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A seguir, realizamos uma breve apresentação do ciclo de carbono no ecossistema das pastagens. Primeiramente, abordamos, de forma geral, as principais relações entre o solo, as plantas e os animais em termos de fluxo de carbono. Esta abordagem mais genérica permite a visualização do fluxo de carbono propriamente dito, bem como, do papel de cada elemento tanto na fixação, como na liberação de carbono.

A pastagem natural é um ecossistema biológico em que ocorrem complexas interações entre a atmosfera, o solo, a biomassa vegetal e os herbívoros. Entre estes elementos ocorre uma troca de matéria e energia caracterizada pelos ciclos biogeoquímicos, ou seja, o ciclo da água, do carbono, do nitrogênio e do fósforo. As plantas, no processo de fotossíntese, fixam carbono da atmosfera através de sua parte aérea e absorvem nutrientes do solo graças ao seu sistema radicular. Desta forma os vegetais produzem matéria orgânica, a qual será utilizada pelos demais componentes do ecossistema da pastagem. Esta produção é conhecida como a produção primária (PP).

A produção primária é capturada pelos herbívoros que a realizam através do processo de pastejo. Os compostos ingeridos através da síntese dos compostos orgânicos animais geram o produto animal. Esse é repartido em músculos, sangue, gordura, ossos, leite, etc. Assim, é obtida uma segunda “oferta” de produtos transformados, a partir da produção primária e constitui a produção secundária (PS).

Componentes abióticos Energia Solar CO2 Minerais Água Componentes bióticos Autotróficos Captação Transformação e funcionamento Produção primária Componentes bióticos Heteróficos Captação Transformação e funcionamento Produção secundária Perdas Perdas Perdas Perdas Decompositores

Figura 2 - Ecossistema pastoril e as inter-relações entre seus componentes bióticos e abióticos. Fonte: Adaptado de Nabinger (1999).

A Figura 2 apresenta, de forma esquematizada, os principais componentes de um ecossistema pastoril, seu funcionamento e sua organização trófica. Os componentes abióticos do sistema resultam do meio ambiente sendo uma consequência do clima predominante da região, o qual, determina o nível de radiação solar e de água disponíveis. Essa “oferta” de elementos abióticos é capturada pelas plantas (seres autotróficos) através das folhas (mecanismo de interceptação da energia solar incidente e absorção de CO2

126 atmosférico) e das raízes (mecanismo de absorção da água e minerais). Após a absorção, esta oferta é sintetizada em compostos orgânicos, os quais, determinam a produção, ou produtividade primária.

A produção primária se constitui na matéria prima para os herbívoros (seres heterotróficos) a qual, é capturada no processo de pastejo. Após, a produção primária é transformada através da síntese dos compostos orgânicos animais gerando o produto animal, o qual é, repartido em músculos, sangue, gordura, ossos, leite, etc. Tem-se, assim, uma segunda “oferta” de produtos transformados a partir da oferta inicial do meio abiótico e que se constitui na produção, ou produtividade, secundária (NABINGER, 1999).

De acordo com Nabinger (1999), é necessário considerar que, na cadeia trófica, ocorrem perdas dentro de cada nível e, sobretudo na passagem do nível autotrófico para o nível heterotrófico. As primeiras perdas decorrem da ineficiência de utilização de energia solar disponível. O segundo e importante nível de perdas ocorre durante o pastejo. Isto é decorrência da seletividade do pastejo realizada pelo animal, pisoteio e acúmulo de dejeções mas, sobretudo, porque parte significativa da produção primária é formada por porções da planta inacessíveis aos animais, como raízes, rizomas, etc.

Por fim, a própria passagem de um nível trófico a outro determina perdas substanciais uma vez que, parte significativa da energia ingerida é utilizada na manutenção corporal e outra é perdida na forma de gases, urina e fezes. Ainda, deve-se considerar o papel dos microorganismos transformadores (decompositores) representados, principalmente, por fungos e bactérias que utilizam como fonte de energia a matéria orgânica perdida nos diferentes níveis e que atuam como recicladores do sistema.

Ainda, segundo o autor, o funcionamento da pastagem como um sistema ecológico é regido por princípios básicos que podem ser resumidos em:

- o funcionamento do sistema depende de um fluxo de energia cuja “entrada” no sistema depende da disponibilidade de radiação solar;

- a “captura” da energia incidente depende de uma superfície de folhas cujo tamanho e a eficiência de transformação de energia solar em energia química, depende da disponibilidade de nutrientes assegurada pela absorção e reciclagem dos mesmos no sistema;

- o pastejo afeta ambos processos: o fluxo de energia ao “remover” superfícies de captação, e, o ciclo de nutrientes ao acelerar a mineralização e a disponibilidade de nutrientes através de sua retirada via produto animal.

Segundo Carrere (2003), os herbívoros consomem parte da produção primária que se situa acima do solo, expiram ao redor de 70% do carbono correspondente e restituem, de forma direta ou indireta, a diferença ao solo, assim como 80 a 95% do nitrogênio ingerido. O solo, por sua vez, recebe dejetos ricos em nutrientes bem como a parte da biomassa vegetal que não é consumida e que entra em senescência, a qual, é chamada de palha (litière). Uma parte do carbono, do nitrogênio e do fósforo é acumulada no solo, enquanto que a outra, é utilizada pelos decompositores que produzem gás carbônico e nutrientes assimilados pelos vegetais.

Entretanto, existem diferentes fluxos exportados de carbono que resultam do efeito acumulado de práticas agropecuárias sobre os diferentes elementos e performances do complexo solo-vegetação. Por exemplo, o melhoramento das pastagens e a gestão de efluentes animais elevam a taxa de carbono no solo, o que contribui para o aumento do potencial de fertilidade do complexo solo-planta, principalmente nas condições de climas quentes, tais como, as condições tropicais do Brasil.

Segundo Jones (2004), o balanço líquido de carbono é difícil de ser determinado porque a adição de carbono em pastagens é combinada com a correspondente forte perda de carbono ocorrida na respiração. O potencial de sequestro de carbono da pastagem depende do tipo e da condição do ecossistema, isto é, composição, solo, manejo e clima. O manejo do solo e da vegetação para conservar e sequestrar o carbono pode ser uma alternativa viável para mitigar a acumulação de CO2 na atmosfera.

Para Soussana et. al. (2003), a acumulação de carbono no ecossistema de pradarias ocorre principalmente no interior do solo, assim, mudanças no uso da terra afetam os estoques de carbono. Já, as pradarias, contribuem para mudanças nos fluxos dos gases. O Dióxido de Carbono (CO2) é intercambiado entre o solo e a vegetação, o Óxido Nitroso

(NO2) é emitido pelo solo, e o Metano (CH4) é emitido pelo gado e pode ser intercambiado

com o solo. A magnitude destes gases varia conforme diversos fatores tais como clima, solo, vegetação, manejo e meio ambiente. Além disto, ocorrem transferências pelas colheitas, silagens, aplicações de estrumes, entre outros.

Segundo os autores, a pradaria é um ecossistema complexo, caracterizado pela ampla gama de manejos e condições do meio-ambiente e, atualmente, o perigo global dos GEEs intercambiados não é bem conhecido. Este fato fica claro em um enfoque integrado uma vez que, a escolha de manejos para redução das emissões envolve importantes trade-offs. Por exemplo, preservar as pradarias e adaptar seu manejo para melhorar o sequestro de carbono pode incrementar as emissões de CH4 e de N2O.

128 Conforme salienta Lecomte (2002), nas questões relativas à alimentação animal, não se pode dissociar o carbono do nitrogênio que entra na elaboração de proteínas. Segundo o autor, nas pastagens cultivadas e exploradas num ciclo de rebrota de três a dez semanas a composição de carbono ingerida por animal varia relativamente pouco e oscila entre 40 a 44% MS (Matéria Seca). Na medida em que a planta cresce ocorre uma diluição do nitrogênio e a mesma elabora cada vez mais celulose, a qual, tende a se lignificar, fato que resulta em variações muito pequenas na taxa de carbono. Por sua vez, a relação C/N, indicador que traduz a qualidade da pastagem oscila entre 15 e 35.

Ainda, segundo Lecomte, em termos de vegetações naturais de savanas, as taxas de carbono são muito similares, enquanto que as taxas de nitrogênio são mais baixas em função das limitações das condições de solo. A relação C/N oscila entre 20 após as queimadas até 100 para biomassas de fim de ciclo, as quais, são pobres em nitrogênio e apresentam fracos valores alimentares.

Conforme o autor, evoluindo para sistemas alimentares mais elaborados tais como os que conjugam pastagens com complementos alimentares, as taxas de carbono passam para 30 a 50% MS, apresentando uma variação mais larga que depende dos componentes utilizados na ração. Os teores de nitrogênio, em geral mais elevados, dependem da natureza dos recursos proteicos da ração. Desta forma, a relação C/N poderá evoluir entre 12 a 38.

Da mesma forma que o tipo de cobertura vegetal e o sistema de uso do solo afetam os fluxos de carbono e nitrogênio, a presença de ruminantes também apresenta efeitos sobre os ciclos biogeoquímicos, notadamente nos ciclos de carbono e nitrogênio. Conforme o sistema de produção pecuária e o manejo do rebanho os efeitos líquidos poderão, tanto tender para uma fonte de emissão, como para um ponto de sequestro de carbono. Tal afirmativa será mais detalhada na próxima seção. O importante é salientar que, em primeiro lugar, observa-se diferentes balanços do carbono conforme o tipo de uso da terra, tais como, área cultivada com culturas temporárias, culturas permanentes, pastagens nativas, pastagens nativas melhoradas, pastagens cultivadas, florestas, etc. Em segundo lugar, independentemente do tipo de rebanho, o sistema de manejo influência tanto as emissões de GEEs ocorridas por fermentação entérica como pelas causadas pelos efluentes. E, em terceiro lugar, o tipo de rebanho a ser considerado, que se diferencia pela quantidade de carbono ingerida, pelo sistema digestivo e, consequentemente, pela quantidade de carbono emitida pela fermentação entérica e pelos efluentes.

No caso específico das pastagens, os sistemas de manejo variam conforme a região, o clima, as características do solo e os objetivos econômicos do produtor. Em geral, pode-se

classificar o manejo em duas ações básicas: o pastoreio exclusivo pelo animal e o corte do pasto para a produção de feno ou de alimentos mais elaborados tais como, a silagem.

Soussana et. al. (2003), analisando o caso específico das pastagens temperadas da Europa, argumentam que, em um regime de corte, a maior parte do carbono é exportada no feno e na silagem, mas uma parte é compensada pela aplicação de esterco. Já, no pastoreio intensivo, 60% da Matéria Seca aérea é consumida pelos herbívoros domésticos, sendo que a maior parte do carbono ingerido é digestível (75% para forragens altamente digestíveis). As emissões de metano representam 5% das perdas adicionais de carbono, enquanto que 25 % a 40% do total do carbono ingerido retornam para a pastagem sob forma de excrementos (urina e fezes).

Segundo os autores, na Europa, a digestibilidade tende a ser maximizada pelas práticas culturais tais como, pastoreios frequentes e utilização de cultivares altamente digestíveis. Assim, o primeiro fator que modifica o fluxo de carbono de retorno ao solo é a pressão de pastejo. Outros efeitos do pastoreio sobre o fluxo de carbono se fazem sentir tanto pelo papel do retorno dos excrementos via mineralização e ciclo de nitrogênio, como pela desfolhação e pisoteio animal, os quais, reduzem a área foliar e a consequente fotossíntese.

Os autores identificam um maior sequestro de carbono pelas pastagens em comparação à terras cultivadas. Isto devido a três razões principais: i) a maior parte da matéria orgânica do solo que é adicionada a partir das raízes e da rizo-decomposição é protegida como partículas de matéria orgânica; ii) a maior parte desta é quimicamente estabilizada; iii) os agregados tendem a proteger a matéria orgânica nativa do solo desde a decomposição.

No contexto das regiões tropicais do Brasil existem no mínimo 80 milhões de hectares de pastagens cultivadas com espécies oriundas da África, principalmente Brachiaria spp., no entanto, a metade se encontra degradada, isto é, suportando baixas lotações, com baixa cobertura de plantas sendo, portanto, invadidas por espécies nativas não palatáveis e com população adensada (BODDEY et. al. 2004).

Silva et. al. (2004), ao analisar o estoque de carbono em pastagens cultivadas em solos sob Cerrados no Brasil, constataram que pastagens com baixa produção de Matéria Seca e baixo status de adubação apresentam menos carbono no solo do que aquelas com alta produção de Matéria Seca e melhor status de adubação. Segundo os autores, o total de carbono no solo e a produção de Matéria Seca apresentam uma alta correlação, demonstrando que a acumulação de carbono é dependente da produção de Matéria Seca, a qual, é um resultado do status da fertilização do solo. Assim, os autores constatam que a

130 acumulação de carbono no solo em pastagens degradadas ou naquelas em avançado processo de degradação não contribuem significativamente para um sumidouro de CO2

atmosférico, bem como, para a redução dos GEEs na atmosfera.

Boddey et. al. (2004), ao analisar o ciclo de nitrogênio em pastagens de Brachiaria cultivadas na região da Mata Atlântica no sul da Bahia, estudaram o efeito do acréscimo da taxa de lotação animal no fluxo de nitrogênio através do animal (consumo de forragem, produção de fezes e urinas) e através das plantas (crescimento, senescência) em pastagens de Brachiaria pastadas por gado Zebu. Segundo os autores, ao se aumentar a taxa de lotação de 2 para 4 animais/ha, o ganho anual de peso vivo por animal decresce de 153 kg para 120 Kg. Por outro lado, em geral, o ganho de peso por hectare passou de 305 kg para 360 kg por ano. Por sua vez, o nitrogênio exportado no ganho de peso animal aumentou somente de 7,3 para 8,5 kg/ha. O nitrogênio depositado na urina e no estrume em currais aumentou de 50 para 90 kg/ha e de 37 a 59 kg/ ha, respectivamente.

Além do nível de adubação e da taxa de lotação animal, a presença de leguminosas na composição das pastagens apresenta efeitos sobre o teor de matéria seca do solo, e, consequentemente nas taxas de carbono e de nitrogênio acumuladas no mesmo. Tarré et.

al. (2001), ao estudarem o efeito da presença de forrageira leguminosa nos níveis de

carbono e nitrogênio nos solos de pastagens de Brachiaria na região da Mata Atlântica, no sul da Bahia, observaram que em uma profundidade de solo de 30 cm existe um teor de carbono significativamente maior em solos cuja cobertura vegetal era composta de uma mistura de gramíneas com leguminosas do que naqueles cuja cobertura vegetal, era composta apenas por gramíneas. Segundo os autores, numa profundidade de solo de 0 – 100 cm a taxa de acumulação de carbono verificada ao longo de nove anos foi de 1,17 Mg/ha/ano no caso da mistura gramínea/leguminosa, quase o dobro do observado na presença de somente gramínea (0,66 Mg/ha/ano)

Por exemplo, na França, um solo médio (0 – 30 cm) apresenta um estoque de carbono entre 30 a 90 tC/ha ,podendo ser detalhado em três grupos de acordo com o uso da terra: i) terras de culturas anuais e perenes e com o solo descoberto apresenta um estoque reduzido para 45 tC/ha; ii) terras de campos nativos permanentes e florestas, excluindo a palha (litière), possuem um estoque de aproximadamente 70 tC/ha; e, terras com pastagens em regiões altas e terras úmidas têm um estoque médio de 90 tC/ha. Em média a diferença do estoque de carbono entre terras de cultura e pastagens é de 25 t/ha (SOUSSANA et. al. 2003).

5.2 BALANÇO DE CARBONO: FONTES DE EMISSÕES E PONTOS DE SEQUESTRO