Soil organic matter (SOM) is a well known indicator of soil quality due to its direct influence on soil properties such as structure, soil stability, water availability, cation exchange capacity, nutrient cycling, and pH buffering and amelioration. Study sites were selected in the Valley region of Virginia with the study objectives to: i) compare the efficiency of density solutions used in recovering free-light fraction (FLF) organic matter; ii) compare different soil organic fractions as sensitive indices of short-term changes in SOM due to management practices; iii) investigate on-farm effects of tillage management on soil organic carbon (SOC) and soil organic nitrogen (SON) stocks; and iv) evaluate the role of SOM in controlling soil available nitrogen (N) for corn uptake. The efficiency of the density solutions sodium iodide (NaI) and sodium polytungstate (SPT) in recovering FLF was the same at densities of 1.6 and 1.8 g cm⁻³, with both chemicals presenting less variability at 1.8 g cm⁻³. The sensitivity of SOM fractions in response to crop and soil management depended on the variable tested with particulate organic matter (POM) being the most sensitive when only tillage was tested, and FLF being the most sensitive when crop rotation and cover crop management were added. The on-farm investigation of tillage management on stocks of SOC and total soil N (TSN) indicated significant increases at 0–15 cm depth by increasing the duration (0 to 10 years) of no-tillage (NT) management (0.59 ± 0.14 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹ and 0.05 ± 0.02 Mg N ha⁻¹ yr⁻¹). However, duration of NT had no significant effect on SOC and TSN stocks at 0–60 cm depth. Soil available N as controlled by SOM was modeled using corn (<i>Zea mays</i> L.) plant uptake as response and several soil N fractions as explanatory variables. The final model developed for 0–30 cm depth had 6 regressors representing the different SOM pools (active, intermediate, and stable) and a 𝑅² value of 65%. In summary, this study provides information about on-farm management affects on SOM levels; measurement of such effects in the short-term; and estimation of soil available N as related to different soil organic fractions. / Ph. D.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-21T17:13:47Z No. of bitstreams: 1 AndreiaAmorim.pdf: 2021730 bytes, checksum: d4f2de640b2254f58c621285962a6333 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-21T17:13:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndreiaAmorim.pdf: 2021730 bytes, checksum: d4f2de640b2254f58c621285962a6333 (MD5) Previous issue date: 2016-06-27 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / The use of chemical indicators used to evaluate soil quality in a growing alley cropping can identify the causes of land degradation in agricultural systems of the Amazon, the conversion of forest to these agricultural systems, incompatible with soil and climatic conditions of this region. This degradation is considered one of the greatest threats to the rainforest due to depletion of phosphorus (P), the decline in soil organic matter (SOM) and the loss of basic cations. two kinds of high quality waste were used: (Leucaena leucocephala and Gliricidia sepium), and two species of low quality waste (Clitoria fairchildiana and Acacia mangium). The 1600m2 area was sampled for carrying out chemical analysis and fractionation of organic matter and soil phosphorus. The SOM was separated by density fractionation soil. Fractionation of P in soil was carried out with extraction solutions. The experimental design was randomized blocks: leucena + sombrero (L + S); leucena + acacia (L + A); gliricidia + acacia (G + A); gliricidia + sombrero (G + S) and control treatment without pulses with five treatments and eight repetitions. The corn was used as test culture. Legumes were pruned to 50 cm of soil waste materials were added to the surface and then the corn was sown. All soil samples of the experiment in alleys had low pH values. The results show statistical differences between treatments when to soil organic matter (SOM). The highest levels were found in the treatment leucena + sombrero (L + S), but did not influence the carbon stock of Fractions Take Free (FLL), Intra-aggregate fractions (FLI) and MOP MOS, which showed no statistical difference. Therefore, in accordance cutting alleys, most of the P found in inorganic form, and was also found in fractions moderately labile and difficult. The results indicate that the fractions of P and organic matter are important indicators to evaluate changes in the degree of land degradation in the humid tropics. These results also indicate that the intensive and continuous use of annual crops in soils of the regions of the Amazon without any conservation practice can be considered as a high risk to the sustainability of agricultural systems, mainly because of increased active and potential acidity, reducing labile organic matter and depletion of organic P pools, leading to soil degradation. Soil fertility, physical properties and available P are responsible for the variability of soil degradation. Considering that small farmers are responsible for 70% of agricultural production in the country, the sustainable management of these soils, usually of low fertility by agroecological alley cropping of legumes is an alternative to agriculture as socioeconomic and environmental benefits. / O uso de indicadores químicos serve para avaliar a qualidade do solo em um sistema de cultivo em aleias. A degradação do solo de sistemas agrícolas da Amazônia, pela conversão da floresta para esses sistemas agrícolas, incompatíveis com as condições edafoclimáticas desta região é considerada uma das maiores ameaças para os solos tropicais devido à depleção de fósforo (P), a diminuição da matéria orgânica do solo (MOS) e a perda de cátions básicos. Esta Tese teve o objetivo de avaliar os principais indicadores químicos de qualidade do solo (matéria orgânica e seus compartimentos, pH, frações do fósforo (P), potássio (K) e o somatório de cálcio (Ca) e magnésio trocáveis (Mg)) após dois anos de plantio em um ARGISSOLO VERMELHO AMARELO Distrocoeso sobre um sistema de cultivo em aleias. Foram utilizadas duas espécies de alta qualidade de resíduos: (Leucaena leucocephala e Gliricídia sepium), e duas espécies de baixa qualidade de resíduos (Clitoria fairchildiana e Acacia mangium). A área de 1600m2 foi amostrada, para realização das análises químicas (IAC, 2001) e fracionamento densimétrico e granulométrico da MOS (MACHADO, 2002). O fracionamento de P no solo foi realizado com soluções extratoras, conforme Hedley et al. (1982) com as modificações de Condron et al. (1985), adaptado de Gatiboni (2003). O delineamento experimental foi em blocos casualisados com cinco tratamentos e oito repetições: leucena+sombreiro (L+S); leucena+acácia (L+A); gliricídia+acácia (G+A); gliricídia+sombreiro (G+S) e tratamento controle sem leguminosas. O milho foi utilizado como cultura teste. As leguminosas foram podadas a 50 cm do solo e seus resíduos foram adicionados à superfície e em seguida o milho foi semeado. Todas as amostras do solo do experimento em aleias apresentaram valores baixos de pH. Houve diferenças estatísticas entre os tratamentos para a MOS. Os maiores teores foram encontrados no tratamento leucena+sombreiro (L+S), mas não influenciou nos estoque de carbono das Frações Leve Livre (FLL), Frações Intra-agregadas (FLI) e Matéria Orgânica Particulada (MOP) da MOS, que não apresentaram diferença estatística. Por conseguinte, após o corte das aleias, a maior parte do P foi encontrada numa forma inorgânica, e também foi encontrada nas frações moderadamente e dificilmente lábeis. Os resultados indicam que as frações de P e matéria orgânica são importantes indicadores para avaliar mudanças no grau de degradação da terra nos trópicos úmidos. Estes resultados indicam também que o uso intensivo e contínuo das culturas anuais nos solos das regiões da Amazônia sem nenhuma prática conservacionista pode ser considerado como um risco elevado para a sustentabilidade dos agrossistemas, principalmente por causa do aumento da acidez ativa e potencial, a redução da matéria orgânica lábil e o esgotamento dos pools de P orgânico, levando à degradação do solo. A fertilidade do solo, propriedades físicas e P disponível são responsáveis pela variabilidade da degradação do solo. Considerando-se que os pequenos agricultores respondem por 70% da produção agrícola no país, a adoção do manejo sustentável dos solos cultivados, geralmente de baixa fertilidade natural com sistema em aleias de leguminosas é uma alternativa para a agricultura com benefícios socioeconômicos e ambientais.

Se estudia el ciclo del carbono en diferentes usos del suelo (uso forestal, campo agrícola abandonado y olivar de secano) de un ecosistema mediterráneo ante la perspectiva del cambio climático. La hipótesis general de esta tesis es que los cambios en los patrones (estructura y distribución espacial) y tipo de vegetación resultantes de la intensificación de los usos del suelo causarán alteraciones en las condiciones microclimáticas (temperatura y humedad del suelo) y en las características del micrositio (comunidades microbianas del suelo, calidad de los detritos procedentes de la vegetación, patrones de escorrentía y erosión del suelo), que afectarán a los flujos de carbono (entradas y salidas), a los factores que controlan dichos flujos y a la capacidad de secuestro de carbono del ecosistema. Para validar dicha hipótesis se plantean los siguientes objetivos generales: i) caracterizar los reservorios y los flujos de carbono; ii) evaluar la importancia relativa de los diferentes componentes del balance de carbono; e iii) identificar los factores que controlan los flujos de carbono más importantes que regulan la capacidad subterránea de secuestro del mismo en un gradiente de intensificación de usos del suelo. / This thesis provides a useful database of carbon (C) pools and fluxes under different land uses (open forest, old-field, olive grove) in a dry Mediterranean ecosystem of Southeast Spain. To understand how global climate change and alterations in land use are affecting Mediterranean soil biogeochemical processes, I completed four studies that investigated the different C components within the C balance of each land use type, the interactions between them, and their controlling factors. The main objectives were: 1) to quantify C pools and fluxes (outputs and inputs) under different land uses over a three-year period (2006-2009); 2) to compare two C balance approaches based on steady-state or non-steady-state conditions in order to assess the relative importance of the different C fluxes within the C balance of each land use type; and 3) to identify the factors controlling the main C fluxes within each land use type.