Vários estudos têm mostrado os benefícios da aplicação agronômica de lodo de esgoto sobre as propriedades físicas e químicas do solo. No entanto, poucos são aqueles que avaliam o impacto desta prática sobre o comportamento de pesticidas em solos tropicais. O principal objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da adição de diferentes fontes de lodo (Ribeirão Preto, Franca e Jundiaí) na sorção / dessorção e lixiviação do herbicida ametrina em solos canavieiros do estado de São Paulo (Neossolo Quartzarênico Órtico Típico (RQ), Latossolo Vermelho Distrófico Típico (LVd), Argissolo Vermelho Eutroférrico Chernossólico (PV) e Latossolo Vermelho Distroférrico (LVdf). Cinco concentrações (de 4,4 a 79,8 mg i.a. L-1) do herbicida foram utilizadas para obter os valores dos coeficientes de sorção de Freündlich (Kf) e dos coeficientes aparentes de sorção médio e para a menor concentração (Kd ap médio e Kd ap [menor]), a qual corresponde à dose de campo recomendada. Para o teste de lixiviação, o método utilizado foi o de lixiviação em colunas de solo (diâmetro = 5 cm e comprimento = 30 cm), utilizando-se três repetições para cada tratamento, sobre as quais foi simulada chuva de 200 mm uniformemente distribuídas durante 48 h, após a aplicação da solução de 14Cametrina na dose de 3,0 kg i.a. ha-1. De forma geral, a sorção da ametrina variou de moderada à alta em todos os tratamentos (2,68 < Kd ap [menor] < 85,71 L kg-1). Solos argilosos com maior teor de matéria orgânica e argilas do tipo 2:1, como é o caso do PV, apresentaram muito maior potencial de sorção da ametrina; enquanto que solos arenosos com baixos teores de matéria orgânica, como foram os casos do LVd e RQ, apresentaram moderado potencial de sorção. A aplicação de lodos menos estabilizados, com biomassa e material orgânico menos recalcitrante e, portanto, com maiores valores de carbono orgânico total, carbono orgânico dissolvido e pH, como é o caso do lodo de Ribeirão Preto, tendeu a diminuir o potencial de sorção da ametrina. Já a adição de lodos mais recalcitrantes, como o de Jundiaí, tendeu a aumentar o potencial de sorção da ametrina, principalmente em solos arenosos devido a sua menor capacidade tampão. Nestes cenários, poderá ocorrer redução da eficácia agronômica ametrina, uma vez que haverá menos produto disponível na solução do solo. A ametrina apresentou baixo potencial de lixiviação (< 1% da quantidade aplicada) em todos os tratamentos, os quais não apresentaram diferenças entre si, sendo que a grande maioria do pesticida (> 95% da quantidade aplicada) ficou retida na camada de 0-10 cm de profundidade da coluna de solo. Isto implica dizer que a ametrina apresenta baixo potencial de contamina águas subterrâneas, mesmo em solos arenosos, como RQ (90% de areia) / Several studies have shown the benefits of applying sewage sludge on the physical and chemical properties of the soils. However, just a few of them evaluates the impact of this practice on the behavior of pesticides in tropical soils. The main goal of this research was to evaluate the effects of applying different sources of sewage sludge (Ribeirão Preto, Franca e Jundiaí) on the sorption / desorption and leaching of ametryne in soils from São Paulo state (Brazil) cultivated with sugarcane (Neossolo Quartzarênico Órtico Típico (RQ), Latossolo Vermelho Distrófico Típico (LVd), Argissolo Vermelho Eutroférrico Chernossólico (PV) e Latossolo Vermelho Distroférrico (LVdf). Five concentrations (4.4 to 79.8 mg a.i. ha-1) of the herbicide were applied to the soil samples to attain the Freündlich sorption coefficients (Kf) and the apparent sorption coefficient for the lower concentration (Kd ap [menor]), which corresponded to the field application rate. For the leaching test the adopted method was the soil leaching columns (diameter = 5 cm and depth = 30 cm), in triplicates, over which a 200 mm rainfall evenly distributed during 48 h was simulated just after ametryne application at the rate of 3.0 kg a.i. ha-1. In general, ametryne sorption ranged from moderate to high in all treatments (2.68 < Kd ap [menor] < 85.71 L kg-1). Clay soils with higher organic matter and 2:1 clay contents, such as the PV, showed much higher sorption potential, whereas sand soils with low organic matter content, such as LVd and RQ, showed moderate sorption potential. The application of less stabilized sewage sludges, with less recalcitrant biomass and organic material and, therefore, with higher organic matter and dissolved organic carbon contents and pH values, such as the Ribeirão Preto, tends to decrease ametryne sorption potential. Otherwise, the addition of more recalcitrant sludges, such as the Jundiaí, tends to enhance its sorption potential, mainly in sand soils due to its lower buffer capacity. In those cases, the agronomic efficacy of ametryne may be reduced since there is lower concentration of the compound available in the soil solution. The ametryne presented low leaching potential in all treatments (< 1% of the applied amount), which were not different among themselves, and that its majority (> 95% of the applied amount) was found at 0 -10 cm soil depth in the column. It implies that ametryne has low potential to contaminate groundwater even in sandy soils, such as the RQ (90% sand)

Vários estudos têm mostrado os benefícios da aplicação agronômica de lodo de esgoto sobre as propriedades físicas e químicas do solo. No entanto, poucos são aqueles que avaliam o impacto desta prática sobre o comportamento de pesticidas em solos tropicais. O principal objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da adição de diferentes fontes de lodo (Ribeirão Preto, Franca e Jundiaí) na sorção / dessorção e lixiviação do herbicida ametrina em solos canavieiros do estado de São Paulo (Neossolo Quartzarênico Órtico Típico (RQ), Latossolo Vermelho Distrófico Típico (LVd), Argissolo Vermelho Eutroférrico Chernossólico (PV) e Latossolo Vermelho Distroférrico (LVdf). Cinco concentrações (de 4,4 a 79,8 mg i.a. L-1) do herbicida foram utilizadas para obter os valores dos coeficientes de sorção de Freündlich (Kf) e dos coeficientes aparentes de sorção médio e para a menor concentração (Kd ap médio e Kd ap [menor]), a qual corresponde à dose de campo recomendada. Para o teste de lixiviação, o método utilizado foi o de lixiviação em colunas de solo (diâmetro = 5 cm e comprimento = 30 cm), utilizando-se três repetições para cada tratamento, sobre as quais foi simulada chuva de 200 mm uniformemente distribuídas durante 48 h, após a aplicação da solução de 14Cametrina na dose de 3,0 kg i.a. ha-1. De forma geral, a sorção da ametrina variou de moderada à alta em todos os tratamentos (2,68 < Kd ap [menor] < 85,71 L kg-1). Solos argilosos com maior teor de matéria orgânica e argilas do tipo 2:1, como é o caso do PV, apresentaram muito maior potencial de sorção da ametrina; enquanto que solos arenosos com baixos teores de matéria orgânica, como foram os casos do LVd e RQ, apresentaram moderado potencial de sorção. A aplicação de lodos menos estabilizados, com biomassa e material orgânico menos recalcitrante e, portanto, com maiores valores de carbono orgânico total, carbono orgânico dissolvido e pH, como é o caso do lodo de Ribeirão Preto, tendeu a diminuir o potencial de sorção da ametrina. Já a adição de lodos mais recalcitrantes, como o de Jundiaí, tendeu a aumentar o potencial de sorção da ametrina, principalmente em solos arenosos devido a sua menor capacidade tampão. Nestes cenários, poderá ocorrer redução da eficácia agronômica ametrina, uma vez que haverá menos produto disponível na solução do solo. A ametrina apresentou baixo potencial de lixiviação (< 1% da quantidade aplicada) em todos os tratamentos, os quais não apresentaram diferenças entre si, sendo que a grande maioria do pesticida (> 95% da quantidade aplicada) ficou retida na camada de 0-10 cm de profundidade da coluna de solo. Isto implica dizer que a ametrina apresenta baixo potencial de contamina águas subterrâneas, mesmo em solos arenosos, como RQ (90% de areia) / Several studies have shown the benefits of applying sewage sludge on the physical and chemical properties of the soils. However, just a few of them evaluates the impact of this practice on the behavior of pesticides in tropical soils. The main goal of this research was to evaluate the effects of applying different sources of sewage sludge (Ribeirão Preto, Franca e Jundiaí) on the sorption / desorption and leaching of ametryne in soils from São Paulo state (Brazil) cultivated with sugarcane (Neossolo Quartzarênico Órtico Típico (RQ), Latossolo Vermelho Distrófico Típico (LVd), Argissolo Vermelho Eutroférrico Chernossólico (PV) e Latossolo Vermelho Distroférrico (LVdf). Five concentrations (4.4 to 79.8 mg a.i. ha-1) of the herbicide were applied to the soil samples to attain the Freündlich sorption coefficients (Kf) and the apparent sorption coefficient for the lower concentration (Kd ap [menor]), which corresponded to the field application rate. For the leaching test the adopted method was the soil leaching columns (diameter = 5 cm and depth = 30 cm), in triplicates, over which a 200 mm rainfall evenly distributed during 48 h was simulated just after ametryne application at the rate of 3.0 kg a.i. ha-1. In general, ametryne sorption ranged from moderate to high in all treatments (2.68 < Kd ap [menor] < 85.71 L kg-1). Clay soils with higher organic matter and 2:1 clay contents, such as the PV, showed much higher sorption potential, whereas sand soils with low organic matter content, such as LVd and RQ, showed moderate sorption potential. The application of less stabilized sewage sludges, with less recalcitrant biomass and organic material and, therefore, with higher organic matter and dissolved organic carbon contents and pH values, such as the Ribeirão Preto, tends to decrease ametryne sorption potential. Otherwise, the addition of more recalcitrant sludges, such as the Jundiaí, tends to enhance its sorption potential, mainly in sand soils due to its lower buffer capacity. In those cases, the agronomic efficacy of ametryne may be reduced since there is lower concentration of the compound available in the soil solution. The ametryne presented low leaching potential in all treatments (< 1% of the applied amount), which were not different among themselves, and that its majority (> 95% of the applied amount) was found at 0 -10 cm soil depth in the column. It implies that ametryne has low potential to contaminate groundwater even in sandy soils, such as the RQ (90% sand)

Submitted by STELA ROSA AMARAL GONÇALVES (stelinhaamaral@hotmail.com) on 2016-08-12T03:20:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_final_imai_v3.pdf: 3555316 bytes, checksum: b4386413378a1a29e513286831a880a2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-15T14:30:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 goncalves_sra_me_prud.pdf: 3555316 bytes, checksum: b4386413378a1a29e513286831a880a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-15T14:30:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 goncalves_sra_me_prud.pdf: 3555316 bytes, checksum: b4386413378a1a29e513286831a880a2 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Informações quantitativas e qualitativas de sistemas aquáticos podem ser obtidas por meio de dados de sensoriamento remoto. Nesses sistemas, a porção fotoativa do carbono orgânico dissolvido (COD), pode apresentar correlação com o Carbono Orgânico Dissolvido Colorido (CDOM) que é responsável pela alteração da cor da água e consequentemente pode alterar processos de fotossíntese e fotodegradação. Sendo assim o presente trabalho teve como objetivo avaliar a variabilidade espacial das concentrações de CDOM de uma série temporal, de imagens do sensor Operational Land Imager OLI a bordo do satélite Landsat 8, ao longo de um ano no reservatório de Barra Bonita/SP, sendo este o primeiro de uma série de reservatórios em cascata do Rio Tietê, no estado de São Paulo. Foram encontradas correlações entre a concentração laboratorial do COD e o CDOM para o campo de maio o que motivou a modelagem. Foram ajustados modelos inversos, de banda simples e de razão de bandas, para predição de CDOM com dados de dois trabalhos de campo realizados no ano de 2014, sendo o primeiro no mês de maio e o segundo no mês de outubro. Além disso, foram testados modelos encontrados na literatura, também com os dados levantados em campo, para estimativa de CDOM. Os resultados obtidos mostraram que, para os modelos bio-ópticos, de banda simples e razão de bandas, não há diferenças estatistica. O melhor modelo foi selecionado baseado em análise de erro, depois da aplicação dos modelos na imagem OLI coincidente com o trabalho de campo. Uma série de imagens do sensor OLI no período de um ano foi adotada tendo em vista da disponibilidade dos dados gratuitos e resolução radiométrica de 12 bits. A série temporal de imagens do sensor OLI, após ser processada para minimizar os efeitos atmosféricos, permitiu mostrar a dinâmica de CDOM no reservatório em conjunto com dados de precipitação e temperatura do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Foi possível observar que o reservatório apresenta uma tendência de valores maiores de CDOM após aportes de nutrientes causados por eventos de precipitação. A temperatura apesar de influenciar na velocidade da reação de degradação não foi o fator principal para a variação da concentração de CDOM. O ajuste e avaliação de modelos foi essencial para escolha do modelo mais adequado a realidade local e sazonal do escopo do trabalho. Além disso o modelo aplicado pode contribuir para o cálculo do balanço de carbono, como também em outros estudos que necessitem dessa informação. / Quantitative and qualitative information about aquatic systems can be obtained by using the Remote Sensing techniques. In these aquatic systems, the photoactive portion of Dissolved Organic Carbon (DOC) can be correlated with the Colored Dissolved Organic Matter (CDOM), responsible for the water color alteration and can modify the photosynthesis and photodegradation process. In this sense, this project aimed to evaluate the spatial variability of CDOM concentrations in a one-year temporal analysis from images acquired by the Operational Land Imager OLI sensor onboard the satellite Landsat 8. The study site is the reservoir located in Barra Bonita, State of São Paulo, which is the first in a series of cascading reservoirs from Tietê River in State of São Paulo. The results showed correlations between the COD and CDOM concentrations for the data acquired in May 2014, motivating the CDOM modeling. Inverse models were adjusted, by using simple spectral band and band ratio, for CDOM prediction using data acquired from two field works carried out in 2014, the first in May and the second in October. Moreover, the models found in related literature were tested, also with the data collected in field, for the CDOM estimative. The obtained results showed that for the bio-optical models, from simple spectral band and band ratio, there is no statistic differences. The model who best fitted to the CDOM estimation was selected based on error analysis after their application in OLI images, which coincided with the field work. One year OLI images were used considering their availability, without fees, and their radiometric resolution of 12 bits. This temporal series, after being processed to attenuate the atmospheric effects, allowed showing the CDOM dynamics in the Barra Bonita reservoir combined with temperature and precipitation data from the Instituto Nacional de Metereologia (INMET). It was possible observe that the reservoir shows a bias of higher values of CDOM after nutrients intakes caused by precipitation. The temperature, despite of its influence on degradation reaction velocity, was not the principal factor for the CDOM concentration variation. Finally, the adjustment and models validation was essential for the correct choice of the model which better represents the local and season reality. In addition, the applied model can contribute for the carbon balance calculation, as well for other researches, which use this information.

The interest in using sugarcane straw as a feedstock for bioenergy production has been increased considerably. However, indiscriminate straw removal may negatively affect soil functioning. Therefore, this work aimed to quantify and characterize soil solution translocating along the profile, under straw removal rates from the soil surface. Lysimeter systems were built with 1, 20, 50, and 100 cm soil columns, with a sandy clay loam texture, from a commercial sugarcane field in Piracicaba-SP, southeastern Brazil. The experiment was conducted in open area, where the lysimeters were subjected to rainfall and sun radiation. After the soil stabilization within the lysimeters, the treatments were added, consisting of four straw amounts (0, 3, 6, and 12 Mg ha-1), representing straw removal rates of 100 (bare soil), 75, 50, and 0%, respectively. After one year of the first straw addition, the same straw amounts were added again simulating the second harvest. Drained solution was collected and quantified by 17 months and soil moisture was determined over a period of two months using sensors. Dissolved organic carbon (DOC) concentration was measured in automatic analyzer. The soil solution and straw solution, made in water infusion, were characterized in High performance liquid chromatography (HPLC) to verify the presence of toxic compounds. After that, straw and soil solution were used in tests with soybean seed to evaluate the effects in plant germination and initial growth. At the end of the experiment, soil bulk density and soil organic carbon (SOC) analyses were performed. Remaining straw was weight before the new addition, and weight again at the end to determine the decomposition rates. The accumulated volume of solution drained was 30, 11 and 4% lower under 100, 75 and 50% removal rates compared to no removal. Bare soil stored less water, indicating susceptibility to lose water by evaporation. Simulation showed that 100% and 75% removal can induce longer periods of water restriction, which impair sugarcane growth. The DOC production on topsoil was higher in no straw removal; the retention was higher in 1 to 20 cm in no removal and higher in 20 to 50 cm in 50 and 75% removal rates. Bare soil released more DOC below 01 cm indicating a possible C loss. Below 100 cm DOC leachate was quite similar in all treatments, what shows a higher C retention and small C loss even in higher DOC production. Even with differences in DOC retention, increases in C stock below 5 cm were not noticed. We found many phenolic compounds in the straw solution, not found in the soil solution, indicating that in natural conditions straw does not release toxic compounds into soil solution. Plant growth was negatively affected by straw solution, but not by soil solution. Our findings suggest that the medium straw maintenance prevents variations and loss on soil water content. Higher straw amount increases DOC production, which likely alters its composition and subsequent retention in soil. Carbon stock did not increase in the soil subsurface, but probably will in the long-term. The higher straw removal, proportionally, the higher the C losses in the form of CO2 and DOC, consequently the lower soil C retention. More straw on soil surface release more C amounts to the soil, retained or translocated with soil water, may be stored in deeper soil layers. Higher water percolation in the soil profile does not mean higher C losses by leaching in deeper soil. This study has the practical objective of finding an amount of straw to be maintained in the field that ensures the C storage and the better soil functioning, and also supply feedstock for bioenergy production. / O interesse no uso da palha de cana-de-açúcar como matéria-prima para a produção de bioenergia vem crescendo consideravelmente. No entanto, a remoção excessiva da palha pode afetar negativamente o funcionamento do solo. Portanto, o objetivo deste trabalho foi quantificar e caracterizar a solução ao longo do perfil sob níveis de remoção de palha da superfície do solo. Para isso, foi construído um sistema de lisímetros com colunas de 1, 20, 50 e 100 cm de solo, de textura franco argilo arenosa, proveniente de área comercial de cana-de-açúcar em Piracicaba-SP, Brasil. O experimento foi conduzido em área aberta, sujeito a precipitação e luz natural. Depois da estabilização do solo dentro dos tubos, foram adicionados os seguintes tratamentos: 0, 3, 6 e 12 Mg ha-1 de massa seca, representando 100 (solo nu), 75, 50 e 0% de intensidade de remoção de palha, respectivamente, sendo adicionados novamente após um ano. A solução percolada foi coletada e quantificada por 17 meses, a umidade do solo foi determinada por dois meses usando sensores. A concentração de carbono orgânico dissolvido (COD) foi mensurada com analisador automático. A solução do solo e solução da palha, feita por infusão em água, foram caracterizadas em HPLC para verificar a presença de compostos tóxicos. Posteriormente, as soluções da palha e solo foram usadas em testes de sementes de soja para avaliar os efeitos na germinação e crescimento inicial. Ao final do experimento, foram realizadas análises de densidade do solo e carbono orgânica do solo (COS). A palha remanescente foi pesada após um ano, anterior a nova adição, e pesada novamente ao final do experimento, para determinar a taxa de decomposição. O volume de solução percolado foi 30, 11 e 4% menor em 100, 75 e 50% do que em 0% de remoção, respectivamente. O solo descoberto armazenou menos água, indicando susceptibilidade à perda de água por evaporação. A simulação mostrou que 100 e 75% de remoção induzem longos períodos de restrição hídrica, que pode prejudicar o crescimento da planta. A produção de COD na camada superficial foi maior no solo sem remoção; a retenção foi maior de 1 a 20 cm em solo sem remoção, e maior em 20 a 50 cm em 50 e 75% de remoção. O solo descoberto liberou mais COD em de 20 cm do que em superfície, indicando perda de C. Abaixo de 100 cm, o COD lixiviado foi similar nos tratamentos, indicando grande retenção de C e pequenas perdas por lixiviação, mesmo em alta produção de COD. Mesmo com diferenças na retenção de COD, não foi identificado aumento no estoque de C abaixo de 5 cm. Foram encontrados compostos fenólicos na solução da palha, não encontrados na solução do solo, indicando que em condições naturais a palha não libera quantidades significativas de compostos tóxicos na solução do solo. O crescimento de plantas foi negativamente afetado pela solução da palha, mas não pela solução do solo. Nossos resultados sugerem que a manutenção de quantidade média de palha previne perdas e variação no conteúdo de água do solo. Maior quantidade de palha aumenta a produção de COD, que provavelmente altera sua composição, alterando a retenção no solo. O estoque de C não aumentou consideravelmente em subsuperfície, mas muito provavelmente aumentará em escala de tempo maior. Quanto maior a remoção de palha, proporcionalmente maior as taxas de C liberadas na forma de CO2 e COD em subsuperfície, consequentemente, menor a retenção de C no solo. Maiores quantidades de palha na superfície liberam mais C para o solo, retido ou translocado com a água, podendo ser estocado em maiores profundidades do solo. Maior percolação de água no solo não significa maiores perdas de C por lixiviação em profundidade.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a decomposição de diferentes quantidades iniciais de palhada de cana-de-açúcar depositadas sobre o solo, sob diferentes práticas de manejo e determinar o acúmulo de carbono orgânico total (COT) neste solo ao longo de três cortes da cana. Para tanto, foram instalados três ensaios em lavoura de cana-de-açúcar no município de Piracicaba. No experimento 1 foram depositadas na entrelinha da cultura, sobre o solo, diferentes quantidades de palhada (3,5; 7; 14 e 21 Mg ha-1) e mais dois tratamentos na dose de 14 Mg ha-1 ora incorporada ao solo e ora irrigada com vinhaça. A perda de matéria seca e a composição da palhada remanescente foi avaliada em seis momentos ao longo de um ano. No experimento 2, utilizando-se os mesmos tratamentos do experimento anterior, foram instalados lisímetros de tensão para coleta da solução do solo e determinação do carbono orgânico dissolvido (COD) em 0,20 e 0,50 m de profundidade. Para determinação do COT em função das diferentes doses de palhada depositadas sobre o mesmo ao longo de 3 cortes da cana-de-açúcar, instalou-se o Experimento 3. Para que fosse detectada a entrada de carbono (C) em função do aporte destas doses de palhada ao longo dos 3 anos, o solo original da entrelinha da cana-de-açúcar foi substituído por um solo de uma área adjacente de mesma classe, que não era cultivado com cana-de-açúcar ha pelo menos 25 anos, por isso com baixo delta 13C (?13C). Esta técnica isotópica foi utilizada para determinar e quantificar a origem das entradas do C no solo ao longo dos anos em que foram aplicados os tratamentos. Os resultados deste trabalho sugerem que após um ano da deposição da palhada no campo a decomposição de 65% das maiores doses de palhada (14 e 21 Mg ha-1), chegam a ser de 24 a 39% superiores às menores doses (7 e 3,5 Mg ha-1 respectivamente). A dose 14 Mg ha-1 quando incorporada acelera ainda mais este processo, resultando numa decomposição final de 86%. Já a irrigação com vinhaça não favoreceu este processo. Em relação à composição da palhada remanescente, os tratamentos 14 Mg ha-1 incorporado e 21 Mg ha-1 resultaram no aumento mais expressivo do índice lignocelulósico. O monitoramento do COD a 0,5 m de profundidade durante 120 dias na estação chuvosa detectou a presença de C somente nos 45 dias iniciais da decomposição da palhada. O percentual de COD disponibilizado pela palhada foi inversamente proporcional a taxa de decomposição. O acompanhamento do acúmulo de C no solo ao longo de 3 anos de aporte de diferentes quantidades de palhada da cana-de-açúcar, mostrou um aumento significativo de 80% e 97% nas concentrações de COT nos 2,5 cm superficiais do solo onde as doses de 14 e 21 Mg ha-1 de palhada, haviam sido aplicadas, respectivamente / The objective of this research was to evaluate the decomposition of different initial quantities of sugarcane trash placed onto the soil under different management practices and determine the total organic carbon (TOC) accumulation in this soil over three years sugarcane cycle. Therefore, three experiments were installed in sugarcane area at Piracicaba. In experiment 1, different amounts of sugarcane trash (3.5, 7; 14 and 21 Mg ha-1) were placed between the rows, above the soil. Two additional treatments were installed with 14 Mg ha-1 dose: or incorporated into the soil or irrigated with vinasse. The dry matter losses and the composition of remaining sugarcane trash were evaluated six times over a year. In experiment 2, using the same previous treatments, lysimeters were installed to collect soil solution and to determine dissolved organic carbon (DOC) at 0.20 and 0.50 m depth. Experiment 3 was settled to determine the Carbon (C) derived from the different doses of deposited sugarcane trash. The C input derived from the straw doses after three years was detected replacing the original soil at sugarcane inter-row by a soil from an adjacent area not cultivated with sugarcane for at least 25 years, presenting a low delta 13C (?13C). This isotope technique was used to determine and quantify the origin of soil C input, after the treatments applied over the years. Results of this study suggest that one year after the deposition of the trash on soil, the higher doses (14 and 21 Mg ha-1) lost about 65% dry matter, a rate up to 24-39% higher than the lower doses (7 and 3.5 Mg ha-1 respectively). The 14 Mg ha-1 dose, when incorporated, accelerated this process, resulting in a total breakdown of 86%. However, vinasse irrigation did not favored this process. Regarding the composition of the remaining trash, the treatments of 14 Mg ha-1 incorporated to soil and the 21 Mg ha-1 resulted in the most significant increase in lignocellulosic index. The DOC monitoring at 0.5 m depth over 120 days in the rainy season detected the presence of C only during the initial 45 days of straw decomposition. The percentage of DOC available from sugarcane trash was inversely proportional to the decomposition rate. Carbon accumulation in the soil over 3 years, related to different amounts of sugarcane trash, showed a significant increase of 80% to 97% in TOC concentrations in the upper 2.5cm soil layer where the doses of 14 and 21 Mg ha-1 of trash were applied, respectively

The interest in using sugarcane straw as a feedstock for bioenergy production has been increased considerably. However, indiscriminate straw removal may negatively affect soil functioning. Therefore, this work aimed to quantify and characterize soil solution translocating along the profile, under straw removal rates from the soil surface. Lysimeter systems were built with 1, 20, 50, and 100 cm soil columns, with a sandy clay loam texture, from a commercial sugarcane field in Piracicaba-SP, southeastern Brazil. The experiment was conducted in open area, where the lysimeters were subjected to rainfall and sun radiation. After the soil stabilization within the lysimeters, the treatments were added, consisting of four straw amounts (0, 3, 6, and 12 Mg ha-1), representing straw removal rates of 100 (bare soil), 75, 50, and 0%, respectively. After one year of the first straw addition, the same straw amounts were added again simulating the second harvest. Drained solution was collected and quantified by 17 months and soil moisture was determined over a period of two months using sensors. Dissolved organic carbon (DOC) concentration was measured in automatic analyzer. The soil solution and straw solution, made in water infusion, were characterized in High performance liquid chromatography (HPLC) to verify the presence of toxic compounds. After that, straw and soil solution were used in tests with soybean seed to evaluate the effects in plant germination and initial growth. At the end of the experiment, soil bulk density and soil organic carbon (SOC) analyses were performed. Remaining straw was weight before the new addition, and weight again at the end to determine the decomposition rates. The accumulated volume of solution drained was 30, 11 and 4% lower under 100, 75 and 50% removal rates compared to no removal. Bare soil stored less water, indicating susceptibility to lose water by evaporation. Simulation showed that 100% and 75% removal can induce longer periods of water restriction, which impair sugarcane growth. The DOC production on topsoil was higher in no straw removal; the retention was higher in 1 to 20 cm in no removal and higher in 20 to 50 cm in 50 and 75% removal rates. Bare soil released more DOC below 01 cm indicating a possible C loss. Below 100 cm DOC leachate was quite similar in all treatments, what shows a higher C retention and small C loss even in higher DOC production. Even with differences in DOC retention, increases in C stock below 5 cm were not noticed. We found many phenolic compounds in the straw solution, not found in the soil solution, indicating that in natural conditions straw does not release toxic compounds into soil solution. Plant growth was negatively affected by straw solution, but not by soil solution. Our findings suggest that the medium straw maintenance prevents variations and loss on soil water content. Higher straw amount increases DOC production, which likely alters its composition and subsequent retention in soil. Carbon stock did not increase in the soil subsurface, but probably will in the long-term. The higher straw removal, proportionally, the higher the C losses in the form of CO2 and DOC, consequently the lower soil C retention. More straw on soil surface release more C amounts to the soil, retained or translocated with soil water, may be stored in deeper soil layers. Higher water percolation in the soil profile does not mean higher C losses by leaching in deeper soil. This study has the practical objective of finding an amount of straw to be maintained in the field that ensures the C storage and the better soil functioning, and also supply feedstock for bioenergy production. / O interesse no uso da palha de cana-de-açúcar como matéria-prima para a produção de bioenergia vem crescendo consideravelmente. No entanto, a remoção excessiva da palha pode afetar negativamente o funcionamento do solo. Portanto, o objetivo deste trabalho foi quantificar e caracterizar a solução ao longo do perfil sob níveis de remoção de palha da superfície do solo. Para isso, foi construído um sistema de lisímetros com colunas de 1, 20, 50 e 100 cm de solo, de textura franco argilo arenosa, proveniente de área comercial de cana-de-açúcar em Piracicaba-SP, Brasil. O experimento foi conduzido em área aberta, sujeito a precipitação e luz natural. Depois da estabilização do solo dentro dos tubos, foram adicionados os seguintes tratamentos: 0, 3, 6 e 12 Mg ha-1 de massa seca, representando 100 (solo nu), 75, 50 e 0% de intensidade de remoção de palha, respectivamente, sendo adicionados novamente após um ano. A solução percolada foi coletada e quantificada por 17 meses, a umidade do solo foi determinada por dois meses usando sensores. A concentração de carbono orgânico dissolvido (COD) foi mensurada com analisador automático. A solução do solo e solução da palha, feita por infusão em água, foram caracterizadas em HPLC para verificar a presença de compostos tóxicos. Posteriormente, as soluções da palha e solo foram usadas em testes de sementes de soja para avaliar os efeitos na germinação e crescimento inicial. Ao final do experimento, foram realizadas análises de densidade do solo e carbono orgânica do solo (COS). A palha remanescente foi pesada após um ano, anterior a nova adição, e pesada novamente ao final do experimento, para determinar a taxa de decomposição. O volume de solução percolado foi 30, 11 e 4% menor em 100, 75 e 50% do que em 0% de remoção, respectivamente. O solo descoberto armazenou menos água, indicando susceptibilidade à perda de água por evaporação. A simulação mostrou que 100 e 75% de remoção induzem longos períodos de restrição hídrica, que pode prejudicar o crescimento da planta. A produção de COD na camada superficial foi maior no solo sem remoção; a retenção foi maior de 1 a 20 cm em solo sem remoção, e maior em 20 a 50 cm em 50 e 75% de remoção. O solo descoberto liberou mais COD em de 20 cm do que em superfície, indicando perda de C. Abaixo de 100 cm, o COD lixiviado foi similar nos tratamentos, indicando grande retenção de C e pequenas perdas por lixiviação, mesmo em alta produção de COD. Mesmo com diferenças na retenção de COD, não foi identificado aumento no estoque de C abaixo de 5 cm. Foram encontrados compostos fenólicos na solução da palha, não encontrados na solução do solo, indicando que em condições naturais a palha não libera quantidades significativas de compostos tóxicos na solução do solo. O crescimento de plantas foi negativamente afetado pela solução da palha, mas não pela solução do solo. Nossos resultados sugerem que a manutenção de quantidade média de palha previne perdas e variação no conteúdo de água do solo. Maior quantidade de palha aumenta a produção de COD, que provavelmente altera sua composição, alterando a retenção no solo. O estoque de C não aumentou consideravelmente em subsuperfície, mas muito provavelmente aumentará em escala de tempo maior. Quanto maior a remoção de palha, proporcionalmente maior as taxas de C liberadas na forma de CO2 e COD em subsuperfície, consequentemente, menor a retenção de C no solo. Maiores quantidades de palha na superfície liberam mais C para o solo, retido ou translocado com a água, podendo ser estocado em maiores profundidades do solo. Maior percolação de água no solo não significa maiores perdas de C por lixiviação em profundidade.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-12T18:27:51Z No. of bitstreams: 1 TeseAWAA.pdf: 1989758 bytes, checksum: 3b9bb42707bd9a2782fcc39bd906d77d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T19:53:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAWAA.pdf: 1989758 bytes, checksum: 3b9bb42707bd9a2782fcc39bd906d77d (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T19:53:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAWAA.pdf: 1989758 bytes, checksum: 3b9bb42707bd9a2782fcc39bd906d77d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T19:53:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAWAA.pdf: 1989758 bytes, checksum: 3b9bb42707bd9a2782fcc39bd906d77d (MD5) Previous issue date: 2015-08-13 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The humic substances (HS) are important to aquatic ecosystems. In this study we investigated the kinetics and molecular variations of dissolved fulvic acids (FA) and humic acids (HA) formed from aquatic macrophytes decomposition under aerobic and anaerobic conditions. The results supported the proposition and validation of kinetic models that treated the formation, transformation and mineralization of dissolved SH. Although mineralization and humification are concurrent events, the aerobic condition favored these two processes contributed primarily to HA formation. The detritus showed different mineralization and HS formation potentials. Larger amounts of HS were related to higher carbon content in the detritus and lower mineralization of dissolved organic carbon (DOC). The SH mass loss rates were lower than the refractory fraction of particulate detritus, showing the recalcitrance of dissolved HS. The DOC with higher C/N proportions presented higher coefficient rates. The HS presented similar characteristics regardless of detritus source. However, aerobic conditions favored variation of polysaccharides content in HS, indicating transformation of these compounds. Aerobic conditions favored dissolved HS mineralization and its assimilation by microorganisms. The AH presented higher reactive fraction than FA, and was an important precursor of FA. The FA presented refractory characteristics and formed less HA, indicating that the liginocellulosic compounds of the detritus are the main precursors of HA. / As substâncias húmicas (SH) são de grande importância para os ecossistemas aquáticos. Nesse estudo investigaram-se a cinética e a variação molecular de ácidos fúlvicos (AF) e húmicos (AH) dissolvidos formados da degradação de macrófitas aquáticas, em condições aeróbias e anaeróbias. Os resultados subsidiaram a proposição e validação de modelos cinéticos que trataram da formação, transformação e mineralização das SH dissolvidas. Embora a mineralização e a humificação sejam eventos concorrentes, a condição aeróbia favoreceu esses dois processos e contribuiu, principalmente, com a formação dos AH. Os detritos apresentaram diferentes potencias de mineralização e formação de SH dissolvidas. As maiores quantidades de SH foram relacionadas com o maior teor de carbono no detrito e menor degradação do carbono orgânico dissolvido (COD). Os coeficientes de perda de massa das SH foram inferiores aos da fração refratária particulada dos detritos, evidenciando a recalcitrância das SH dissolvidas. O COD apresentou coeficientes de mineralização maiores nos meios com relações C/N maiores. As SH apresentaram características semelhantes independentemente da origem do detrito. Entretanto, houve variações maiores de polissacarídeos em condição aeróbia, indicando que houve maior transformação desses compostos nessa condição. Os ambientes aeróbios favoreceram a degradação das SH dissolvidas e a incorporação pelos microrganismos. O AH apresentou maior fração reativa que o AF e, por conseguinte, foi indicado como potencial precursor de AF. Os AF apresentaram características mais refratárias e formaram menos AH, indicando que os compostos lignocelulósicos dos detritos foram os principais precursores dos AH.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-14T13:09:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_DETERMINAÇÃO DO CARBONO E NITROGÊNIO ORGANICO PARTICULADO EM AMBIENTES OCEÂNICOS E ESTUARINO - COSTEIRO, NA REGIÃO N~1.pdf: 3127471 bytes, checksum: 07f07e56cbb161e91a0b19e2387b5734 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T13:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_DETERMINAÇÃO DO CARBONO E NITROGÊNIO ORGANICO PARTICULADO EM AMBIENTES OCEÂNICOS E ESTUARINO - COSTEIRO, NA REGIÃO N~1.pdf: 3127471 bytes, checksum: 07f07e56cbb161e91a0b19e2387b5734 (MD5) Previous issue date: 2016-07-14 / CAPES / O objetivo principal da presente tese constitui em agregar informações ao conhecimento sobre a fração orgânica do material em suspensão na região oceânica- costeira - estuarina do litoral de Pernambuco e na região costeira adjacente, principalmente no que se refere às suas concentrações, avaliando a distribuição do COP e NT. Em função da sua importância e estudos relacionados ao material em suspensão serem escassos para o carbono e nitrogênio nessas regiões. A tese é apresentada como um conjunto de capítulos interligados, nos quais foram apresentados resultados da distribuição do COP e NT nas plumas dos rios Capibaribe e Jaboatão e o arquipélago de Fernando de Noronha, com relativamente pouca influência humana, e foi escolhida como área de controle. A exportação de matéria orgânica via fluxo estuarino, ficou definida pelas medianas do Carbono Elementar de (2,04% e 0,97%) e Nitrogênio Elementar de (0,63% e 0,24%) e razão C/N de (6,60 e 9,30) nas plumas do Capibaribe e Jaboatão respectivamente. A análise de componentes principais aplicada aos dados sugeriu que os altos índices pluviométricos e o material carreado pelo fluxo fluvial para região costeira influenciaram a distribuição dessas frações e que tais diferenças podem resultar das diferentes cargas de ação antrópica e mecanismos de transporte estuário – região costeira revelando a complexidade da distribuição da matéria orgânica nestes ambientes. No segundo capítulo-artigo estudo caracterizou a matéria orgânica em função das razões elementares e isotópicas δ13C, δ15N, C/N do material particulado em suspensão na água superficial em 21 pontos amostrais sendo 12 no estuário do rio Capibaribe e 9 no estuário do rio Jaboatão. Os maiores valores de δ13C, δ15N, C/N (-17,75‰, 23,71‰ e 13,45‰) no Capibaribe e, (-21,97‰, 27,30‰ e 14,74‰) no Jaboatão, respectivamente. Os valores encontrados sugerem que uma grande parte da matéria em suspensão dos rios em estudo, se origina a partir de entradas de efluentes com alto teor de matéria orgânica, como também que a MO exportada pelos rios é fortemente influenciada pelo seu elevado estado de eutrofização, com acentuada produção autóctone. Nos estuários superiores os valores empobrecidos de 13C indicam maior presença de material tanto de origem continental quanto de origem mista. É também observado que δ13C e a razão C/N não são correlacionados no estuário do Capibaribe e estes resultados sugerem que existem áreas no estuário de preferência, fontes de matéria orgânica sob a influência tanto de autóctones (estuário inferior) como de alóctones (estuário superior). O terceiro e último capítulo - artigo ocorreu na região costeira de PE e foram agregadas as frações COP e NT à fração de COD, as quais não apresentaram correlação, indicando que elas não tenham a mesma fonte, destacando a influência alóctone para o aumento dessas frações e assim os efeitos de influencia do rio Capibaribe nas águas oligotróficas costeiras. / The main objective of this thesis is to add information to the existing knowledge of the organic fraction of suspended matter in the oceanic-coastal-estuarine region of the coast of Pernambuco, Brazil and the adjacent coastal zone, mainly in regard to its concentrations, by evaluating the distribution of POC and NT. In spite of the importance of this topic, studies on suspended matter for carbon and nitrogen are scarce in these regions. The thesis is presented as a set of interrelated chapters that contain the results of POC and NT distribution in the plumes of rivers Capibaribe and Jaboatão. The Fernando de Noronha Archipelago was chosen as a control area because of the minimal human influence in this region. The export of organic matter through estuarine flow was defined using the medians of elemental carbon (2.04% and 0.97%) and elemental nitrogen (0.63% and 0.24%), and C/N ratio (6.60 and 9.30) in the Capibaribe and Jaboatão plumes, respectively. The principal component analysis applied to the data suggests that the high rainfall and the matter carried by the river flow to the coastal region influence the distribution of these fractions. The analysis also suggests that the detected differences can be caused by different charges of human action and estuarycoastal mechanisms of transport, thus revealing the complexity of the distribution of organic matter in these environments. In the second chapter of the article, organic matter was characterised on the basis of elementary and isotopic ratios δ13C, δ15N, and C/N of the suspended particulate matter in surface water at 21 sampling points, of which 12 were in the estuary of river Capibaribe and 9 in the estuary of river Jaboatão. The highest values of δ13C, δ15N, and C/N (-17.75‰, 23.71‰, and 13.45 ‰) in Capibaribe and (-21.97‰, 27.30‰, and 14.74 ‰) in Jaboatao, respectively. The values found in this study suggest that a large proportion of suspended matter from the rivers originates from effluent inputs with high organic matter content. Also, the OM exported by the rivers is heavily influenced by a high state of eutrophication, with pronounced autochthonous production. In the upper estuary, the impoverished values of δ13C indicate a greater presence of matter of continental origin and of mixed origin. It was also observed that δ13C and C/N ratio are not correlated in the estuary of the Capibaribe, which suggests that there are areas at the estuary of preference where sources of organic matter are under the influence of autochthonous (lower estuary) or allochthonous (upper estuary) contributions. The third and final chapter-article occurred in the coastal zone of PE. Here, the fractions of POC and NT were added to the fraction of DOC and showed no correlation, which indicates that they do not share the same source. Moreover, this finding highlights the influence of allochthonous contributions to the increase of these fractions and the consequent effects of the influence of Capibaribe river in coastal oligotrophic waters.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a decomposição de diferentes quantidades iniciais de palhada de cana-de-açúcar depositadas sobre o solo, sob diferentes práticas de manejo e determinar o acúmulo de carbono orgânico total (COT) neste solo ao longo de três cortes da cana. Para tanto, foram instalados três ensaios em lavoura de cana-de-açúcar no município de Piracicaba. No experimento 1 foram depositadas na entrelinha da cultura, sobre o solo, diferentes quantidades de palhada (3,5; 7; 14 e 21 Mg ha-1) e mais dois tratamentos na dose de 14 Mg ha-1 ora incorporada ao solo e ora irrigada com vinhaça. A perda de matéria seca e a composição da palhada remanescente foi avaliada em seis momentos ao longo de um ano. No experimento 2, utilizando-se os mesmos tratamentos do experimento anterior, foram instalados lisímetros de tensão para coleta da solução do solo e determinação do carbono orgânico dissolvido (COD) em 0,20 e 0,50 m de profundidade. Para determinação do COT em função das diferentes doses de palhada depositadas sobre o mesmo ao longo de 3 cortes da cana-de-açúcar, instalou-se o Experimento 3. Para que fosse detectada a entrada de carbono (C) em função do aporte destas doses de palhada ao longo dos 3 anos, o solo original da entrelinha da cana-de-açúcar foi substituído por um solo de uma área adjacente de mesma classe, que não era cultivado com cana-de-açúcar ha pelo menos 25 anos, por isso com baixo delta 13C (?13C). Esta técnica isotópica foi utilizada para determinar e quantificar a origem das entradas do C no solo ao longo dos anos em que foram aplicados os tratamentos. Os resultados deste trabalho sugerem que após um ano da deposição da palhada no campo a decomposição de 65% das maiores doses de palhada (14 e 21 Mg ha-1), chegam a ser de 24 a 39% superiores às menores doses (7 e 3,5 Mg ha-1 respectivamente). A dose 14 Mg ha-1 quando incorporada acelera ainda mais este processo, resultando numa decomposição final de 86%. Já a irrigação com vinhaça não favoreceu este processo. Em relação à composição da palhada remanescente, os tratamentos 14 Mg ha-1 incorporado e 21 Mg ha-1 resultaram no aumento mais expressivo do índice lignocelulósico. O monitoramento do COD a 0,5 m de profundidade durante 120 dias na estação chuvosa detectou a presença de C somente nos 45 dias iniciais da decomposição da palhada. O percentual de COD disponibilizado pela palhada foi inversamente proporcional a taxa de decomposição. O acompanhamento do acúmulo de C no solo ao longo de 3 anos de aporte de diferentes quantidades de palhada da cana-de-açúcar, mostrou um aumento significativo de 80% e 97% nas concentrações de COT nos 2,5 cm superficiais do solo onde as doses de 14 e 21 Mg ha-1 de palhada, haviam sido aplicadas, respectivamente / The objective of this research was to evaluate the decomposition of different initial quantities of sugarcane trash placed onto the soil under different management practices and determine the total organic carbon (TOC) accumulation in this soil over three years sugarcane cycle. Therefore, three experiments were installed in sugarcane area at Piracicaba. In experiment 1, different amounts of sugarcane trash (3.5, 7; 14 and 21 Mg ha-1) were placed between the rows, above the soil. Two additional treatments were installed with 14 Mg ha-1 dose: or incorporated into the soil or irrigated with vinasse. The dry matter losses and the composition of remaining sugarcane trash were evaluated six times over a year. In experiment 2, using the same previous treatments, lysimeters were installed to collect soil solution and to determine dissolved organic carbon (DOC) at 0.20 and 0.50 m depth. Experiment 3 was settled to determine the Carbon (C) derived from the different doses of deposited sugarcane trash. The C input derived from the straw doses after three years was detected replacing the original soil at sugarcane inter-row by a soil from an adjacent area not cultivated with sugarcane for at least 25 years, presenting a low delta 13C (?13C). This isotope technique was used to determine and quantify the origin of soil C input, after the treatments applied over the years. Results of this study suggest that one year after the deposition of the trash on soil, the higher doses (14 and 21 Mg ha-1) lost about 65% dry matter, a rate up to 24-39% higher than the lower doses (7 and 3.5 Mg ha-1 respectively). The 14 Mg ha-1 dose, when incorporated, accelerated this process, resulting in a total breakdown of 86%. However, vinasse irrigation did not favored this process. Regarding the composition of the remaining trash, the treatments of 14 Mg ha-1 incorporated to soil and the 21 Mg ha-1 resulted in the most significant increase in lignocellulosic index. The DOC monitoring at 0.5 m depth over 120 days in the rainy season detected the presence of C only during the initial 45 days of straw decomposition. The percentage of DOC available from sugarcane trash was inversely proportional to the decomposition rate. Carbon accumulation in the soil over 3 years, related to different amounts of sugarcane trash, showed a significant increase of 80% to 97% in TOC concentrations in the upper 2.5cm soil layer where the doses of 14 and 21 Mg ha-1 of trash were applied, respectively