Energy use efficiency in soybean crops in different regions of Brazil / Eficiência energética na cultura da soja cultivada em diferentes regiões brasileiras

The soybean crop in Brazil has been growing in area and productivity in recent years and the analysis of its energy efficiency is very important to guarantee the sustainability of the production system. Assessment of energy efficiency (EE) enables the evaluation of the sustainability of agrosystems, as well as decision-making regarding the reduction in production costs and negative environmental impacts. In this context, the objective of this study was to assess energy efficiency of soybean in different regions of Brazil. For this purpose, 29 areas of soybean across the major producing states were assessed. Energy inputs and outputs of agricultural operations and/or agricultural inputs were calculated by multiplying the amount used by their calorific value or energy coefficient at each stage of production. Energy efficiency was calculated as the ratio between the total output energy and the total input energy during the production process. For every MJ of energy consumed in the production of soybean crop, 6.1; 6.7; 7.1 and 7.2 MJ of energy were produced in the form of grain, respectively in the areas assessed in the Midwest, northeast, southeast and south regions of Brazil. Generally, the main energy expenditure on soybean cultivation in different regions of Brazil was with fertilizers, seeds and herbicides. The adverse weather conditions of the year / harvest evaluated in the south-central region of Brazil resulted in low soybean yields and consequently resulted in lower energy efficiency in these regions. The evaluation of energy efficiency in soybean crops to be representative must be carried out in different regions and edaphoclimatic conditions.

A cultura da soja no Brasil vem crescendo em área e produtividade nos últimos anos e, com isso, a análise de sua eficiência energética é muito importante para garantir a sustentabilidade do sistema produtivo. A avaliação da eficiência energética (EE) pode evidenciar a sustentabilidade dos agrossistemas e a tomada de decisões relativas à redução dos custos de produção e poluição do ambiente. Diante deste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência energética na cultura da soja em diferentes regiões brasileiras. Para isso, foram avaliadas 29 áreas de soja distribuídas pelos principais estados produtores desta cultura. As entradas e saídas de energia das operações agrícolas e/ou insumos utilizados foram calculadas pela multiplicação da quantidade utilizada pelo seu poder calorífico ou coeficiente energético em cada etapa de produção. A eficiência energética foi obtida pela razão entre a quantidade de energia total de saída e o consumo total de energia durante o processo produtivo. Para cada MJ de energia consumida na produção da soja, 6,1; 6,7; 7,1 e 7,2 MJ de energia foram produzidos na forma de grãos de soja, respectivamente nas áreas avaliadas nas regiões Centro-Oeste, Nordeste, Sudeste e Sul do Brasil. Em uma média geral, os principais gastos energéticos no cultivo de soja em diferentes regiões do Brasil foram com fertilizantes, sementes e herbicidas. As condições climáticas adversas do ano/safra avaliado na região centro-sul do Brasil resultaram em baixas produtividades de soja e, consequentemente, interferiram na menor eficiência energética nessas regiões. A avaliação da eficiência energética na lavoura de soja para ser bem representativa deve ser realizada em diferentes regiões e condições edafoclimáticas.

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)

Energy use efficiency in soybean crops in different regions of Brazil / Eficiência energética na cultura da soja cultivada em diferentes regiões brasileiras

The soybean crop in Brazil has been growing in area and productivity in recent years and the analysis of its energy efficiency is very important to guarantee the sustainability of the production system. Assessment of energy efficiency (EE) enables the evaluation of the sustainability of agrosystems, as well as decision-making regarding the reduction in production costs and negative environmental impacts. In this context, the objective of this study was to assess energy efficiency of soybean in different regions of Brazil. For this purpose, 29 areas of soybean across the major producing states were assessed. Energy inputs and outputs of agricultural operations and/or agricultural inputs were calculated by multiplying the amount used by their calorific value or energy coefficient at each stage of production. Energy efficiency was calculated as the ratio between the total output energy and the total input energy during the production process. For every MJ of energy consumed in the production of soybean crop, 6.1; 6.7; 7.1 and 7.2 MJ of energy were produced in the form of grain, respectively in the areas assessed in the Midwest, northeast, southeast and south regions of Brazil. Generally, the main energy expenditure on soybean cultivation in different regions of Brazil was with fertilizers, seeds and herbicides. The adverse weather conditions of the year / harvest evaluated in the south-central region of Brazil resulted in low soybean yields and consequently resulted in lower energy efficiency in these regions. The evaluation of energy efficiency in soybean crops to be representative must be carried out in different regions and edaphoclimatic conditions.(AU)

A cultura da soja no Brasil vem crescendo em área e produtividade nos últimos anos e, com isso, a análise de sua eficiência energética é muito importante para garantir a sustentabilidade do sistema produtivo. A avaliação da eficiência energética (EE) pode evidenciar a sustentabilidade dos agrossistemas e a tomada de decisões relativas à redução dos custos de produção e poluição do ambiente. Diante deste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência energética na cultura da soja em diferentes regiões brasileiras. Para isso, foram avaliadas 29 áreas de soja distribuídas pelos principais estados produtores desta cultura. As entradas e saídas de energia das operações agrícolas e/ou insumos utilizados foram calculadas pela multiplicação da quantidade utilizada pelo seu poder calorífico ou coeficiente energético em cada etapa de produção. A eficiência energética foi obtida pela razão entre a quantidade de energia total de saída e o consumo total de energia durante o processo produtivo. Para cada MJ de energia consumida na produção da soja, 6,1; 6,7; 7,1 e 7,2 MJ de energia foram produzidos na forma de grãos de soja, respectivamente nas áreas avaliadas nas regiões Centro-Oeste, Nordeste, Sudeste e Sul do Brasil. Em uma média geral, os principais gastos energéticos no cultivo de soja em diferentes regiões do Brasil foram com fertilizantes, sementes e herbicidas. As condições climáticas adversas do ano/safra avaliado na região centro-sul do Brasil resultaram em baixas produtividades de soja e, consequentemente, interferiram na menor eficiência energética nessas regiões. A avaliação da eficiência energética na lavoura de soja para ser bem representativa deve ser realizada em diferentes regiões e condições edafoclimáticas.(AU)

Plantas na agregação e no acúmulo de carbono orgânico em latossolo

O presente trabalho teve como objetivo geral determinar como as plantas influenciam a estabilidade de agregados, a composição de carboidratos, o acúmulo de C orgânico do solo (COS) e de C microbiano em um Latossolo Vermelho. Na primeira parte do estudo, verificou-se que as sequências de culturas com milho (Zea mays L.) no verão e as milheto (Pennisetum glaucum (L.) Leeke) e sorgo granífero (Sorghum bicolor (L.) Moench) no inverno proporcionaram maior diâmetro médio ponderado (DMP) de agregados estáveis do solo. Assim como observado para o DMP, as sequências de culturas envolvendo milho no verão proporcionaram os maiores teores de xilose do solo. A menor proporção de carboidratos de origem microbiana em relação aos de origem vegetal foram observados com o cultivo mais frequente de espécies de monocotiledôneas. Na segunda parte do estudo, notou-se que os maiores valores de C presente como matéria orgânica particulada (C-MOP) do solo foram encontrados sob cultivo de guandu, o qual proporcionou valores 54%, 46% e 48% maiores em relação ao cultivo de milho, girassol e nabo forrageiro, respectivamente. As variações nos teores de C-MOP explicaram o efeito das culturas nos teores de COS. Notou-se um acúmulo conjunto de C-MOP e de resíduos fúngicos e bacterianos no solo. Na terceira parte do estudo, verificou-se que os materiais de monocotiledôneas adicionados ao solo apresentaram as maiores taxas de mineralização do compartimento de C não lábil (k), os maiores teores de pentose do solo e o maior DMP de agregados do solo em comparação à testemunha e às dicotiledôneas, em período posterior de decomposição. Isso sugere que k e teores de pentoses do solo controlam a estabilidade de agregados do Latossolo em período tardio de incubação. O efeito da decomposição dos materiais vegetais na agregação do solo ocorreu independente da variação da quantidade do teor de COS

The general aim of this study was to determine how the plants influence the aggregate stability, carbohydrate composition and accumulation of soil organic C and microbial C of an Oxisol. In the first part of this study, it was found that summer crop sequences involving corn (Zea mays L.) and the winter crops millet (Pennisetum glaucum (L.) Leeke) and grain sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) provided the highest mean weight diameter (MWD) of soil aggregate. The crop sequences involving corn in summer also provided the highest soil xylose contents. The lowest proportions of carbohydrates of microbial origin in relation to those of plant origin were found in soil under most frequent cultivation of plant species from monocots. In second part of this study, it was found that soil organic C content with pigeon pea was 20% higher compared to corn and 18% higher compared to sunflower. Likewise, the highest values of C associated to soil particulate organic matter (C-POM) was found with pigeon pea cultivation, which provided 54%, 46% and 48% higher contents than corn, sunflower and oilseed radish, respectively. The variation in C-POM explained the crop effects on soil organic C content. The results of the present study showed a co-accumulation of C-POM and microbial residues in soil. In the third part of this study, it was found that monocots plant materials presented the highest mineralization rates of non-labile pool of C (k), soil pentose content, plant pentose input and soil aggregate MWD. The results of the present study suggest that non-labile C pool, especially related to pentoses, controls the soil aggregation of an Oxisol in long-term. This effect appears to be independent of the variation in soil organic C content

Carbono orgânico e polissacrídeos em agregados de um latossolo vermelho eutrófico em sequências de culturas sib a semedura direta

A adaptação do sistema de semeadura direta (SSD) depende da escolha adequada da seqüência de culturas, que devem contribuir para melhorar os atributos solo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de seqüências de culturas na agregação do solo e no teor de carbono orgânico e polissacarídeos em diferentes classes de agregados estáveis em água de um Latossolo Vermelho eutrófico sob SSD. Um experimento foi implantado em 2002 em Jaboticabal, SP. Os tratamentos foram constituídos pela combinação de quatro seqüências de culturas de verão e sete culturas de inverno. As seqüências de culturas de verão, semeadas em outubro/novembro, foram: monocultura de milho; monocultura de soja; cultivos intercalados ano a ano de soja e milho; seqüência de cultivos de arroz/feijão/algodão/feijão. As culturas de inverno, semeadas em fevereiro/março, repetidas todos os anos nas mesmas parcelas, foram: milho, girassol, nabo forrageiro, milheto, feijão guandu, sorgo granífero e crotalária. A amostragem do solo foi realizada após o quarto ano de condução do experimento, em outubro de 2006. O cultivo de milho em monocultura no verão favoreceu a formação de agregados estáveis em água com diâmetro entre 6,30?2,00 mm e proporcionou o maior teor de COT e PAD nessa classe de tamanho de agregados. Isso indica que a influência das culturas sobre a estabilidade de agregados foi intermediada pelos teores de COT e PAD. Não foi verificada diferença na agregação do solo entre culturas de inverno utilizadas. Os maiores teores de COT, PST e PAD foram verificados nos agregados com diâmetro entre 2,00?1,00 mm e os menores teores nos agregados <0,25 mm

A better performance of the no-tillage system in tropical regions depends on the choice of suitable crop sequences in summer and winter. These crops should contribute to improvement of soil properties. The objective of this work was to assess crop sequences effects on soil aggregation and organic carbon and polysaccharide contents in water-stable aggregate size classes of a Rhodic Oxisol under no-tillage. An experiment was established in Jaboticabal town, São Paulo state, in 2002. Treatments were constituted for a combination of four crop sequences in summer and seven crop sequences in the winter. Crop sequences in the summer were: corn monoculture (CC); soybean monoculture (SS); soybean/corn/soybean/corn sequence (SC) and rice/bean/cotton/bean sequence (RB), seeded in October/November. Winter crops were: corn, sunflower, oilseed radish, millet, pigeonpea, sorghum and sunn hemp, seeded in February/March. Soil sampling took place after forth year after experiment implantation, in October 2006. The MV sequence in summer increased the percentage of 6,30?2,00 mm water-stable aggregates and provided the highest total organic carbon and diluted-acid-extractable polysaccharides contents in the same aggregate size class. These results suggest that crop effects on soil aggregate stability can be mediated by total organic carbon and diluted-acid-extractable polysaccharides. The winter crops do not influence soil aggregation. The highest and lowest total organic carbon, total polysaccharides and diluted-acid-extractable polysaccharides contents was verified, respectively, in 2,00?1,00 mm and <0,25 mm water-aggregate soil size classes