Globally, increasing demands for biofuels have intensified the rate of land-use change (LUC) for expansion of bioenergy crops. In Brazil, the world\'s largest sugarcane-ethanol producer, sugarcane area has expanded by 35% (3.2 Mha) in the last decade. Sugarcane expansion has resulted in extensive pastures being subjected to intensive mechanization and large inputs of agrochemicals, which have direct implications on soil quality (SQ). We hypothesized that LUC to support sugarcane expansion leads to overall SQ degradation. To test this hypothesis we conducted a field-study at three sites in the central-southern region, to assess the SQ response to the primary LUC sequence (i.e., native vegetation to pasture to sugarcane) associated to sugarcane expansion in Brazil. At each land use site undisturbed and disturbed soil samples were collected from the 0-10, 10-20 and 20-30 cm depths. Soil chemical and physical attributes were measured through on-farm and laboratory analyses. A dataset of soil biological attributes was also included in this study. Initially, the LUC effects on each individual soil indicator were quantified. Afterward, the LUC effects on overall SQ were assessed using the Soil Management Assessment Framework (SMAF). Furthermore, six SQ indexes (SQI) were developed using approaches with increasing complexity. Our results showed that long-term conversion from native vegetation to extensive pasture led to soil acidification, significant depletion of soil organic carbon (SOC) and macronutrients [especially phosphorus (P)] and severe soil compaction, which creates an unbalanced ratio between water- and air-filled pore space within the soil and increases mechanical resistance to root growth. Conversion from pasture to sugarcane improved soil chemical quality by correcting for acidity and increasing macronutrient levels. Despite those improvements, most of the P added by fertilizer accumulated in less plant-available P forms, confirming the key role of organic P has in providing available P to plants in Brazilian soils. Long-term sugarcane production subsequently led to further SOC depletions. Sugarcane production had slight negative impacts on soil physical attributes compared to pasture land. Although tillage performed for sugarcane planting and replanting alleviates soil compaction, our data suggested that the effects are short-term with persistent, reoccurring soil consolidation that increases erosion risk over time. These soil physical changes, induced by LUC, were detected by quantitative soil physical properties as well as by visual evaluation of soil structure (VESS), an on-farm and user-friendly method for evaluating SQ. The SMAF efficiently detected overall SQ response to LUC and it could be reliably used under Brazilian soil conditions. Furthermore, since all of the SQI values developed in this study were able to rank SQ among land uses. We recommend that simpler and more cost-effective SQI strategies using a small number of carefully chosen soil indicators, such as: pH, P, K, VESS and SOC, and proportional weighting within of each soil sectors (chemical, physical and biological) be used as a protocol for SQ assessments in Brazilian sugarcane areas. The SMAF and SQI scores suggested that long-term conversion from native vegetation to extensive pasture depleted overall SQ, driven by decreases in chemical, physical and biological indicators. In contrast, conversion from pasture to sugarcane had no negative impacts on overall SQ, mainly because chemical improvements offset negative impacts on biological and physical indicators. Therefore, our findings can be used as scientific base by farmers, extension agents and public policy makers to adopt and develop management strategies that sustain and/or improving SQ and the sustainability of sugarcane production in Brazil. / Globalmente, o aumento da demanda de biocombustíveis têm intensificado a taxa de mudança de uso da terra (MUT) para expansão da produção de culturas para fins energéticos. No Brasil, a área de cana-de-açúcar aumentou 35% (3,2 Mha) na última década. A expansão do cultivo de cana-de-açúcar tem resultado em pastagens extensivas sendo submetidas a intensiva mecanização e ao uso de agroquímicos, implicando diretamente na qualidade do solo (QS). A hipótese testada nesse estudo foi que a MUT resulta na degradação da QS. Para tanto foi conduzido um estudo em três locais na região centro-sul, com objetivo de avaliar as modificações na QS devido a principal sequência de MUT (vegetação nativa - pastagem - cana-de-açúcar) associada a expansão do cultivo de cana-de-açúcar no Brasil. Em cada uso da terra, amostras indeformadas e deformadas de solo foram coletadas nas profundidades de 0- 10, 10-20 e 20-30 cm. Os atributos químicos e físicos do solo foram mensurados através de análises laboratoriais e à campo. Dados de atributos biológicos também foram incluídos no estudo. Inicialmente, os efeitos da MUT foram quantificados individualmente para cada um dos atributos do solo, e em seguida as alterações na QS global foram avaliadas através da Soil Management Assessment Framework (SMAF) e de seis índices de QS (IQS), desenvolvidos usando métodos com complexidade crescente. Os resultados demonstraram que a conversão da vegetação nativa em pastagem extensiva resultou na acidificação do solo, redução dos teores de carbono orgânico (COS) e macronutrientes (especialmente P), e severa compactação do solo, desequilibrando a relação entre ar e água e aumentando a resistência mecânica do solo ao crescimento radicular. Conversão da pastagem em cana-de-açúcar melhorou a qualidade química do solo através da correção da acidez e aumento dos macronutrientes. Apesar dessas melhorias, prolongado período de cultivo de cana-de-açúcar reduziu os teores de COS; e a maioria do P adicionado via fertilizantes acumulou em formas menos lábeis, confirmando o importante papel do P orgânico no fornecimento de P disponível às plantas em solos brasileiros. O cultivo de cana-de-açúcar teve impactos negativos nos atributos físicos do solo menos intensos do que aqueles gerados pelo uso com pastagem. Embora o preparo do solo para plantio e reforma da cana-de-açúcar reduziu a compactação do solo, os dados sugeriram que estes efeitos são de curta duração, ocorrendo a reconsolidação do solo e o aumento dos riscos de erosão ao longo do tempo. As alterações físicas do solo induzidas pela MUT foram detectadas tanto por meio de atributos quantitativos quanto por meio de avaliação visual da estrutura do solo (VESS), um método simples e diretamente aplicado no campo. A SMAF detectou eficientemente as alterações na QS devido a MUT. Além disso, todos os IQS desenvolvidos permitiram ranquear corretamente a QS entre os usos da terra. Assim, recomendamos que IQS mais simples e com melhor relação custo-benefício usando poucos indicadores chaves, tais como: pH, P, K, VESS e COS com ponderação proporcional entre os setores do solo (químico, físico e biológico) sejam usados como protocolo para avaliar a QS nas áreas de produção de cana-de-açúcar. Os resultados obtidos usando a SMAF e os IQS sugeriram que a conversão da vegetação nativa em pastagem extensiva reduziu a QS, degradando indicadores químicos, físicos e biológicos. Por outro lado, a conversão de pastagem em cana-de-açúcar não teve impactos na QS global, uma vez que a melhoria dos atributos químicos compensou os impactos negativos nos indicatores físicos e biológicos. Desta forma, esses resultados poderão ser utilizados como base científica pelos produtores, extencionistas e políticos para orientar estratégias de manejo que mantenham e/ou melhorem a QS e consequentemente a sustentabilidade da produção de cana-de-açúcar no Brasil.

Globally, increasing demands for biofuels have intensified the rate of land-use change (LUC) for expansion of bioenergy crops. In Brazil, the world\'s largest sugarcane-ethanol producer, sugarcane area has expanded by 35% (3.2 Mha) in the last decade. Sugarcane expansion has resulted in extensive pastures being subjected to intensive mechanization and large inputs of agrochemicals, which have direct implications on soil quality (SQ). We hypothesized that LUC to support sugarcane expansion leads to overall SQ degradation. To test this hypothesis we conducted a field-study at three sites in the central-southern region, to assess the SQ response to the primary LUC sequence (i.e., native vegetation to pasture to sugarcane) associated to sugarcane expansion in Brazil. At each land use site undisturbed and disturbed soil samples were collected from the 0-10, 10-20 and 20-30 cm depths. Soil chemical and physical attributes were measured through on-farm and laboratory analyses. A dataset of soil biological attributes was also included in this study. Initially, the LUC effects on each individual soil indicator were quantified. Afterward, the LUC effects on overall SQ were assessed using the Soil Management Assessment Framework (SMAF). Furthermore, six SQ indexes (SQI) were developed using approaches with increasing complexity. Our results showed that long-term conversion from native vegetation to extensive pasture led to soil acidification, significant depletion of soil organic carbon (SOC) and macronutrients [especially phosphorus (P)] and severe soil compaction, which creates an unbalanced ratio between water- and air-filled pore space within the soil and increases mechanical resistance to root growth. Conversion from pasture to sugarcane improved soil chemical quality by correcting for acidity and increasing macronutrient levels. Despite those improvements, most of the P added by fertilizer accumulated in less plant-available P forms, confirming the key role of organic P has in providing available P to plants in Brazilian soils. Long-term sugarcane production subsequently led to further SOC depletions. Sugarcane production had slight negative impacts on soil physical attributes compared to pasture land. Although tillage performed for sugarcane planting and replanting alleviates soil compaction, our data suggested that the effects are short-term with persistent, reoccurring soil consolidation that increases erosion risk over time. These soil physical changes, induced by LUC, were detected by quantitative soil physical properties as well as by visual evaluation of soil structure (VESS), an on-farm and user-friendly method for evaluating SQ. The SMAF efficiently detected overall SQ response to LUC and it could be reliably used under Brazilian soil conditions. Furthermore, since all of the SQI values developed in this study were able to rank SQ among land uses. We recommend that simpler and more cost-effective SQI strategies using a small number of carefully chosen soil indicators, such as: pH, P, K, VESS and SOC, and proportional weighting within of each soil sectors (chemical, physical and biological) be used as a protocol for SQ assessments in Brazilian sugarcane areas. The SMAF and SQI scores suggested that long-term conversion from native vegetation to extensive pasture depleted overall SQ, driven by decreases in chemical, physical and biological indicators. In contrast, conversion from pasture to sugarcane had no negative impacts on overall SQ, mainly because chemical improvements offset negative impacts on biological and physical indicators. Therefore, our findings can be used as scientific base by farmers, extension agents and public policy makers to adopt and develop management strategies that sustain and/or improving SQ and the sustainability of sugarcane production in Brazil. / Globalmente, o aumento da demanda de biocombustíveis têm intensificado a taxa de mudança de uso da terra (MUT) para expansão da produção de culturas para fins energéticos. No Brasil, a área de cana-de-açúcar aumentou 35% (3,2 Mha) na última década. A expansão do cultivo de cana-de-açúcar tem resultado em pastagens extensivas sendo submetidas a intensiva mecanização e ao uso de agroquímicos, implicando diretamente na qualidade do solo (QS). A hipótese testada nesse estudo foi que a MUT resulta na degradação da QS. Para tanto foi conduzido um estudo em três locais na região centro-sul, com objetivo de avaliar as modificações na QS devido a principal sequência de MUT (vegetação nativa - pastagem - cana-de-açúcar) associada a expansão do cultivo de cana-de-açúcar no Brasil. Em cada uso da terra, amostras indeformadas e deformadas de solo foram coletadas nas profundidades de 0- 10, 10-20 e 20-30 cm. Os atributos químicos e físicos do solo foram mensurados através de análises laboratoriais e à campo. Dados de atributos biológicos também foram incluídos no estudo. Inicialmente, os efeitos da MUT foram quantificados individualmente para cada um dos atributos do solo, e em seguida as alterações na QS global foram avaliadas através da Soil Management Assessment Framework (SMAF) e de seis índices de QS (IQS), desenvolvidos usando métodos com complexidade crescente. Os resultados demonstraram que a conversão da vegetação nativa em pastagem extensiva resultou na acidificação do solo, redução dos teores de carbono orgânico (COS) e macronutrientes (especialmente P), e severa compactação do solo, desequilibrando a relação entre ar e água e aumentando a resistência mecânica do solo ao crescimento radicular. Conversão da pastagem em cana-de-açúcar melhorou a qualidade química do solo através da correção da acidez e aumento dos macronutrientes. Apesar dessas melhorias, prolongado período de cultivo de cana-de-açúcar reduziu os teores de COS; e a maioria do P adicionado via fertilizantes acumulou em formas menos lábeis, confirmando o importante papel do P orgânico no fornecimento de P disponível às plantas em solos brasileiros. O cultivo de cana-de-açúcar teve impactos negativos nos atributos físicos do solo menos intensos do que aqueles gerados pelo uso com pastagem. Embora o preparo do solo para plantio e reforma da cana-de-açúcar reduziu a compactação do solo, os dados sugeriram que estes efeitos são de curta duração, ocorrendo a reconsolidação do solo e o aumento dos riscos de erosão ao longo do tempo. As alterações físicas do solo induzidas pela MUT foram detectadas tanto por meio de atributos quantitativos quanto por meio de avaliação visual da estrutura do solo (VESS), um método simples e diretamente aplicado no campo. A SMAF detectou eficientemente as alterações na QS devido a MUT. Além disso, todos os IQS desenvolvidos permitiram ranquear corretamente a QS entre os usos da terra. Assim, recomendamos que IQS mais simples e com melhor relação custo-benefício usando poucos indicadores chaves, tais como: pH, P, K, VESS e COS com ponderação proporcional entre os setores do solo (químico, físico e biológico) sejam usados como protocolo para avaliar a QS nas áreas de produção de cana-de-açúcar. Os resultados obtidos usando a SMAF e os IQS sugeriram que a conversão da vegetação nativa em pastagem extensiva reduziu a QS, degradando indicadores químicos, físicos e biológicos. Por outro lado, a conversão de pastagem em cana-de-açúcar não teve impactos na QS global, uma vez que a melhoria dos atributos químicos compensou os impactos negativos nos indicatores físicos e biológicos. Desta forma, esses resultados poderão ser utilizados como base científica pelos produtores, extencionistas e políticos para orientar estratégias de manejo que mantenham e/ou melhorem a QS e consequentemente a sustentabilidade da produção de cana-de-açúcar no Brasil.

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-06-12T12:29:14Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 412764 bytes, checksum: 6ffaecc610a20363de58cd7d0eb90a6a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-12T12:29:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 412764 bytes, checksum: 6ffaecc610a20363de58cd7d0eb90a6a (MD5) Previous issue date: 2001-09-06 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Este trabalho avaliou o efeito de diferentes métodos de preparo da área e do solo, adotados durante a reforma de um povoamento de eucalipto, sobre a qualidade do solo. A avaliação baseou-se na determinação de indicadores de qualidade de caráter químico, físico e biológico, associados às principais funções do solo. A amostragem do solo foi realizada em agosto de 2000 em área experimental localizada na fazenda Entre Rios, em Botucatu – SP, pertencente à Cia. Suzano de Papel e Celulose. Essa área experimental foi instalada em março de 1995 para se avaliar o efeito de diferentes práticas de preparo do solo sobre o crescimento do eucalipto. Também foi amostrada uma área com vegetação nativa de mata secundária adjacente ao povoamento para constituir material de referência. Os indicadores microbiológicos e bioquímicos mostraram-se mais sensíveis que os químicos ou físicos para avaliar mudanças na qualidade do solo decorrentes das práticas de manejo. Os valores dos indicadores de qualidade foram usados para compor um índice baseado no Modelo de Índice de Qualidade do Solo de Karlen & Stott (1994). Este modelo modificado permitiu quantificar as mudanças na qualidade do solo resultantes do manejo. O maior índice foi obtido no solo sob vegetação natural, seguido dos solos sob eucalipto submetido a manejos que priorizaram a conservação dos resíduos orgânicos por ocasião da reforma do povoamento. Nos tratamentos em que houve a remoção ou queima do material orgânico da superfície do solo, os índices de qualidade foram os mais baixos. No entanto, para o tratamento submetido à incorporação dos resíduos orgânicos, o índice calculado para a camada de 5 a 20 cm não diferiu dos maiores valores encontrados para as áreas onde os resíduos orgânicos foram conservados mas não incorporados. Isso demonstra a sensibilidade do modelo às alterações da qualidade do solo, mesmo após 5,5 anos da implantação do ensaio experimental. A análise dos indicadores de qualidade por meio de componentes principais ou agrupamento hierárquico foi consistente com os resultados obtidos pelo modelo de qualidade do solo. / This work evaluated the effect of different methods of site management and soil tillage, adopted during the reformation of a eucalyptus stand, on soil quality. Evaluations were based on the determination of chemical, physical, and biological quality indicators associated with the main soil functions. Soil sampling was done in August, 2000, in an experimental area at the Entre Rios Farm, in Botucatu - SP, belonging to Cia. Suzano de Papel e Celulose. The experimental area was installed in March, 1995, aiming at the evaluation of the effects of different soil tillage practices on eucalyptus growth. Another area with a secondary forest of native vegetation, adjacent to the managed eucalyptus stand, was also sampled to constitute a reference material. For the evaluation of changes in soil quality due to management practices, the microbiological and biochemical indicators were shown to be more sensitive than the chemical or physical ones. Quality indicator values were used to compose an index xbased on the Soil Quality Index Model of Karlen & Stott (1994). This modified model allowed the quantification of changes in soil quality resulting from management practices. The largest index was obtained for the soil under natural vegetation, followed by that for soils under eucalyptus submitted to management that prioritized the conservation of organic residues during stand reformation. In the treatments in which removal or burning of the superficial organic residues was done, quality indexes were the lowest. However, for the treatment involving organic residue incorporation, the calculated index for the 5-20 cm soil layer did not differ from the largest values found for the areas from which organic residues were not removed but were left unincorporated. This demonstrated the sensibility of the model to alterations in soil quality, even 5.5 years after the installation of the experimental assay. Quality indicator analysis, involving either main components or hierarchical grouping, was consistent with the results obtained with the modified soil quality model.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joao Fernando _Apel Miguel.pdf: 2365694 bytes, checksum: 7d9d98b6d57859a97870ad98e9d6d788 (MD5) Previous issue date: 2014-08-15 / This trial aimed at determining the S index using a drip irrigated viticulture in a nitossol. Twenty soil samples were collected for chemical analyses at the same familiar farm in Salto do Lontra city, southwestern Paraná. Richards chamber methodology was applied to make the water retention curve. Statistical process control was chosen to check which elements were under statistical control. Only three elements of the chemical properties were within control chart limits: phosphorus, calcium and aluminum. The calculated values of S index were below the critical value of S = 0.035, which means good physical condition of the soil. / O objetivo deste trabalho foi determinar o índice S para um Nitossolo sob viticultura irrigada por gotejamento. Foram coletadas 20 amostras de solo para análises químicas na mesma propriedade agrícola, no município de Salto do Lontra, Sudoeste do Paraná. Foi utilizada a metodologia da câmara de Richards para a confecção da curva de retenção de água no solo. O controle estatístico de processo foi usado para verificar quais elementos químicos estavam sob controle estatístico. Os elementos das propriedades químicas que se apresentaram dentro dos limites dos gráficos de controle foram: fósforo, cálcio e alumínio. Os valores calculados do índice S ficaram abaixo do valor crítico de S = 0,035, o que significa boa condição física do solo.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joao Fernando _Apel Miguel.pdf: 2365694 bytes, checksum: 7d9d98b6d57859a97870ad98e9d6d788 (MD5) Previous issue date: 2014-08-15 / This trial aimed at determining the S index using a drip irrigated viticulture in a nitossol. Twenty soil samples were collected for chemical analyses at the same familiar farm in Salto do Lontra city, southwestern Paraná. Richards chamber methodology was applied to make the water retention curve. Statistical process control was chosen to check which elements were under statistical control. Only three elements of the chemical properties were within control chart limits: phosphorus, calcium and aluminum. The calculated values of S index were below the critical value of S = 0.035, which means good physical condition of the soil. / O objetivo deste trabalho foi determinar o índice S para um Nitossolo sob viticultura irrigada por gotejamento. Foram coletadas 20 amostras de solo para análises químicas na mesma propriedade agrícola, no município de Salto do Lontra, Sudoeste do Paraná. Foi utilizada a metodologia da câmara de Richards para a confecção da curva de retenção de água no solo. O controle estatístico de processo foi usado para verificar quais elementos químicos estavam sob controle estatístico. Os elementos das propriedades químicas que se apresentaram dentro dos limites dos gráficos de controle foram: fósforo, cálcio e alumínio. Os valores calculados do índice S ficaram abaixo do valor crítico de S = 0,035, o que significa boa condição física do solo.

Orientador: Rafael Montanari / Resumo: A qualidade do solo não é algo que se pode medir diretamente, no entanto, pode ser avaliada pelos atributos que caracterizam seu estado físico, químico e biológico. A escolha de atributos mais relevantes e a interpretação das medidas obtidas não é algo simples, devido aos efeitos da mudança de uso da terra e as interações entre eles e as condições climáticas e serviços ecossistêmicos de cada região. O objetivo desse estudo foi fornecer uma visão geral de alguns indicadores de qualidade física e química do solo no contexto de restauração de pastagens do Cerrado Brasileiro. A tese é disposta em capítulos, compondo além das considerações gerais apresentadas no Capítulo 1, os Capítulos 2 e 3, que são estudos científicos de avaliação da qualidade física e química do solo. Os experimentos foram desenvolvidos no município de Selvíria – MS em duas áreas destinadas à pecuária extensiva de corte, subsidiadas pela planta forrageira Urochloa brizantha cv. Marandu. Malhas experimentais de 2,7 e 1,4 hectares, com 70 e 65 pontos, respectivamente, foram instaladas nas áreas e amostras de solo de estrutura deformada e indeformada foram tomadas para avaliação dos atributos físicos e químicos. Também se avaliou os estoques de carbono orgânico total, suas frações granulométricas e a emissão de CO2 nas áreas, visando enxergar os efeitos da reforma sob o aporte de carbono e as emissões de gases de efeito estufa. Em uma das áreas avaliou-se a curva de retenção de água do solo e índice S em todos os... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Soil quality is not something that can be directly measured; however, it can be assessed by the attributes that characterize its physical, chemical and biological state. The choice of more relevant attributes and the interpretation of the measures obtained is not a simple matter, due to the effects of land use change and the interactions between them, the climatic conditions and ecosystem services of each region. The aim of this study was to provide an overview of some indicators of physical and chemical quality of the soil in the context of pasture restoration in the Brazilian Cerrado. The thesis is laid out in chapters, composing in addition to the general considerations presented in Chapter 1, Chapters 2 and 3, which are scientific studies to assess the physical and chemical quality of the soil. The experiments were carried out in the municipality of Selvíria – MS in two areas for extensive beef cattle, subsidized by the forage plant Urochloa brizantha cv. Marandu. Experimental meshes of 2.7 and 1.4 hectares, with 70 and 65 points, respectively, were installed in the areas and soil samples of deformed and undeformed structure were taken to assess the physical and chemical attributes. The total organic carbon stocks, their particle size fractions and the CO2 emission in the areas were also evaluated, aiming to see the effects of the reform under the carbon input and the greenhouse gas emissions. In one of the areas, the soil water retention curve and S index were evaluated ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

The intensification of biofuel production causes negative impacts on soil quality, thus the soil requires adequate assessment to ascertain its quality status, however site-specific nature of results in literature requires independent soil property measurement and assessment depending on specific agroecosystem and management goals. Therefore, the main objective of this study was to investigate seasonal pattern of soil quality, soil water and thermal regimes and performance of sugarcane and tung crops at the experimental station of Soils Department, Federal University of Santa Maria, Santa Maria, RS, Brazil. The sugarcane experiment (three seasons) was established in 2010 under no-tillage; no-tillage + compaction; conventional tillage and chiseling treatments in a randomized complete block design with three replications. In years 2011 and 2012, there was no soil disturbance; however residue mulching was imposed, giving split-plot design. The tung-based cropping system (two seasons, 2012-2014) was a randomized complete block design experiment with four replications. The treatments were: tung-crambe-sunflower/soybean + inorganic fertilizer; tung-crambe-sunflower/soybean + organic manure; tung-oats-peanut; and sole tung (control). Crambe and oats were planted in winter while sunflower (1st year)/soybean (2nd year) and peanut were planted in summer. Disturbed and undisturbed (using cores of known volume) soil samples were collected from soil layers 0-10, 10-20, 20-40 and 40-60 cm in sugarcane, and 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 and 60-80 cm in tung for the laboratory determination of soil quality indicators. There was field monitoring of soil water retention, matric potential and soil temperature and agronomic parameters measured include sugarcane yield and tung plant height. Minimum data set for soil quality assessment was made using principal component analysis and soil quality index was obtained using weighted additive method. The temporal patterns of soil water storage and temperature were evaluated using algorithms for time series data. Except for Ma in 0-10 cm layer of tillage plots, both tillage and residue mulching did not significantly affect (p<0.05) the soil quality indicators, overall soil quality, water retention and sugarcane yield. The degree of compaction was not enough to limit sugarcane growth. Residue retention significantly influenced temporal processes of soil temperature and state-time analysis was better than classical regression of time series analysis of soil water storage and temperature. Cropping system did not significantly influence (p<0.05) soil quality indicators, overall SQI and tung plant height, but significant influenced soil water retention. For the two experiments, there was no discernible trend in the seasonal values of soil hydro-physical variables and crop response. / A intensificação da produção de biocombustíveis pode prejudicar a qualidade do solo. Portanto, para evitar a degradação do solo é necessário monitorar periodicamente os atributos mais afetados pela atividade agrícola. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar o padrão sazonal da qualidade, da água e regimes térmicos do solo, bem como o desempenho das culturas da cana-de-açúcar e do tungue na estação experimental do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil. Para isso foram avaliados dois experimentos. O experimento de cana-de-açúcar (três anos de cultivo) foi implantado em 2010 e os tratamentos foram: plantio direto; plantio direto com compactação adicional; preparo convencional e; escarificado, distribuídos em um delineamento de blocos casualizados com três repetições. Nos anos de 2011 e 2012, não houve revolvimento do solo, mas foi adicionada cobertura vegetal morta, designando um esquema de parcelas subdivididas. Para o sistema de cultivo do tungue (dois anos de cultivo, 2012-2014) foi utilizado um experimento de blocos ao acaso com quatro repetições. Os tratamentos foram: tungue-crambe-girassol / soja com fertilizantes inorgânicos; tungue-crambe-girassol / soja com adubação orgânica; tungue-aveia-amendoim; e tungue (controle). Crambe e aveia foram plantadas no inverno, enquanto girassol (1° ano) / soja (2º ano) e amendoim foram plantados no verão. Amostras de solo com estrutura alterada e preservada foram coletadas (usando cilindros com 57 mm de diâmetro e 40 mm de altura) nas camadas de 0-10, 10-20, 20-40 e 40-60 cm na cana-de-açúcar, e de 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 e 60-80 cm no tungue para a determinação laboratorial dos indicadores de qualidade do solo. Houve o monitoramento á campo da temperatura, umidade potencial matricial da água no solo e parâmetros agronômicos incluindo a produtividade da cana-de-açúcar e altura da planta de tungue. Um conjunto mínimo de dados para a avaliação da qualidade do solo foi obtido através da análise de componentes principais e o índice de qualidade do solo foi obtido pelo método aditivo ponderado. Os padrões temporais de armazenamento de água do solo e a temperatura do solo foram avaliados utilizando algoritmos para dados de séries temporais. Exceto para a macroporosidade, na camada de 0-10 cm dos tratamentos com preparo do solo, o preparo e a cobertura de palha não afetaram significativamente (p <0,05) os indicadores de qualidade do solo, o índice de qualidade do solo, a retenção de água ou a produtividade de cana-de-açúcar. O grau de compactação não foi suficiente para limitar o crescimento da cana-de-açúcar. A permanência da palha na superfície influenciou significativamente os processos temporais de temperatura do solo e a análise temporal foi melhor do que a análise de regressão clássica para a análise das séries temporais de armazenamento de água e temperatura do solo. O sistema de cultivo não influenciou significativamente (p<0,05) os indicadores de qualidade do solo, o índice de qualidade do solo e a altura da planta, mas influenciou significativamente a retenção de água do solo. Nos dois experimentos, não houve nenhuma tendência clara nos valores sazonais de variáveis físico-hídricas do solo e na resposta da cultura.