Fuel consumption by agricultural machinery: a review of pollutant emission control technologies / Consumo de combustível por máquinas agrícolas: uma revisão das tecnologias de controle de emissão de poluentes

Most energy used to operate agricultural machines in the field is generated from fossil fuel combustion. The combustion process emits atmospheric pollutants, increasing the emission of greenhouse gases (GHGs). In this context, this review is to discuss technologies for mitigating diesel engine GHG emissions to advance sustainable development in the agricultural machinery sector. This paper presents strategies and technologies widely adopted by agricultural machinery manufacturers in controlling pollutant emissions during fuel combustion. The findings of this study encompass sustainable alternative technologies, such as selective catalytic reduction, exhaust gas recirculation, diesel particulate filter, and fuels. This study helps reveal the environmental impact of agricultural field operations that generate GHG emissions.

Grande parte da energia utilizada para o funcionamento das máquinas agrícolas em suas operações no campo ainda é resultante da combustão de combustíveis fósseis. O processo de combustão provoca a emissão de poluentes atmosféricos que contribuem para o aumento dos Gases de Efeito Estufa (GEE). Neste contexto, esta revisão tem como objetivo descrever as tecnologias que contribuem para mitigar as emissões de GEE pelos motores de ciclo Diesel, a fim de contribuir para a compreensão e o desenvolvimento da sustentabilidade no setor de máquinas agrícolas. São apresentadas as estratégias e tecnologias que comumente estão sendo adotadas pelos fabricantes de máquinas agrícolas para o controle das emissões de poluentes, durante o processo de combustão do combustível. Os achados do estudo apresentam as alternativas tecnológicas sustentáveis como a Selective Catalytic Reduction, Exhaust Gas Recirculation, Diesel Particulate Filter, e sobre o uso de combustíveis alternativos. Ainda, contribui para o entendimento do impacto ambiental das operações agrícolas em campo, que provocam as emissões de GEE.

Fuel consumption by agricultural machinery: a review of pollutant emission control technologies / Consumo de combustível por máquinas agrícolas: uma revisão das tecnologias de controle de emissão de poluentes

ABSTRACT: Most energy used to operate agricultural machines in the field is generated from fossil fuel combustion. The combustion process emits atmospheric pollutants, increasing the emission of greenhouse gases (GHGs). In this context, this review is to discuss technologies for mitigating diesel engine GHG emissions to advance sustainable development in the agricultural machinery sector. This paper presents strategies and technologies widely adopted by agricultural machinery manufacturers in controlling pollutant emissions during fuel combustion. The findings of this study encompass sustainable alternative technologies, such as selective catalytic reduction, exhaust gas recirculation, diesel particulate filter, and fuels. This study helps reveal the environmental impact of agricultural field operations that generate GHG emissions.

RESUMO: Grande parte da energia utilizada para o funcionamento das máquinas agrícolas em suas operações no campo ainda é resultante da combustão de combustíveis fósseis. O processo de combustão provoca a emissão de poluentes atmosféricos que contribuem para o aumento dos Gases de Efeito Estufa (GEE). Neste contexto, esta revisão tem como objetivo descrever as tecnologias que contribuem para mitigar as emissões de GEE pelos motores de ciclo Diesel, a fim de contribuir para a compreensão e o desenvolvimento da sustentabilidade no setor de máquinas agrícolas. São apresentadas as estratégias e tecnologias que comumente estão sendo adotadas pelos fabricantes de máquinas agrícolas para o controle das emissões de poluentes, durante o processo de combustão do combustível. Os achados do estudo apresentam as alternativas tecnológicas sustentáveis como a Selective Catalytic Reduction, Exhaust Gas Recirculation, Diesel Particulate Filter, e sobre o uso de combustíveis alternativos. Ainda, contribui para o entendimento do impacto ambiental das operações agrícolas em campo, que provocam as emissões de GEE.

Methane emission, milk yield and behavior of ewes kept on pastures or supplemented with concentrate based on corn grain or whole cottonseed / Emissão de metano, produção de leite e comportamento de ovelhas mantidas em pastagem ou suplementadas com concentrado à base de milho grão ou caroço de algodão

This study aimed to evaluate methane emission, milk yield and behavior of ewes kept exclusively on irrigated pasture of Tifton 85 grass (Cynodon spp.) or supplemented with ground corn or whole cottonseed (WCS) based concentrates. Twelve Lacaune x Santa Ines ewes (43.07±0.83 kg of body weight, 77±24 days after parturition, on average) were distributed in replicated 3x3 Latin square. Treatments consisted of three diets: pasture (no concentrate supplementation); corn (pasture + corn-based supplement); whole cottonseed (pasture + whole cottonseed-based supplement), offering 0.5 kg/ewe/day. The WCS group showed the highest concentrate dry matter intake (DMI) (p=0.049) and crude protein (CP) intake (p=0.001) compared to the others. There was no difference on total DMI (p=0.115) for the tested diets. Animals exclusively kept on pasture had the greatest forage DMI (p=0.004), lowest CP digestibility (p=0.015), showed longer grazing time (p=0.01) and shorter idle time (p=0.01) compared to the supplemented groups. Milk yield (0.36 kg/ewe/day) (p=0.15) and methane emission (33.12 g/ewe/day) (p=0.95) were similar for all three evaluated groups. Supplementation with concentrate based on corn or whole cottonseed does not improve productive performance nor decrease methane emission. However, lactating ewes kept exclusively in pasture show longer grazing time, without changes in milk yield and methane emission.

Objetivou-se avaliar a emissão de metano, a produção de leite e o comportamento de ovelhas mantidas exclusivamente em pastagem irrigada de Tifton 85 (Cynodon spp.) ou suplementadas com concentrados à base de milho grão ou caroço de algodão. Doze ovelhas Lacaune x Santa Inês (43,07±0,83 kg de peso corporal e 77±24 dias após a parição, em média) foram distribuídas em quadrados latinos 3x3 replicados. Os tratamentos consistiram em três dietas: pastagem (sem suplementação concentrada); milho (pastagem + suplemento à base de milho); caroço de algodão integral (pastagem + suplemento à base de caroço de algodão), oferecendo 0,5 kg/ovelha/dia. O grupo caroço de algodão apresentou maior consumo de matéria seca (CMS) (P=0,049) e consumo de proteína bruta (PB) (P=0,001) em relação aos demais. Não houve diferença no CMS total (P=0,115) para as dietas testadas. Os animais exclusivamente em pastagem apresentaram maior consumo de forragem (P=0,004), menor digestibilidade da PB (P=0,015), maior tempo em pastejo (P=0,01) e menor tempo em ócio (P=0,01), em relação aos grupos suplementados. A produção de leite (0,36 kg/ovelha/dia) (P=0,15) e a emissão de metano (33,12 g/ovelha/dia) (P=0,95) foram semelhantes nos três grupos avaliados. A suplementação com concentrado à base de milho grão ou caroço de algodão não melhorou o desempenho produtivo e não reduziu a emissão de metano. Entretanto, as ovelhas lactantes mantidas exclusivamente em pastagem apresentaram maior tempo em pastejo, sem alterações na produção de leite e na emissão de metano.

Patterns of production and sustainability of cattle ranching in the state of Pará - Brazilian Amazon / Padrões de produção e sustentabilidade da pecuária bovina no estado do Pará - Amazônia Brasileira

The aim of this study was to analyze the production patterns present in rural properties producing cattle in the micro-regions that make up the state of Pará. Exploratory Factor Analysis (EFA) was applied to identify the patterns, and these data are used to evaluate correlation between the heterogeneity of rural properties and the environmental impact on the identified patterns. The theoretical contribution is based on discussions on global impacts of food production and environmental sustainability and the impacts of livestock production systems in Brazil and the Amazon. Survey data were taken from the 2017 Agricultural Census, available for the 144 municipalities in the state, and pooled into 22 micro-regions. Three patterns of rural properties were identified: the first related to conservation management practices and called transition management; the second highlights aspects associated with information technology and communication (ICT) and productivity called technical productive efficiency; the third indicates the importance of social organization and access to information called social participation. With these patterns, it was possible to develop the Traditional Performance Indicator (TPI), in which the micro-regions of São Félix do Xingu, Itaituba and Conceição do Araguaia were those with the highest values of this indicator, water protection practices are present in the properties, however, in precarious conditions, and conservation practices are rarely used. The correlation between heterogeneity, measured by the size of pasture area in each microregion, and the TPI is positive, strong and significant. In this transition context, public policies are essential to provide access to infrastructure, credit and good animal health and biotechnology practices.(AU)

O objetivo deste estudo foi analisar os padrões de produção presentes nos estabelecimentos rurais produtores de gado bovino nas microrregiões que formam o estado do Pará. Foi aplicada a técnica estatística de Análise Fatorial Exploratória (AFE) para identificar os padrões, e com esses dados avaliar a correlação entre a heterogeneidade das propriedades rurais produtoras e o impacto ambiental nos padrões identificados. O aporte teórico está ancorado nas discussões sobre os impactos globais da produção de alimentos e a sustentabilidade ambiental e os impactos da pecuária no Brasil e na Amazônia. Os dados da pesquisa foram extraídos do Censo Agropecuário de 2017, disponíveis para os 144 municípios do estado, e agregados em 22 microrregiões. Foram identificados três padrões de estabelecimentos rurais: o primeiro relacionado as práticas de gestão conservacionistas e denominado de gestão em transição; o segundo destaca aspectos associados a tecnologia de informática e comunicação (TIC) e a produtividade denominado de eficiência técnica produtiva; o terceiro indica a importância da organização social e o acesso a informação denominado de participação social. Com os resultados desses padrões foi possível gerar o Indicador de Desempenho Tradicional (IDT), em que as microrregiões de São Félix do Xingu, Itaituba e Conceição do Araguaia foram aquelas com maior nível desse indicador, as práticas de proteção das águas se fazem presente nas propriedades, porém, em condições precárias, e as práticas conservacionistas são pouco empregadas. A correlação entre a heterogeneidade, medida pelo tamanho da área de pasto em cada microrregião, e o IDT é positiva, forte e significativa. Nesse contexto de transição, as políticas públicas são essenciais para proporcionar acesso a infraestrutura, crédito e boas práticas de saúde animal e biotecnologia.(AU)

Estimation of leaf nitrogen levels in sugarcane using hyperspectral models / Modelagem hiperespectral na quantificação de nitrogênio foliar em cana-de-açúcar

Sugarcane is a good source of renewable energy and helps reduce the emission of greenhouse gases. Nitrogen has a critical role in plant growth; therefore, estimating nitrogen levels is essential, and remote sensing can improve fertilizer management. This field study selects wavelengths from hyperspectral data on a sugarcane canopy to generate models for estimating leaf nitrogen concentrations. The study was carried out in the municipalities of Piracicaba, Jaú, and Santa Maria da Serra, state of São Paulo, in the 2013/2014 growing season. The experiments were carried out using a completely randomized block design with split plots (three sugarcane varieties per plot [variety SP 81-3250 was common to all plots] and four nitrogen concentrations [0, 50, 100, and 150 kgha-¹] per subplot) and four repetitions. The wavelengths that best correlated with leaf nitrogen were selected usingsparse partial least square regression. The wavelength regionswere combinedby stepwise multiple linear regression. Spectral bands in the visible (700-705 nm), red-edge (710-720 nm), near-infrared (725, 925, 955, and 980 nm), and short-wave infrared (1355, 1420, 1595, 1600, 1605, and 1610 nm) regions were identified. The R² and RMSE of the model were 0.50 and 1.67 g.kg-¹, respectively. The adjusted R² and RMSE of the models for Piracicaba, Jaú, and Santa Maria were 0.31 (unreliable) and 1.30 g.kg-¹, 0.53 and 1.96 g.kg-¹, and 0.54 and 1.46 g.kg-¹, respectively. Our results showed that canopy hyperspectral reflectance can estimate leaf nitrogen concentrations and manage nitrogen application in sugarcane.

A cana-de-açúcar se destaca como uma das fontes de energia renovável frente às estratégias para reduzir a emissão de gases causadores do efeito estufa. O nitrogênio é um dos mais significativos devido ao seu impacto no crescimento de folhas e colmos. Portanto, o monitoramento eficiente do nitrogênio aplicado é essencial e o sensoriamento remoto se apresenta como uma alternativa na melhoria do gerenciamento da adubação. O presente trabalho teve por objetivo selecionar comprimentos de onda a partir de dados hiperespectrais de dossel da cana-de-açúcar para geração de modelos na predição da concentração de Nitrogênio. O estudo foi realizado em experimentos de campo instalados nos municípios de Piracicaba, Jaú e Santa Maria da Serra, estado São Paulo, na safra 2013/2014. Cada experimento foi alocado em blocos ao acaso, com parcelas subdivididas e quatro repetições, com variedades de cana-de-açúcar na parcela (três variedades por local, sendo a SP 81-3250 comum à todos) e doses de nitrogênio (0, 50, 100 e 150 kg.ha-1) na subparcela. Na seleção dos comprimentos de onda que melhor se correlacionam com o TFN foi utilizada a metodologia sPLS. Posteriormente, foi realizada a combinação linear dos comprimentos de onda selecionados pela metodologia sPLS, por meio de Regressão Linear Múltipla por Stepwise (SMLR). Foram identificadas bandas importantes nas regiões do visível (700 a 705 nm), red-edge(710 a 720 nm), infravermelho próximo (725, 925, 955 e 980 nm) e infravermelho de ondas curtas (1355, 1420, 1595, 1600, 1605 e 1610 nm). O modelo de predição de TFN teve valores de R² de 0,50 e o RMSE de 1,67 g.kg-¹. Os modelos gerados para Piracicaba, Jaú e Santa Maria obtiveram R² ajustados e RMSE, respectivamente, de 0,31 considerado não confiável (1,30 g.kg-¹), 0,53 (1,96 g.kg-¹) e 0,54 (1,46 g.kg-¹). Os sensores hiperespectrais de dossel podem ser utilizados para predição do TFN e monitoramento de aplicação de nitrogênio em cana-de-açúcar.

Energy efficiency and emissions of CO2, CH4, and N2O in organic and conventional rice production / Eficiência energética e emissões de CO2, CH4 e N2O em arroz sob cultivo orgânico e convencional

Rice is the second-most produced cereal worldwide and actively contributes to greenhouse gas (GHG) emissions, particularly methane, especially under deepwater production. Assessments of energy efficiency (EE) and GHG emissions can indicate the sustainability level of agrosystems and support decisions related to the reduction of production costs and environmental pollution. This study aimed to assess both EE and GHG emissions in organic and conventional rice production in the Southern region of Brazil. For this study, eight rice fields were evaluated. Energy inputs and outputs were calculated by multiplying the production input amounts by their respective calorific values or energy coefficients at each stage of production. EE was determined using the ratio between the total energy output and the total energy consumed during the production process. GHG emissions were estimated using the principles of the lifecycle assessment methodology in addition to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) recommendations. Each 1.0 MJ consumed during the production of organic and conventional rice produced renewable energy averages of 10.5 MJ and 7.90 MJ, respectively, as grains. The primary energy expenses for organic rice were represented by seeds, fuel, tractors, and agricultural machinery and implements, and those for conventional rice were seeds, fuel, and fertilizers. Each kilogram of organic and conventional rice produced accounted for the emission of 0.21 and 0.32 kg of CO2eq, respectively, during the production cycles and delivery to the warehouse, with seeds, fuel, and fertilizers being the main sources of CO2eq emissions to the atmosphere.

O arroz é o segundo cereal mais cultivado no mundo e contribui ativamente nas emissões de GEE, principalmente em áreas produzidas sob inundação, com destaque para a produção de gás metano. A eficiência energética (EE) e as emissões de gases de efeito estufa (GEE) podem indicar o nível de sustentabilidade dos agrossistemas e a tomada de decisões relativas à redução dos custos de produção e poluição do ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a EE e emissões de GEE nas culturas do arroz sob cultivo orgânico e convencional na região sul do Brasil. Para isso, foram avaliadas oito áreas de arroz. As entradas e saídas de energia foram calculadas pela multiplicação da quantidade de produtos utilizados para a produção de arroz pelos seus respectivos poderes caloríficos ou coeficientes energéticos em cada etapa de produção. A EE foi obtida pela razão entre a quantidade de energia total de saída e o consumo total de energia durante o processo produtivo. Para estimar a emissão de GEE, foram aplicados princípios da metodologia de avaliação do ciclo de vida e recomendações do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Para cada 1,0 MJ de energia consumida na produção orgânica de arroz sob os sistemas orgânico e convencional, se produziram respectivamente em média, 10,5 MJ e 7,90 MJ de energia renovável, na forma de grãos. Os principais gastos energéticos no arroz orgânico foram com sementes, combustível, tratores, máquinas e implementos agrícolas e para o arroz convencional foram sementes, combustível e fertilizantes. Para cada 1 kg de grãos dos sistemas orgânicos e convencional são emitidos respectivamente 0,21 e 0,32 kg de CO2eq durante seus ciclos de produção e entrega no armazém, sendo as sementes, combustíveis e fertilizantes as principais fontes de emissão de CO2eq à atmosfera.

Energy efficiency and emissions of CO2, CH4, and N2O in organic and conventional rice production / Eficiência energética e emissões de CO2, CH4 e N2O em arroz sob cultivo orgânico e convencional

Rice is the second-most produced cereal worldwide and actively contributes to greenhouse gas (GHG) emissions, particularly methane, especially under deepwater production. Assessments of energy efficiency (EE) and GHG emissions can indicate the sustainability level of agrosystems and support decisions related to the reduction of production costs and environmental pollution. This study aimed to assess both EE and GHG emissions in organic and conventional rice production in the Southern region of Brazil. For this study, eight rice fields were evaluated. Energy inputs and outputs were calculated by multiplying the production input amounts by their respective calorific values or energy coefficients at each stage of production. EE was determined using the ratio between the total energy output and the total energy consumed during the production process. GHG emissions were estimated using the principles of the lifecycle assessment methodology in addition to the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) recommendations. Each 1.0 MJ consumed during the production of organic and conventional rice produced renewable energy averages of 10.5 MJ and 7.90 MJ, respectively, as grains. The primary energy expenses for organic rice were represented by seeds, fuel, tractors, and agricultural machinery and implements, and those for conventional rice were seeds, fuel, and fertilizers. Each kilogram of organic and conventional rice produced accounted for the emission of 0.21 and 0.32 kg of CO2eq, respectively, during the production cycles and delivery to the warehouse, with seeds, fuel, and fertilizers being the main sources of CO2eq emissions to the atmosphere.(AU)

O arroz é o segundo cereal mais cultivado no mundo e contribui ativamente nas emissões de GEE, principalmente em áreas produzidas sob inundação, com destaque para a produção de gás metano. A eficiência energética (EE) e as emissões de gases de efeito estufa (GEE) podem indicar o nível de sustentabilidade dos agrossistemas e a tomada de decisões relativas à redução dos custos de produção e poluição do ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a EE e emissões de GEE nas culturas do arroz sob cultivo orgânico e convencional na região sul do Brasil. Para isso, foram avaliadas oito áreas de arroz. As entradas e saídas de energia foram calculadas pela multiplicação da quantidade de produtos utilizados para a produção de arroz pelos seus respectivos poderes caloríficos ou coeficientes energéticos em cada etapa de produção. A EE foi obtida pela razão entre a quantidade de energia total de saída e o consumo total de energia durante o processo produtivo. Para estimar a emissão de GEE, foram aplicados princípios da metodologia de avaliação do ciclo de vida e recomendações do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Para cada 1,0 MJ de energia consumida na produção orgânica de arroz sob os sistemas orgânico e convencional, se produziram respectivamente em média, 10,5 MJ e 7,90 MJ de energia renovável, na forma de grãos. Os principais gastos energéticos no arroz orgânico foram com sementes, combustível, tratores, máquinas e implementos agrícolas e para o arroz convencional foram sementes, combustível e fertilizantes. Para cada 1 kg de grãos dos sistemas orgânicos e convencional são emitidos respectivamente 0,21 e 0,32 kg de CO2eq durante seus ciclos de produção e entrega no armazém, sendo as sementes, combustíveis e fertilizantes as principais fontes de emissão de CO2eq à atmosfera.(AU)

Volatilization of ammonia in systems of treatment of swine manure with aquatic macrophytes / Volatilização de amônia em sistemas de tratamento de dejetos de suínos com macrófitas aquáticas

The usage of aquatic plants represents an alternative in the treatment of residues originating from swine. In these systems, one of the N removal methods is the ammonium (NH4 +) uptake and volatilization of ammonia (NH3). In this way, the objective of this work was to evaluate the volatilization rates of NH3 in waste treatment systems swine fluids (SSF) with aquatic macrophytes, as well as the concentration of NH 4+ present in the swine fluids. The experiment was carried out at Campus II/UNOESTE. The treatment systems were composed of 16 boxes of PVC and characterized as: T1 = Control sample 50% of SSF/50% of water; T2 = 50% SSF/50% water + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% SSF/50% water + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% SSF/50% water + Salvinia auriculata Aubl. The design was randomized blocks, with 4 treatments and 4 replicates. The hydrogen potential (pH) and the NH4 + content of the effluent were analyzed weekly, and the volatilization of NH 3 by means of collectors installed in each treatment unit. The presence of aquatic macrophytes promoted the reduction of NH4+ concentration and of the pH values of swine fluids, and this resulted in the reduction of NH3 volatilization rates to the environment, with emphasis on the system with Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, which presented the lowest rate of volatilization.(AU)

A utilização de plantas aquáticas representa uma alternativa no tratamento de resíduos oriundos da suinocultura. Nestes sistemas, uma das formas de remoção de nitrogênio (N) é a absorção de amônio (NH4+) pelas plantas, entretanto, também ocorre a volatilização de amônia (NH3). Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar as taxas de volatilização de NH3 em sistemas de tratamentos de dejetos líquidos de suínos (DLS) com macrófitas aquáticas, bem como a concentração de NH4+ presente nos dejetos. O experimento foi realizado em área de ambiente aberto no Campus II/UNOESTE. Os sistemas de tratamento foram constituídos de 16 caixas de PVC e caracterizados como: T1 = Testemunha 50% de DLS/50% de água; T2 = 50% de DLS/50% de água + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% de DLS/50% de água + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% de DLS/50% de água + Salvinia auriculata Aubl. O delineamento adotado foi em blocos casualizados, com 4 tratamentos e 4 repetições. Foram analisados o potencial hidrogeniônico (pH) e o teor de NH4 + do efluente semanalmente, e a volatilização de NH3 por meio de coletores instalados em cada unidade de tratamento. A presença das macrófitas aquáticas proporcionou a redução da concentração de NH4+ e dos valores de pH dos dejetos líquidos de suínos, e isto resultou na redução das taxas de volatilização de NH 3 ao meio ambiente, com destaque ao sistema com Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, que apresentou a menor taxa de volatilização.(AU)

Methane emission from a flooded rice field under pre-germinated system

Local greenhouse gas flow measurement studies have been encouraged at a global level as a subsidy for national and state inventories. This study aimed to evaluate the seasonal methane emission during the 2008/2009 harvest, from an irrigated rice plantation, under pre-germinated system, in the municipality of Tremembé, State of São Paulo, using the static chamber technique and gas chromatography. The study showed high seasonal emission of methane (CH4) for the studied area, probably due to the long flooding period. It was estimated the CH4 emission factor (6.2 kg CH4 ha-1 dia-1), the partial global warming potential (pGWP, 26.2 Mg CO2eq growing season-1 ha-1) and the yield-scaled pGWP (YpGWP, 3.9 kg CO2eq kg grain).(AU)

Estudos locais de mensuração de fluxos de gases de efeito estufa em sistemas agrícolas têm sido incentivados a nível global como base para subsidiar estimativas nacionais e estaduais de emissão. Este estudo objetivou quantificar a emissão sazonal de metano (CH4) em cultivo de arroz irrigado, sob sistema pré-germinado, no município de Tremembé, Estado de São Paulo, na safra de 2008/2009, utilizando o método de câmara estática e cromatografia gasosa. O estudo mostrou elevada emissão sazonal de CH4 para a área estudada, em função, provavelmente do longo período de inundação. Foi estimado o fator de emissão de CH4 (6,2 kg CH4 ha-1 dia-1), o potencial de aquecimento global parcial (PAGp, 26,2 Mg CO2eq estação de crescimento-1 ha-1) e o PAGp escalonado pelo rendimento (R) de grãos (PAGpR, 3,9 kg CO2eq kg-1 grão).(AU)

Greenhouse gas emission intensity from Indonesian livestock sector

The objectives of this study were to examine the trends of greenhouse gas (GHG) emission intensity (EI) from livestock sector in Indonesia, and also to suggest mitigation measures for the emissions. GHG emissions were calculated by using 2006 Intergovernmental Panel on Climate Change Guideline (2006 IPCC GL) Tier 1 method based on carbon dioxide equivalent (CO2eq) with default values except for Indonesian livestock population. GHG EI (emissions intensity) of livestock sector in Indonesia was calculated by dividing total GHG emissions by Indonesian meat production from livestock commodities. In 2015, beef cattle contributed 66.99% from total GHG emissions from livestock sector, followed by goat (8.38%), sheep (7.40%), buffalo (6.89%), swine (5.03%), broiler chicken (3.80%), and horse (0.72%). However, in 2015, buffalo showed the highest EI (kgCO2eq/kg meat) by 6.44, followed by beef cattle (5.88), sheep (4.69), goat (4.07), swine (3.50), horse (3.09), and broiler chicken (0.38). EIs from swine, goat, sheep, broiler chicken, horse, beef cattle, and buffalo decreased by 60.77%, 58.59%, 46.68%, 21.30%, 18.15%, 19.94%, and 13.13% from 2000 to 2015, respectively. Results of GHG emissions and GHG EIs from each livestock category in Indonesia shown the improvement direction in order to mitigate GHG emission. Therefore, Indonesian government should focus on the beef cattle and buffalo that are a high contribution on GHG emissions and high EI by increasing the efficiency of livestock rearing management such as livestock health, genetic, diets, and environment.(AU)

Greenhouse gas emission intensity from Indonesian livestock sector

The objectives of this study were to examine the trends of greenhouse gas (GHG) emission intensity (EI) from livestock sector in Indonesia, and also to suggest mitigation measures for the emissions. GHG emissions were calculated by using 2006 Intergovernmental Panel on Climate Change Guideline (2006 IPCC GL) Tier 1 method based on carbon dioxide equivalent (CO2eq) with default values except for Indonesian livestock population. GHG EI (emissions intensity) of livestock sector in Indonesia was calculated by dividing total GHG emissions by Indonesian meat production from livestock commodities. In 2015, beef cattle contributed 66.99% from total GHG emissions from livestock sector, followed by goat (8.38%), sheep (7.40%), buffalo (6.89%), swine (5.03%), broiler chicken (3.80%), and horse (0.72%). However, in 2015, buffalo showed the highest EI (kgCO2eq/kg meat) by 6.44, followed by beef cattle (5.88), sheep (4.69), goat (4.07), swine (3.50), horse (3.09), and broiler chicken (0.38). EIs from swine, goat, sheep, broiler chicken, horse, beef cattle, and buffalo decreased by 60.77%, 58.59%, 46.68%, 21.30%, 18.15%, 19.94%, and 13.13% from 2000 to 2015, respectively. Results of GHG emissions and GHG EIs from each livestock category in Indonesia shown the improvement direction in order to mitigate GHG emission. Therefore, Indonesian government should focus on the beef cattle and buffalo that are a high contribution on GHG emissions and high EI by increasing the efficiency of livestock rearing management such as livestock health, genetic, diets, and environment.

The role of small ruminants on global climate change / O papel dos pequenos ruminantes na mudança climática global

Global warming, as a consequence of excessive CO2 production mainly due to anthropogenic actions, is one of the main concerns of society due to the effects it can cause in the survival of humans, plants and animals. Several climatic consequences have already been reported, such as warming the oceans and changing biodiversity in various regions of the planet. One of the greenhouse gases responsible for global warming, which causes a lot of concern, is methane gas from digestion of food by ruminants. Besides that, emissions of greenhouse gases are represented also by waste management, rice cultivation, burning of residues from agriculture and soil management for agricultural production. Among ruminants, sheep and goats play an important economic role mainly in Oceania, Asia and Africa. More than 50% of small ruminants of the world are located in arid region, indicating their adaptability and future suitability to increasing temperatures. The purpose of this review is to report current knowledge about the methane emission produced by small ruminants, addressing the different interfaces of this theme, and considering possible mitigation strategies.(AU)

O aquecimento global, como consequência da produção excessiva de CO2, principalmente devido a ações antrópicas, é uma das principais preocupações da sociedade devido aos efeitos que pode causar na sobrevivência de seres humanos, plantas e animais. Diversas consequências climáticas têm sido relatadas, como o aquecimento dos oceanos e a alteração da biodiversidade em várias regiões do planeta. Um dos gases de efeito estufa responsáveis pelo aquecimento global, que causa muita preocupação, é o gás metano proveniente da digestão de alimentos por ruminantes. Além disso, as emissões de gases de efeito estufa são representadas também pela gestão de resíduos, pelo cultivo de arroz, pela queima de resíduos da agricultura e pelo manejo do solo para produção agrícola. Entre os ruminantes, os ovinos e os caprinos desempenham um importante papel econômico, especialmente na Oceania, Ásia e África. Mais de 50% dos pequenos ruminantes do mundo estão localizados em regiões áridas, indicando sua adaptabilidade e possível adequação futura ao aumento das temperaturas. O objetivo desta revisão é relatar o conhecimento atual sobre a emissão de metano produzida por pequenos ruminantes, abordando as diferentes interfaces deste tema e considerando possíveis estratégias de mitigação.(AU)

The role of small ruminants on global climate change / O papel dos pequenos ruminantes na mudança climática global

Global warming, as a consequence of excessive CO2 production mainly due to anthropogenic actions, is one of the main concerns of society due to the effects it can cause in the survival of humans, plants and animals. Several climatic consequences have already been reported, such as warming the oceans and changing biodiversity in various regions of the planet. One of the greenhouse gases responsible for global warming, which causes a lot of concern, is methane gas from digestion of food by ruminants. Besides that, emissions of greenhouse gases are represented also by waste management, rice cultivation, burning of residues from agriculture and soil management for agricultural production. Among ruminants, sheep and goats play an important economic role mainly in Oceania, Asia and Africa. More than 50% of small ruminants of the world are located in arid region, indicating their adaptability and future suitability to increasing temperatures. The purpose of this review is to report current knowledge about the methane emission produced by small ruminants, addressing the different interfaces of this theme, and considering possible mitigation strategies.

O aquecimento global, como consequência da produção excessiva de CO2, principalmente devido a ações antrópicas, é uma das principais preocupações da sociedade devido aos efeitos que pode causar na sobrevivência de seres humanos, plantas e animais. Diversas consequências climáticas têm sido relatadas, como o aquecimento dos oceanos e a alteração da biodiversidade em várias regiões do planeta. Um dos gases de efeito estufa responsáveis pelo aquecimento global, que causa muita preocupação, é o gás metano proveniente da digestão de alimentos por ruminantes. Além disso, as emissões de gases de efeito estufa são representadas também pela gestão de resíduos, pelo cultivo de arroz, pela queima de resíduos da agricultura e pelo manejo do solo para produção agrícola. Entre os ruminantes, os ovinos e os caprinos desempenham um importante papel econômico, especialmente na Oceania, Ásia e África. Mais de 50% dos pequenos ruminantes do mundo estão localizados em regiões áridas, indicando sua adaptabilidade e possível adequação futura ao aumento das temperaturas. O objetivo desta revisão é relatar o conhecimento atual sobre a emissão de metano produzida por pequenos ruminantes, abordando as diferentes interfaces deste tema e considerando possíveis estratégias de mitigação.

Inovação e sustentabilidade na suinocultura: uma análise das alternativas tecnológicas voltadas para o tratamento dos dejetos suínos

A suinocultura é uma atividade econômica relevante para o agronegócio brasileiro. O Brasil é o quarto maior exportador mundial deste tipo de proteína animal. No ano de 2017, segundo a Associação Brasileira de Proteína Animal, foram produzidas 3,75 milhões de toneladas de carne suína. Além do fator econômico, a suinocultura contribui para a fixação do homem no campo, por meio da geração de empregos ao longo de toda a cadeia produtiva, que inclui desde produção de insumos, máquinas e remédios até a criação e abate dos animais. Entretanto, atrelado ao seu crescimento, houve aumento do potencial poluidor da atividade, devido a grande quantidade de dejetos (7,0 a 8,0 L/dia, em média) produzida diariamente em pequenas áreas, isto é, a geração de efluentes em forma concentrada. O descarte inadequado deste material gera impactos na saúde ambiental como: liberação de gases do efeito estufa e de odores desagradáveis, eutrofização, saturação dos solos e proliferação de vetores de doenças. Diante disto, ao longo do tempo foram desenvolvidas tecnologias capazes de realizar o tratamento dos dejetos suínos (DS), com o intuito de minimizar o potencial de degradação ambiental e contribuir para a sustentabilidade e eficiência da cadeia produtiva. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo realizar uma análise das alternativas tecnológicas que são aplicadas no tratamento dos DS. Desen

Volatilization of ammonia in systems of treatment of swine manure with aquatic macrophytes

Abstract The usage of aquatic plants represents an alternative in the treatment of residues originating from swine. In these systems, one of the N removal methods is the ammonium (NH4 +) uptake and volatilization of ammonia (NH3). In this way, the objective of this work was to evaluate the volatilization rates of NH3 in waste treatment systems swine fluids (SSF) with aquatic macrophytes, as well as the concentration of NH 4+ present in the swine fluids. The experiment was carried out at Campus II/UNOESTE. The treatment systems were composed of 16 boxes of PVC and characterized as: T1 = Control sample 50% of SSF/50% of water; T2 = 50% SSF/50% water + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% SSF/50% water + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% SSF/50% water + Salvinia auriculata Aubl. The design was randomized blocks, with 4 treatments and 4 replicates. The hydrogen potential (pH) and the NH4 + content of the effluent were analyzed weekly, and the volatilization of NH 3 by means of collectors installed in each treatment unit. The presence of aquatic macrophytes promoted the reduction of NH4+ concentration and of the pH values of swine fluids, and this resulted in the reduction of NH3 volatilization rates to the environment, with emphasis on the system with Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, which presented the lowest rate of volatilization.

Resumo A utilização de plantas aquáticas representa uma alternativa no tratamento de resíduos oriundos da suinocultura. Nestes sistemas, uma das formas de remoção de nitrogênio (N) é a absorção de amônio (NH4+) pelas plantas, entretanto, também ocorre a volatilização de amônia (NH3). Dessa forma, o objetivo do trabalho foi avaliar as taxas de volatilização de NH3 em sistemas de tratamentos de dejetos líquidos de suínos (DLS) com macrófitas aquáticas, bem como a concentração de NH4+ presente nos dejetos. O experimento foi realizado em área de ambiente aberto no Campus II/UNOESTE. Os sistemas de tratamento foram constituídos de 16 caixas de PVC e caracterizados como: T1 = Testemunha 50% de DLS/50% de água; T2 = 50% de DLS/50% de água + Eichhornia crassipes (Mart.) Solms; T3 = 50% de DLS/50% de água + Pistia stratiotes L.; T4 = 50% de DLS/50% de água + Salvinia auriculata Aubl. O delineamento adotado foi em blocos casualizados, com 4 tratamentos e 4 repetições. Foram analisados o potencial hidrogeniônico (pH) e o teor de NH4 + do efluente semanalmente, e a volatilização de NH3 por meio de coletores instalados em cada unidade de tratamento. A presença das macrófitas aquáticas proporcionou a redução da concentração de NH4+ e dos valores de pH dos dejetos líquidos de suínos, e isto resultou na redução das taxas de volatilização de NH 3 ao meio ambiente, com destaque ao sistema com Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, que apresentou a menor taxa de volatilização.

Crop residue harvest for bioenergy production and its implications on soil functioning and plant growth: A review

The use of crop residues as a bioenergy feedstock is considered a potential strategy to mitigate greenhouse gas (GHG) emissions. However, indiscriminate harvesting of crop residues can induce deleterious effects on soil functioning, plant growth and other ecosystem services. Here, we have summarized the information available in the literature to identify and discuss the main trade-offs and synergisms involved in crop residue management for bioenergy production. The data consistently showed that crop residue harvest and the consequent lower input of organic matter into the soil led to C storage depletions over time, reducing cycling, supply and availability of soil nutrients, directly affecting the soil biota. Although the biota regulates key functions in the soil, crop residue can also cause proliferation of some important agricultural pests. In addition, crop residues act as physical barriers that protect the soil against raindrop impact and temperature variations. Therefore, intensive crop residue harvest can cause soil structure degradation, leading to soil compaction and increased risks of erosion. With regard to GHG emissions, there is no consensus about the potential impact of management of crop residue harvest. In general, residue harvest decreases CO2 and N2O emissions from the decomposition process, but it has no significant effect on CH4 emissions. Plant growth responses to soil and microclimate changes due to crop residue harvest are site and crop specific. Adoption of the best management practices can mitigate the adverse impacts of crop residue harvest. Longterm experiments within strategic production regions are essential to understand and monitor the impact of integrated agricultural systems and propose customized solutions for sustainable crop residue management in each region or landscape. Furthermore, private and public investments/cooperations are necessary for a better understanding of the potential environmental...

Crop residue harvest for bioenergy production and its implications on soil functioning and plant growth: A review

The use of crop residues as a bioenergy feedstock is considered a potential strategy to mitigate greenhouse gas (GHG) emissions. However, indiscriminate harvesting of crop residues can induce deleterious effects on soil functioning, plant growth and other ecosystem services. Here, we have summarized the information available in the literature to identify and discuss the main trade-offs and synergisms involved in crop residue management for bioenergy production. The data consistently showed that crop residue harvest and the consequent lower input of organic matter into the soil led to C storage depletions over time, reducing cycling, supply and availability of soil nutrients, directly affecting the soil biota. Although the biota regulates key functions in the soil, crop residue can also cause proliferation of some important agricultural pests. In addition, crop residues act as physical barriers that protect the soil against raindrop impact and temperature variations. Therefore, intensive crop residue harvest can cause soil structure degradation, leading to soil compaction and increased risks of erosion. With regard to GHG emissions, there is no consensus about the potential impact of management of crop residue harvest. In general, residue harvest decreases CO2 and N2O emissions from the decomposition process, but it has no significant effect on CH4 emissions. Plant growth responses to soil and microclimate changes due to crop residue harvest are site and crop specific. Adoption of the best management practices can mitigate the adverse impacts of crop residue harvest. Longterm experiments within strategic production regions are essential to understand and monitor the impact of integrated agricultural systems and propose customized solutions for sustainable crop residue management in each region or landscape. Furthermore, private and public investments/cooperations are necessary for a better understanding of the potential environmental...(AU)

Spatiotemporal variation in fire occurrence in the state of Amazonas, Brazil, between 2003 and 2016 / Variação espaço-temporal da ocorrência de queimadas e incêndios florestais no estado do Amazonas, Brasil, entre 2003 e 2016

Wildland fires can be responsible for negative impacts on the environment, causing damage to the fauna and flora and increasing the release of greenhouse gases. In the state of Amazonas, wildland fires represent a risk for biodiversity conservation, since more than 95% of the state is covered by Amazon rainforest, one of the largest and most biodiverse tropical forests of the world. This study aimed to analyze the spatiotemporal variation of fire occurrence from 2003 to 2016 in the state of Amazonas, based on data from the AQUA satellite processed by the Brazilian National Institute for Space Research, using the Collection 5 detection algorithm. The correlation between fire incidence versus anthropogenic and climatic variables was also tested. A significant uptrend was observed in the number of hot spots recorded over the years. About 83% of the wildland fires occurred during the months of August, September and October. The variables that correlated significantly with the number of hot spots for each municipality were deforested area, pasture area, agricultural area, municipality area and mean annual rainfall. The municipality with the highest number of hot spots detected was Lábrea, while Careiro da Várzea presented the highest incidence per km2. The southern and eastern regions of the state were the areas most affected by fire during the analyzed period. The results from this study emphasize the need for implementation of public policies aimed to reduce deforestation and wildland fires in the state, thus ensuring the conservation of the Amazon rainforest and its biodiversity.

As queimadas controladas e incêndios florestais podem ser responsáveis por impactos negativos ao meio ambiente, ocasionando danos à fauna e flora e contribuindo para a liberação de gases na atmosfera responsáveis pelo efeito estufa. O fogo no Amazonas representa um grande risco para a preservação da biodiversidade, já que mais de 95% da área do estado é recoberta por floresta amazônica, uma das maiores florestas tropicais do mundo. Este trabalho teve por objetivo analisar a variação espaço-temporal dos focos de calor registrados de 2003 a 2016 no estado do Amazonas, com base em dados obtidos através do satélite AQUA e processados pelo INPE, utilizando o algoritmo de detecção Collection 5. Os dados de focos de calor foram correlacionados com variáveis antropogênicas e climáticas. Foi observada uma tendência significativa de alta nos registros de focos de calor ao longo dos anos. Cerca de 83% das detecções ocorreram nos meses de Agosto, Setembro e Outubro. As variáveis área desmatada, área de pastagem, área agrícola, área do município e precipitação média anual apresentaram correlação significativa com o número de focos de calor para cada município. O município com maior registro de focos de calor foi Lábrea, enquanto Careiro da Várzea apresentou a maior incidência por área. Os resultados obtidos ressaltam a necessidade de implementação de políticas públicas que visem a redução do desmatamento e dos incêndios florestais no estado, garantindo a preservação da floresta amazônica e sua biodiversidade.

Spatiotemporal variation in fire occurrence in the state of Amazonas, Brazil, between 2003 and 2016 / Variação espaço-temporal da ocorrência de queimadas e incêndios florestais no estado do Amazonas, Brasil, entre 2003 e 2016

Wildland fires can be responsible for negative impacts on the environment, causing damage to the fauna and flora and increasing the release of greenhouse gases. In the state of Amazonas, wildland fires represent a risk for biodiversity conservation, since more than 95% of the state is covered by Amazon rainforest, one of the largest and most biodiverse tropical forests of the world. This study aimed to analyze the spatiotemporal variation of fire occurrence from 2003 to 2016 in the state of Amazonas, based on data from the AQUA satellite processed by the Brazilian National Institute for Space Research, using the Collection 5 detection algorithm. The correlation between fire incidence versus anthropogenic and climatic variables was also tested. A significant uptrend was observed in the number of hot spots recorded over the years. About 83% of the wildland fires occurred during the months of August, September and October. The variables that correlated significantly with the number of hot spots for each municipality were deforested area, pasture area, agricultural area, municipality area and mean annual rainfall. The municipality with the highest number of hot spots detected was Lábrea, while Careiro da Várzea presented the highest incidence per km2. The southern and eastern regions of the state were the areas most affected by fire during the analyzed period. The results from this study emphasize the need for implementation of public policies aimed to reduce deforestation and wildland fires in the state, thus ensuring the conservation of the Amazon rainforest and its biodiversity.(AU)

As queimadas controladas e incêndios florestais podem ser responsáveis por impactos negativos ao meio ambiente, ocasionando danos à fauna e flora e contribuindo para a liberação de gases na atmosfera responsáveis pelo efeito estufa. O fogo no Amazonas representa um grande risco para a preservação da biodiversidade, já que mais de 95% da área do estado é recoberta por floresta amazônica, uma das maiores florestas tropicais do mundo. Este trabalho teve por objetivo analisar a variação espaço-temporal dos focos de calor registrados de 2003 a 2016 no estado do Amazonas, com base em dados obtidos através do satélite AQUA e processados pelo INPE, utilizando o algoritmo de detecção Collection 5. Os dados de focos de calor foram correlacionados com variáveis antropogênicas e climáticas. Foi observada uma tendência significativa de alta nos registros de focos de calor ao longo dos anos. Cerca de 83% das detecções ocorreram nos meses de Agosto, Setembro e Outubro. As variáveis área desmatada, área de pastagem, área agrícola, área do município e precipitação média anual apresentaram correlação significativa com o número de focos de calor para cada município. O município com maior registro de focos de calor foi Lábrea, enquanto Careiro da Várzea apresentou a maior incidência por área. Os resultados obtidos ressaltam a necessidade de implementação de políticas públicas que visem a redução do desmatamento e dos incêndios florestais no estado, garantindo a preservação da floresta amazônica e sua biodiversidade.(AU)

Biodigestores para tratamento de dejetos suínos e alternativas para o desenvolvimento sustentável da propriedade / Biodigesters for treatment of swine manure and alternatives to sustainable development

A suinocultura traz desenvolvimento econômico, mas causa problemas ambientais graves, devido aos resíduos sólidos gerados, que em geral não são tratados adequadamente. O objetivo do trabalho é fazer o estudo técnico-econômico de implantação de biodigestores para o tratamento de dejetos suínos, com geração de biogás que será transformado em energia elétrica e térmica para o abastecimento de uma pequena propriedade rural. Com isso, pretende-se reduzir a dependência de adubos químicos, de energias térmica e elétrica para os diversos usos (aquecimento de campânulas no aviário, iluminação e resfriamento), reduzir a poluição e a emissão de gases de efeito estufa. Foram dimensionados dois biodigestores (55 m³ cada), gerando 41,8 m³ de biogás por dia cada. O tempo de retenção hidráulica foi de 30 dias. Serão gerados biofertilizante e biogás, esse último sendo canalizado e podendo seguir ou para as campânulas, ou para o motor-gerador que o transformará em energia elétrica para a propriedade. O sistema projeto apresenta melhorias, analisando os aspectos ambientais, econômicos para o agricultor e sociais para a comunidade, além de ser uma forma mais eficiente de utilização dos recursos da propriedade.

Swine production brings economic development, but causes serious environmental problems, due to the solid residues generated which generally are not adequately treated. The objective of this research is to carry out a technical-economic study of the implantation of biodigestive deposits for the treatment of swine excrements with generation of biogas, which will be transformed in electrical and thermal energy to be supplied to a small rural property. This is intended to reduce the dependence on chemical fertilizers, electrical, and thermal energy for several uses (aviary heaters, lighting, and cooling), reduction of pollution and of emission of greenhouse gases. Two 55m³ biodigestive deposits were projected, each generating 41.8 m³ of biogas per day. The period of hydraulic retention was 30 days. Biofertilizer and biogas will be generated. The biogas will be conducted by pipes either to the heaters or to the generator-motor, which will transform it in electrical energy for the property. Once installed, the system presents improvements, analyzing environmental and economical aspects for the farmer and social aspects for the community. It is a more efficient way to use the resources of the property.