Made available in DSpace on 2014-07-29T14:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FABIANO ANDRE PETTER.pdf: 2453719 bytes, checksum: da5399318ecc7cdd53eb39e42af320d6 (MD5) Previous issue date: 2010-07-02 / The effect of biochar on the chemical and biological soil properties, on the physiological response and productivity of soybean and upland Rice and on N2O emission was investigated. The study was carried out in Nova Xavantina, Mato Grosso state between September 2006 and May 2009 on two different soil types: Haplic Ferralsol (soybean) and Dystric Cambisol (rice). The experimental design was a combination of strips and random blocks where 5 doses (0 kg ha-1, 100 kg ha-1, 200 kg ha-1, 300 kg ha-1 e 400 kg ha-1) of NPK (0-20-20) were distributed in strips and 5 doses of biochar (0 Mg ha-1, 2 Mg ha-1, 4 Mg ha-1, 8 Mg ha-1 e 16 Mg ha-1) in random a manner in the case of soybean and 4 doses (0 kg ha-1, 100 kg ha-1, 200 kg ha-1 and 300 kg ha-1) of NPK (05-25-15) were distributed in strips and 4 doses of biochar (0 Mg ha-1, 8 Mg ha-1, 16 Mg ha-1 and 32 Mg ha-1) in random a manner in the case of rice. For rice urea was applied as top dressing corresponding the NPK doses: 0 kg ha-1, 15 kg ha-1, 32 kg ha-1 e 50 kg ha-1 de N, respectively. Every treatment had 4 replications. The biochar was applied only once, before the instalation of the experiments to the 0-15 cm soil layer. Soil fertility parameters were evaluated in samples collected at 0-10 cm, 10-20 cm and 20-30 cm and pH, Ca, Mg, Al, H+Al, P, K, Cu, Zn, Fe, Mn, SOM and total C and N were measured. Among physiological parameters the height and dry mass of plants were evaluated plus the nutrient levels in plant tissue at flowering and yield. The evaluation of soil biological parameters included the basal respiration rate of the soil (C-CO2) and the microbial biomass carbon (MBC). Nitrous oxide (N2O) emissions were also measured. Total C was significantly higher at 0-10 cm in the 1st year after biochar application and at 10-20 cm in the 3rd year in the treatment with 16 Mg ha-1 biochar. There was interaction between biochar and NPK, resulting in increase in K levels at 0-10 cm, 1st and 3rd year after application of biochar and decrease in exchangeable acidity in the 1st year. The 8 Mg ha-1 and 16 Mg ha-1 biochar doses resulted in higher values of plant height and dry mass both in the 1st and 3rd year, however, biochar had no effect on nutrient levels in plant tissue. Soybean yields were, again, significantly affected by biochar doses in a positive and quadratic manner both in the 1st and 3rd year. There was a significant increase in P, Ca, levels and pH, and Al and exchangeable acidity (H+Al) were reduced at 0-10 cm in the treatments with 32 Mg ha-1 biochar. Similar effect was observed for (H+Al) and K at 10-20 cm. Biochar had no effect on other soil chemical parameters. It negatively affected the dry mass of the plants at 25 and 55 DAP, however, did not have influence on plant height. Rice yield was directly and linearly influenced by biochar doses. Increase in nutrient use efficiency (N, P, K) was also observed at the highest biochar dose (32 Mg ha-1). Biochar had no effect on C-CO2 and MBC but seu uso resulted in higher emission rates of N2O at the 32 Mg ha-1 dose. In conclusion, in general, biochar had similar effects on soil chemical properties and yields, however its effect was manifested in a greater manner (larger contrast) in the more sandy soil. It increased nutrient use efficiency. As of plant height and dry mass, soybean gave better response for biochar application than rice. Finally, biochar seems to maintain its effect on yield and increases its effect on SOM accumulation over time. / Estudou-se o efeito do carbono pirogênico nas características químicas e biológicas do solo, na fisiologia e produtividade das culturas da soja e do arroz de terras altas e na emissão de N2O para a atmosfera. Os experimentos foram realizados em Nova Xavantina, MT, em dois diferentes tipos solos: Latossolo Vermelho Amarelo (soja) e Cambissolo Háplico (arroz) em delineamento experimental com junção de faixas e blocos ao acaso, em que 5 doses (0 kg ha-1, 100 kg ha-1, 200 kg ha-1, 300 kg ha-1 e 400 kg ha-1) de NPK (0-20-20) e 5 doses de carvão vegetal (0 Mg ha-1, 2 Mg ha-1, 4 Mg ha-1, 8 Mg ha-1 e 16 Mg ha-1), no caso da soja, e 4 doses (0 kg ha-1, 100 kg ha-1, 200 kg ha-1 e 300 kg ha-1) de NPK (05-25-15) e 4 doses de carvão (0 Mg ha-1, 8 Mg ha-1, 16 Mg ha-1 e 32 Mg ha-1), no caso do arroz, foram aplicadas, para o carvão ao acaso, em 4 repetições (blocos). Combinado com NPK na cultura do arroz foi realizada aplicação de 0, 15, 32 e 50 kg ha-1 de N em cobertura, respectivamente. Para avaliação de fertilidade do solo foram coletadas amostras de solo nas camadas de 0-10 cm, 10-20 cm e 20-30 cm e analisados os seguintes atributos: pH, Ca, Mg, Al, H+Al, P, K, Cu, Zn, Fe, Mn, M.O., C orgânico e N total. Os parâmetros fisiológicos avaliados foram: altura, matéria seca, teor foliar dos nutrientes P, K, Ca e Mg, Fe, Cu, Zn e Mn em pleno florescimento e produtividade. A avaliação dos parâmetros biológicos do solo consistiu na determinação da taxa de respiração basal do solo (C-CO2) e carbono da biomassa microbiana (CBM). Foi avaliado a emissão de N2O para a atmosfera. Na cultura da soja houve aumento significativo nos teores de C total de 0-10 cm no 1° ano e 10-20 cm no 3° ano com a aplicação de 16 Mg ha-1de carvão. Verificou-se efeito na interação carvão e NPK, com aumento de K e na camada de 0-10 cm no 1° e 3° ano e acidez potencial apenas no 1° ano. As doses de 8 Mg ha-1 e 16 Mg ha-1 proporcionaram maiores alturas e massa seca nas épocas avaliadas. Não se verificou efeito nos teores foliares de nutrientes. A produtividade foi significativamente aumentada em razão da aplicação de 16 Mg ha-1. Na cultura do arroz houve aumento significativo nos teores de P e Ca e no pH e redução de Al e H+Al na camada de 0-10 cm com a aplicação de 32 Mg ha-1de carvão. Esse efeito se repetiu para H+Al na camada de 10-20 cm e com aumento nos teores de K. Verificou-se efeito negativo do carvão na matéria seca aos 25 e 55 DAP, todavia não influenciou a altura das plantas. A produtividade foi aumentada à medida que se aumentou as doses de carvão. Observou-se maior eficiência no uso do N, P e K na dose de 32 Mg ha-1. Não se verificou efeito significativo do carvão no C-CO2 e CBM. Observou-se os maiores fluxos de N2O para a atmosfera na presença de 32 Mg ha-1. Como conclusão geral, o carvão vegetal teve efeito similar nas propriedades de fertilidade do solo e produtividade das plantas nos dois experimentos, entretanto seu efeito foi mais fortemente manifestado (maior contraste) no solo mais arenoso. Aumentou ainda a eficiência de uso de nutrientes. Considerando a altura das plantas e a massa seca a soja apresentou melhor resposta para a aplicação de carvão no solo. Finalmente, o carvão vegetal manteve seu efeito na produtividade e aumentou a acumulação da M.O. no solo com o passar do tempo.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-04-27T16:58:25Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Brotto, A. C.pdf: 1827218 bytes, checksum: d583ce8460c1efc5934c93cec6ef4c3d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-27T16:58:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Brotto, A. C.pdf: 1827218 bytes, checksum: d583ce8460c1efc5934c93cec6ef4c3d (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica Ambiental. Niterói, RJ / O estudo das emissões de óxido nitroso (N2O) em processos de tratamento de esgoto tem se tornado necessário e urgente nos últimos anos visto à sua contribuição às mudanças climáticas globais, já que este gás é responsável por 6% do efeito estufa e tem se tornado a principal substância destruidora do ozônio estratosférico do século XXI. Poucos são os estudos que quantificaram as emissões de N2O diretamente em estações de tratamento de esgoto (ETEs) e a literatura apresenta uma grande variação nos fatores de emissão (FEs) obtidos por eles. As Diretrizes de 2006 do IPCC para Inventários de Gases do Efeito Estufa sugerem o FE de 3,2 (2-8) g N2O pessoa-1 ano-1 para estimativas das emissões de N2O em ETEs, que corresponde a 0,035% do nitrogênio total (NT) emitido como N2O. As emissões de N2O em processo de tratamento de lodos ativados foram determinadas no período de janeiro a julho de 2010 em uma ETE municipal no Estado do Rio de Janeiro que trata aproximadamente 14,7 mil m3 dia-1 com média remoção de DQO para o período de estudo de 73% e carga de NT afluente de 46 mg N L-1. Os principais parâmetros operacionais relacionados às emissões de N2O em ETE foram estudados, a saber, concentração de oxigênio dissolvido (OD), concentração de nitrito (NO2 -), pH e temperatura. As maiores emissões de N2O foram observadas quando a concentração de OD se encontrava entre 1,3 e 3,4 mg L-1, o pH entre 5,9 e 6,5 e temperatura acima de 30oC. Enquanto as menores emissões ocorreram em concentrações de OD abaixo de 1,0 mg L-1 e acima de 4,0 mg L-1, e em pH acima de 6,5. O fluxo de N2O estimado é de 4,1 x 105 g N2O ano-1 e os FEs de N2O per capita, por vazão de esgoto tratado e pela carga NT afluente são 8,1 g N2O pessoa-1 ano-1, 8,0 x 10-5 g N2O L -1 e 0,12%. O FE per capita estimado exclusivamente para o tanque de aeração é aproximadamente 2,5 vezes superior ao proposto pelo IPCC (2006) para inventários de emissões de N2O para países que possuam sistemas centralizados de tratamento de esgoto com avançado controle dos processos de nitrificação e desnitrificação. / The study of nitrous oxide (N2O) emissions from wastewater treatment processes has become necessary and urgent in the last years due to its contribution to global climate change, since this gas is responsible for 6% of the global greenhouse effect and will become the main ozone-depleting substances (ODS) of the 21st century. Few studies have quantified the direct emissions of N2O from wastewater treatment plants (WWTPs) and literature shows a wide variation in the emission factors (EFs) obtained by them. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories suggests an EF to estimate N2O emissions from WWTP of 3.2 (2.8) g N2O person-1 yr-1, which corresponds to 0.035% of total nitrogen emitted as N2O. Emissions of N2O from a full-scale activated sludge process was determined from January to July of 2010 during measurement campaign at a municipal WWTP in the State of Rio de Janeiro that treat roughly 14,700 m3 day-1 with an average influent removal COD for the period of study of 73% and total nitrogen load (TN) of 46 mg N L-1. The most important operational parameters leading N2O emissions in WWTP were also studied, namely, dissolved oxygen concentration (DO), nitrite (NO2 -) concentration, pH and temperature. The largest emissions of N2O were observed when DO concentration was between 1.3 and 3.4 mg L-1, pH between 5.9 and 6.5 and temperatures above 30oC. While lower emissions occurred in DO concentrations below 1.0 mg L-1 and above 4.0 mg L-1, and at pH above 6.5. Total estimated annual flux of N2O is 4.1 x 105 g N2O yr-1 and the EF of N2O estimated per capita, wastewater flow and the influent TN load are 8.1 g N2O person-1 yr-1, 8.0 x 10-5 g N2O L(wastewater)-1 and 0.12%. The per capita EF estimated exclusively for the aeration tank is almost 3 times higher than that proposed by the IPCC (2006) for N2O emission inventories for countries that predominantly have advanced centralized WWTPs with nitrification and denitrification steps.

Atualmente, os maiores desafios para a humanidade são a iminente escassez de água, o aumento da produção de alimentos e a busca de fontes alternativas de energia. O uso de efluentes de esgoto tratado (EET) para irrigação agrícola pode, além de fornecer água, nutrientes e matéria orgânica para produção agrícola, minimizar o impacto ambiental causado pela sua disposição nos corpos dágua e aumentar a disponibilidade de água para outros fins. Pode ainda, aumentar a produção agrícola em uma mesma área, conservando as áreas florestadas, reduzir as despesas do agricultor com fertilizantes nitrogenados, e atuar na redução dos gases de efeito estufa na atmosfera, pela maior produção de biomassa e pelo acúmulo de carbono no solo através da rizodeposição e deposição de resíduos vegetais. Apesar desses aspectos favoráveis, esta prática interfere no sistema soloplanta- água modificando as entradas e saídas de carbono e nitrogênio de seus diferentes reservatórios Até o presente momento, pouco foi investigado sobre os efeitos da irrigação com esgoto tratado nas emissões de CH4, CO2 e N2O pelo solo. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo principal quantificar as emissões de CO2, CH4 e N2O, por meio do estudo de um Argissolo Vermelho Distrófico Latossólico, cultivado com capim Tifton 85 e irrigado com efluente de esgoto tratado produzido por tratamento biológico do esgoto do Município de Lins, SP. Tem ainda como objetivo avaliar mudanças ocorridas na química do solo em relação as concentrações de sódio, carbono e nitrogênio e a produtividade da capim. As principais conclusões foram que (i) o capim Tifton 85 foi mais produtivo nos tratamentos que receberam irrigação com EET, quando comparados àqueles irrigados com água; (ii) a concentração de Na no solo apresentou um aumento significativo independente do tipo de irrigação utilizada (EET ou água); (iii) a irrigação com EET contribuiu para elevar as concentrações de carbono e nitrogênio no solo; (iv) as emissões de N2O e CO2 dependem predominantemente da umidade do solo, da temperatura e das quantidades de fertilizantes nitrogenado mineral aplicados e menos do tipo de água utilizada na irrigação; (v) o CH4 foi o único que não apresentou relação direta de suas emissões com a sazonalidade climática; (vi) as emissões de CO2, N2O e CH4 pelos solos irrigados com EET não diferem de pastagens não irrigadas ou irrigadas com água, sendo mais influenciadas pelas práticas de manejo. Os resultados indicam que a irrigação de culturas com EET é uma pratica sustentável. / Nowadays, the humanity is faced with great challenges such as the impending water shortage, the increase in food production or the search for alternative energy sources. The use of treated sewage effluent (TSE) as water and/or nutrient source for agricultural irrigation, can preserve existing water resources by minimising environmental impacts caused by its discharge to surface waters and increase water availability for other purposes. Moreover, wastewater use can contribute to increase agricultural production, preserving forested areas; reduce costs for nitrogen fertilization, and can diminish greenhouse gas emissions to the atmosphere due to higher biomass production and carbon accumulation in soil through root and plant residue deposition. Despite these favorable aspects, this practice interferes in the soil-plant-water system by modifying the inputs and outputs of carbon and nitrogen from their different pools. Thus, this study aimed at quantifying CO2, CH4 and N2O emissions from a Typic Haplustox cropped with Tifton 85 and irrigated with treated sewage effluent from the wastewater treatment plant (anaerobic and facultative ponds) at the city of Lins, SP and evaluates moreover changes in soil chemistry related to sodium, carbon and nitrogen concentrations and grass productivity. The study revealed that: (i) Tifton-85 was more productive at in treatments with TSE irrigation, compared to potable water irrigation, (ii) the Na concentration in the soil increased significantly regardless of the type of irrigation used (TSE or potable water), (iii) TSE irrigation increased the carbon and nitrogen concentrations in soil, (iv) N2O and CO2 emissions were predominantly dependent on soil moisture, temperature and the quantities of mineral nitrogen fertilizers applied as from the type of water used for irrigation, (v) only CH4 emissions had no direct relation to climate seasonality, and (vi) CO2, N2O and CH4 emissions of TSE irrigated soils did not differ from not irrigated or water irrigated pastures, being mainly affected by different management practices. The results indicate that crop irrigation with TSE can represent is a sustainable agricultural practice.

Grazing pasture is a major system of livestock production in many countries and it has been identified as an important source of N2O from urine deposition on soils. The aim of this study was to determinate the N2O emissions from soil after urine deposition and the emission factor, in addition, determine how temperature and water content of the soil influence these emissions. We also intended to study a potential of mitigation using nitrification inhibitors. Soil and gas samples were collected in traditional livestock areas in Brazil and UK to evaluate the N2O emission dynamics under field conditions. In addition, incubation experiments were conducted to evaluate how temperature and water content affect N2O emissions in the soil and to study the potential mitigation on N2O emission from the soil after urine application, using two distinct nitrification inhibitors. In the field experiment, the N2O emission factor for cattle urine was 0.20% of the applied urine N in Brazil and 0.66% for the UK conditions. The incubation experiments showed the N2O emissions after urine application are higher in soils with high moisture and high temperature. The nitrification inhibitor effectiveness was not statistically significant, however had shown some N2O emission absolute reductions among 6% to 33% comparing with urine only application on the soil. Various physical and biological factors can be influence the effectiveness of the products. It confirmed that urine deposition can contribute to N2O emission from the soil and the temperature and water content can markedly increase these emissions. The nitrification inhibitors have a potential mitigation effect since some decreased emissions of almost 40%. The results in this study are pioneers and can be used as a basis for more complex evaluations and to help with determining the carbon footprint of beef production worldwide / Considerado o maior sistema de produção animal em muitos países, as pastagens tem sido identificadas como uma importante fonte de emissão de N2O, devido à deposição de urina ao solo. O objetivo deste estudo foi determinar as emissões de N2O do solo após a deposição de urina e seu fator de emissão, além disso, determinar como temperatura e teor de água do solo influenciam as emissões. Pretendeu-se também estudar o potencial de mitigação das emissões de N2O usando inibidores de nitrificação. Amostras de solo e de gás foram coletadas em áreas tradicionais de pastagens do Brasil e do Reino Unido para avaliar a dinâmica das emissões de N2O. Experimentos de incubação também foram realizados para avaliar a influência de fatores como temperatura e teor de água no solo nas emissões, além de avaliar o potencial de redução das emissões de N2O do solo após a aplicação da urina, utilizando dois inibidores de nitrificação. Nos experimentos de campo realizados no Brasil e no Reino Unido, o fator de emissão do N2O para a urina foi de 0,20% e 0,66% do nitrogênio na forma de urina bovina aplicada, respectivamente. Nos experimentos de incubação, as emissões de N2O após a aplicação de urina foram maiores em solos com alta umidade e alta temperatura. A eficácia no uso dos inibidores de nitrificação não foi estatisticamente significativa, no entanto mostrou uma redução absoluta entre 6% a 33% nas emissões de N2O comparado com a aplicação de apenas urina ao solo. Vários fatores físicos e biológicos podem ter influenciado a eficácia dos produtos. Dessa forma, confirma-se que a deposição de urina pode contribuir para a emissão de N2O do solo e que a temperatura e o teor de água no solo podem aumentar consideravelmente essas emissões. Os inibidores de nitrificação podem ser usados como um potencial de mitigação, já que houve redução em termos absolutos de quase 40% nas emissões. Os resultados encontrados neste estudo são pioneiros e poderão ser utilizados como base para avaliações mais complexas e contribuir para a determinação da pegada de carbono na produção de carne mundial

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-04T17:31:07Z No. of bitstreams: 1 TESE_Viviane Figueiredo Souza versão final.pdf: 1973892 bytes, checksum: 8b1ac31fbe25c8a6584e68f8e3b8ff71 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T17:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_Viviane Figueiredo Souza versão final.pdf: 1973892 bytes, checksum: 8b1ac31fbe25c8a6584e68f8e3b8ff71 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O nitrogênio (N) é um elemento imprescindível para todos os organismos do nosso planeta, entretanto o composto nitrogenado mais abundante, o gás dinitrogênio (N2), é assimilável apenas por poucos micro-organismos. Isso torna o N limitante, refletindo na sua disponibilização via mineralização de matéria orgânica (MO) e a nitrificação, que produzem amônio (NH4+) e nitrato (NO3-), respectivamente. Em solos, esses processos são regulados por fatores como conteúdo de MO e água no solo, pH e temperatura. Em ecossistemas florestais, tropicais e boreais, esses processos são muito relevantes e ainda pouco estudados, principalmente em áreas de floresta secundária sob influência de manejo. A mudança de uso do solo causa alterações na ciclagem e disponibilidade do N, nos fatores reguladores, e na emissão de óxido nitroso (N2O), um gás de efeito estufa. Padrões de recuperação florestal são bastante distintos entre diferentes florestas tropicais, como visto para floresta de Mata Atlântica e Amazônica, com taxas de mineralização em florestas jovens (10 anos) muito elevadas na Amazônia (20,9 μg N g-1 SWD d-1) e mais baixas na Mata Atlântica (3,2 μg N g-1 SWD d-1). Já a nitrificação teve um padrão semelhante, com baixas taxas em ambas as florestas jovens (0,6 6,8 μg N g-1 SWD d-1 na Mata Atlântica e Amazônia, respectivamente), o que indica uma ciclagem de N conservativa, evitando perdas via emissão de gás e lixiviação de NO3-. Entretanto, a emissão de N2O em área de restauração na Mata Atlântica foi maior do que na pristina (22 e 2,5 μg N2O-N g-1 SWD h-1, respectivamente) devido à maior temperatura do solo que estimula os processos microbianos produtores de N2O. Em termos de floresta pristina, a taxa de nitrificação foi bastante distinta entre a floresta de Mata Atlântica e Amazônica (0,08 e 15,9 μg N2O-N g-1 SWD h-1, respectivamente). Isso evidencia os diferentes fatores reguladores de cada região tropical, como regime de chuvas, composição vegetal, tipos de solo, etc. Em florestas boreais, foi visto que o conteúdo de MO e água do solo e o pH do solo são os principais reguladores, limitando a disponibilidade de N em florestas bem drenadas dominadas por coníferas, em comparação com florestas pouco drenadas dominadas por turfa. Dessa forma, verificamos que a mineralização e, principalmente, a nitrificação, são processos muito relevantes no controle de N, e mesmo em ecossistemas diferentes, os fatores reguladores muitas vezes são os mesmos. Isso evidencia a necessidade de mais estudos acerca da dinâmica do N nesses ambientes, principalmente em florestas em restauração / Nitrogen (N) is an essential element for all organisms; however, the most abundant nitrogen compound, dinitrogen (N2), is assimilable only by a few microorganisms. This makes N limiting, which reflects in its availability via organic matter (OM) mineralization and nitrification, which produce ammonium (NH4+) and nitrate (NO3-), respectively. In soils, these processes are regulated by factors such as OM and soil water content, pH and temperature. In forest ecosystems, tropical and boreal, these processes are very relevant and still poorly understood, especially in secondary forest previously deforested. The land use change causes alterations in cycling and availability of N, regulating factors, and emission of nitrous oxide (N2O), a greenhouse gas. Forest recovery patterns are quite distinct among different rainforests, as seen for Atlantic and Amazon rainforest, with very high levels of mineralization in young forests (10 years) in Amazonia (20.9 μg N2O-N g-1 SWD h-1) and low in the Atlantic Forest (3.2 μg N2O-N g-1 SWD h-1). Nitrification had a similar pattern between them, with low rates in both young forests (0.6 and 6.8 μg N2O-N g-1 SWD h-1 in the Atlantic and Amazon forest, respectively), indicating a conservative N cycling, avoiding losses through gas emission and NO3- leaching. However, the N2O emission in restoration area in the Atlantic Forest was higher than in pristine (22 and 2.5 μg N2O-N g-1 SWD h-1, respectively) due to the higher soil temperature, which stimulates microbial production of N2O. In terms of pristine forest, the nitrification rate was very different between the Atlantic forest and Amazonian forest (0.08 and 15.9 μg N2O-N g-1 SWD h-1, respectively), showing the different regulatory factors of each tropical region, such as rainfall regime, vegetal composition, soil types, etc. In boreal forests, OM, soil water content and soil pH were the main regulators, limiting the availability of N in conifer-dominated well-drained forests compared to peat-dominated poorly drained forests. In this way, we verified that mineralization and, mainly, nitrification are very relevant processes in the control of N, and even in extremely different ecosystems, the regulating factors are often the same. This evidences the need for more studies about N dynamics in these environments, especially in restoration forests

Atualmente, os maiores desafios para a humanidade são a iminente escassez de água, o aumento da produção de alimentos e a busca de fontes alternativas de energia. O uso de efluentes de esgoto tratado (EET) para irrigação agrícola pode, além de fornecer água, nutrientes e matéria orgânica para produção agrícola, minimizar o impacto ambiental causado pela sua disposição nos corpos dágua e aumentar a disponibilidade de água para outros fins. Pode ainda, aumentar a produção agrícola em uma mesma área, conservando as áreas florestadas, reduzir as despesas do agricultor com fertilizantes nitrogenados, e atuar na redução dos gases de efeito estufa na atmosfera, pela maior produção de biomassa e pelo acúmulo de carbono no solo através da rizodeposição e deposição de resíduos vegetais. Apesar desses aspectos favoráveis, esta prática interfere no sistema soloplanta- água modificando as entradas e saídas de carbono e nitrogênio de seus diferentes reservatórios Até o presente momento, pouco foi investigado sobre os efeitos da irrigação com esgoto tratado nas emissões de CH4, CO2 e N2O pelo solo. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo principal quantificar as emissões de CO2, CH4 e N2O, por meio do estudo de um Argissolo Vermelho Distrófico Latossólico, cultivado com capim Tifton 85 e irrigado com efluente de esgoto tratado produzido por tratamento biológico do esgoto do Município de Lins, SP. Tem ainda como objetivo avaliar mudanças ocorridas na química do solo em relação as concentrações de sódio, carbono e nitrogênio e a produtividade da capim. As principais conclusões foram que (i) o capim Tifton 85 foi mais produtivo nos tratamentos que receberam irrigação com EET, quando comparados àqueles irrigados com água; (ii) a concentração de Na no solo apresentou um aumento significativo independente do tipo de irrigação utilizada (EET ou água); (iii) a irrigação com EET contribuiu para elevar as concentrações de carbono e nitrogênio no solo; (iv) as emissões de N2O e CO2 dependem predominantemente da umidade do solo, da temperatura e das quantidades de fertilizantes nitrogenado mineral aplicados e menos do tipo de água utilizada na irrigação; (v) o CH4 foi o único que não apresentou relação direta de suas emissões com a sazonalidade climática; (vi) as emissões de CO2, N2O e CH4 pelos solos irrigados com EET não diferem de pastagens não irrigadas ou irrigadas com água, sendo mais influenciadas pelas práticas de manejo. Os resultados indicam que a irrigação de culturas com EET é uma pratica sustentável. / Nowadays, the humanity is faced with great challenges such as the impending water shortage, the increase in food production or the search for alternative energy sources. The use of treated sewage effluent (TSE) as water and/or nutrient source for agricultural irrigation, can preserve existing water resources by minimising environmental impacts caused by its discharge to surface waters and increase water availability for other purposes. Moreover, wastewater use can contribute to increase agricultural production, preserving forested areas; reduce costs for nitrogen fertilization, and can diminish greenhouse gas emissions to the atmosphere due to higher biomass production and carbon accumulation in soil through root and plant residue deposition. Despite these favorable aspects, this practice interferes in the soil-plant-water system by modifying the inputs and outputs of carbon and nitrogen from their different pools. Thus, this study aimed at quantifying CO2, CH4 and N2O emissions from a Typic Haplustox cropped with Tifton 85 and irrigated with treated sewage effluent from the wastewater treatment plant (anaerobic and facultative ponds) at the city of Lins, SP and evaluates moreover changes in soil chemistry related to sodium, carbon and nitrogen concentrations and grass productivity. The study revealed that: (i) Tifton-85 was more productive at in treatments with TSE irrigation, compared to potable water irrigation, (ii) the Na concentration in the soil increased significantly regardless of the type of irrigation used (TSE or potable water), (iii) TSE irrigation increased the carbon and nitrogen concentrations in soil, (iv) N2O and CO2 emissions were predominantly dependent on soil moisture, temperature and the quantities of mineral nitrogen fertilizers applied as from the type of water used for irrigation, (v) only CH4 emissions had no direct relation to climate seasonality, and (vi) CO2, N2O and CH4 emissions of TSE irrigated soils did not differ from not irrigated or water irrigated pastures, being mainly affected by different management practices. The results indicate that crop irrigation with TSE can represent is a sustainable agricultural practice.

Grazing pasture is a major system of livestock production in many countries and it has been identified as an important source of N2O from urine deposition on soils. The aim of this study was to determinate the N2O emissions from soil after urine deposition and the emission factor, in addition, determine how temperature and water content of the soil influence these emissions. We also intended to study a potential of mitigation using nitrification inhibitors. Soil and gas samples were collected in traditional livestock areas in Brazil and UK to evaluate the N2O emission dynamics under field conditions. In addition, incubation experiments were conducted to evaluate how temperature and water content affect N2O emissions in the soil and to study the potential mitigation on N2O emission from the soil after urine application, using two distinct nitrification inhibitors. In the field experiment, the N2O emission factor for cattle urine was 0.20% of the applied urine N in Brazil and 0.66% for the UK conditions. The incubation experiments showed the N2O emissions after urine application are higher in soils with high moisture and high temperature. The nitrification inhibitor effectiveness was not statistically significant, however had shown some N2O emission absolute reductions among 6% to 33% comparing with urine only application on the soil. Various physical and biological factors can be influence the effectiveness of the products. It confirmed that urine deposition can contribute to N2O emission from the soil and the temperature and water content can markedly increase these emissions. The nitrification inhibitors have a potential mitigation effect since some decreased emissions of almost 40%. The results in this study are pioneers and can be used as a basis for more complex evaluations and to help with determining the carbon footprint of beef production worldwide / Considerado o maior sistema de produção animal em muitos países, as pastagens tem sido identificadas como uma importante fonte de emissão de N2O, devido à deposição de urina ao solo. O objetivo deste estudo foi determinar as emissões de N2O do solo após a deposição de urina e seu fator de emissão, além disso, determinar como temperatura e teor de água do solo influenciam as emissões. Pretendeu-se também estudar o potencial de mitigação das emissões de N2O usando inibidores de nitrificação. Amostras de solo e de gás foram coletadas em áreas tradicionais de pastagens do Brasil e do Reino Unido para avaliar a dinâmica das emissões de N2O. Experimentos de incubação também foram realizados para avaliar a influência de fatores como temperatura e teor de água no solo nas emissões, além de avaliar o potencial de redução das emissões de N2O do solo após a aplicação da urina, utilizando dois inibidores de nitrificação. Nos experimentos de campo realizados no Brasil e no Reino Unido, o fator de emissão do N2O para a urina foi de 0,20% e 0,66% do nitrogênio na forma de urina bovina aplicada, respectivamente. Nos experimentos de incubação, as emissões de N2O após a aplicação de urina foram maiores em solos com alta umidade e alta temperatura. A eficácia no uso dos inibidores de nitrificação não foi estatisticamente significativa, no entanto mostrou uma redução absoluta entre 6% a 33% nas emissões de N2O comparado com a aplicação de apenas urina ao solo. Vários fatores físicos e biológicos podem ter influenciado a eficácia dos produtos. Dessa forma, confirma-se que a deposição de urina pode contribuir para a emissão de N2O do solo e que a temperatura e o teor de água no solo podem aumentar consideravelmente essas emissões. Os inibidores de nitrificação podem ser usados como um potencial de mitigação, já que houve redução em termos absolutos de quase 40% nas emissões. Os resultados encontrados neste estudo são pioneiros e poderão ser utilizados como base para avaliações mais complexas e contribuir para a determinação da pegada de carbono na produção de carne mundial

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Esta circulação interna envolve a transferência de nutrientes da vegetação para o solo através da lavagem (throughfall e escorrimento pelo tronco), onde não intervem organismos decompositores. Concentrações dos íons Cl-, NO3-, PO4-3, SO4-2, Na+, NH4+, K+, Mg+2 e Ca+2 foram analisados através cromatografia liquida utilizando cromatógrafo Dionex DX-120. Para os gases, tubos de aço inoxidável foram instalados nas paredes laterais de três perfis escavados no campo, nas profundidades de 5, 15, 30, 50, 100 e 200 centímetros. As concentrações de N2O e Co2 foram analisadas através de cromatografia gasosa usando o método de ECD (electron capture detector), enquanto as concentrações do CH4 foram medidas através de FID (flame injection detector). Os cromatógrafos foram calibrados com 3 níveis padrões de ar sintético. Como principais conclusões, apresentamos: a estação exerce forte influencia na concentração dos cátions básicos; throughfall é um dos mais importantes caminhos para a entrada de nutrientes na Flana Tapajós; há um aporte significativo de macronutrientes mais cloro e sódio, principalmente, oriundos da agricultura intensiva de grãos; houve maior volume de precipitação do que a média dos últimos vinte anos; a deposição seca é o mais importante processo de enriquecimento da água que alcança o solo da floresta; a duração do período seco antecedente é fator dominante no fluxo de nutrientes na Flona Tapajós; dentro do período seco ocorrem as maiores variações entre os íons analisados; processos de convecção que acumulam os nutrientes sobre a Flona, em virtude da brisa do rio Tapajós, favorecem o aumento nos teores dos elementos estudados; a análise dos componentes principais facilita a interpretação da caracterização da,.água de precipitação, mostrando, neste estudo, a influencia de fontes antropogênicas (agricultura, queima da biomassa e poeira); o processo de nitrificação exerce um papel fundamental na química da água da chuva, devendo ser mais bem estudada. Quanto aos gases estudados, verificaram-se fluxos, até a profundidade de 15cm, durante os períodos secos, menores do que os fluxos no período úmido, dentro dessas profundidades; nas outras profundidades os fluxos no período seco são sempre maiores do que no período úmido, demonstrando que a umidade, nas profundidades maiores do que 15cm é suficiente para promover a produção e emissão de gases, não restringindo a difusão interna do mesmo.Houve sensível variação sazonal entre os fluxos de óxido nitroso e gás carbônico, com mais baixos fluxos no período seco; Os fluxos, em kg.ha-1.ano-1, apontaram 182.102, 22,97 e 14,08, respectivamente, para gás carbônico, óxido nitroso e metano; Há elevada variação sazonal na umidade do solo, entre o período seco e úmido; O solo apresenta déficit de água disponível durante o período seco, considerando-se a profundidade de 0-100cm. Na camada de 100-200cm, não foi observado déficit; Há significativa correlação entre a umidade do solo e o fluxo de óxido nitroso; Não evidente variação na temperatura do solo ao longo das profundidades estudadas; Não há nítida variação sazonal na temperatura do solo, durante o período úmido e seco; Material orgânico degradável e nitrogênio são, juntamente com já umidade e a temperatura do solo, importantes fatores para a produção e emissão de óxido nitroso e gás carbônico. / The Tapajós National Forest, FLONA Tapajós, with 600.000 ha of protected forest is located at the km 50 south of Santarém, Pará, Brazil. Soils are highly weathered and deep, well drained, kaolinitc, classified as Yellow Latosol and according to north American classification as Oxisol (Haplustox), with a acidic pH (4.5) and free of duripans and lateritic concretions. In a ecosystem like a humid tropical forest, nutrients are being cycled. This cycling involves inputs from atmosphere and from the weathering of rocks and minerais present in the soil, with output through drainage water and internai circulation of the system. This circulation involves the transfer of nutrients from vegetation to the soil through the washing (throughfall and runoff on the bole), where there is no intervention by decomposers. Concentrations of ions Cl-, NO3-, PO4-3, SO4-2, Na+, NH4+, K+, Mg+2 and Ca+2 were analyzed by liquid chromatography using a Dionex DX - 120. For gas sampling, stainless steel tubings were installed on the lateral walls of three profiles dig on the ground at the following depths of 5, 15, 30, 50, 100 and 200 centimeters. The concentrations of N20 and CO2 were analyzed by gas chromatography using electron capture detector (ECD), whereas CH4 concentrations were measured using a flame ionization detector (FID). The chromatographs were calibrated using 3 different leveis of synthetic air standards. As results, we observed: The station has strong influence on the basic cation concentration; throughfall is one of the most important ways for nutrient inputs pt the FLONA Tapajós; there is a significant arrival of macronutrients together with Chlorine and sodium coming from the intensive grain agriculture. We observed the greatest volume of precipitation over the last 20 years. Dry deposition is the most important process of water enrichment that reaches the forest soil. The duration of the previous dry period is predominant to determine the input of nutrients into the Tapajós National forest. Within the dry period occur the greatest variations among the ions analyzed. Convection processes that accumulate the nutrients over the FLONA area, due to the breeze of the Tapajós river, favor the increase in the amount of the studied elements; the analyzes of the main components facilitate the interpretation of water characterization from precipitation, showing in this study, the influence of anthropogenic sources (agriculture, biomass burning) and dust; The process of nitrification plays a major role on chemistry,of water from precipitation and should be more studied. About the studied gases, we verified fluxes at a 15 cm depth during the dry period lower than the fluxes observed during the wet period at the same depth. For the other depths, the fluxes during the dry period are always greater than the fluxes during wet period, showing that moisture at depths deeper than 15 cm is enough to promote'the prodúction and emissjon of those gases, not constraining the soil diffusion. We observed sensible seasonal variation among the fluxes of N2O and CO2, with the lowest rates taking place during the dry period. The fluxes, in kg ha-1 year-1, showed 182.1, 22. 97 and 14.08 for CO2, N2O, and CH4, respectively. Strong seasonal variation was observed for soil water content between dry and wet seasons. The soil shows a deficit for available water during dry period when we consider the depth down to 100 cm. At the 100 cm layer down to 200 cm, there was observed no deficit. There was significant correlation between soil water content and N2O flux. No evident variation in soil temperature along the various depths studied. There was no olear seasonal variation in soil temperature between dry and wet periods. Degradable organic material and nitrogen are, together with moisture and soil temperature major factors determining the production and emission of N2O and CO2.