Estrutura de variabilidade espacial e temporal da emissão de CO2 e atributos do solo caracterizada por dimensão fractal em área de cana-de-açúcar

Abstract

A emissão de CO2 do solo (FCO2) é influenciada por processos físicos, químicos e biológicos que afetam a produção de CO2 no interior do solo e o seu transporte para a atmosfera, variando no tempo e no espaço em função das condições ambientais e do manejo agrícola da área. O objetivo deste estudo foi investigar a correlação existente entre os padrões de estrutura de variabilidade espacial e temporal de FCO2 e atributos do solo, em área de cana-de-açúcar sob sistema de manejo cana crua, por meio de dimensão fractal (DF), derivada a partir de variogramas isotrópicos e anisotrópicos em diferentes escalas espaciais. A área experimental constituiu-se de uma malha regular de 60 × 60 m contendo 141 pontos espaçados em distâncias mínimas que variaram de 0,5 a 10 m. A emissão de CO2, temperatura e umidade do solo foram avaliadas durante 7 dias, sendo determinados os atributos físico e químicos do solo em amostragem na profundidade de 0,0 a 0,1 m. A média de FCO2 variou de 1,26 a 1,77 μmol m-2 s-1 ao longo dos dias, com dependência temporal na média e longa escalas, em alcances superiores a 20 m. Apesar do comportamento isotrópico observado para FCO2, seus valores de DF, calculados para diferentes direções, evidenciaram maior variabilidade temporal na direção paralela à linha de plantio, indicando influência das práticas de manejo adotadas na área. A variabilidade espacial de FCO2 foi mais bem evidenciada na média (20 a 30 m) e longa (40 a 60 m) escalas, com sua estrutura de variabilidade, caracterizada pelo fractograma, correlacionando-se significativamente com a maioria dos atributos do solo e apresentando comportamento similar à observada para a temperatura do solo e volume total de poros. Além disso, os fractogramas permitiram observar o comportamento da dependência espacial e temporal de FCO2 e...

Soil CO2 emission (FCO2) is influenced by physical, chemical and biological factors that affect the production of CO2 in the soil and its transport to the atmosphere, varying in time and space as a function of environmental conditions and agricultural management. The aim of this study was to investigate the correlation between spatial and temporal variability patterns of FCO2 and soil properties in sugarcane area under green management by using fractal dimension (DF), derived from isotropic and anisotropic variogram at different spatial scales. The experimental area consisted of a regular grid of 60 × 60 m containing 141 points spaced at minimum distances ranging from 0.5 to 10 m. Soil CO2 emission, soil temperature and soil moisture were evaluated over a period of 7 days, and soil physical and chemical properties were determined by sampling at a depth of 0.0 to 0.1 m. The average of FCO2 ranged from 1.26 to 1.77 mol m-2 s-1 throughout the days, with temporal dependence in the medium and large scales, at ranges of more than 20 m. Despite the isotropic behavior observed for FCO2, their DF values, calculated for different directions, showed greater temporal variability in the direction parallel to the row, indicating the influence of area management. Spatial variability of FCO2 was better evidenced in the medium (20 to 30 m) and long (40 to 60 m) scales, with its variability structure, characterized by fractogram, significantly correlated with most soil properties and similar behaving to that observed for the soil temperature and total pore volume. In addition, fractograms allowed to observe the behavior of the spatial and temporal dependence... (Complete abstract click electronic access below)