Modelling nitrous oxide emissions from mown-grass and grain-cropping systems : Testing and sensitivity analysis of DailyDayCent using high frequency measurements

The lead author, Nimai Senapati (Post doc), was funded by the European community’s Seventh Framework programme (FP2012-2015) under grant agreement no. 262060 (ExpeER). The research leading to these results has received funding principally from the ANR (ANR-11-INBS-0001), AllEnvi, CNRS-INSU. We would like to thank the National Research Infrastructure ‘Agro-écosystèmes, Cycles Biogéochimique et Biodiversité (SOERE-ACBB http://www.soere-acbb.com/fr/) for their support in field experiment. We are deeply indebted to Christophe deBerranger, Xavier Charrier for their substantial technical assistance and Patricia Laville for her valuables suggestion regarding N2O flux estimation.Peer reviewedPostprin

Production and enviromental services of integrated crop livestock systems

Orientador : Prof. Dr. Paulo C. de Faccio CarvalhoCo-orientador : Prof. Dr. Aníbal de MoraesCo-orientadora : Drª. Laíse da Silveira PontesCo-orientador : Dr. Abad ChabbiCo-orientador : Dr. Antônio Carlos Vargas MottaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agronomia. Defesa: Curitiba, 27/10/2014Inclui referênciasÁrea de concentração: Produção vegetalResumo: Sistemas diversificados de produção agropecuária, tais como sistemas integrados de produção agropecuário (PISA) são uma alternativa para o aumento produção e melhorias nos ecossistemas. As características distintas destes sistemas de produção são explorar sinergias e propriedades emergentes de interações no compartimentos solo-planta-animal-atmosfera em áreas que integram os PISA, também fornecer interações ecológicas entre os diferentes ecossistemas agrícolas, como a redução da degradação química e física do solo, aumentando a matéria orgânica do solo, preservação dos recursos naturais e benefícios ambientais, como a redução das emissões de gases com efeito de estufa. Assim, a utilização da interação em PISA é fundamental para alcançar sucesso, como resultado final, para aumentar o rendimento e a sustentabilidade ecológica. O primeiro capítulo avalia o efeito árvores de um PISA sobre a qualidade e a produção de seis espécies forrageiras Axonopus catharinensis, Uruchloa brizantha cv. Marandu, capimmombaça cv. Aruana, Hemarthria altíssima cv. Florida, Cynodon spp. híbrido Tifton 85 e Paspalum notatum cv. Pensacola. O segundo capítulo avalia as emissões de N2O em um PISA com rotações de longo prazo: pastagem cortada seguida de três anos com rotações agrícolas . O terceiro capítulo aborda a questão do N2O em sistemas com diferentes manejos de pastagens (cortada vs. pastejada). Concluiu-se que as espécies de forrageiras apresentaram menor rendimento produção no PISA estudado, devido ao efeito do sombreamento das árvores. A adubação nitrogenada aumentou o valor nutritivo e produção de matéria seca das forragens. Os resultados da emissão de N2O mostraram que aração do solo aumenta a emissão de N2O do solo. A pastagem cortada também contribui para o aumento da emissão de N2O solo, comparando com a forragem pastejada. Palavras chave: N2O, rotação de culturas, forragem, manejo de pastagem, gases do efeito estufa.Abstract: Diversified agricultural systems such as integrated crop livestock systems are an alternative for achieving production and ecosystem services. The distinguishing characteristics of these production systems are that they are designed to exploit synergisms and emergent properties of interactions in the compartments soil-plantanimal- atmosphere on areas that integrate crop and livestock production systems (ICLS). ICLS also can provide opportunities to capture ecological interactions among different land use systems to make agricultural ecosystems more efficient at reducing soil chemical and physical degradation, increasing soil organic matter, enhancing biodiversity and preserving natural resources and environmental benefits as reducing greenhouse gas emission. Thus, the use of the interaction in ICLS is key to achieving success, as final result to increase ecological sustainability and yield. The first chapter evaluates the trees effect of an ICLS on the quality and production of six forage species Axonopus catharinensis, Uruchloa brizantha cv. Marandu, Megathyrsus maximus cv. Aruana, Hemarthria altissima cv. Florida, Cynodon spp. hybrid Tifton 85 and Paspalum notatum cv. Pensacola. The second chapter assesses the emission of N2O on an ICLS with long-term rotations: mowed pasture and three years crop rotations. The third chapter addresses the issue of N2O in systems with different pasture management (mowed vs. grazed). It was concluded that the forage species showed lower production in the ICLS, due to trees effect. Nitrogen increased the forage nutritional value and dry matter yield. The results of N2O emission showed that plowing increases the soil N2O emission and the mowed grassland also contributes to the increase in the soil N2O emission, compare to grazing. Key words: N2O, crop rotation, forages, pasture management, greenhouse gas

The effects of industrial waste from enzyme production on pasture growth and soil chemical properties

O resíduo líquido da indústria de enzimas (LWE) é utilizado como fertilizante por muitos agricultores. Para determinar o impacto do uso de LWE no solo, crescimento e nutrição mineral do pasto nativo, foi executado um experimento no município de Fazenda Rio Grande - PR. Os tratamentos foram cinco doses de LWE (0, 45, 90, 135 e 180m3 ha-1), aplicada em Agosto de 2006. Em 2007 uma única taxa de 60 m3 ha-1 foi aplicada. Amostras de solo foram coletadas em quatro profundidades (0-10, 10-20, 20-40 e 40-60 cm) para verificar mudanças nas propriedades químicas do solo. Foram executados cinco cortes para determinar o crescimento e condições nutricionais das plantas. Ocorreu aumento nos teores de Ca, Mg, K, P, soma de bases , saturação de bases, pHs e diminuição do H + Al e m% no solo em que o LWE foi aplicado, atuando como um composto corretivo da acidez do solo. Ocorreu aumento linear de 41 kg MS/m-3 de LWE aplicado. Também a aplicação de LWE aumentou os teores de N, K e P nas plantas no primeiro ano após a aplicação. No entanto os teores de Ca diminuíram e não houve alteração nos teores de C no tecido das plantas.Farmers have used liquid waste from the enzyme industry as fertilizer. To determine the impact of liquid waste from enzymes (LWEs) on soil properties, plant growth and nutrient content in pasture, an experiment was conducted with five different rates of LWE application (0, 45, 90, 135 and 180 m3ha-1) to a Cambisol in August 2006. In August 2007, 60 m3ha-1 of LWE was applied in every treatment. Soil was sampled on four different dates and at four different depths (0-10, 10-20, 20-40 and 40-60 cm) to verify changes in its chemical properties. Soil was improved in terms of acidity and availability of Ca2+, Mg2+, K+ and P in the 0-10 cm layer, indicating that the effect of LWE is corrective concerning these attributes. There was also improvement in pasture quality through increased levels of N, P and K in plants during the first year of waste application. The use of larger doses of LWE led to increases in productivity (42.6 kg dry weight m-3 residues). These results indicate that the application of LWE is feasible for the fertilization of this grassland containing low-fertility acidic Cambisol.

Resíduo de indústria de enzimas no crescimento da pastagem e propriedades químicas do solo

Farmers have used liquid waste from the enzyme industry as fertilizer. To determine the impact of liquid waste from enzymes (LWEs) on soil properties, plant growth and nutrient content in pasture, an experiment was conducted with five different rates of LWE application (0, 45, 90, 135 and 180 m3 ha-1) to a Cambisol in August 2006. In August 2007, 60 m3 ha-1 of LWE was applied in every treatment. Soil was sampled on four different dates and at four different depths (0-10, 10-20, 20-40 and 40-60 cm) to verify changes in its chemical properties. Soil was improved in terms of acidity and availability of Ca2+, Mg2+, K+ and P in the 0-10 cm layer, indicating that the effect of LWE is corrective concerning these attributes. There was also improvement in pasture quality through increased levels of N, P and K in plants during the first year of waste application. The use of larger doses of LWE led to increases in productivity (42.6 kg dry weight m-3 residues). These results indicate that the application of LWE is feasible for the fertilization of this grassland containing low-fertility acidic Cambisol.O resíduo líquido da indústria de enzimas (LWE) é utilizado como fertilizante por muitos agricultores. Para determinar o impacto do uso de LWE no solo, crescimento e nutrição mineral do pasto nativo, foi executado um experimento com cinco doses de LWE (0, 45, 90, 135 e 180 m3 ha-1), aplicado em um Cambissolo Háplico distrófico, em agosto de 2006. Em 2007 uma única dose de 60 m3 ha-1 foi aplicada em todos os tratamentos. Amostras de solo foram coletadas em quatro profundidades (0-10, 10-20, 20-40 e 40-60 cm) para verificar mudanças nas propriedades químicas do solo. Foram executados cinco cortes para determinar condições nutricionais e produtividade das plantas. No solo constatou-se melhoria nos parâmetros de acidez e disponibilidade de Ca2+, Mg2+, K+ e P, indicando sua ação como corretivo da acidez e fonte de nutrientes. Houve melhoria na qualidade da pastagem através do aumento dos teores de N, K e P nas plantas. O uso de doses do resíduo proporcionou aumentos médios na produtividade (42,6 kg matéria seca m-3 resíduo). Os resultados obtidos indicam que o LWE mostrou-se viável na fertilização de pastagem em Cambissolo ácido de baixa fertilidade

Resíduo de indústria de enzimas no crescimento da pastagem e propriedades químicas do solo

Farmers have used liquid waste from the enzyme industry as fertilizer. To determine the impact of liquid waste from enzymes (LWEs) on soil properties, plant growth and nutrient content in pasture, an experiment was conducted with five different rates of LWE application (0, 45, 90, 135 and 180 m3 ha-1) to a Cambisol in August 2006. In August 2007, 60 m3 ha-1 of LWE was applied in every treatment. Soil was sampled on four different dates and at four different depths (0-10, 10-20, 20-40 and 40-60 cm) to verify changes in its chemical properties. Soil was improved in terms of acidity and availability of Ca2+, Mg2+, K+ and P in the 0-10 cm layer, indicating that the effect of LWE is corrective concerning these attributes. There was also improvement in pasture quality through increased levels of N, P and K in plants during the first year of waste application. The use of larger doses of LWE led to increases in productivity (42.6 kg dry weight m-3 residues). These results indicate that the application of LWE is feasible for the fertilization of this grassland containing low-fertility acidic Cambisol.O resíduo líquido da indústria de enzimas (LWE) é utilizado como fertilizante por muitos agricultores. Para determinar o impacto do uso de LWE no solo, crescimento e nutrição mineral do pasto nativo, foi executado um experimento com cinco doses de LWE (0, 45, 90, 135 e 180 m3 ha-1), aplicado em um Cambissolo Háplico distrófico, em agosto de 2006. Em 2007 uma única dose de 60 m3 ha-1 foi aplicada em todos os tratamentos. Amostras de solo foram coletadas em quatro profundidades (0-10, 10-20, 20-40 e 40-60 cm) para verificar mudanças nas propriedades químicas do solo. Foram executados cinco cortes para determinar condições nutricionais e produtividade das plantas. No solo constatou-se melhoria nos parâmetros de acidez e disponibilidade de Ca2+, Mg2+, K+ e P, indicando sua ação como corretivo da acidez e fonte de nutrientes. Houve melhoria na qualidade da pastagem através do aumento dos teores de N, K e P nas plantas. O uso de doses do resíduo proporcionou aumentos médios na produtividade (42,6 kg matéria seca m-3 resíduo). Os resultados obtidos indicam que o LWE mostrou-se viável na fertilização de pastagem em Cambissolo ácido de baixa fertilidade