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Seqüestro de carbono em solos tropicais I

Italo M. R. Guedes — Thu, 24 Apr 2008 21:45:22 +0000

Na iminência de mudanças climáticas de controversa reversibilidade, a importância do conhecimento dos estoques de carbono em diferentes classes de solos está ligada à tentativa de avaliar o que poderá ser perdido no caso de mudanças no uso da terra com a adoção de práticas intensificadoras da decomposição ou mineralização da matéria orgânica ou de aumentos de temperatura como conseqüência das mudanças climáticas globais e, mais recentemente, o que isto pode representar em termos de serviços ambientais de estocagem de carbono pelos solos. As estimativas do que se encontra estocado na forma de carbono orgânico nos solos do mundo variam de 1500 a 2300 Pg (petagramas, um petagrama corresponde a um trilhão de quilogramas ou 1.000.000.000.000.000 de gramas), dependendo da profundidade considerada. Estima-se que de 1850 a 1998, mudanças no uso da terra (basicamente desmatamento para implantação da agricultura) tenham sido responsáveis pela emissão líquida de 136 ± 55 Pg de carbono para a atmosfera, tanto pela decomposição de restos vegetais quanto pela mineralização/oxidação da matéria orgânica do solo (MOS). Os estudos de avaliação de estoques de carbono (EC) em solos têm sido feitos com o objetivo de se conhecer o mais detalhadamente possível o tamanho do compartimento solo como armazenador de carbono, imprescindível no auxílio ao levantamento dos conteúdos de carbono orgânico seqüestrados nos ecossistemas terrestres, levando em conta que em escala geológica, as trocas de CO2 entre a atmosfera e os solos são rápidas. O conhecimento detalhado dos valores e da dinâmica deste carbono pode ajudar na determinação do comportamento de sumidouro ou fonte de dióxido de carbono, principal gás de efeito estufa, do solo. Não há ainda consenso quanto a isto nem conhecimento detalhado do papel particular das classes de solo, embora existam estimativas genéricas razoavelmente confiáveis do conteúdo de carbono estocado nos solos do mundo. Embora a situação esteja mudando rapidamente, houve até há pouco aceitação quase consensual de que os conteúdos de matéria orgânica do solo até os 20-30cm superficiais seriam responsáveis pela quase totalidade do carbono orgânico (CO) estocado neste compartimento. Uma série de trabalhos recentes, no entanto, tem demonstrado a reconsideração de que há conteúdos nada desprezíveis de carbono orgânico em camadas mais profundas do solo, demonstrando o quão estável é este carbono, por isso podendo vir a ser um reservatório potencialmente mais eficiente em seqüestrar CO2 por períodos de tempo mais longos do que fazem as camadas mais superficiais. (Continua)

Enfim, tese

Italo M. R. Guedes — Tue, 08 Jan 2008 20:07:04 +0000

Afinal, terminei de escrever minha tese de doutorado e marquei a bendita defesa para próxima sexta-feira, dia 18. Fruto de muito esforço e uma dose cavalar de sacrifícios, esta minha dileta filha viu enfim a luz do mundo. Embora não possa ainda comentar sobre os resultados obtidos, devido à política em geral adotada pelos periódicos científicos de publicarem apenas resultados inéditos, e não sei se resultados comentados em blogs são considerados, posso proclamar ao mundo seu pomposo, embora provisório, título: "Ambiente físico, estoque de carbono de solos e vegetação e termodegradação da matéria orgânica de solos da Área de Proteção Ambiental Estadual Cachoeira das Andorinhas, Ouro Preto, Minas Gerais", em que além de descrever a geologia, geomorfologia e os solos da dita APA, quantifico os estoques de carbono, principalmente em solos, e analiso a resistência desta matéria orgânica estocada ao calor. Embora, como já expliquei, não possa divulgar detalhadamente meus resultados por enquanto, posso adiantar que há grande influência no tipo de solo tanto sobre os conteúdos de carbono orgânico estocados quanto sobre sua estabilidade. Solos tropicais intemperizados profundos parecem ser bons estocadores de carbono, principalmente nos horizontes mais profundos. Esta matéria orgânica profunda é reconhecidamente estável, de forma que estes solos são uma boa aposta como seqüestradores de carbono no crescente mercado de venda de créditos de carbono visando compensar as emissões de CO2 por países desenvolvidos. Foi um trabalho árduo, mas prazeroso. Depois de dia 18 de janeiro poderei dizer se foi considerado bom o bastante para me fazer merecedor de um título de doutor em ciências.

Como pagar ao meio ambiente?

Italo M. R. Guedes — Tue, 18 Dec 2007 22:26:54 +0000

A pergunta no título deste post pode parecer estranha e alguém talvez pense que me enganei ao escrever, mas não. A pergunta é relevante e pode ser melhor entendida se escrita de outra forma: se deixarmos de considerar todas as vantagens conferidas por um ambiente bem preservado e funcional como bens gratuitos e passássemos a dar valor monetário a isto, a consciência destas vantagens não seriam mais notadas e talvez melhor conservadas? Dou um exemplo. O grande desafio da humanidade atual é diminuir ou de preferência parar as emissões de gases de efeito estufa que estão causando mudanças climáticas globais de reversibilidade controversa. Tenho falado constantemente no papel dos solos como possíveis mitigadores destas emissões ao seqüestrar dióxido de carbono na forma de matéria orgânica do solo, mais conhecida como húmus. Além do efeito benéfico pela diminuição de gases de efeito estufa na atmosfera, o acúmulo e a dinâmica da matéria orgânica no solo traz uma série de outros benefícios como melhorar a fertilidade dos solos, sua estrutura, imobilizarem possíveis poluentes como metais pesados, aumentar a biodiversidade nos solos. Ora, na verdade todos estes benefícios podem ser considerados como serviços para o bem estar da sociedade. Mas o cidadão não os paga, recebe-os gratuitamente...ou melhor, não os recebe porque o acúmulo de matéria orgânica nos solos, e outros tipos de serviços ambientais, dependem da adoção de práticas de manejo dos solos principalmente por agricultores, porém não há incentivos econômicos para isto e contar com a consciência das pessoas é uma estratégia no mínimo ineficiente, convenhamos. A idéia não é nova e na verdade já há estimativas de valores para este tipo de serviço ambiental. Internacionalmente, avalia-se que o acúmulo de uma tonelada de carbono orgânico no solo em um hectare (dez mil metros quadrados) custe cerca de dez dólares. O problema é que acumular esta tonelada é muito difícil. Para se ter idéia, trabalhos recentes em áreas de pastagens nativas nos Estados Unidos avaliando o potencial de certas práticas de manejo que seqüestram carbono nos solos mostraram que se conseguia acumular em torno de meia tonelada, ou seja, 500 quilogramas por hectare, em termos monetários, míseros 5 dólares. Por comparação, em meu trabalho de tese de doutorado avaliei o quanto um determinado solo de uma região montanhosa em uma Área de Proteção Ambiental de Minas Gerais tinha acumulado de carbono. Cheguei a um valor de cerca de 300 toneladas por hectare. Trezentas toneladas multiplicadas por dez dólares são 3 mil dólares. Pouco dinheiro? Bem, considerem que nesta região a área abrangida por este solo era de cerca de 1000 hectares, acumulando em torno de 300 mil toneladas e isto já vale para 3 milhões de dólares! O ambiente natural levou milhares de anos para acumular estas 300 toneladas de carbono orgânico que custariam hoje 3 milhões de dólares para se acumular, de graça. Esta valoração no entanto nos dá uma idéia do quanto pode ser perdido se esta área for utilizada para a agricultura dita convencional, para a urbanização descontrolada e outros usos. E agora pergunto de novo: como pagar ao meio ambiente?

Estoques de carbono, erosão e boa ciência I

Italo M. R. Guedes — Wed, 14 Nov 2007 11:27:48 +0000

Estoque de carbono do solo é uma estimativa da massa total de carbono orgânico (e/ou inorgânico) de um solo, levando em consideração a profundidade (espessura) do solo e sua densidade. Por que conhecer os estoques de carbono nos solos? Atualmente, de forma pragmática, estas estimativas são feitas visando avaliar o quanto poderia ser perdido no caso de haver mudanças no uso da terra. Estima-se que de 1850 a 1998, mudanças no uso que se faz das terras (basicamente derrubadas de florestas ou outros tipos de vegetação nativa para implantação de agricultura) tenham sido responsáveis pela emissão líquida de em torno de 136 Pg (petagramas, um petagrama corresponde a um trilhão de quilogramas ou 1.000.000.000.000.000 de gramas) de C principalmente na forma de dióxido de carbono (CO2) para a atmosfera tanto pela decomposição dos restos vegetais quanto pela oxidação da matéria orgânica do solo. Segundo pesquisas, a perda histórica de carbono orgânico do solo em terras convertidas à agricultura pode variar de 30 a 40 t/ha. Esta quantidade é muitas vezes correspondente a todo o carbono de horizontes superficiais de alguns solos. O conhecimento dos estoques de carbono em solos pode auxiliar inclusive no planejamento de uso da terra bem como no estabelecimento de limites de perdas toleráveis nos teores de matéria orgânica do solo e da correção de práticas de manejo. Pelo que posso observar nas pesquisas que se tem feito sobre a capacidade dos solos em seqüestrar carbono, muitos têm considerado que a perda de matéria orgânica representa uma oportunidade para que fontes de CO2 se tornem agora sumidouros (seqüestradores). Em solos em que se perdeu apenas ou majoritariamente a matéria orgânica, principalmente por oxidação biológica ou não, isto pode ser factível. Mas o que dizer de solos em que se perdeu a matéria orgânica, juntamente com a fração mineral do solo, por erosão, solos onde houve muitas vezes perda completa do horizonte superficial? Para ilustrar isto usarei uma metáfora facilmente entendível: uma coisa é perder água de um reservatório por evaporação, outra coisa é perdê-la porque o reservatório foi destruído. Aliás, esta é uma preocupação relevante inclusive face a um artigo publicado no último dia 26 de outubro na Science intitulado "The impact of agricultural soil erosion on the global carbon cycle" em que os pesquisadores concluem que a erosão de solos agrícolas constitui antes um sumidouro que uma fonte de CO2 para a atmosfera, embora não um sumidouro considerável. Entendamos o contexto do trabalho. Por um tempo (e ainda hoje) muitos cientistas do solo e outros afirmavam que a erosão dos solos agrícolas constituiria uma fonte de gases de efeito estufa para a atmosfera porque praticamente toda a matéria orgânica neles contida acabaria rapidamente decomposta. Logo se viu no entanto que havia uma falha neste raciocínio: obviamente uma boa parte da matéria orgânica erodida seria enterrada junto com os sedimentos minerais, principalmente sob a água, e se tornaria indisponível aos microrganismos decompositores, ficando assim seqüestrada por um tempo porventura maior do que se continuasse no solo intacto. A dúvida era qual dos dois efeitos preponderava: a decomposição ou o seqüestro. Segundo os autores do trabalho citado acima, prepondera o seqüestro, embora por uma pequena margem. Bom. Mas falar em termos globais muitas vezes não leva em consideração os efeitos de curto prazo locais. Apesar de a matéria orgânica estar estabilizada nos sedimentos, permanece o fato de que há solos agrícolas que a perderam e que possivelmente perderam e perdem produtividade com isso. Não apenas produtividade em termos químicos, mas há perda também da qualidade biológica e física dos solos, impedindo que haja crescimento ideal das plantas que poderiam fixar mais carbono.

Agricultura sustentável no semi-árido nordestino?

Italo M. R. Guedes — Tue, 30 Oct 2007 20:13:46 +0000

Às vezes é quase impossível fugir de certos assuntos "moda". Sustentabilidade na agricultura, seqüestro de carbono e mudanças climáticas globais são alguns dos temas mais comuns em qualquer foro de discussão ambiental. O problema é encarar estes assuntos de forma objetiva, o mais imparcialmente possível, sem adotar uma atitude dogmática, de fé inquestionável mesmo contra os fatos. Um destes temas difíceis é o da sustentabilidade da agricultura na região semi-árida do nordeste brasileiro. Não me refiro à agricultura tecnificada dos perímetros irrigados das áreas sobre material geológico sedimentar, mas à agricultura, pequena ou não, das áreas sobre substrato geológico cristalino, onde não há água em quantidade e qualidade suficiente para projetos de irrigação ambiciosos. Eu mesmo venho escrevendo sobre isto prolificamente no Geófagos, mas uma série de leituras e peregrinações recentes me fez relfetir o assunto um pouco mais profundamente. A semi-aridez traz uma série de problemas para a agricultura. Naturalmente, a produção de biomassa vegetal é baixa, quando comparada com outros ecossistemas, a vegetação, nativa ou não, tende a ser mais esparsa, expondo mais o solo às intempéries. Isto por si só pode aumentar as taxas de perdas por erosão. Há trabalhos de pesquisas recentes realizados em universidades nordestinas indicando que a vegetação nativa (caatinga) oferece pouca proteção aos agentes erosivos, principalmente água. Isto faz sentido. No começo das chuvas, que costumam ser altamente erosivas, a vegetação apresenta-se quase completamente desfolhada e o solo exposto, em climas semi-áridos há em geral eventos de chuvas torrenciais, de alta erosividade, o que tende a exacerbar a perda de solo e de carbono. Claramente há concentrações baixas de matéria orgânica nos solos, devidas à baixa produção de biomassa, erosão da camada superficial do solo (erosão laminar) além da perda natural quer por oxidação biológica quer por fotooxidação. As taxas de intemperismo das rochas (mecanismo que dá origem aos solos) tendem a ser mais baixas, a "reposição" do solo perdido é mais lenta, os solos são pouco profundos, a capacidade de armazenamento de água pelos solos é pequena e as perdas por evapotranspiração são altas. Devido aos altos graus de incerteza na produção agrícola, o uso de insumos (adubos principalmente) é rara, o que faz com que os nutrientes retirados pelas plantas sejam na verdade "minados", já que não há reposição. Mesmo a reposição natural é incompleta, primeiro porque quase nada de resíduo vegetal é deixado sobre os solos, segundo porque o declínio na produtividade das terras faz com que o tempo de pousio ("descanso") das áreas agricultadas seja cada vez menor, impedindo o restabelecimento da vegetação nativa com conseqüente restauração da fertilidade natural. Em termos de utilização de solos agrícolas como sumidouro de carbono visando a reversão parcial das mudanças climáticas globais, é bem possível que a agricultura do semi-árido fosse reprovada, talvez constituindo antes uma fonte de CO2 para a atmosfera, associada com a irresponsável depredação da caatinga. Creio que nada há de sustentável no uso agrícola atual das terras do semi-árido e que a sociedade e autoridades míopes não vêem que apenas ciência e tecnologia de qualidade e com continuidade podem reverter o processo de degradação ambiental severa a que esta região vem sendo submetida há séculos.

Sobre o chão que pisamos III

Italo M. R. Guedes — Tue, 24 Oct 2006 16:44:00 +0000

Além da fração mineral (areia, silte e argila), a fração sólida do solo é composta também pela matéria orgânica. A matéria orgânica origina-se principalmente de restos mais ou menos decompostos de material vegetal que cai ao solo. O material menos decomposto, cuja origem vegetal ainda pode ser identificada a olho nu ou ao microscópio é chamada de matéria orgânica leve ou matéria orgânica não humificada. O material orgânico cuja origem já não pode ser determinada e que já foi muito finamente triturado além de ter sofrido uma série de alterações químicas é a matéria orgânica humificada ou substâncias húmicas. Os dois tipos de matéria orgânica assumem papéis importantes na manutenção da saúde do solo e do ambiente. A matéria orgânica participa da formação e estabilização da estrutura do solo, agindo como uma "cola" ou cimento que une as partículas minerais nos agregados do solo. As substâncias húmicas, por terem tamanho muito reduzido, também expõem cargas elétricas, assim como as argilas, e podem ter as mesmas funções de retenção de nutrientes minerais e de contaminantes químicos. Na verdade, em alguns solos estas funções são assumidas principalmente pela matéria orgânica. No segundo post desta série, eu disse que quando o solo está desprotegido (ausência de cobertura vegetal) propiciando a ação erosiva da água e do vento, as primeiras partículas minerais a serem perdidas são as argilas, mas antes das argilas há a perda da matéria orgânica, que é ainda mais leve, e os efeitos danosos ao solo são os mesmos ou ainda piores. De fato, um dos primeiros sinais de desertificação é a perda de matéria orgânica dos solos. A quantidade e a natureza da matéria orgânica do solo dependem do tipo de vegetação sobre este solo, que em geral é função do clima. Normalmente, quanto mais fria e úmida a região, mais ricos em matéria orgânica são os solos. Por ser constituída principalmente de carbono, a matéria orgânica do solo tem recebido atenção crescente dos pesquisadores interessados na diminuição do efeito estufa: a decomposição da matéria orgânica do solo produz CO2 e, em menores quantidades, CH4, os principais gases causadores do efeito estufa. Poucos sabem que há mais carbono nos solos do que na atmosfera ou mesmo nas florestas do mundo. Uma grande preocupação dos Cientistas do Solo tem sido o desenvolvimento de práticas agrícolas que diminuam a decomposição da matéria orgânica do solo ou até a aumentem, como é o caso do plantio direto, atualmente adotado em boa parte do Brasil. Ao contrário do que muitos catastrofistas dizem, nem toda a matéria orgânica perdida pelo solo é oxidada (se transforma em gás carbônico) podendo contribuir para o aquecimento global, uma parte da matéria orgânica é perdida quando há erosão do solo e pode ser depositada no fundo de corpos d'água ou no mar, o que não deixa de constituir um tipo de seqüestro de carbono.(Continua)

Seqüestro de carbono pela agricultura II

Italo M. R. Guedes — Thu, 21 Sep 2006 11:48:00 +0000

Em regiões tropicais, nas quais os solos são muito intemperizados e por causa disso quimicamente pobres, um problema recorrente para a agricultura é a acidez do solo. Em geral, considera-se que as culturas podem ter problemas com acidez quando o pH da água do solo (chamada pelos Cientistas do Solo de solução do solo) está abaixo de 6. Além de problemas decorrentes da prórpria acidez, o grande impecilho para o crescimento e desenvolvimento vegetal em solos ácidos é a presença de formas solúveis de alumínio na forma principalmente de Al3+, tóxico não só para as plantas mas para quase todos os organismos. A forma mais comum de correção da acidez do solo, ou seja, de elevação de seu pH, é a aplicação do carbonato de cálcio ou calcário (CaCO3). Já falei sobre o calcário no post sobre ciclo biogeoquímico do carbono: é uma rocha sedimentar formada quer da deposição de exosqueletos calcários quer da precipitação de carbonato de cálcio sob condições químicas e físicas propícias. A reação do calcário no solo que resulta no aumento do pH faz com que haja produção do íon bicarbonato (HCO3-) ou até mesmo de CO2. Como há esta possibilidade de emissão de gás carbônico para a atmosfera, alguns críticos rapidamente condenam a aplicação de calcário na agricultura. Esquecem, ou fingem esquecer, que o aumento do pH do solo até certos valores, proporcionado pela aplicação de calcário (calagem), quase sempre causa aumentos não só na produção das culturas mas na própria massa da cultura. Como comentei noutra parte, o crescimento vegetal ocorre pela captura do CO2 e sua conversão, mediada pela energia solar, em tecidos vegetais. Como a aplicação de calcário aumenta o crescimento dos vegetais, mais CO2 é seqüestrado pelas plantas devido à calagem. Claro, ainda há dúvidas se a quantidade de gás carbônico emitido pelo calcário reagindo no solo é menor do que a quantidade fixada pelas plantas, mas tudo indica que sim.

Seqüestro de carbono pela agricultura

Italo M. R. Guedes — Wed, 20 Sep 2006 15:43:00 +0000

Comentei no post anterior que se tem tentado manipular o ciclo biogeoquímico do carbono. Como espero que tenha ficado claro, esta manipulação visa diminuir ou estancar o aumento nas concentrações atmosféricas dos gases de efeito estufa CO2 e CH4, principalmente o primeiro. Historicamente, das práticas humanas maiores contribuidoras de gás carbônico para a atmosfera, a agricultura se sobressai. Derrubadas e queima de florestas para estabelecimento de novos campos e práticas consolidadas como aração e gradagem dos solos contribuem enormemente com o aumento da concentração de CO2 na atmosfera terrestre. Atualmente um número considerável de técnicas agrícolas têm sido desenvolvidas com o objetivo, primeiro, de otimizar a produção agrícola mas com o efeito secundário (e desejável) de diminuir a oxidação da matéria orgânica do solo, grande depositório de carbono. As tradicionais práticas de revolvimento do solo (aração, gradagem, subsolagem...) usadas para favorecer o desenvolvimento de culturas agrícolas apresentam o inconveniente de acelerar a decomposição da matéria orgânica do solo. Estas práticas melhoram superficialmente a oxigenação do solo, quebram agregados que protegem fisicamente partículas de matéria orgânica e fracionam o material vegetal morto, o que facilita a ação dos microrganismos decompositores. As práticas modernamente utilizadas que podem auxiliar não só na diminuição desta decomposição mas até mesmo no aumento nos teores de matéria orgânica nos solos em geral envolvem a diminuição ou quase completa eliminação do revolvimento (movimentação) do solo. O exemplo típico disto é a adoção do plantio direto, em que os restos de culturas são deixados sobre o solo após as colheitas.