O presente trabalho teve por objetivo compreender sistemas de produção agrícola e agropecuária a campo pela avaliação da diversidade, funcionalidade e dinâmica espaço-temporal de espécies, assim como pelo padrão de variação da qualidade do solo e dos fatores que a determinam. Para isso, foi avaliado na “Agropecuária Guajuvira” localizada no município de São Miguel das Missões – RS quatro sistemas conservacionistas de produção. Foram eles: 1- sistema agrícola tradicional, representando a sucessão soja/trigo e soja/aveia preta amplamente praticada na região; 2- Sistema agrícola irrigado, semelhante ao anterior, mas, com recente inserção de milho no verão; 3- Sistema integrado de produção agropecuária 1, representando a sucessão soja/pastejo de azevém e 4- Sistema integrado de produção agropecuária 2, representando um sistema misto por apresentar alterações na composição de espécies no inverno pela sucessão soja/aveia preta pastejada, soja/aveia preta não pastejada e soja/nabo forrageiro/trigo O estoque de carbono (EC), estabilidade de agregados do solo (EAS) e índice de manejo de carbono (IMC) foram escolhidos como indicadores da qualidade sistêmica do solo. Seus padrões de variação foram compreendidos pela integração de atributos químicos, físicos e biológicos do solo, assim como por variáveis de paisagem inerentes às unidades amostrais. Os fatores que caracterizaram os sistemas de produção e o uso da análise de caminhos permitiram um maior entendimento de sistemas complexos de produção agrícola e agropecuária a campo. / The aim of this research was to understand agricultural and integrated crop-livestock production systems by the species diversity, functionality and spatial-temporal dynamics evaluation, as well as of the variation pattern of soil quality and factors that determine then. For this, four no-tillage production systems were evaluated on the "Agropecuária Guajuvira" located in São Miguel das Missões county in southern Brazil. The production systems were: 1- Traditional agricultural system, representing the succession soybean/wheat and soybean/black oat widely practiced in the region; 2- Irrigated agricultural system, similar to the previous one, but, with recent insertion of corn in the summer; 3 - Integrated crop-livestock system 1, representing the succession of soybean /grazed ryegrass and 4 - Integrated crop-livestock system 2, representing a mixed system due changes in species composition during winter by succession of soybean/grazed black oat, soybean/no-grazed black oat and soybean/forage radish/wheat The carbon stock (CS), soil aggregate stability (SAS) and carbon management index (CMI) were chosen as systemic soil quality indicators. Their variation patterns were understood by the integration of chemical, physical and biological soil attributes, as well as by landscape variables inherent to the sampling units. The factors that characterized the production systems and the path analysis utilization allowed a greater understanding of complex agricultural and integrated crop-livestock production systems in the field.

O presente trabalho teve por objetivo compreender sistemas de produção agrícola e agropecuária a campo pela avaliação da diversidade, funcionalidade e dinâmica espaço-temporal de espécies, assim como pelo padrão de variação da qualidade do solo e dos fatores que a determinam. Para isso, foi avaliado na “Agropecuária Guajuvira” localizada no município de São Miguel das Missões – RS quatro sistemas conservacionistas de produção. Foram eles: 1- sistema agrícola tradicional, representando a sucessão soja/trigo e soja/aveia preta amplamente praticada na região; 2- Sistema agrícola irrigado, semelhante ao anterior, mas, com recente inserção de milho no verão; 3- Sistema integrado de produção agropecuária 1, representando a sucessão soja/pastejo de azevém e 4- Sistema integrado de produção agropecuária 2, representando um sistema misto por apresentar alterações na composição de espécies no inverno pela sucessão soja/aveia preta pastejada, soja/aveia preta não pastejada e soja/nabo forrageiro/trigo O estoque de carbono (EC), estabilidade de agregados do solo (EAS) e índice de manejo de carbono (IMC) foram escolhidos como indicadores da qualidade sistêmica do solo. Seus padrões de variação foram compreendidos pela integração de atributos químicos, físicos e biológicos do solo, assim como por variáveis de paisagem inerentes às unidades amostrais. Os fatores que caracterizaram os sistemas de produção e o uso da análise de caminhos permitiram um maior entendimento de sistemas complexos de produção agrícola e agropecuária a campo. / The aim of this research was to understand agricultural and integrated crop-livestock production systems by the species diversity, functionality and spatial-temporal dynamics evaluation, as well as of the variation pattern of soil quality and factors that determine then. For this, four no-tillage production systems were evaluated on the "Agropecuária Guajuvira" located in São Miguel das Missões county in southern Brazil. The production systems were: 1- Traditional agricultural system, representing the succession soybean/wheat and soybean/black oat widely practiced in the region; 2- Irrigated agricultural system, similar to the previous one, but, with recent insertion of corn in the summer; 3 - Integrated crop-livestock system 1, representing the succession of soybean /grazed ryegrass and 4 - Integrated crop-livestock system 2, representing a mixed system due changes in species composition during winter by succession of soybean/grazed black oat, soybean/no-grazed black oat and soybean/forage radish/wheat The carbon stock (CS), soil aggregate stability (SAS) and carbon management index (CMI) were chosen as systemic soil quality indicators. Their variation patterns were understood by the integration of chemical, physical and biological soil attributes, as well as by landscape variables inherent to the sampling units. The factors that characterized the production systems and the path analysis utilization allowed a greater understanding of complex agricultural and integrated crop-livestock production systems in the field.

O presente trabalho teve por objetivo compreender sistemas de produção agrícola e agropecuária a campo pela avaliação da diversidade, funcionalidade e dinâmica espaço-temporal de espécies, assim como pelo padrão de variação da qualidade do solo e dos fatores que a determinam. Para isso, foi avaliado na “Agropecuária Guajuvira” localizada no município de São Miguel das Missões – RS quatro sistemas conservacionistas de produção. Foram eles: 1- sistema agrícola tradicional, representando a sucessão soja/trigo e soja/aveia preta amplamente praticada na região; 2- Sistema agrícola irrigado, semelhante ao anterior, mas, com recente inserção de milho no verão; 3- Sistema integrado de produção agropecuária 1, representando a sucessão soja/pastejo de azevém e 4- Sistema integrado de produção agropecuária 2, representando um sistema misto por apresentar alterações na composição de espécies no inverno pela sucessão soja/aveia preta pastejada, soja/aveia preta não pastejada e soja/nabo forrageiro/trigo O estoque de carbono (EC), estabilidade de agregados do solo (EAS) e índice de manejo de carbono (IMC) foram escolhidos como indicadores da qualidade sistêmica do solo. Seus padrões de variação foram compreendidos pela integração de atributos químicos, físicos e biológicos do solo, assim como por variáveis de paisagem inerentes às unidades amostrais. Os fatores que caracterizaram os sistemas de produção e o uso da análise de caminhos permitiram um maior entendimento de sistemas complexos de produção agrícola e agropecuária a campo. / The aim of this research was to understand agricultural and integrated crop-livestock production systems by the species diversity, functionality and spatial-temporal dynamics evaluation, as well as of the variation pattern of soil quality and factors that determine then. For this, four no-tillage production systems were evaluated on the "Agropecuária Guajuvira" located in São Miguel das Missões county in southern Brazil. The production systems were: 1- Traditional agricultural system, representing the succession soybean/wheat and soybean/black oat widely practiced in the region; 2- Irrigated agricultural system, similar to the previous one, but, with recent insertion of corn in the summer; 3 - Integrated crop-livestock system 1, representing the succession of soybean /grazed ryegrass and 4 - Integrated crop-livestock system 2, representing a mixed system due changes in species composition during winter by succession of soybean/grazed black oat, soybean/no-grazed black oat and soybean/forage radish/wheat The carbon stock (CS), soil aggregate stability (SAS) and carbon management index (CMI) were chosen as systemic soil quality indicators. Their variation patterns were understood by the integration of chemical, physical and biological soil attributes, as well as by landscape variables inherent to the sampling units. The factors that characterized the production systems and the path analysis utilization allowed a greater understanding of complex agricultural and integrated crop-livestock production systems in the field.

Mudanças de uso da terra afetam a dinâmica da matéria orgânica e o acúmulo de C e N no solo e estão associadas a emissões de gases de efeito estufa (GEEs). A região Amazônica é relevante para as emissões brasileiras de GEEs oriundas das mudanças de uso da terra. O objetivo deste trabalho foi determinar alterações quantitativas e qualitativas nos estoques de C e N no solo em função de mudanças de uso da terra em Santarém-PA e São Luís-MA. Foram coletadas amostras de solo sob diferentes usos da terra: vegetação nativa, vegetação secundária, pastagem degradada, pastagem melhorada e agricultura anual. Adicionalmente, foram avaliadas áreas de mata queimada em Santarém-PA e de fruticultura e horticultura em São Luís-MA. Houve diferenças entre os solos de vegetação nativa nos dois locais, apesar dos estoques de C e N terem sido similares. Em Santarém, fósforo e granulometria relacionaram-se aos estoques de C e N. Em São Luís a acidez potencial ajudou a estimar o estoque de C; granulometria e capacidade total de troca de cátions estimaram o estoque de N. Os estoques de C e N na vegetação secundária foram similares aos da vegetação nativa nos dois locais e relacionaram-se com a acidez potencial do solo. Em Santarém o estoque de C (0-30 cm) na pastagem melhorada foi maior que na vegetação nativa. Em São Luís, o estoque de C foi semelhante ao da vegetação nativa. Os estoques de N tiveram comportamento similar aos estoques de C. Na pastagem melhorada de Santarém a soma de bases foi importante para estimar os estoques de C e N; em São Luís houve efeito negativo da densidade do solo. Estoques de C e N nas pastagens degradadas foram semelhantes à vegetação nativa, mas foram influenciados por parâmetros diferentes. Áreas de agricultura anual apresentaram estoques de C inferiores aos das pastagens melhoradas e da vegetação nativa e a sua manutenção relaciona-se com a redução da acidez potencial e com o aumento das bases trocáveis. A qualidade da matéria orgânica do solo foi avaliada nas amostras de São Luís. A mudança de uso da terra reduziu o C na fração orgânica (75-2000 ?m), mas os usos mais conservacionistas aumentaram o C nas formas estáveis (< 53 ?m). Vegetação secundária e pastagem recuperada apresentaram índice de manejo de C semelhantes aos da vegetação nativa. A conversão de vegetação nativa para agricultura ou pastagem reduziu o C na biomassa microbiana, mas os sistemas com grande aporte de material orgânico e com reduzida mobilização do solo apresentaram teor de C microbiano similar à vegetação nativa. Pastagem e agricultura também apresentaram os menores quocientes microbianos, indicando condição de estresse da biomassa microbiana. / Land use changes affect organic matter dynamics and the accumulation of C and N in the soil and are associated with greenhouse gas emissions (GHGs). Amazon region is relevant to Brazilian GHG emissions from land use changes. The aim of this study was to determine quantitative and qualitative changes in C and N stocks in the soil due to land use changes in Santarém (PA) and São Luís (MA). Soil samples were collected under different land uses: native vegetation, secondary vegetation, degraded pasture, improved pasture and annual agriculture. Additionally, we evaluated burnt forest areas in Santarém (PA) and fruit-growing and horticulture in São Luís MA. There were differences between the soils of native vegetation in both sites, despite the C and N stocks were similar. In Santarém, phosphorus and soil particle size were related to C and N stocks. In São Luís potential acidity was used to estimate C stock; soil particle size and total cation exchange capacity estimated N stock. C and N stocks in secondary vegetation were similar to those of native vegetation in both sites and related with the soil potential acidity. In Santarém C stock (0-30 cm) in improved pasture was greater than in native vegetation. In São Luís, C soil stock was similar to that of native vegetation. N stocks had similar behavior to C stocks. In improved pasture of Santarém sum of bases was important to estimate the C and N stocks; in São Luís there was negative effect of soil density. C and N stocks in degraded pastures were similar to native vegetation, but were influenced by different parameters. Annual agricultural areas had C stocks below those of improved pastures and native vegetation and its maintenance is related to the reduction of soil potential acidity and to the increase of soil exchangeable bases. Quality of soil organic matter was evaluated in samples of São Luís. Land use changes reduced the content of C in organic fraction (75-200 ?m), while more conservationists uses have increased the C in stable shapes (< 53 ?m). Secondary vegetation and improved pasture presented carbon management index similar to native vegetation. Conversion of native forest to agriculture or pasture reduced the C microbial biomass, but systems with large organic material input and with reduced tillage presented microbial C content similar to native vegetation. Pasture and agriculture also presented the smallest ratios of microbial biomass C to total organic C, indicating stress of microbial biomass.

Mudanças de uso da terra afetam a dinâmica da matéria orgânica e o acúmulo de C e N no solo e estão associadas a emissões de gases de efeito estufa (GEEs). A região Amazônica é relevante para as emissões brasileiras de GEEs oriundas das mudanças de uso da terra. O objetivo deste trabalho foi determinar alterações quantitativas e qualitativas nos estoques de C e N no solo em função de mudanças de uso da terra em Santarém-PA e São Luís-MA. Foram coletadas amostras de solo sob diferentes usos da terra: vegetação nativa, vegetação secundária, pastagem degradada, pastagem melhorada e agricultura anual. Adicionalmente, foram avaliadas áreas de mata queimada em Santarém-PA e de fruticultura e horticultura em São Luís-MA. Houve diferenças entre os solos de vegetação nativa nos dois locais, apesar dos estoques de C e N terem sido similares. Em Santarém, fósforo e granulometria relacionaram-se aos estoques de C e N. Em São Luís a acidez potencial ajudou a estimar o estoque de C; granulometria e capacidade total de troca de cátions estimaram o estoque de N. Os estoques de C e N na vegetação secundária foram similares aos da vegetação nativa nos dois locais e relacionaram-se com a acidez potencial do solo. Em Santarém o estoque de C (0-30 cm) na pastagem melhorada foi maior que na vegetação nativa. Em São Luís, o estoque de C foi semelhante ao da vegetação nativa. Os estoques de N tiveram comportamento similar aos estoques de C. Na pastagem melhorada de Santarém a soma de bases foi importante para estimar os estoques de C e N; em São Luís houve efeito negativo da densidade do solo. Estoques de C e N nas pastagens degradadas foram semelhantes à vegetação nativa, mas foram influenciados por parâmetros diferentes. Áreas de agricultura anual apresentaram estoques de C inferiores aos das pastagens melhoradas e da vegetação nativa e a sua manutenção relaciona-se com a redução da acidez potencial e com o aumento das bases trocáveis. A qualidade da matéria orgânica do solo foi avaliada nas amostras de São Luís. A mudança de uso da terra reduziu o C na fração orgânica (75-2000 ?m), mas os usos mais conservacionistas aumentaram o C nas formas estáveis (< 53 ?m). Vegetação secundária e pastagem recuperada apresentaram índice de manejo de C semelhantes aos da vegetação nativa. A conversão de vegetação nativa para agricultura ou pastagem reduziu o C na biomassa microbiana, mas os sistemas com grande aporte de material orgânico e com reduzida mobilização do solo apresentaram teor de C microbiano similar à vegetação nativa. Pastagem e agricultura também apresentaram os menores quocientes microbianos, indicando condição de estresse da biomassa microbiana. / Land use changes affect organic matter dynamics and the accumulation of C and N in the soil and are associated with greenhouse gas emissions (GHGs). Amazon region is relevant to Brazilian GHG emissions from land use changes. The aim of this study was to determine quantitative and qualitative changes in C and N stocks in the soil due to land use changes in Santarém (PA) and São Luís (MA). Soil samples were collected under different land uses: native vegetation, secondary vegetation, degraded pasture, improved pasture and annual agriculture. Additionally, we evaluated burnt forest areas in Santarém (PA) and fruit-growing and horticulture in São Luís MA. There were differences between the soils of native vegetation in both sites, despite the C and N stocks were similar. In Santarém, phosphorus and soil particle size were related to C and N stocks. In São Luís potential acidity was used to estimate C stock; soil particle size and total cation exchange capacity estimated N stock. C and N stocks in secondary vegetation were similar to those of native vegetation in both sites and related with the soil potential acidity. In Santarém C stock (0-30 cm) in improved pasture was greater than in native vegetation. In São Luís, C soil stock was similar to that of native vegetation. N stocks had similar behavior to C stocks. In improved pasture of Santarém sum of bases was important to estimate the C and N stocks; in São Luís there was negative effect of soil density. C and N stocks in degraded pastures were similar to native vegetation, but were influenced by different parameters. Annual agricultural areas had C stocks below those of improved pastures and native vegetation and its maintenance is related to the reduction of soil potential acidity and to the increase of soil exchangeable bases. Quality of soil organic matter was evaluated in samples of São Luís. Land use changes reduced the content of C in organic fraction (75-200 ?m), while more conservationists uses have increased the C in stable shapes (< 53 ?m). Secondary vegetation and improved pasture presented carbon management index similar to native vegetation. Conversion of native forest to agriculture or pasture reduced the C microbial biomass, but systems with large organic material input and with reduced tillage presented microbial C content similar to native vegetation. Pasture and agriculture also presented the smallest ratios of microbial biomass C to total organic C, indicating stress of microbial biomass.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 266659 bytes, checksum: d0ee963134d729d93f240e599caa373d (MD5) Previous issue date: 2007-08-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Soil organic matter (SOM) is the main property that indicates the sustainability of a cropping system, especially in tropical soils. Additionally, SOM is the major global organic C pool, making this pool a very important sink or source of C to the atmosphere, depends on the soil management. Agrossilvipastoral (AGSP) systems known to impove diversity and sustainability of cropping systems. Furthermore, it is expected that this system maintain or increase C stocks in soil when compared with soils under native Cerrado (Brazilian savannah) vegetation. One simple way to compare cropping systems is through the C management index (CMI), proposed by Blair et al. (1995). It compares cropping systems to a reference area. This index is based in a measure of C lability (C oxidizable by potassium permanganate), which isn t very reliable. The objectives of the present work are to study the impact of eucalypt cultivation under agrossilvipastoral systems on C and N stocks of different SOM fractions in an AGSP chronosequence, and to compare these results with those from soils under native vegetation (Cerrado). Additionally, is proposed a modification in the CMI proposed by Blair et al. (1995). A chronosequence compound of six implantation times of an AGSP system was sampled. The zero time is represented by the soil under Cerrado, followed by 2, 3, 4, 7 and 10 year-old AGSP systems. The soil layers sampled in each area were from 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 e 60-100 cm deep, taken in the eucalypt planting line and between lines. The soil samples were chemically and physically characterized. It was also determined the total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), C and N in the light organic matter fraction (LOM) and C oxidizable by potassium permanganate, hereafter called labile carbon (LC). Based on these data, the CMI proposed by Blair et al. (1995) was calculated (CMILC), as well as a modified CMI, which is based on the use of C in the LOM (CMILOM). The TOC stocks showed an initial decrease in the 0-10 and 10-20 cm soil layers in the planting line and in the 0-10 and 20-40 cm soil layer between the eucalypt planting line, with a trend to recover in the older stands (10 years). Deeper soil layers (60- 100 cm) showed an initial increase in C stocks, more in the line than in between line, but this increase was not sustainable. Thus, the C losses would be greater for longer rotation cycles. The total C stock up to 100 cm deep, was similar to the initial TOC stock in the planting line, while in the between line the trend was to loose C without returning to the levels observed in the reference (Cerrado) at the end of the cycle. The main change in the N stocks occurred in deeper soil layers (20-40 and 60-100 cm). In these layers, N stocks showed a rapid initial decrease, followed by a great increase. But this last increase was not sustained and by the end of the cycle the N stocks were less than the original ones in the soil under native vegetation. The same trend was observed for the N stocks at 0-100 cm soil layer. The free LOM fraction presented the major changes, what confirms its great sensibility to management changes. The free LOM C and N losses were greater in soils to between planting lines than in the planting line. Labile C, as well as the CMILC, was not a good indicator of the changes that occurred after the implantation of the AGSP system. But the modified CMI, calculated based on the LOM C (CMICLOM) fitted well for all soil layers analyzed. In addition, the CMICLOM showed the best correlation with TOC, thus been more indicated to compare the cropping system studied. These results show the importance to study deeper soil layers; moreover, they can show relatively large losses of C, which are difficult to recover. The AGSP systems caused a decrease of the soil organic C in upper soil layers and the time that takes to it recover to the original stocks are beyond the time frame of the present study. The free light organic matter was the fraction more sensitive to the changes in soil use and management. / A matéria orgânica do solo (MOS) é a principal propriedade indicadora da sustentabilidade de um sistema de cultivo, principalmente em solos sob condições tropicais. Além disso, ela é o maior compartimento de C orgânico no ciclo global deste elemento, sendo extremamente importante para a manutenção dos seus estoques no ambiente. Sistemas agrossilvopastoris (SASPs) representam práticas de manejo agroflorestal que têm como principal objetivo permitir maior diversidade e sustentabilidade do sistema. Sendo assim, espera-se que eles mantenham ou até mesmo elevem os estoques de carbono (C) do solo, quando comparados a uma área sob vegetação nativa, que neste caso é o Cerrado. Uma medida para se comparar sistemas produtivos é o índice de manejo do C (IMC) proposto por Blair et al. (1995), que compara sistemas produtivos com relação à área de referência. Para isso esse índice se baseia em medida não muito confiável de labilidade do C (C oxidável por permanganato de potássio). Os objetivos deste trabalho foram estudar o impacto dos SASPs de cultivo do eucalipto em diferentes frações de C e de N da MOS, como variável do tempo de implantação dos SASPs, tendo a área de vegetação nativa como referencial (Cerrado). Adicionalmente, propõe-se modificação no IMC proposto por Blair et al. (1995). Para isso, foi amostrada uma cronosseqüência composta por seis tempos de implantação dos SASPs, onde o tempo zero foi representado pela área de referência (Cerrado) e os demais com dois, três, quatro, sete e dez anos de implantação. Foram coletadas amostras de solo das camadas de 0-10, 10- 20, 20-40, 40-60 e 60-100 cm, na linha e na entre-linha de cultivo do eucalipto. Foi feita a caracterização física e química desses solos, assim como as determinações de C orgânico total (COT), N total (NT), C na matéria orgânica leve (MOL), N na MOL e C oxidável por permanganato de potássio, como uma medida de labilidade do C (CL). A partir desses dados foram calculados o IMCCL, proposto por Blair et al. (1995) e o IMCCMOL, que é o índice modificado. Os estoques de COT apresentaram perda inicial de C para as camadas superficiais de 0-10 e 10-20 cm na linha e 0-10 e 20-40 cm na entre-linha, com tendência de recuperação ao final do ciclo (dez anos). As camadas mais profundas (60-100 cm), tanto para a linha quanto para a entrelinha, apresentaram acúmulo inicial de C, sendo maior na linha de plantio do que na entre-linha. Porém, esse acúmulo não foi sustentável e as perdas de C nessa camada foram maiores quanto maior for o ciclo. Para o estoque total de C na camada de 0-100 cm, o manejo da linha de plantio manteve os estoques de COS, enquanto na entre-linha há tendência de perda inicial de C num primeiro momento, sem que esses níveis retornem aos originais (Cerrado) no final do décimo e último ano analisado. As principais mudanças nos estoques de NT ocorreram nas camadas mais profundas (20-40 e 60-100 cm). Nestas camadas, após perda acentuada de N, houve tendência de acúmulo desse elemento ao longo do tempo de implantação dos SASPs. Porém esse acúmulo não foi sustentável e ao final do período estudado esses valores eram menores que os originais (Cerrado). Essa mesma tendência foi observada para o estoque de N na camada de 0-100 cm, sendo que para a entre-linha de plantio essas alterações foram mais acentuadas. A fração da MOL foi a que apresentou as maiores alterações, confirmando sua sensibilidade a alterações de manejo. As perdas de C e N da MOL também foram maiores para a entre-linha de plantio de eucalipto do que para a linha. O C lábil (CL), assim como o índice calculado a partir dele (IMCCL) não possibilitaram ajustes dos seus resultados como variável do tempo de implantação dos SASPs. Entretanto o IMC modificado, calculado a partir do C da MOL (IMCCMOL), apresentou bons ajustes para todas as camadas estudadas. Além disso, apresentou correlação mais elevada com o COT, mostrando-se mais indicado para a comparação dos sistemas de manejo estudados. A partir dos resultados desse estudo pode-se perceber a importância de se estudar camadas mais profundas de solo, já que essas camadas podem apresentar perdas de C significativas e de difícil recuperação. A implantação dos SASPs acarretou diminuição dos estoques de COT das camadas superficiais, sendo que o tempo necessário para a recuperação dos estoques originais está além do período de tempo máximo estudado. A fração mais sensível ao manejo adotado foi a MOL livre.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Roberta Jeske Kunde.pdf: 1628343 bytes, checksum: 27e9c874a3de721cf679bb07b070d041 (MD5) Previous issue date: 2013-02-20 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Com o aumento na demanda por energias renováveis em substituição àquelas de origem fóssil, a cultura canavieira têm assumido importância na matriz energética nacional e internacional. Entretanto, em função do intenso preparo do solo para a implantação da cultura e colheita mediante a queima prévia da palhada têm-se observado impactos negativos sobre a qualidade química e física de solos cultivados com cana-de-açúcar. O presente estudo está estruturado em dois artigos, sendo que o primeiro tem por objetivo avaliar a agregação, as frações físicas da matéria orgânica (MO) e o índice de manejo de carbono (IMC) de um Latossolo Vermelho cultivado com cana-de-açúcar no Rio Grande do Sul (RS) e o segundo artigo visou avaliar a resistência tênsil (RT) e a friabilidade (F) de um Latossolo Vermelho cultivado com cana-de-açúcar no RS. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado e os tratamentos avaliados consistem em diferentes ciclos da cana-de-açúcar: cana planta (CP), cana soca de segundo corte (C2) e cana soca de quarto corte (C4). Como referência utilizou-se uma área de mata nativa (MN) com características e propriedades de solo e relevo similares às demais. Em cada uma das áreas foram coletadas amostras deformadas e indeformadas nas camadas de 0,00 a 0,05 m, de 0,05 a 0,10 m e de 0,10 a 0,20 m para quantificar o percentual de agregados estáveis em água (AEA), o diâmetro médio ponderado (DMP), o carbono orgânico total (COT), o carbono da fração grosseira (CFG), o carbono associado aos minerais (CAM), o carbono da fração leve livre (FLL), o carbono da fração leve oclusa (FLO), o carbono da fração pesada (FP), o IMC, a RT e a F. O preparo do solo para a implantação da cana-de-açúcar, associado à queima prévia da palhada contribuiu para a redução da ciclagem de carbono jovem no solo, refletindo negativamente sobre os estoques das frações físicas da MO e sobre a distribuição e estabilidade de agregados, com exceção da FP. Com exceção da MN, na camada superficial, as proporções das frações físicas densimétricas da MO em relação ao COT aumentaram na ordem FLL<FLO<FP. Todas as áreas cultivadas com cana-de-açúcar apresentam IMC inferior à 100, sendo os menores valores observados na C2, o que indica impactos negativos sobre os estoques de MO e sobre a qualidade do solo. A RT aumentou em profundidade e proporcionalmente com a redução dos teores de COT. Na camada superficial, o solo foi classificado como muito friável e nas demais camadas, as áreas C4 e MN apresentaram-se friáveis. Em todas as camadas avaliadas, os menores valores de RT foram observados na MN. A RT e a F foram sensíveis para detectar diferenças na qualidade estrutural das áreas cultivadas com cana-de-açúcar. / According the increase in demand for renewable energy to replace those fossil, the sugarcane crop has assumed importance in the nationally and internationally energy matrix. However, because the heavy soil preparation for the implantation of culture and harvest by previous burning of stubble have been observed negative impacts on the chemical and physical quality of soils cultivated with sugarcane. This study is structured in two articles, the first is to evaluate the aggregation, the physical fractions of organic matter (OM) and carbon management index (CMI) of an Oxisol cultivated with sugarcane in the Rio Grande do Sul state (RS), and the second article was to evaluate the tensile strength (TS) and friability (F) of an Oxisol cultivated with sugarcane in RS state. The experimental design was completely randomized and the treatments consist of various cycles of sugarcane: plant sugarcane (CP), second ratoon sugarcane (C2), fourth ratoon sugarcane (C4). As a reference we used an area of native forest (NF) with characteristics and properties of soil and topography similar by the others. In each area were collected undisturbed and disturbed samples in layers from 0.00 to 0.05, from 0.05 to 0.10 m and from 0.10 to 0.20 m to quantify the percentage of water stable aggregates (WSA), the mean weight diameter (MWD), total organic carbon (TOC), carbon from the coarse fraction (CCF), the carbon associated with minerals (CAM), carbon free light fraction (FLL), carbon occluded light fraction (OLF), carbon from the heavy fraction (HF), CMI, TS and F.The soil preparation for the deployment of sugarcane, combined with previous burning of stubble contributed to the reduction of young carbon cycling in the soil, reflecting negatively on the stocks of physical particle size fractions of the OM and on distribution and aggregate stability, except for the HF. With the exception of NF in the surface layer, the proportions of physical density fractions of OM in relation to TOC increased in order FLF<OLF<HF. All areas cultivated with sugarcane present CMI lower than 100, with the lowest values observed in C2, indicating negative impacts on stocks of OM and on soil quality. In the surface layer, the TS increased in depth and proportionally with the reduction of the levels of TOC. In the surface layer, the soil was classified as very friable and in the other layers, the areas C4 and MN presented themselves as friable. The TS and the F were sensitive to detect differences in the structural quality of the areas cultivated with sugarcane.

As pastagens são o principal uso da terra no mundo, ocupando dois terços de sua área agricultável e três quartos da área agricultável do Brasil. Quando bem manejadas, as pastagens possuem alta capacidade de estocar C no solo, porém podem perder até 50% do C do solo quando em avançado estágio de degradação. Os objetivos desse trabalho foram quantificar o potencial de sequestro de C e avaliar a dinâmica da matéria orgânica no solo em locais de conversão de pastagens degradadas para bem manejadas no Brasil. Para tanto, foram avaliadas as alterações dos estoques de C no solo nas pastagens do Brasil através de uma meta-análise, bem como os fatores de manejo e as taxas de variações do estoque de C no solo em diferentes status de pastagens. Em sete cronossequências situadas em Vila Bela da Santíssima Trindade (MT), Nova Xavantina (MT), Conquista D\'Oeste (MT), Dueré (TO), Carmolândia (TO) e Paraíso (TO), foram determinadas as alterações na quantidade e na qualidade da Matéria Orgânica do Solo (MOS). Foram determinados os estoques de C e N e as taxas de variação locais. A qualidade da MOS foi avaliada por meio de análise isotópica, fracionamento físico, Índice de Manejo do C (IMC), grau de humificação (HFIL) e teor de C na Biomassa Microbiana (C-BM). Através da meta-análise, estimou-se que no Brasil os solos sob pastagens degradadas apresentam redução dos estoques de C de 0,13 Mg ha-1 ano-1. As pastagens nominais foram capazes de aumentar o estoque de C no solo, enquanto as pastagens melhoradas nem sempre mantiveram os estoques semelhantes aos da vegetação nativa. A recuperação das pastagens promove acúmulo de C no solo na faixa de 0,40 Mg ha-1 ano-1. O cumprimento da meta de recuperação dos 30 milhões de hectares de pastagens resultará no acumúlo de 12 Tg ha-1 ano-1 de C. A degradação das pastagens nos estados do Mato Grosso e Tocantins reduziu os estoques de C no solo numa faixa de -0,06 Mg ha-1 ano-1, enquanto a recuperação das mesmas proporcionou aumento de 0,12 Mg ha-1 ano-1. Nas pastagens avaliadas, cerca de 54% do C é originado das gramíneas cultivadas. A fração orgânica foi a mais sensível às Mudanças de Uso da Terra (MUT), promovendo diminuição dos estoques de C nessa fração. A implantação de pastagens tem impacto negativo na qualidade da MOS, com diminuição do IMC de até 70%. Contudo, se bem manejadas, o IMC das pastagens pode ser superior ao da vegetação nativa, como acontece quando a pastagem é consorciada com Pueraria spp. O C-BM e o grau de humificação não foram alterados após a implantação ou a recuperação das pastagens, não sendo bons indicadores de qualidade da MOS. As alterações dos estoques de C nas frações da MOS e o IMC foram os indicadores mais eficientes de alterações da qualidade da MOS em pastagens. As recuperação de pastagens degradadas promove aumento no estoque de C no solo e melhoria da qualidade da MOS. / Pastures are the main land use in the world, occupying two-thirds of the world\'s arable land and three quarters of agricultural areas of Brazil. When well-managed, pastures have a high capacity to store SOC, but they may lose up to 50 % of stock SOC when in an advanced stage of degradation. The objective of this work was to quantify the potential of carbon sequestration and to evaluate soil organic matter dynamics in the conversion of degraded pastures to well-managed in Brazil. We evaluated changes in stocks SOC in pastures in Brazil through a meta-analysis, determining the management factors and the rates of stocks SOC changes in different pasture status. In seven cronossequences located in Vila Bela da Santíssima Trindade (MT), Nova Xavantina (MT), Conquista D\'Oeste (MT), Dueré (TO), Carmolândia (TO) and Paraíso (TO) were determined the changes in the quantity and quality of soil organic matter (SOM). C and N stocks and rates of local variations were determined. The quality of the SOM was evaluated through isotopic analysis, physical fractionation, C management index (CMI), degree of humification (HFIL) and C content in microbial biomass (MB-C). Through the meta-analysis it was estimated that in Brazil degraded pastures present a reduction of stocks SOC of 0.13 Mg ha-1 year -1. Nominal pastures were able to increase stock SOC, while improved pastures did not always maintain stocks similar to native vegetation. The recovery of pastures promotes the accumulation of C in the soil at the rate of 0.40 Mg ha-1 year -1. Meeting the recovery goal of 30 million ha of pasture will result in the accumulation of 12 Tg C ha-1year -1. The degradation of pastures in the states of Mato Grosso and Tocantins reduces C stocks in the soil at a rate of 0.06 Mg C ha-1 year-1. While the recovery of degraded pastures has the potential to increase C stocks in the soil with rate of 0.12 Mg C ha-1 year-1. In the pastures evaluated, about 54% of the C originates from the cultivated grasses. The organic fraction was the most sensitive to LUC, promoting the decrease of C stocks in this fraction. Pasture implantation has a negative impact on SOM quality, with a reduction in the CMI of up to 70%; however, if managed well, the CMI of pastures may be higher than that of native vegetation. The MB-C and degree of humification were not altered after the implantation or the recovery of the pastures. Changes in C stocks in SOM fractions and CMI were the most efficient indicators of changes in SOM quality in pastures. The recovery of degraded pastures promotes an increase in C stock in the soil and an improvement in the quality of the MOS.

As pastagens são o principal uso da terra no mundo, ocupando dois terços de sua área agricultável e três quartos da área agricultável do Brasil. Quando bem manejadas, as pastagens possuem alta capacidade de estocar C no solo, porém podem perder até 50% do C do solo quando em avançado estágio de degradação. Os objetivos desse trabalho foram quantificar o potencial de sequestro de C e avaliar a dinâmica da matéria orgânica no solo em locais de conversão de pastagens degradadas para bem manejadas no Brasil. Para tanto, foram avaliadas as alterações dos estoques de C no solo nas pastagens do Brasil através de uma meta-análise, bem como os fatores de manejo e as taxas de variações do estoque de C no solo em diferentes status de pastagens. Em sete cronossequências situadas em Vila Bela da Santíssima Trindade (MT), Nova Xavantina (MT), Conquista D\'Oeste (MT), Dueré (TO), Carmolândia (TO) e Paraíso (TO), foram determinadas as alterações na quantidade e na qualidade da Matéria Orgânica do Solo (MOS). Foram determinados os estoques de C e N e as taxas de variação locais. A qualidade da MOS foi avaliada por meio de análise isotópica, fracionamento físico, Índice de Manejo do C (IMC), grau de humificação (HFIL) e teor de C na Biomassa Microbiana (C-BM). Através da meta-análise, estimou-se que no Brasil os solos sob pastagens degradadas apresentam redução dos estoques de C de 0,13 Mg ha-1 ano-1. As pastagens nominais foram capazes de aumentar o estoque de C no solo, enquanto as pastagens melhoradas nem sempre mantiveram os estoques semelhantes aos da vegetação nativa. A recuperação das pastagens promove acúmulo de C no solo na faixa de 0,40 Mg ha-1 ano-1. O cumprimento da meta de recuperação dos 30 milhões de hectares de pastagens resultará no acumúlo de 12 Tg ha-1 ano-1 de C. A degradação das pastagens nos estados do Mato Grosso e Tocantins reduziu os estoques de C no solo numa faixa de -0,06 Mg ha-1 ano-1, enquanto a recuperação das mesmas proporcionou aumento de 0,12 Mg ha-1 ano-1. Nas pastagens avaliadas, cerca de 54% do C é originado das gramíneas cultivadas. A fração orgânica foi a mais sensível às Mudanças de Uso da Terra (MUT), promovendo diminuição dos estoques de C nessa fração. A implantação de pastagens tem impacto negativo na qualidade da MOS, com diminuição do IMC de até 70%. Contudo, se bem manejadas, o IMC das pastagens pode ser superior ao da vegetação nativa, como acontece quando a pastagem é consorciada com Pueraria spp. O C-BM e o grau de humificação não foram alterados após a implantação ou a recuperação das pastagens, não sendo bons indicadores de qualidade da MOS. As alterações dos estoques de C nas frações da MOS e o IMC foram os indicadores mais eficientes de alterações da qualidade da MOS em pastagens. As recuperação de pastagens degradadas promove aumento no estoque de C no solo e melhoria da qualidade da MOS. / Pastures are the main land use in the world, occupying two-thirds of the world\'s arable land and three quarters of agricultural areas of Brazil. When well-managed, pastures have a high capacity to store SOC, but they may lose up to 50 % of stock SOC when in an advanced stage of degradation. The objective of this work was to quantify the potential of carbon sequestration and to evaluate soil organic matter dynamics in the conversion of degraded pastures to well-managed in Brazil. We evaluated changes in stocks SOC in pastures in Brazil through a meta-analysis, determining the management factors and the rates of stocks SOC changes in different pasture status. In seven cronossequences located in Vila Bela da Santíssima Trindade (MT), Nova Xavantina (MT), Conquista D\'Oeste (MT), Dueré (TO), Carmolândia (TO) and Paraíso (TO) were determined the changes in the quantity and quality of soil organic matter (SOM). C and N stocks and rates of local variations were determined. The quality of the SOM was evaluated through isotopic analysis, physical fractionation, C management index (CMI), degree of humification (HFIL) and C content in microbial biomass (MB-C). Through the meta-analysis it was estimated that in Brazil degraded pastures present a reduction of stocks SOC of 0.13 Mg ha-1 year -1. Nominal pastures were able to increase stock SOC, while improved pastures did not always maintain stocks similar to native vegetation. The recovery of pastures promotes the accumulation of C in the soil at the rate of 0.40 Mg ha-1 year -1. Meeting the recovery goal of 30 million ha of pasture will result in the accumulation of 12 Tg C ha-1year -1. The degradation of pastures in the states of Mato Grosso and Tocantins reduces C stocks in the soil at a rate of 0.06 Mg C ha-1 year-1. While the recovery of degraded pastures has the potential to increase C stocks in the soil with rate of 0.12 Mg C ha-1 year-1. In the pastures evaluated, about 54% of the C originates from the cultivated grasses. The organic fraction was the most sensitive to LUC, promoting the decrease of C stocks in this fraction. Pasture implantation has a negative impact on SOM quality, with a reduction in the CMI of up to 70%; however, if managed well, the CMI of pastures may be higher than that of native vegetation. The MB-C and degree of humification were not altered after the implantation or the recovery of the pastures. Changes in C stocks in SOM fractions and CMI were the most efficient indicators of changes in SOM quality in pastures. The recovery of degraded pastures promotes an increase in C stock in the soil and an improvement in the quality of the MOS.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / For the sustainability of integrated crop-livestock systems, the proper management of its components (soil-plant-animal), which are dynamic and interact with each other, are essential to define the system's ability to provide positive or negative carbon balance to system and determine the physical, chemical and biological soil, which can affect the production capacity of agricultural soils. The objective of this study was to characterize the spatial and temporal variability of soybean yield and understand their relationship with the spatial variability of dungs, physical properties and chemical soil, and soil quality in different grazing intensities in integrated crop-livestock system. Chapter I concluded that the soil organic C stocks under different grazing intensities was related to indices of soil quality. The highest C stratification ratio and C pool index were found in the treatment with moderate grazing intensity. The integrated crop livestock system acts as source or sink of atmospheric C depending on the grazing intensity. Under heavy grazing intensity, the system acts as a source (0.04 Mg ha−1yr−1), and under light grazing intensity, it acts as a sink. The value range from 0.25 to 0.37 Mg ha−1yr−1.Pastures managed at 0.20 and 0.40 m sward height had the best balance between CMI and animal daily weight gain. The best balance between C management index and live weight gain per unit area, C management index and economic return, occurred in sward height of 0.20 m. Chapter 2 concluded that the dung supply affects the cycling of the nutrients P and K in the soil, in comparison with sites without supply, and the pasture height of 10 cm treatment had the highest P content in the soil in relation to the treatment of 0.40 m. The average diameter of the aggregates was higher with 0.40 m in relation to the treatment of 0.10 m and soil density was similar between the heights of the pasture. Treatment of sward height 0.10 m, which had a more homogeneous distribution of dungs in the area, showed greater variability of nutrients P and K, and the treatment of 0.40 m, which had the lowest number of dungs with distribution concentrated in attractive points, had the lowest variability of nutrients. In years with severe water restriction, all pasture height treatments were affected, with an average yield reduced by 80% over 2012/13 and 2013/14 crops without water restriction. The main components affected by water stress were the number of pods per plant and the weight of 1000 grains (2011/12). For the year severe water restriction the sward height of 0.40 m treatment, which provided greater coverage contribution dead on the ground, had the highest soybean yield variability. / Para a sustentabilidade dos sistemas de integração lavoura-pecuária, o manejo adequado de seus componentes (solo-planta-animal), que são dinâmicos e interagem entre si, são fundamentais para definir a capacidade do sistema em prover balanço positivo ou negativo de carbono ao sistema, assim como determinar as mudanças físicas, químicas e biológicas do solo, o que pode afetar a capacidade de produção dos solos agrícolas. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a variabilidade espacial e temporal da produtividade da soja e compreender sua relação com a variabilidade espacial das placas de esterco, atributos físicos e químicos do solo, e a qualidade do solo em diferentes intensidades de pastejo em sistema de integração lavoura-pecuária. O Capítulo I concluiu que o estoque de carbono no solo sob diferentes intensidades de pastejo foi relacionado aos índices de qualidade do solo. A maior taxa de estratificação do carbono e o maior índice de estoque de carbono foram encontrados para o tratamento com moderada intensidade de pastejo. A integração lavoura-pecuária age como fonte ou como dreno do carbono atmosférico, dependendo da intensidade de pastejo. Sob alta intensidade de pastejo, o sistem age como fonte (0.04 Mg ha-1 ano-1), e sob baixas intensidades de pastejo como dreno, variando de 0.25 to 0.37 Mg ha-1 ano-1. Pastos manejados com altura de pasto 20 e 40 cm possuem o melhor balanço entre o índice de manejo do solo e o ganho de peso diário. O melhor balanço entre o índice de manejo do solo e o ganho de peso por animal por unidade de área e o retorno econômico ocorreu no tratamento 20 cm. Já o Capítulo 2 concluiu que a presença de placas de esterco afetou a ciclagem dos nutrientes P e K no solo em relação a locais sem esterco na pastagem. O tratamento de altura do pasto de 0,10 m apresentou o maior teor de P no solo em relação ao tratamento de 0,40 m. O diâmetro médio ponderado dos agregados foi maior no tratamento de 0,40 m em relação ao tratamento de 0,10 m e a densidade do solo foi semelhante entre as alturas do pasto. O tratamento de altura do pasto 0,10 m, que possuía uma distribuição mais homogênea de placas de esterco na área, apresentou maior variabilidade dos nutrientes P e K, e o tratamento de 0,40 m, que possuía o menor número de placas de esterco com distribuição concentrada em pontos atrativos, apresentou a menor variabilidade dos nutrientes. Em anos com restrição hídrica severa todos os tratamentos de altura do pasto foram afetados, sendo a produtividade média reduzida em 80% em relação as safras 2012/13 e 2013/14 sem restrição hídrica. Os principais componentes afetados pelo estresse hídrico foram o número de legumes por planta e o peso de 1000 grãos (safra 2011/12). No ano com restrição hídrica severa o tratamento de altura do pasto de 0,40 m, que proporcionou maior aporte de cobertura morta sobre o solo, apresentou a maior variabilidade de produtividade de soja.