá et al., 2006 – Edafologia, v. 13, 139-150

20,7

21,5

16,5

17,6

22,3

28,5

SOC Seq. = 0.19TB-Ci + 3.96R² = 0.65 p < 0.01

0

4

8

12

16

0 15 30 45

SOC

Se

qu

este

red

(M

g h

a-1)

Total Biomass-C input (Mg ha-1)

0-100 cm

Fonte: Hok, Sá et al., Agric. Ecosys. Envir., 2015

C sequestrado no perfil de 0-100 cm em resposta a adição de C pela palhada (2009 a 2013) em um Latossolo em região tropical

Taxa de conversão de C da palhada em C no solo = 19%

5.3 to 6 Mg C ha-1 ano-1

Equivalente a 11.7 a 13.3 Mg de palhada ha-1 ano-1

Para manter o balanço Zero

Fonte: Sá, Lal, Tivet et al., 2015. Land Degradation and Development, 26:531-643

Minimum amount for ZERO C balance

Example for tropical agro-ecosystem(Mato Grosso State – Brazil)

Positive C balance

16,9 ton/ha

18,6 ton/ha

Quantidade de C adicionado via resíduos culturais para manter o equilíbrio no solo

Eixo do balanço

O solo somente terá um balanço de

positive de C se a adição de C via

palhada for maior do que a quantidade

de C adicionada para o balanço ZERO

NT1(7.6)

NT2(7.25)NT3

(6.84)

NT4(7.34)

NT5 (8.38)

NT6(7.41)

CT(4.01)

yield = 27.8SOC + 10.5R² = 0.75P = 0.012

2000

2500

3000

3500

4000

100 105 110 115 120 125

Soyb

ean

yie

ld (

kg h

a-1

)

SOC Stock (Mg ha-1)

SOC stock increase x Soybean yield

Source: Sá, et al., 2015 - Land Degradation & Development, 26:531-543

Location: 13° 00´ SL

O aumento de 1 ton de C

no solo aumenta 28 kg de soja ha-1

Qual a quantidade de resíduos culturais necessária para aumentar 1 ton de C no solo em região tropical?

Memória de Cálculo

1 ton de palhada possui em média 45% de C = 450 kg de C

Fator de conversão: 1000 kg de palhada /450 kg C = 2,22

Taxa de conversão de C da palhada em C orgânico do solo = 19,0%

Fator de conversão = 100/19,1 = 5,26

Quantidade de C equivalente em palhada = 1 ton x 2,22 x 5,26 =

11,7 ton/ha de palha

Para aumentar 28 kg ha-1 de soja

em um sistema de produção

necessitamos adicionar

11,7 ton de palha ha-1 ano-1

Equivale ao aumento de 0,05% de

C na camada de 0-20 cm com a

densidade do solo = 1,0

Quando o sistema é

considerado sustentável? M

inim

oR

evo

lvim

ento

do

so

lo

Co

be

rtu

ra P

erm

an

en

te

do

so

lo

Div

ersid

ad

e n

a

rota

çã

o d

e c

ult

ura

s

Pilares do SPDFonte: Adaptado de FAO, 2014

É o “fechamento das janelas” entre a estação chuvosa e o inverno seco para manter o solo permanentemente coberto através de culturas para cobertura do solo combinadas com culturascomerciais.

Intensificação da rotação de culturas

Cobertura do solo

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo

precoce

Soja Precoce

Soja Ciclo

médio

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo médio

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo medio

Soja Precoce

Soja Precoce

S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S

Período Seco Período SecoPeríodo de

Chuvas

Período de

Chuvas

Período de

Chuvas

Período Seco

Milheto

Milheto

Milh

eto

Milh

eto

Milh

eto

Milheto

Milheto

Milheto

Milheto

MilhoSafrinha

Sistema produz 3,1 ton de grãos/ha e 7,7 ton de palha.

MilhetoMilho Safrinha

Soja Ciclo medio

Soja Precoce

Soja Ciclo medio


Período Seco Período SecoPeríodo de

Chuvas

Período de

Chuvas

Período de

Chuvas

Período Seco

Milho safrinha Milho safrinha Milho safrinha

Esse sistema produz 3,4 ton de grãos/ha e 10,5 ton de palha. É um sistema vulnerável e não sustentável.

Soja Ciclo medio

Soja Precoce

Soja Ciclo medioMilheto Milho Milheto

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo

precoce

Milheto Sobre

semeadura

Milho Safrinha + Braquiária

Milho Safrinha + Braquiaria

Soja Ciclo medio

Milho Safrinha + Braquiaria

Soja Precoce

Soja Ciclo

médio

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo médio

Sorgo granífero + crotalaria

Reb. Sorgo

Sorgo granífero + crotalaria

Reb. Sorgo

Milho Safrinha

Palha Milho


Palha Milho

Soja Ciclo medio

Soja Ciclo medio

Soja Precoce

Soja Precoce

Milho Safrinha

Palha Milho


Cobert. + Palha

Brq.

Sorgo granífero + Crotalaria

Reb. Sorgo

Milheto Sobre-semeaduraou Pousio + MPC


Período Seco Período SecoPeríodo SecoPeríodo de

ChuvasPeríodo de

Chuvas

Período de

Chuvas

Esse sistema produz 4,2 ton ha-1 e 13,5 a 15 ton de palha ha-1 ano-1. É um sistema sustentável.

Culturas de serviço Culturas de serviço Culturas de serviço

Cultura Rainha

Colheita de soja (4 a 4.5 tons de MS) – Fev.

Plantio de Milho + Braquiaria-Fev.

Colheita de Milho (8 tons de MS) – Jun

Depois da colheita10 a 20 dias após colheita(raízes > 50 cm)

Outubro – Antes do plantio de soja 14-15 tons de MS Braquiaria

Exemplo de sistemas integradosSoja/Milho + Braquiaria

Novembro – 12 dias após plantio de soja

Novembro 12.5 tons de MS de Braquiaria

Decembro 9.5 tons de Braquiaria

Solo permanente coberto16 a 20 ton/ha de palhada

Produção média anual de palhada 16 a 20 ton ha-1 ano-1

e 4,0 a 4,4 ton ha-1 de grãos

Colheita de soja (4 a 4.5 tons de MS) – Fev.

Plantio de Milho + Braquiaria-Fev.

Colheita de Milho (8 tons de MS) – Jun

Depois da colheita10 a 20 dias após colheita(raízes > 50 cm)

Novembro – 12 dias após plantio de soja

Novembro 10.5 tons de MS de Braquiaria

Decembro 8.5 tons de Braquiaria

Solo permanente coberto

Produção média anual de palhada 15 a 18 ton ha-1 ano-1

e 4,2 a 4,6 ton ha-1 de grãos

Exemplo de sistemas integradosSoja/Milho + Braquiaria + Gado

PC C0 PC C1 PC C3 PD C0 PD C1 PD C30

66

68

70

72

74

76

78

80

C tot

al (0-

60 cm

)

tratamentos

1999

2005

Fonte : Segnini (2007) – Tese Doutorado USP Scientia Agricola vol.70 no.5, set./out, p. 321-326, 2013

Taxa de Seqüestro de CarbonoPlantio Direto Soja/Cana Crua

1,63 Mg C ha-1 ano-1 )PLANTIO DIRETO) 0,67 Mg C ha-1 ano-1 – (CONVENCIONAL)

Slide cedido por: Denizart Bolonhezi, VIII Congresso Brasileiro de Soja

Balanço de C em sistemas de manejo do solo em um experimento de longa duração (implantação 1988) em Ponta Grossa - PR

Sistema Periodo Seq. de culturas Produção de grãos C anual COT Taxa Perda COT COT Balanço COT

Manejo avaliado Inverno Verão Inverno Verão adicão Humif. Dec.‡ C Estoq Sequest. Media 4 anos

--------------------- Mg ha-1 ------------------- ano-1 --------------------- Mg ha-1 ---------------------

0.36

PM 2002 Av. preta Soja 0.00 3.21 3.76 1.00 0.016 0.991 61.97 0.00

2003 A. branca Milho 0.00 10.26 9.22 2.44 0.992 61.97 1.45

2004 Trigo Soja 3.33 3.88 3.30 0.87 1.015 63.42 - 0.14

2005 Av. preta Soja 0.00 4.45 4.35 1.15 1.013 63.28 0.14

0.50

PDe 2002 Av. preta Soja 0.00 2.91 3.25 0.86 0.013 0.831 63.96 0.03

2003 A. branca Milho 0.00 10.34 10.03 2.66 0.832 63.99 1.83

2004 Trigo Soja 3.19 3.45 3.05 0.81 0.856 65.82 - 0.05

2005 Av. preta Soja 0.00 4.55 3.95 1.05 0.855 65.77 0.19

PDc 2002 Av. preta Soja 0.00 3.21 3.31 0.88 0.010 0.674 67.40 0.20

2003 Av. br. Milho 0.00 10.49 11.07 2.93 0.676 67.60 2.26

2004 Trigo Soja 3.24 3.76 4.19 1.11 0.699 69.86 0.41

2005 Av. preta Soja 0.00 4.56 3.88 1.03 0.703 70.27 0.33 0.80

0.00‡‡ 3.09 2.94 0.78

0.00 9.67 8.60 2.28

3.15 3.57 3.08 0.82

0.00 3.88 3.28 0.87

PC 2002 Av. preta Soja

2003 A. branca Milho

2004 Trigo Soja

2005 Av. preta Soja

0.033 2.047 62.02 - 1.27

2.005 60.75 0.27

2.014 61.02 - 1.20

1.974 59.83 - 1.11 - 0.82

Fonte: Sá et al., 2008 (Dinâmica da Matéria Orgânica nos Campos Gerais. In: Santos, G.A. (Ed.). Et al., Fundamentos da Matéria Orgânica do Solo: Ecossistemas tropicais & subtropicais. 2 ed.

Qual a quantidade mínima de palhada para manter o sistema em equilíbrio

e acumular C no solo

0.00‡‡ 3.09

0.00 9.67

3.15 3.57

0.00 3.88



2004 Trigo Soja

2005 Av. preta Soja


Rendimento de soja após cultivo de milho

0.00‡‡ 3.21

0.00 10.26

3.15 3.88

0.00 4.45



2004 Trigo Soja

2005 Av. preta Soja

0.00‡‡ 2.91

0.00 10.34

3.15 3.45

0.00 4.55



2004 Trigo Soja

2005 Av. preta Soja

0.00‡‡ 3.21

0.00 10.49

3.15 3.76

0.00 4.56



2004 Trigo Soja

2005 Av. preta Soja

Sistema

manejo

Balanço de C Equivalente palhada

Equilíbrio

dC/dt = 0

Adição anual

(ton/ha)

Excedente

(ton/ha)

PC -0,82 16,03 10,45 -5,59

PM 0,36 10,79 12,07 1,28

PDe 0,50 7,57 11,82 4,25

PDc 0,80 6,56 13,07 6,52

Quantidade de palhada para manter o sistema em equilíbrio na região dos Campos Gerais – Equivalente palhada

Precisamos 8 a 12 ton /ha

de palha anualmente

para aumentar C


Quais são os cenários para o

sistema de produção com

soja em plantio direto

mitigar os gases de efeito

estufa

EFF

9.9 ± 0.5

Bt yr-1

Fossil Fuels combustion, cement production and

Humans activities Emissions

Source: Lé Quéré, et al., 2018. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 10:405–448

Atmosphere growth

Gatmosphere ELUC

1.3 ± 0.7

Bt yr-1

Land Use, Land Use Change(Deforestation and Land Use)

Emissions

Global C cycle

Current stageSocean2.6 ± 0.5

Bt yr-1

Sland

2.7 ± 1.0Bt yr-1

(Bt = billion ton)

Land Sink Ocean Sink

6.1 ± 0.2

Bt yr-1

ELUC EFF

560 Bt ± 55

412 Bt148 Bt

Source: Lé Quéré, et al., 2016. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 8:605–649 Bt = Billion ton

Global Soil Carbon Budget

1550 Bt => SOC(1 m depth)

(Houghton, R., 2014)Bt = Billion ton

SOC

Sto

ck

Temporal changes in SOC stock

Conversion to Agricultural Land

NativeVegetation

Steady

State

C losses between 1870 – 2016

148 Bt ± 50

(Lé Quéré, et al, 2016)

Source: Le Quéré, et al., 2016. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 8:605–6649

Soil cultivation 78 Bt ±12 (Lal, 2004)

Erosion 26 Bt ±9Mineralization 52 Bt ±8

Historical Soil Carbon losses compared to World soil C stock (1m depth) represents 9.4%

Losses by deforestation 67 Bt(Lal, 2004)

(Bt = Billion ton)

Historical C Losses by LUC

Bt = Billion ton

Currently global potential of Agricultural Systems towards offsetting GHG emission is

0.3 to 1.17 Bt C yr–1

Source: Lal, 2004; Lam et al., 2013; Neufeldt et al., 2013; Neufeldt et al., 2015

C balance and sequestration based only on no plow

Tropical

Sub Tropical

051015 5 10 15

Source: Sá, Lal and Lorenz, 2018 “in preparation”

Tropical

Sub Tropical

051015 5 10 15

C balance and sequestration based on no plow and permanent cover

Source: Sá, Lal and Lorenz, 2018 “in preparation”

051015 5 10 15

Tropical

Sub Tropical

C balance and sequestration based on the three pillars of NT

Source: Sá, Lal and Lorenz, 2018“in preparation”

Continents C sequestration rates

Average Intermediate Superior

C sequestration rates (average, intermediateand superior level) by each continent

------------------ Mg C ha-1 yr-1 ---------------------

South America 0.53 1.61 2.13

North America 0.3 0.7 1.1

Europe 0.2 0.4 0.6

Africa 0.2 0.4 0.55

Asia 0.3 0.55 0.75

Oceania 0.45 0.75 0.95

Source: Sá, Lal et al., 2018 “in preparation”

35 Mha em PD

Potential to mitigate

7.8% of the current LUC annual emissions

ELUC

1.3 ± 0.5

Bt yr-1

Mitigação potencial de sistemas de produção com

soja em PD

(1 Bt = 1 Billion ton))

Source: Sá, Lal, Cerri, Lorenz, Hungria and Carvalho. 2017, Environ. International, 98:102-108

0.102 Bt yr-1

O sucesso dos sistemas de produção com soja está nacapacidade de superar o balanço de C com adições de palhavisando fechar as janelas entre a estação chuvosa e o invernoseco

Conclusão

O sucesso na mitigação das emissões de CO2 devido a atividade agropecuária está na capacidade de tornar ossistemas de produção com soja associado ao Sistema conservacionista de manejo do solo cumprindo os pilares do Sistema plantio direto

Sorriso – MT , 1 a 3 de agosto de 2018

Muito Obrigado

Convido todos a participarem

sistemas de produção de soja na mitigação de gee · pontos em comum entre os campeões

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