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Tipo: Tese
Título: Land use change, soil physical properties and carbon stocks at a sandy soil domain of a Cerrado agriculture frontier
Mudança de uso de solo, propriedades físicas e estoque de carbono no solo em um domínio arenoso de uma fronteira agrícola do Cerrado
Autor(es): Silva, Emily Ane Dionizio da
Abstract: The rapid expansion of agriculture in the Brazilian Cerrado has raised concerns about water resources conservation and about greenhouse gases emissions. The largest and most dynamic agricultural frontier of the country known as MATOPIBA is located in this biome, also the largest producer of cotton, the Western Bahia. In order to evaluate how the land use changes affect the physical and hydraulic soil properties and carbon emissions in this region, this study collected data on physical soil properties and carbon stocks for different land use, land cover types, and developed an historical reconstruction of spatial patterns of carbon stocks during the 1990-2018 period. There are seven main conclusions in this thesis: First, intensive soil use increases soil compaction and reduces the saturated hydraulic conductivity (water infiltration velocity) of the soil. Analysis of physical and hydraulic properties indicate that soils under intensive use (Irrigated Agriculture, Rainfed Agriculture and Pasture) present higher density and lower saturated hydraulic conductivity than soils under natural vegetation (Forest Formations and native Cerrado). Second, intensive land use can increase the occurrence of surface runoff events. Although soils of Western Bahia present high infiltration capacity, its intensive use decreases this capacity and increases the chances of erosion. For rainfall with intensity of 50 mm hour-1, surface runoff is expected in 62% of Irrigated areas, 41% of Pasture areas, 29% of Rainfed Agriculture areas, 15% of Forest areas and 5% of the Cerrado areas visited. For rainfall with intensity of 100 mm hour-1, it is expected that surface runoff will occur in 95% of Irrigated areas, 73% of Pasture areas, 62% of Rainfed Agriculture areas, 20% of Forest areas and 32% of Cerrado areas visited. Absence of runoff should occur only in cases of rainfall intensity of less than 10 mm hour -1 or less. Third, it is extremely likely that the replacement of Forest Formations by Pasture implies in a reduction of SCS100 by 37.3% (p-value = 0.031), and it is very likely that the replacement of Forest Formations by Rainfed Agriculture reduces SCS100 by 30.3% (p-value = 0.053). Fourth, it is likely that conversion of savanna formations to Rainfed Agriculture or Pasture decreases SCS100 by 18.2%(p-value = 0.269) and 26.4% (p-value = 0155). Fifth, it is more likely than not that the conversion of Forest Formations to Irrigated Agriculture reduces SCS100, and that conversion of Cerrado Formations to Irrigated Agriculture increases the SCS 100 by 11.1% (p-value = 0.455). Sixth, it is extremely likely that the conversion of Pasture (p-value = 0.022) or Rainfed Agriculture (p-value = 0.034) to Irrigated Agriculture increases SCS100 . Finally, it was estimated that, historically, Western Bahia lost 7.74% of the total carbon stock, with a decrease from 112 Tg-C in 1990 to 103 Tg-C in 2018. Despite the limitations and uncertainties associated with our results, it is possible to conclude that the impacts of land use change are a reality on the agricultural frontier of the Cerrado and there is an urgent need to monitor how these changes occur over time. A temporal monitoring of these effects is crucial to identify management practices and the time scale needed to change the carbon loss trend, contributing to the development of effective gas emission mitigation strategies and the development of sustainable agriculture in the region.
A rápida expansão da agricultura no Cerrado brasileiro tem trazido preocupações quanto à conservação dos recursos hídricos e às emissões de gases de efeito estufa. A maior e mais dinâmica fronteira agrícola do país, conhecida como MATOPIBA, está localizada neste bioma, e também é a maior região produtora de algodão do país, o Oeste da Bahia. Com o objetivo de avaliar como a mudança de uso do solo nesta região afeta as propriedades físicas e hidráulicas do solo da região, e o balanço de carbono, este estudo coletou dados de propriedades físicas e hidráulicas, e de estoque de carbono do solo para diferentes tipos de uso e cobertura da terra, seguido pela elaboração de uma reconstrução histórica dos padrões espaciais de carbono no período de 1990 a 2018. Esta tese chegou a sete conclusões principais: Primeiro, o uso intensivo aumenta a compactação do solo e reduz a condutividade hidráulica saturada (velocidade de infiltração da água) do solo. As análises das propriedades físicas e hidráulicas indicam que solos sob uso intensivo (Agricultura Irrigada, Agricultura de Sequeiro e Pastagem) apresentam maior densidade e menor condutividade hidráulica saturada do que os solos sob vegetação natural (Formações Florestais e Cerrado nativo). Segundo, o uso intensivo do solo pode aumentar a ocorrência de eventos de escoamento superficial. Embora os solos do Oeste da Bahia apresentem alta capacidade de infiltração, o uso intensivo do solo diminui esta capacidade e aumenta as chances de erosão. Para chuvas de intensidade 50 mm h-1, espera-se a ocorrência de escoamento superficial em 62% das áreas Irrigadas, 41% das áreas de Pastagem, 29% das áreas de Agricultura de Sequeiro, 15% das áreas de Floresta e 5% das áreas de Cerrado. Para chuvas de intensidade 100 mm hora-1, espera-se que ocorra escoamento superficial em 95% das áreas Irrigadas, 73% das áreas de Pastagem, 62% das áreas de Agricultura de Sequeiro, 20% das áreas de Floresta e 32% das áreas de Cerrado. Ausência de escoamento superficial deve ocorrer apenas em chuvas de intensidade inferiores a 10 mm hora-1. Terceiro, é extremamente provável que a substituição de Formações Florestais por Pastagem reduza os estoques de carbono no solo em 37.3% (p-valor = 0.031), e é muito provável que a substituição de Formações Florestais por Agricultura de Sequeiro reduza os estoques de carbono no solo em 30.3% (p-valor = 0.053), para camada de 0-100 cm. Quarto, é provável que a conversão de Cerrado para Agricultura de Sequeiro ou Pastagem diminua o carbono no solo em 18.2% (p-valor = 0.269), e 26.4% (p-valor = 0.155), para camada de 0-100 cm. Quinto, existe mais de 50% de chance de que a conversão de Florestas em Agricultura Irrigada não reduza o estoque de carbono no solo (p-valor = 0.704), e que a conversão de Cerrado em Agricultura Irrigada aumente os estoques de carbono em 11.1% (p-valor = 0.455). Sexto, é extremamente provável que a conversão de Pastagens (p-valor = 0.022) ou de Agricultura de Sequeiro (p-valor = 0.034) em Agricultura Irrigada, aumente o estoque de carbono no solo de 0-100 cm. Por fim, estimou-se que historicamente o Oeste da Bahia perdeu 7.74% do total de carbono estocado com diminuição de 112 Tg-C em 1990 para 103 Tg-C em 2018. Apesar das limitações e incertezas associadas aos resultados, é possível concluir que os impactos da mudança de uso do solo são uma realidade na fronteira agrícola do Cerrado e que existe uma necessidade urgente de monitorar como essas mudanças ocorrem ao longo do tempo. O monitoramento temporal destes efeitos é crucial para identificar as práticas de manejo e o tempo necessário para mudar a tendência de perda de carbono, contribuindo para elaboração de estratégias efetivas de mitigação de emissões e desenvolvimento de uma agricultura sustentável na região.
Palavras-chave: Meteorologia Aplicada
Física do solo
Carbono
Solos arenosos
Agricultura
Cerrados
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Titulação: Doutor em Meteorologia Aplicada
Citação: SILVA, Emily Ane Dionizio da. Mudança de uso de solo, propriedades físicas e estoque de carbono no solo em um domínio arenoso de uma fronteira agrícola do Cerrado. 2019. 89 f. Tese (Doutorado em Meteorologia Aplicada) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2019.
URI: https://locus.ufv.br//handle/123456789/27676
Data do documento: 19-Mar-2019
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