Soil CO2 emission of sugarcane fields as affected by topography

Abstract

A variação temporal e espacial da emissão de CO2 solo-atmosfera é influenciada por inúmeros atributos do solo relacionados à produção de CO2 e à difusão do gás no solo. Ainda são escassos, entretanto, estudos visando compreender o efeito da topografia na variação da emissão deste gás, especialmente em áreas agrícolas da região tropical. O objetivo deste trabalho foi estudar a variação temporal e espacial da emissão de CO2 solo-atmosfera e sua relação com atributos do solo em área de cultivo de cana-de-açúcar sob diferentes formas de relevo e posições na encosta. A média da emissão de CO2 no período de sete meses de estudo variou entre 0,23 e 0,71; 0,27 e 0,90 e 0,31 e 0.80 g CO2 m-2 h- 1, nas posições côncava (Conc), encosta superior (BackS) e encosta inferior (FootS), respectivamente. A variação temporal da emissão em cada uma das áreas foi explicada por uma relação exponencial entre emissão de CO2 e temperatura do solo, e uma relação linear da emissão deste gás com a umidade do solo. O valor de Q10 foi 1,98 (± 0,34); 1,81 (± 0,49) e 1,71 (± 0,31) para Conc, BackS e FootS, respectivamente. Densidade do solo, macroporosidade, resistência do solo à penetração, agregação e conteúdo de carbono orgânico oxidável explicaram as variações observadas na emissão de CO2, especialmente quando se compara a posição côncava com a encosta superior. O efeito do relevo e da posição topográfica sobre a variação da emissão de CO2 do solo foi dependente da época de amostragem.

The spatial and temporal variation of soil CO2 emission is influenced by several soil attributes related to CO2 production and its diffusion in the soil. However, few studies aiming to understand the effect of topography on the variability of CO2 emissions exist, especially for cropping areas of tropical regions. The objective of this study was to evaluate the spatial and temporal changes of soil CO2 emission and its relation to soil attributes in an area currently cropped with sugarcane under different relief forms and slope positions. Mean CO2 emissions in the studied period (seven months) varied between 0.23 and 0.71, 0.27 and 0.90, and 0.31 and 0.80 g m-2 h-1 of CO2 for concave (Conc), backslope (BackS) and footslope (FootS) positions, respectively. The temporal variability of CO2 emissions in each area was explained by an exponential relation between the CO2 emission and soil temperature and a linear relation between CO2 emission and soil water content. The Q10 values were 1.98 (± 0.34), 1.81 (± 0.49) and 1.71 (± 0.31) for Conc, BackS and FootS, respectively. Bulk density, macroporosity, penetration resistance, aggregation and oxidizable organic carbon content explain the changes in soil CO2 emission observed, especially when the Conc position was compared to BackS. The effect of relief form and topographic position on soil CO2 emission variation was dependent on the time of measurement.