Daily and seasonal patterns of CO2 fluxes and evapotranspiration in maize-grass intercropping

Abstract

A B S T R A C TStudies that investigate the relationships between CO 2 fluxes and evapotranspiration (ET) are important for predicting how agricultural ecosystems will respond to climate changes. However, none was made on the maize-grass intercropping system in Brazil. The aim of this study was to determine the ET and CO 2 fluxes in a signal grass pasture intercropped with maize, in São João, Pernambuco, Brazil, in a drought year. Furthermore, the soil water storage (SWS) and leaf area index (LAI) were determined. The latent heat flux was the main consumer of the available energy and the daily and seasonal ET and CO 2 variations were mainly controlled by rainfall, through the changes in soil water content and consequently in SWS. The agroecosystem acted as an atmospheric carbon source, during drier periods and lower LAI, and as an atmospheric carbon sink, during wetter periods and higher LAI values. In a dry year, the intercropping sequestered 2.9 t C ha . This study showed strong seasonal fluctuations in maize-grass intercropping CO 2 fluxes, due to seasonality of rainfall, and that this agroecosystem is vulnerable to low SWS, with significant reduction in CO 2 uptake during these periods.Variação diária e sazonal dos fluxos de CO 2 e evapotranspiração no consórcio milho-pastagem R E S U M O Estudos que investiguem a relação entre os fluxos de CO 2 e a evapotranspiração (ET) são importantes para predizer como os agroecossistemas responderão às mudanças climáticas globais porém até o momento nenhum foi realizado no consórcio milho-pastagem no Nordeste do Brasil razão por que o objetivo desta pesquisa foi determinar a ET e os fluxos de CO 2 no consórcio milho-braquiária em São João, PE, em um ano de seca. Também foram medidos o armazenamento de água no solo (AAS) e o índice de área foliar (IAF). O fluxo de calor latente foi o principal consumidor da energia disponível e as variações da ET e dos fluxos de CO 2 foram controladas pela precipitação pluvial, por meio das mudanças na umidade do solo e, consequentemente, no AAS. O consórcio atuou como fonte de CO 2 atmosférico durante os períodos mais secos e de menor IAF e atuou como sumidouro de CO 2 atmosférico durante os períodos mais úmidos e de maior IAF. Em um ano seco o consórcio sequestrou 2,9 t C ha -1 o equivalente a 8,0 kg C ha -1 d -1. Esta pesquisa constatou que há fortes flutuações sazonais nos fluxos de CO 2 do consórcio devido à sazonalidade da precipitação pluvial demonstrando que este agroecossistema é vulnerável aos baixos AAS com redução significante do sequestro de CO 2 atmosférico, durante esses períodos.

Farmland Carbon and Water Exchange and Its Response to Environmental Factors in Arid Northwest China

“…Absorbing more CO 2 based on the consumption of unit water will greatly improve water use efficiency. Previous studies reported that there were differences in the carbon sequestration and water consumption capacities of ecosystems due to differences in crops, leading to significant differences in their WUE [4,25,32,47,48]. Therefore, spring maize, as a typical C4 plant, exhibits relatively higher water use efficiency compared to cotton at both leaf and ecosystem levels.…”

“…The growth of crops is comprehensively influenced by various factors, such as photosynthetic active radiation, temperature, precipitation, soil moisture, plant development, and leaf area index. These factors affect the carbon sequestration capacity of farmland ecosystems, which is significantly lower in the early and late stages of crop growth than in the period of high yield [31,32]. The main influencing factors of the same crop vary with different time scales.…”

A Caatinga Emite ou Sequestra Carbono?

“…Os ecossistemas de regiões áridas e semiáridas, como a Caatinga no Nordeste do Brasil, desempenham um papel importante no ciclo global do dióxido de carbono, sendo esses ecossistemas considerados em algumas épocas do ano como sumidouros de CO2 (Machado et al, 2016;Campos et al, 2019;Mendes et al, 2020;Mendes et al, 2021;Bezerra et al, 2022;. Por esta razão ecossistemas como a Caatinga devem estar em pauta quando o assunto é a mitigação dos efeitos das mudanças climáticas (Luyssaert et al, 2007).…”

Efeito da Irrigação Suplementar na Produtividade e Eficiência no Uso de Água da Palma Forrageira

“…O manejo adequado da irrigação requer o conhecimento da evapotranspiração da cultura, que varia em função da disponibilidade de água no solo; ambos estritamente relacionados com o rendimento das plantas (Machado et al, 2016;Ribeiro et al, 2018). A evapotranspiração (ET) pode ser obtida por diversos métodos, desde de medições diretas, a partir de lisímetros (Oberholzer et al, 2017;Jayaram et al, 2018;Xu et al, 2018;Munitz et al, 2019;Rafi et al, 2019) ou de técnicas de correlação dos turbilhões -Eddy Covariance (Machado et al, 2016;Silva et al, 2017b;Ribeiro et al, 2018;Campos et al, 2019;Marques et al, 2020;Wang et al, 2020), a medições indiretas, como os dos balanços de energiarazão de Bowen (Lima et al, 2017;Buttar et al, 2018;Vanomark et al, 2018;Pozníková et al, 2018) e hídrico (Souza et al, 2013;Souza et al, 2015;Liu et al, 2016;Tie et al, 2018;Hussain et al, 2019;Thapa et al, 2020). Vários pesquisadores propuseram o método do balanço hídrico no solo para estimar a ET na palma forrageira (Silva et al, 2015;Barbosa et al, 2017a;Barbosa et al, 2017b;Morais et al, 2017;Pereira et al, 2017;Lima et al, 2018b), devido o mesmo apresentar resultados confiáveis e ter menor custo que os métodos do balanço de energia e da correlação dos turbilhões.…”