Emissões de óxido nitroso provenientes da aplicação de dejetos suínos ao solo para fins de fertilização agrícola

Abstract

A valorização agronômica dos dejetos de suínos é uma realidade, que contribui para a ciclagem de nutrientes. Entretanto, seu uso como fertilizante pode maximizar as emissões de óxido nitroso (N2O) para a atmosfera. Em Santa Catarina (SC), a legislação determina que as adubações orgânicas devam ser realizadas a fim de suprir a demanda do nutriente mais limitante, sendo os demais nutrientes suplementados via adubação mineral. Na literatura são escassas informações sobre as emissões de N2O provenientes do uso conjunto de dejetos animais e adubação mineral, baseadas nos critérios ambientais vigentes no estado. Além disso, os custos para obtenção desses dados são elevados, tornando quase que proibitiva a execução massiva de estudos dessa natureza. Assim, os objetivos desta tese foram (i) investigar o as emissões de N2O em solos adubados com dejetos de suínos associado à adubação mineral, e; (ii) verificar a viabilidade do uso do modelo DNDC (DeNitrification ? DeComposition) para a predição das emissões de N2O. O primeiro estudo foi conduzido entre junho de 2018 e março de 2019, em experimento instalado em uma fazenda de suínos no município de Braço do Norte (SC). A área experimental foi instalada em 2013 e foi conduzida em sistema de preparo mínimo do solo com sucessão de aveia-preta e milho sob delineamento experimental em blocos casualizados. Os tratamentos controle sem adubação (SA); composto de dejetos de suínos + adubação mineral suplementar (CSlim), e; dejetos de suínos + adubação mineral suplementar (DLlim) foram avaliados. As quantidades de adubo orgânico aplicadas foram de acordo com o preconizado pela legislação ambiental catarinense. As medições dos fluxos de N2O foram realizadas através de câmaras estáticas ao longo do ciclo das culturas. Os maiores fluxos de N2O foram no solo adubado com DLlim, apresentando picos intensos de emissão após a aplicação dos dejetos. As emissões anuais acumuladas de N2O variaram de 0,62 kg ha-1 N2O-N no solo SA, para 3,15 kg ha-1 N2O-N no solo com DLlim. O solo com CSlim apresentou comportamento similar ao SA, com emissão anual acumulada de 0,65 kg ha-1 N2O-N. O tratamento CSlim proporcionou redução significativa das emissões de N2O na ordem de 4,8 vezes, quando comparado ao solo com DLlim, sendo seu uso uma estratégia de redução das emissões de N2O. No segundo estudo foram geradas simulações computacionais para a predição das emissões de N2O utilizando-se o programa DNDC. Para a modelagem foram utilizados parâmetros edafoclimáticos, características dos adubos utilizados, bem como de rendimento das culturas. A validação do modelo foi realizada por meio de comparações relativas a valores totais e pontuais de emissão no campo, utilizando como referência a variação máxima admissível de ±41%. O modelo não se mostrou capaz de prever as emissões nos tratamentos SA e com DLlim. A análise de sensibilidade demostrou que as discrepâncias observadas nas simulações podem estar relacionadas a uma falta de sensibilidade do modelo em detectar os processos de desnitrificação em solos com baixo teor de C, bem como em detectar o efeito imediato da adição de C via dejetos de suínos. Sendo assim, recomendamos ajustes no modelo para condições brasileiras de cultivo.

Abstract: Agronomic valorization of pig manure is a reality, which contributes to the cycling of nutrients. However, its use as a fertilizer can maximize nitrous oxide (N2O) emissions to atmosphere. In Santa Catarina, the environmental determines that organic fertilizers must be carried out in order to supply the most limiting nutrient demand, with the other nutrients applied being via supplementary mineral fertilization. There is little information in the literature on N2O emissions from the combined use of animal manure and supplementary mineral fertilization based on environmental criteria. In addition, the costs of obtaining these data are high, making the massive execution of studies of this nature almost prohibitive. Thus, the objectives of this thesis were: (i) to investigate the N2O emissions in soils fertilized with swine manure associated with mineral fertilization, and; (ii) verify the viability of using the DNDC-model (DeNitrification ? DeComposition) to predict N2O emissions. The first study was conducted between June 2018 and March 2019, in an experiment installed on a pig farm in the municipality of Braço do Norte - SC. The experimental area was installed in 2013, and was conducted in a minimum tillage system with succession of black oats and corn under a randomized block design. The treatments were evaluated: control without fertilization (Control); compost of swine manure + supplementary mineral fertilization (CSlim), and; pig slurry + supplementary mineral fertilizer (DLlim). The amounts of organic fertilizer applied were in accordance with the recommendations of the Santa Catarina environmental legislation. Measurements of N2O fluxes were performed through static chambers throughout the crop cycle. The largest fluxes of N2O were in the soil fertilized with DLlim, showing intense emission peaks after the application of the manure. Accumulated annual N2O emissions ranged from 0.62 kg ha-1 N2O-N in the soil to 3.15 kg ha-1 N2O-N in the soil with DLlim. The soil with CSlim showed a similar behavior to Control, with an accumulated annual emission of 0.65 kg ha-1 N2O-N. The CSlim provided a significant reduction of N2O emissions in the order of 4.8 times when compared to the soil with DLlim, its use being a strategy to reduce N2O emissions. In the second study, computer simulations were generated to predict N2O emissions using the DNDC-model. For modeling, edaphoclimatic parameters, characteristics of the fertilizers used, as well as crop yield were used. The validation of the DNDC-model was performed through comparisons related to total and punctual emission values in the field, using as a reference the maximum permissible variation of ± 41%. The model was not able to predict emissions in soils Control and DLlim. The sensitivity analysis showed that the discrepancies observed in the simulations may be related to a lack of sensitivity in the model in detecting denitrification processes in soils with low C content, as well as in detecting the immediate effect of adding C via liquid waste. Therefore, we recommend adjustments to the model for Brazilian growing conditions.