Carbon Management in Agricultural Soils
- R. Lal
Resumo
Os solos do mundo têm sido uma importante fonte de enriquecimento da concentração atmosférica de CO2 desde o início da agricultura estabelecida, há cerca de 10.000 anos. A emissão histórica de solo C é estimada em 78 ± 12 Pg(petagramas) da emissão terrestre total de 136 ± 55 Pg, e a emissão pós-industrial de combustível fóssil de 270 ± 30 Pg. A maioria dos solos em ecossistemas agrícolas perdeu de 50% a 75% do seu pool de solo C antecedente, com a magnitude da perda variando de 30 a 60 Mg C/ha. O esgotamento da reserva de carbono orgânico do solo (COS) é exacerbado pela drenagem do solo, aragem, remoção de resíduos de culturas, queima de biomassa, agricultura de subsistência ou baixa entrada e degradação do solo por erosão e outros processos. A magnitude da depleção de C no solo é alta em solos de textura grossa (por exemplo, textura arenosa, drenagem interna excessiva, argilas de baixa atividade e má agregação), propensos à erosão do solo e outros processos degradativos. Assim, a maioria dos solos agrícolas contém solo C pool abaixo de seu potencial ecológico. Adoção de práticas de manejo recomendadas (por exemplo, plantio direto com cobertura vegetal residual, incorporação de forragens no ciclo de rotação, manutenção de um balanço positivo de nutrientes, uso de estrume e outros biossólidos), conversão de solos marginais agrícolas para uso perene, e a restauração de solos degradados e zonas húmidas podem melhorar o pool COS. O cultivo de turfeiras e a colheita de musgo de turfeiras devem ser fortemente desencorajados, e a restauração de solos degradados e ecossistemas deve ser incentivada, especialmente nos países em desenvolvimento. A taxa de sequestro de COS é de 300 a 500 Kg C/ha/ano sob práticas agrícolas intensivas, e 0,8 a 1,0 Mg/ha/ano através da restauração das zonas húmidas. Em solos com grave depleção do pool de COS, a taxa de sequestro de COS com adoção de medidas restauradoras que adicionam uma quantidade considerável de biomassa ao solo e agricultura irrigada pode ser de 1,0 a 1,5 Mg/ha/ano. Os principais mecanismos de sequestro de C no solo incluem agregação, Alta taxa de humificação dos biossólidos aplicados ao solo, transferência profunda para os horizontes subterrâneos, formação de carbonatos secundários e lixiviação de bicarbonatos na água subterrânea. A taxa de formação de carbonatos secundários pode ser de 10 a 15 Kg/ha/ano, e a taxa de lixiviação de bicarbonatos com água de irrigação de boa qualidade pode ser de 0,25 a 1,0 Mg C/ha/ano. O potencial global de sequestro de C no solo é de 0,6 a 1,2 Pg C/ano que podecerca de 15% das emissões de combustíveis fósseis.
Abstract
World soils have been a major source of enrichment of atmospheric concentration of CO2 ever since the dawn of settled agriculture, about 10,000 years ago. Historic emission of soil C is estimated at 78 ± 12 Pg out of the total terrestrial emission of 136 ± 55 Pg, and post-industrial fossil fuel emission of 270 ± 30 Pg. Most soils in agricultural ecosystems have lost 50 to 75% of their antecedent soil C pool, with the magnitude of loss ranging from 30 to 60 Mg C/ha. The depletion of soil organic carbon (SOC) pool is exacerbated by soil drainage, plowing, removal of crop residue, biomass burning, subsistence or low-input agriculture, and soil degradation by erosion and other processes. The magnitude of soil C depletion is high in coarse-textured soils (e.g., sandy texture, excessive internal drainage, low activity clays and poor aggregation), prone to soil erosion and other degradative processes. Thus, most agricultural soils contain soil C pool below their ecological potential. Adoption of recommend management practices (e.g., no-till farming with crop residue mulch, incorporation of forages in the rotation cycle, maintaining a positive nutrient balance, use of manure and other biosolids), conversion of agriculturally marginal soils to a perennial land use, and restoration of degraded soils and wetlands can enhance the SOC pool. Cultivation of peatlands and harvesting of peatland moss must be strongly discouraged, and restoration of degraded soils and ecosystems encouraged especially in developing countries. The rate of SOC sequestration is 300 to 500 Kg C/ha/yr under intensive agricultural practices, and 0.8 to 1.0 Mg/ha/yr through restoration of wetlands. In soils with severe depletion of SOC pool, the rate of SOC sequestration with adoption of restorative measures which add a considerable amount of biomass to the soil, and irrigated farming may be 1.0 to 1.5 Mg/ha/yr. Principal mechanisms of soil C sequestration include aggregation, high humification rate of biosolids applied to soil, deep transfer into the sub-soil horizons, formation of secondary carbonates and leaching of bicarbonates into the ground water. The rate of formation of secondary carbonates may be 10 to 15 Kg/ha/yr, and the rate of leaching of bicarbonates with good quality irrigation water may be 0.25 to 1.0 Mg C/ha/yr. The global potential of soil C sequestration is 0.6 to 1.2 Pg C/yr which can off-set about 15% of the fossil fuel emissions.
