Efeitos contrastantes do biochar e do composto nas emissões de gases de efeito estufa e no potencial de aquecimento global de sistemas de cultivo em clima semiárido

Por que as lavouras em regiões secas importam para o clima

Extensas áreas do Oeste americano são cultivadas sob condições quentes e áridas, onde os solos são facilmente degradados e as colheitas dependem de cada gota de água. Esses campos semiáridos também exalam silenciosamente gases de efeito estufa, contribuindo para o aquecimento global. Este estudo faz uma pergunta simples, porém urgente: se adicionarmos diferentes tipos de matéria orgânica a solos exauridos — especificamente composto ou biochar — podemos ao mesmo tempo reconstruir o solo e reduzir seu impacto climático?

Duas maneiras bem diferentes de alimentar o solo

Os pesquisadores trabalharam em um campo de sorgo no leste do Novo México, onde a precipitação é baixa e as temperaturas variam muito ao longo do ano. Compararam quatro parcelas: uma sem tratamento, uma recebendo composto de leiteiro, uma com biochar à base de madeira (um material semelhante ao carvão obtido aquecendo matéria vegetal com pouco oxigênio) e uma com uma mistura de composto e biochar. Todas as parcelas receberam a mesma fertilização e irrigação. Os gases-chave monitorados foram dióxido de carbono (da respiração do solo e das raízes), óxido nitroso (um potente gás de efeito estufa ligado a fertilizantes nitrogenados) e metano (que os solos podem tanto emitir quanto absorver).

Vigiando a respiração do solo em tempo integral

Em vez de realizar apenas medições ocasionais, a equipe usou câmaras automatizadas que amostraram gases a cada duas horas de abril a outubro. Esse monitoramento em alta frequência capturou ciclos diários, rajadas breves após tempestades ou irrigação, e mudanças sazonais mais longas. As emissões subiam e desciam com a umidade e a temperatura do solo: o óxido nitroso disparava após eventos de molhamento, quando os microrganismos dispunham de nitrogênio e água, enquanto o dióxido de carbono aumentava nas tardes quentes, à medida que a vida do solo e as raízes das plantas respiravam mais intensamente. O metano se comportou de forma diferente — esses solos secos foram, em sua maior parte, um sumidouro líquido, retirando metano do ar em vez de liberá‑lo.

Biochar reduz gases de efeito estufa importantes

Os diferentes amendos do solo produziram pegadas climáticas claramente distintas. As parcelas com composto apresentaram fortes surtos de óxido nitroso, especialmente no início do verão, quando condições quentes e úmidas permitiam que microrganismos se alimentassem de nitrogênio e carbono prontamente disponíveis. Em contraste, solos tratados com biochar liberaram 52% menos óxido nitroso e 16% menos metano do que a testemunha, mantendo-se fortes sumidouros de metano. A estrutura porosa do biochar adsorve nitrato e melhora a aeração, o que parece frear as vias microbianas que geram óxido nitroso e favorecer organismos que consomem metano. As parcelas com biochar emitiram ligeiramente mais dióxido de carbono no total, provavelmente porque apresentavam solo mais quente e melhor aerado, estimulando a respiração microbiana, mas esse aumento modesto foi superado pelas grandes reduções em óxido nitroso e metano.

Estações, raízes e pulsos de água remodelam as emissões

A presença das culturas mudou o quadro ao longo do tempo. Durante a estação de crescimento do sorgo, as emissões médias de dióxido de carbono foram cerca de três quartos maiores e o óxido nitroso quase 50% maiores do que no período de solo nu, refletindo crescimento vigoroso das raízes, exsudatos radiculares e ciclagem mais rápida de nutrientes. Ainda assim, a captura de metano também se intensificou nos meses cultivados. Entre os tratamentos, os maiores pulsos de óxido nitroso seguiram a irrigação e a chuva, quando os solos mudavam brevemente de secos e ricos em oxigênio para condições mais úmidas favoráveis aos microrganismos. As análises estatísticas mostraram que a umidade do solo explicou grande parte da variação no óxido nitroso, enquanto a temperatura moldou mais fortemente o comportamento do metano.

Ponderando o aquecimento total do campo ao fertilizante

Para estimar o impacto climático geral, os autores converteram cada gás em equivalente de dióxido de carbono ao longo de 100 anos e somaram as emissões das operações da fazenda, irrigação, fabricação de fertilizantes e produção dos próprios amendos. O composto elevou o potencial líquido de aquecimento em comparação com o controle não tratado, principalmente porque se decompõe rapidamente e porque a produção de composto libera quantidade substancial de dióxido de carbono. O biochar, apesar das emissões associadas à sua fabricação, apresentou o menor aquecimento líquido e a menor intensidade de gases de efeito estufa por quilograma de grão. A mistura de composto e biochar ficou entre os dois, obtendo alguns benefícios de carbono do solo, mas perdendo grande parte da vantagem do biochar sobre o óxido nitroso devido ao nitrogênio adicional disponível.

O que isso significa para a agricultura futura em áreas secas

Para agricultores e formuladores de políticas que buscam práticas climáticas inteligentes em regiões áridas, a mensagem é clara: como alimentamos o solo é tão importante quanto quanto o alimentamos. Neste campo do Novo México, o biochar destacou‑se como uma forma de reconstruir solos semiáridos enquanto reduz substancialmente as emissões de óxido nitroso e metano, mesmo levando em conta a energia usada para produzi‑lo. O composto continua valioso para nutrientes e matéria orgânica, mas, isoladamente, pode aumentar a pegada de aquecimento de um campo. O estudo também demonstra que capturar rajadas de emissões de curta duração com monitoramento contínuo é essencial para uma contabilização climática honesta. Juntas, essas descobertas apoiam incentivos direcionados e mais pesquisas sobre o biochar como estratégia de longo prazo para tornar as culturas em regiões secas mais produtivas e menos prejudiciais ao clima.

Citação: Madhuwanthi, P., Ghimire, R., Sapkota, S. et al. Contrasting effects of biochar and compost on greenhouse gas emissions and the global warming potential of semi-arid cropping systems. Sci Rep 16, 12380 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42554-4

Palavras-chave: biochar, composto, agricultura semiárida, emissões de gases de efeito estufa, amendos do solo