Tomografia de raios-X síncrotron: um avanço no entendimento das rotas de emissões de N2O em solos tropicais

• Processo: 23/11900-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia - Ciência do Solo
• Pesquisador responsável: João Luís Nunes Carvalho
• Beneficiário: Thaís Nascimento Pessoa
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/10573-4 - Centro de Pesquisa de Carbono em Agricultura Tropical (CCARBON), AP.CEPID
• Assunto(s): Brachiaria Gases do efeito estufa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: brachiaria | greenhouse gases | Pore size distribution | soil structure | 15N-labelled fertilizers | Gases de efeito estufa

Resumo

A estrutura do solo controla os processos químicos, físicos e biológicos no solo, incluindo as emissões de óxido nitroso (N2O). Práticas de manejo do solo, como sistemas de integração lavoura-pecuária (ILP), interferem nos mecanismos de agregação do solo e na dinâmica do espaço poroso, principalmente na formação de bioporos, como resultado da introdução de espécies de Brachiaria. As hipóteses desta proposta são (i) o uso de espécies de Brachiaria aumentam a porosidade inter e intra-agregados em pastagens e sistemas ILP; (ii) o sistema de sucessão de culturas possui poros intra-agregados com baixa conectividade, promovendo hotspots para emissões de N2O para vias de desnitrificação, favorecendo locais de acúmulo de água; (iii) o aumento da resolução e a identificação de poros menores dentro dos agregados fornecem informações sobre a heterogeneidade espacial da microescala e, portanto, espera-se que forneçam informações diferentes sobre os possíveis hotspots de emissões de N2O. Portanto, os principais objetivos desta proposta são (i) quantificar as emissões de N2O do solo em um ambiente controlado usando fertilizante marcado com 15N para quantificar as vias de emissão de N2O (nitrificação ou desnitrificação); (ii) decifrar como os parâmetros do espaço poroso do solo (por exemplo, porosidade, distribuição do tamanho dos poros, conectividade e tortuosidade) e as propriedades físico-hídricas do solo influenciam as emissões de N2O, avaliadas por técnicas tradicionais e tomografia baseada em radiação síncrotron (SRXCT); e (iii) identificar correlações entre as emissões de N2O e os parâmetros do espaço poroso do solo. Para atingir os objetivos apresentados nesta proposta, o Plano de Trabalho será realizado em duas fases. A primeira fase incluirá amostragem de campo em parcelas experimentais para melhor compreensão da influência do uso e manejo do solo nas propriedades físico-hídricas do solo. A segunda fase do plano está relacionada a um experimento de incubação para verificar o comportamento das emissões de N2O, além de experimentos com tomografia computadorizada de alta resolução (SRXCT) na linha de luz Mogno do Sirius (LNLS/CNPEM). Os locais experimentais estão localizados na EMBRAPA Agrossilvipastoril, em Sinop, Estado de Mato Grosso, Brasil. O experimento vem sendo conduzido por 12 anos, sob um Latossolo Vermelho Amarelo típico, textura argilosa. Os resultados desta proposta visam elucidar os mecanismos dominantes de emissões de N2O em solos tropicais sob sucessão de culturas em plantio direto, sistema ILP e pastagem. A proposta traz uma novidade sobre o estudo da interface da estrutura de um solo tropical, a aplicação da técnica de tomografia computadorizada de alta resolução (SRXCT) utilizando fonte síncrotron de quarta geração e o uso de isótopos estáveis em fertilizantes marcados com 15N para quantificar a contribuição das vias de nitrificação e desnitrificação. A combinação de técnicas tradicionais e avançadas proporcionará avanços no estudo das emissões de N2O, um processo dinâmico que ocorre nos solos e é altamente influenciado pela estrutura do solo, além de contribui para elucidar os mecanismos dominantes das emissões de N2O em solos tropicais sob diferentes condições de uso da terra.