Orientador: Iraê Amaral Guerrini / Banca: Dirceu Maximino Fernandes / Banca: Juliano Carlos Calonego / Banca: Sandro Roberto Brancalião / Banca: Fernando Carvalho Oliveira / Resumo: O experimento, iniciado em 2005, visou nesta etapa avaliar a fertilidade do solo, o C orgânico total e o estoque de C no solo, as alterações na quantidade de C microbiano e sua atividade enzimática (β-glicosidase, desidrogenase, fosfatase e arilsulfatase), a qualidade da MOS e a emissão de CO2 em decorrência da aplicação de fertilizante orgânico composto em Neossolo Quartzarênico recuperado com lodo de esgoto sob espécies nativas da Mata Atlântica. Os tratamentos foram: 10, 20, 30, 40 e 50 Mg ha-1 de fertilizante orgânico com suplementação de K; adubação mineral convencional; dose de K utilizada como suplementação para o composto; e tratamento controle. A coleta das amostras de solo foram realizadas antes da aplicação dos tratamentos e após 6 meses. O solo foi amostrado nas camadas de 020, 20-40, 40-60, 60-80 e 80-100 cm. Nas amostras da primeira (prévia à aplicação dos tratamentos) coleta e após seis meses foram realizadas análise química básica, de micronutrientes, densidade e C orgânico total. Logo após a aplicação dos tratamentos foi quantificada a emissão de CO2 do solo e nas amostras coletadas após 6 meses foram realizados as análises do fracionamento físico e químico da MOS, da atividade enzimática e do C microbiano. O C estocado no solo em cada uma das épocas foi determinado multiplicando-se o teor de C orgânico total pelo volume e densidade do solo de cada camada amostrada do sistema. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / The experiment, started in 2005, aimed at evaluating soil fertility, total organic C and soil C stock, changes in the amount of microbial C and its enzymatic activity (βglucosidase, dehydrogenase, phosphatase and arylsulfatase), the quality of SOM and the emission of CO2 due to the application of organic fertilizer compound in Quartzarenic Neosol recovered with sewage sludge under native species of the Atlantic Forest. The treatments were: 10, 20, 30, 40 and 50 Mg ha-1 of organic fertilizer with supplementation of K; conventional mineral fertilization; dose of K used as supplementation for the compound; and treatment control. The soil samples were collected before the application of the treatments and after 6 months. Soil was sampled in the 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 and 80-100 cm layers. In the first samples (prior to the application of the treatments) collected and after six months were performed basic chemical analysis, micronutrients, density and total organic C. Soon after the application of the treatments, the CO2 emission of the soil was quantified and the samples collected after 6 months were analyzed the physical and chemical fractionation of the MOS, the enzymatic activity and the microbial C were performed. The C stored in the soil at each of the seasons was determined by multiplying the total organic C content by the volume and density of the soil of each sampled layer of the system. The data were submitted to analysis of variance and the means were compared by the Tukey test at 5% probability. The results of the treatments with the doses of sewage sludge and organic fertilizer were analyzed by regression, when significant. In the preliminary results, the addition of sewage sludge, in its higher dosage (20 Mg ha-1), decreased the pH of the soil and provided an increase in the other analyzed variables, except in the density of soil, Ca, Mg and SB presented a significant response to the treatments ... / Doutor

Os solos representam um importante componente no ciclo biogeoquímico do carbono, armazenado cerca de quatro vezes mais carbono que a biomassa vegetal e quase três vezes mais que a atmosfera. Além disso, a quantidade de carbono está diretamente ligada a capacidade de retenção de água, fertilidade entre outras propriedades. Assim, a quantificação de carbono do solo em condições de campo é um tema importante para estudos do ciclo de carbono relacionado às mudanças climáticas globais. Atualmente, espectroscopia de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) pode ser usada para análise elementar qualitativa sem tratamento prévio das amostras e os resultados são obtidos rapidamente. Novas tecnologias ópticas tornaram possível sistema LIBS portáteis e, agora, a grande expectativa é o desenvolvimento de métodos que possibilitam medições quantitativas com sistemas LIBS. LIBS é uma técnica espectroanalítica que emprega a microamostragem por ablação com laser e subseqüente excitação dos átomos presentes no microplasma induzido durante a ablação. Sendo assim, o presente projeto de pesquisa visou desenvolver uma metodologia para quantificar carbono em amostras intactas de solo e avaliar o desempenho de sistemas LIBS portáteis para análises em campo. Trinta e seis amostras de solo da região do Cerrado brasileiro (Argissolo Vermelho Distrófico Latossólico) foram utilizadas. Para avaliar o efeito de heterogeneidade, trabalhou-se com as amostras moídas criogenicamente e não moídas. Com o intuito de estudar uma melhor forma para estimar a quantidade de carbono no solo, quatro metodologias diferentes foram empregadas utilizando o sistema LIBS de bancada e apenas uma metodologia para o sistema LIBS portátil. Para ambos os sistemas LIBS foi necessário inicialmente fazer correções no sinal de fundo dos espectros obtidos. A linha de emissão do carbono em 193,03 nm foi utilizada, pois esta não apresenta interferência da linha de emissão do elemento ferro. A técnica de análise térmica (combustão seca) conhecida como TOC (Total Organic Carbon) foi utilizada como referência para calibrar os sistemas. Utilizando o sistema LIBS de bancada, foram criados modelos com base em regressão linear simples e crescimento exponencial para estimar a quantidade de carbono nas amostras. Para o sistema LIBS portátil foram utilizados modelos com base em regressão linear simples e regressão linear múltipla. A melhor metodologia empregada para o sistema LIBS de bancada foi utilizando a energia máxima do laser (50 mJ) e o maior acúmulo de tiros (10 tiros) e o modelo de regressão linear simples apresentou um melhor ajuste. Não houve diferença entre os dados obtidos com as amostras moídas e não moídas. Para o sistema LIBS portátil a análise de regressão linear múltipla apresentou um melhor resultado, selecionando a melhor variável para o modelo. Sendo assim, conclui-se que sistemas LIBS são ferramentas úteis para se realizar estimativas quantitativas, podendo ser usados para a construção de inventários de carbono no solo, que são importantes para áreas ambientais com o foco em seqüestro de carbono, mudanças climáticas globais, avaliação do manejo de solos e o efeito da aplicação de águas residuárias em solos. / Soils are an important component in the biogeochemical cycle of carbon, storing about four times more carbon that biomass plants and nearly three times more than the atmosphere. Moreover, the carbon content is directly related on the capacity of water retention, fertility, among others properties. Thus, soil carbon quantification in field conditions is an important challenge related to carbon cycle and global climate changes. Nowadays, Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) has beeb applied to qualitative elemental analyses without previous treatment of samples and the results are obtained quickly. New optical technologies made possible portable LIBS systems and now, the great expectation is the development of methods that make possible quantitative analysis with LIBS. LIBS is a technique that employs a sampling by laser ablation and subsequent excitation of atoms present in induced microplasma during the ablation. The goal of this research was the development of methodology to estimate carbon in soil samples and evaluate the performance of portable LIBS systems for analysis in the field. Thirty six soil samples of Brazilian Cerrado region (Argisoil) were used. To evaluate the effect of heterogeneity, it was used samples that were grounding in a cryogenic ground and samples if not grounded. In order to study a better way to estimate the carbon content in the soil, four different methodologies were employed using the bench LIBS system and only one methodology for the portable LIBS system. For both LIBS systems was needed to do corrections in the background of obtained spectra. The carbon line at 193.03 nm was used because it does not present an interference of iron. The technique of thermal analysis known as TOC (Total Organic Carbon) was used as reference to calibrate the systems. Using the bench LIBS system have been adjusted models based on simple linear regression and exponential growth to estimate the carbon content in the samples. For portable LIBS system were used models based on simple linear regression and multiple linear regression. The best methodology used to the bench LIBS system was using the maximum of laser energy (50 mJ) and the largest shots count (10 shots count) and simple linear regression model showed a better fit. There was no difference between the data obtained from the grounded and not grounded samples. For the portable LIBS system multiple linear regression showed a better result because was select the best variable. Thus, it appears that LIBS systems are useful tools to perform quantitative estimates and could be used to build inventories of carbon in the soil that are important to environmental areas with the focus on carbon sequestration, global climate change, assessment the management of soils and the effect of wastewater into the soil.

Os objetivos do presente trabalho foram avaliar o potencial de acúmulo de carbono (C) em solos de cerrado sob diferentes usos florestais (Eucalyptus, Pinus versus vegetação natural) e as possíveis alterações ocorridas na ciclagem de nutrientes sob esse tipo de coberturas. Para isso, foram coletadas 30 amostras de solo (0-5, 10-25 e 35-50 cm) e de serrapilheira acumulada em plantios de Eucalyptus, Pinus e remanescentes de cerradão em quatro municípios do estado de SP, nas quais se determinou: pH, matéria orgânica (MO), C, macronutrientes e densidade, além da granulometria no solo. Os estoques de C do solo foram calculados através do ajuste e integração de equações exponenciais, obtendo-se valores entre 3,4 e 8,6 kgC.m-2.(na camada de 0 a 30 cm) e entre 5,7 e 11,3 kgC.m-2.(até 1m). Os resultados mostraram que a silvicultura de Eucalyptus e Pinus afeta o acúmulo de C e a ciclagem de nutrientes em áreas de cerrado. As alterações nos estoques de C ocorreram principalmente nos horizontes orgânicos e na camada superficial do solo em decorrência da substituição da MO original por outra de pior qualidade química. A influência do tipo de vegetação sobre o C da camada superficial do solo variou em função de características do sítio, verificando ganhos em alguns dos locais estudados, perdas em outros e ainda diferenças não significativas. Em profundidades maiores, o conteúdo de C mostrou-se fortemente relacionado com o teor de argila e diminuiu sob cultura de Eucalyptus e Pinus, sendo mais fortes as depleções sob Pinus. Nos plantios houve formação de horizontes orgânicos espessos, com concentrações de C elevadas. A concentração de nitrogênio (N), cálcio, magnésio e potássio do material aí acumulado foi menor do que nas áreas naturais, enquanto que a acidez e a relação C/N foram maiores. Isso pode inibir a decomposição, o que explicaria o maior armazenamento de C na serapilheira. A incorporação desse material ao solo implica em alterações da MO, que é um dos principais fatores de estruturação e fertilidade dos solos tropicais e foi afetada em quantidade e qualidade. As relações C/N quantificadas na camada superficial do solo foram significativamente maiores do que em áreas de vegetação natural, indicando substituição da MO nessa camada no tempo de vida dos plantios (~40 anos). Os resultados demonstram a ocorrência de alterações na qualidade química da MO na serapilheira e no solo superficial sob uso silvicultural, as quais podem originar maiores estoques e tempos de residência do C, mas também diminuições de recursos tróficos para a comunidade decompositora, com implicações no resto do ecossistema. Os resultados sugerem que a dinâmica do carbono do solo varia ao longo do perfil, sendo necessário esclarecer melhor os fatores que definem o carbono da camada superficial, maior em quantidade e mais sensível aos efeitos do manejo. / Effects on soil organic carbon storage potential and possible biogeochemical changes of established forest plantations were assessed in southeast Brazil, in Eucalyptus and Pinus plantations compared with natural areas of native dry forest (cerradão). 30 plots were randomly distributed for soil (0-5, 10-25 and 35-50 cm) and forest floor litter collection in mature plantations (~40 years old) and adjacent native forest. The design was replicated in 4 localities in Sao Paulo, southeast Brazil. Organic matter, organic carbon, macro nutrients, pH, density, and soil texture were determined. Soil organic carbon stocks were calculated through exponential equations adjustment and integration, values ranged from 3,4 to 8,6 kgC.m-2.(on the 0 and 30 cm layer) and from 5,7 to 11,3 kgC.m-2.(up to 1m). Soil organic carbon and biogeochemical features were affected under Eucalyptus and Pinus plantations. Changes in carbon stocks were stronger in organic layers and topsoil, due to the replacement of the original organic matter, causing chemical quality decrease. Effects of vegetation on topsoil organic carbon were site dependent, as plantations results in gains, losses and no remarkable differences between natural and forested areas. Eucalyptus and Pinus establishment led to organic carbon losses, which possibly conducted by soil disturbances at implementation of plantations. Carbon content was strongly related to clay at deeper layers, but not at shallower ones. Thicker organic layers with higher carbon content were found under plantations. Lower calcium, magnesium and potassium concentrations and higher acidity and C/N (carbon to nitrogen) ratios were measured at implanted forest floor litter layers. These changes could inhibit decomposition, explaining larger litter carbon storage. Soil organic matter is an important factor in maintaining tropical soil structure and fertility. It was affected by Eucalyptus and Pinus forestation. While litter organic mater is incorporated into the soil, it leads to soil organic matter chemical quality decreases. The topsoil C/N ratio measured in plantations was significantly higher than in natural vegetation areas, indicating organic matter replacement on this layer in plantations lifetime (~40 years). We concluded that litter and topsoil organic matter chemical properties were affected by forestation with Eucalyptus and Pinus, which could result in larger C stocks and residence times, but could also decrease trophic resources for decomposers, with implications on the whole ecosystem. The results suggest that soil carbon dynamics changes along the soil profile. Factors controlling surface soil carbon dynamics must be clarified further, as they contained high carbon amounts, the most sensible to management practices.

Os solos representam um importante componente no ciclo biogeoquímico do carbono, armazenado cerca de quatro vezes mais carbono que a biomassa vegetal e quase três vezes mais que a atmosfera. Além disso, a quantidade de carbono está diretamente ligada a capacidade de retenção de água, fertilidade entre outras propriedades. Assim, a quantificação de carbono do solo em condições de campo é um tema importante para estudos do ciclo de carbono relacionado às mudanças climáticas globais. Atualmente, espectroscopia de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) pode ser usada para análise elementar qualitativa sem tratamento prévio das amostras e os resultados são obtidos rapidamente. Novas tecnologias ópticas tornaram possível sistema LIBS portáteis e, agora, a grande expectativa é o desenvolvimento de métodos que possibilitam medições quantitativas com sistemas LIBS. LIBS é uma técnica espectroanalítica que emprega a microamostragem por ablação com laser e subseqüente excitação dos átomos presentes no microplasma induzido durante a ablação. Sendo assim, o presente projeto de pesquisa visou desenvolver uma metodologia para quantificar carbono em amostras intactas de solo e avaliar o desempenho de sistemas LIBS portáteis para análises em campo. Trinta e seis amostras de solo da região do Cerrado brasileiro (Argissolo Vermelho Distrófico Latossólico) foram utilizadas. Para avaliar o efeito de heterogeneidade, trabalhou-se com as amostras moídas criogenicamente e não moídas. Com o intuito de estudar uma melhor forma para estimar a quantidade de carbono no solo, quatro metodologias diferentes foram empregadas utilizando o sistema LIBS de bancada e apenas uma metodologia para o sistema LIBS portátil. Para ambos os sistemas LIBS foi necessário inicialmente fazer correções no sinal de fundo dos espectros obtidos. A linha de emissão do carbono em 193,03 nm foi utilizada, pois esta não apresenta interferência da linha de emissão do elemento ferro. A técnica de análise térmica (combustão seca) conhecida como TOC (Total Organic Carbon) foi utilizada como referência para calibrar os sistemas. Utilizando o sistema LIBS de bancada, foram criados modelos com base em regressão linear simples e crescimento exponencial para estimar a quantidade de carbono nas amostras. Para o sistema LIBS portátil foram utilizados modelos com base em regressão linear simples e regressão linear múltipla. A melhor metodologia empregada para o sistema LIBS de bancada foi utilizando a energia máxima do laser (50 mJ) e o maior acúmulo de tiros (10 tiros) e o modelo de regressão linear simples apresentou um melhor ajuste. Não houve diferença entre os dados obtidos com as amostras moídas e não moídas. Para o sistema LIBS portátil a análise de regressão linear múltipla apresentou um melhor resultado, selecionando a melhor variável para o modelo. Sendo assim, conclui-se que sistemas LIBS são ferramentas úteis para se realizar estimativas quantitativas, podendo ser usados para a construção de inventários de carbono no solo, que são importantes para áreas ambientais com o foco em seqüestro de carbono, mudanças climáticas globais, avaliação do manejo de solos e o efeito da aplicação de águas residuárias em solos. / Soils are an important component in the biogeochemical cycle of carbon, storing about four times more carbon that biomass plants and nearly three times more than the atmosphere. Moreover, the carbon content is directly related on the capacity of water retention, fertility, among others properties. Thus, soil carbon quantification in field conditions is an important challenge related to carbon cycle and global climate changes. Nowadays, Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) has beeb applied to qualitative elemental analyses without previous treatment of samples and the results are obtained quickly. New optical technologies made possible portable LIBS systems and now, the great expectation is the development of methods that make possible quantitative analysis with LIBS. LIBS is a technique that employs a sampling by laser ablation and subsequent excitation of atoms present in induced microplasma during the ablation. The goal of this research was the development of methodology to estimate carbon in soil samples and evaluate the performance of portable LIBS systems for analysis in the field. Thirty six soil samples of Brazilian Cerrado region (Argisoil) were used. To evaluate the effect of heterogeneity, it was used samples that were grounding in a cryogenic ground and samples if not grounded. In order to study a better way to estimate the carbon content in the soil, four different methodologies were employed using the bench LIBS system and only one methodology for the portable LIBS system. For both LIBS systems was needed to do corrections in the background of obtained spectra. The carbon line at 193.03 nm was used because it does not present an interference of iron. The technique of thermal analysis known as TOC (Total Organic Carbon) was used as reference to calibrate the systems. Using the bench LIBS system have been adjusted models based on simple linear regression and exponential growth to estimate the carbon content in the samples. For portable LIBS system were used models based on simple linear regression and multiple linear regression. The best methodology used to the bench LIBS system was using the maximum of laser energy (50 mJ) and the largest shots count (10 shots count) and simple linear regression model showed a better fit. 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No. of bitstreams: 1 Tese Lívia pronta.pdf: 2803416 bytes, checksum: f209c9ab88ef2898db3f8c0db2bc262e (MD5) Previous issue date: 2017-08-09 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O experimento, iniciado em 2005, visou nesta etapa avaliar a fertilidade do solo, o C orgânico total e o estoque de C no solo, as alterações na quantidade de C microbiano e sua atividade enzimática (β-glicosidase, desidrogenase, fosfatase e arilsulfatase), a qualidade da MOS e a emissão de CO2 em decorrência da aplicação de fertilizante orgânico composto em Neossolo Quartzarênico recuperado com lodo de esgoto sob espécies nativas da Mata Atlântica. Os tratamentos foram: 10, 20, 30, 40 e 50 Mg ha-1 de fertilizante orgânico com suplementação de K; adubação mineral convencional; dose de K utilizada como suplementação para o composto; e tratamento controle. A coleta das amostras de solo foram realizadas antes da aplicação dos tratamentos e após 6 meses. O solo foi amostrado nas camadas de 020, 20-40, 40-60, 60-80 e 80-100 cm. Nas amostras da primeira (prévia à aplicação dos tratamentos) coleta e após seis meses foram realizadas análise química básica, de micronutrientes, densidade e C orgânico total. Logo após a aplicação dos tratamentos foi quantificada a emissão de CO2 do solo e nas amostras coletadas após 6 meses foram realizados as análises do fracionamento físico e químico da MOS, da atividade enzimática e do C microbiano. O C estocado no solo em cada uma das épocas foi determinado multiplicando-se o teor de C orgânico total pelo volume e densidade do solo de cada camada amostrada do sistema. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Os resultados dos tratamentos com as doses de lodo de esgoto e fertilizante orgânico foram analisados por regressão, quando significativo. Nos resultados preliminares, a adição de lodo de esgoto, em sua maior dosagem (20 Mg ha-1) diminuiu o pH do solo e proporcionou um aumento nas demais variáveis analisadas, exceto na densidade do solo, Ca, Mg e SB, que não apresentaram resposta significativa à aplicação dos tratamentos. A quantificação do fluxo de CO2 do solo logo após a reaplicação dos tratamentos com fertilizante orgânico foi significativa até os 60 dias, com maiores emissões nos locais que receberam o composto. Após 6 meses da reaplicação do fertilizante orgânico, observou-se efeito significativo sobre a fertilidade do solo, carbono orgânico total e estoque de C na camada superficial do solo, no fracionamento químico e físico da MOS e nos atributos microbiológicos do solo, exceto na atividade da fosfatase ácida, sendo que as maiores médias foram observadas nos tratamentos que receberam 40 e 50 Mg ha-1 do composto. Assim, a aplicação lodo de esgoto, bem como a de fertilizante orgânico em solos degradados é útil na recuperação de suas características químicas, físicas e biológicas, pois proporciona o aumento dos níveis dos nutrientes, bem como da atividade microbiológica do solo. / The experiment, started in 2005, aimed at evaluating soil fertility, total organic C and soil C stock, changes in the amount of microbial C and its enzymatic activity (βglucosidase, dehydrogenase, phosphatase and arylsulfatase), the quality of SOM and the emission of CO2 due to the application of organic fertilizer compound in Quartzarenic Neosol recovered with sewage sludge under native species of the Atlantic Forest. The treatments were: 10, 20, 30, 40 and 50 Mg ha-1 of organic fertilizer with supplementation of K; conventional mineral fertilization; dose of K used as supplementation for the compound; and treatment control. The soil samples were collected before the application of the treatments and after 6 months. Soil was sampled in the 0-20, 20-40, 40-60, 60-80 and 80-100 cm layers. In the first samples (prior to the application of the treatments) collected and after six months were performed basic chemical analysis, micronutrients, density and total organic C. Soon after the application of the treatments, the CO2 emission of the soil was quantified and the samples collected after 6 months were analyzed the physical and chemical fractionation of the MOS, the enzymatic activity and the microbial C were performed. The C stored in the soil at each of the seasons was determined by multiplying the total organic C content by the volume and density of the soil of each sampled layer of the system. The data were submitted to analysis of variance and the means were compared by the Tukey test at 5% probability. The results of the treatments with the doses of sewage sludge and organic fertilizer were analyzed by regression, when significant. In the preliminary results, the addition of sewage sludge, in its higher dosage (20 Mg ha-1), decreased the pH of the soil and provided an increase in the other analyzed variables, except in the density of soil, Ca, Mg and SB presented a significant response to the treatments. The quantification of soil CO2 flux after reapplication of organic fertilizer treatments was significant up to 60 days, with higher emissions at the sites that received the compound. After 6 months of reapplication of organic fertilizer, there was a significant effect on soil fertility, total organic carbon and C stock in the soil surface layer, in the chemical and physical fractionation of SOM and in soil microbiological attributes, except in the activity of the acid phosphatase, and the highest averages were observed in the treatments that received 40 and 50 Mg ha-1 of the compound. Thus, the application of sewage sludge as well as that of organic fertilizer in degraded soils is useful in the recovery of its chemical, physical and biological characteristics, as it provides the increase of nutrient levels as well as the microbiological activity of the soil. / 2013/22350-3

Os objetivos do presente trabalho foram avaliar o potencial de acúmulo de carbono (C) em solos de cerrado sob diferentes usos florestais (Eucalyptus, Pinus versus vegetação natural) e as possíveis alterações ocorridas na ciclagem de nutrientes sob esse tipo de coberturas. Para isso, foram coletadas 30 amostras de solo (0-5, 10-25 e 35-50 cm) e de serrapilheira acumulada em plantios de Eucalyptus, Pinus e remanescentes de cerradão em quatro municípios do estado de SP, nas quais se determinou: pH, matéria orgânica (MO), C, macronutrientes e densidade, além da granulometria no solo. Os estoques de C do solo foram calculados através do ajuste e integração de equações exponenciais, obtendo-se valores entre 3,4 e 8,6 kgC.m-2.(na camada de 0 a 30 cm) e entre 5,7 e 11,3 kgC.m-2.(até 1m). Os resultados mostraram que a silvicultura de Eucalyptus e Pinus afeta o acúmulo de C e a ciclagem de nutrientes em áreas de cerrado. As alterações nos estoques de C ocorreram principalmente nos horizontes orgânicos e na camada superficial do solo em decorrência da substituição da MO original por outra de pior qualidade química. A influência do tipo de vegetação sobre o C da camada superficial do solo variou em função de características do sítio, verificando ganhos em alguns dos locais estudados, perdas em outros e ainda diferenças não significativas. Em profundidades maiores, o conteúdo de C mostrou-se fortemente relacionado com o teor de argila e diminuiu sob cultura de Eucalyptus e Pinus, sendo mais fortes as depleções sob Pinus. Nos plantios houve formação de horizontes orgânicos espessos, com concentrações de C elevadas. A concentração de nitrogênio (N), cálcio, magnésio e potássio do material aí acumulado foi menor do que nas áreas naturais, enquanto que a acidez e a relação C/N foram maiores. Isso pode inibir a decomposição, o que explicaria o maior armazenamento de C na serapilheira. A incorporação desse material ao solo implica em alterações da MO, que é um dos principais fatores de estruturação e fertilidade dos solos tropicais e foi afetada em quantidade e qualidade. As relações C/N quantificadas na camada superficial do solo foram significativamente maiores do que em áreas de vegetação natural, indicando substituição da MO nessa camada no tempo de vida dos plantios (~40 anos). Os resultados demonstram a ocorrência de alterações na qualidade química da MO na serapilheira e no solo superficial sob uso silvicultural, as quais podem originar maiores estoques e tempos de residência do C, mas também diminuições de recursos tróficos para a comunidade decompositora, com implicações no resto do ecossistema. Os resultados sugerem que a dinâmica do carbono do solo varia ao longo do perfil, sendo necessário esclarecer melhor os fatores que definem o carbono da camada superficial, maior em quantidade e mais sensível aos efeitos do manejo. / Effects on soil organic carbon storage potential and possible biogeochemical changes of established forest plantations were assessed in southeast Brazil, in Eucalyptus and Pinus plantations compared with natural areas of native dry forest (cerradão). 30 plots were randomly distributed for soil (0-5, 10-25 and 35-50 cm) and forest floor litter collection in mature plantations (~40 years old) and adjacent native forest. The design was replicated in 4 localities in Sao Paulo, southeast Brazil. Organic matter, organic carbon, macro nutrients, pH, density, and soil texture were determined. Soil organic carbon stocks were calculated through exponential equations adjustment and integration, values ranged from 3,4 to 8,6 kgC.m-2.(on the 0 and 30 cm layer) and from 5,7 to 11,3 kgC.m-2.(up to 1m). Soil organic carbon and biogeochemical features were affected under Eucalyptus and Pinus plantations. Changes in carbon stocks were stronger in organic layers and topsoil, due to the replacement of the original organic matter, causing chemical quality decrease. Effects of vegetation on topsoil organic carbon were site dependent, as plantations results in gains, losses and no remarkable differences between natural and forested areas. Eucalyptus and Pinus establishment led to organic carbon losses, which possibly conducted by soil disturbances at implementation of plantations. Carbon content was strongly related to clay at deeper layers, but not at shallower ones. Thicker organic layers with higher carbon content were found under plantations. Lower calcium, magnesium and potassium concentrations and higher acidity and C/N (carbon to nitrogen) ratios were measured at implanted forest floor litter layers. These changes could inhibit decomposition, explaining larger litter carbon storage. Soil organic matter is an important factor in maintaining tropical soil structure and fertility. It was affected by Eucalyptus and Pinus forestation. While litter organic mater is incorporated into the soil, it leads to soil organic matter chemical quality decreases. The topsoil C/N ratio measured in plantations was significantly higher than in natural vegetation areas, indicating organic matter replacement on this layer in plantations lifetime (~40 years). We concluded that litter and topsoil organic matter chemical properties were affected by forestation with Eucalyptus and Pinus, which could result in larger C stocks and residence times, but could also decrease trophic resources for decomposers, with implications on the whole ecosystem. The results suggest that soil carbon dynamics changes along the soil profile. Factors controlling surface soil carbon dynamics must be clarified further, as they contained high carbon amounts, the most sensible to management practices.

Considerando a grande importância do seqüestro de carbono (C) nos solos florestais, observa-se pequena quantidade de projetos de MDL que incluem esse compartimento como agente da mitigação do aquecimento global. Isso ocorre pelo fato da quantificação dos estoques de C do solo representar maiores desafios se comparada aos demais componentes dos ecossistemas florestais. Sabendo-se das dificuldades econômicas e ambientais envolvidas na adoção desse tipo projeto e da importância das florestas na mitigação da mudança do clima, o objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho de metodologias para a obtenção do estoque de C do solo em duas áreas de reflorestamento e suas respectivas linhas de base (usos do solo anteriores aos plantios, i.e. pastagens e vegetações nativa), como base para diminuir a relação custo-benefício de projetos de MDL. Para alcançar o objetivo principal, a presente pesquisa foi composta das seguintes etapas: (i) estudo da variabilidade espacial do C do solo em uma área de reflorestamento com espécies nativas, estabelecida em Cotriguaçú/MT (Área I) e em uma cronossequência de plantio de eucalipto, localizada em Avaré/SP (Área II); (ii) determinação do tamanho da parcela e do nº ideal de amostras a partir da dependência espacial do C nos reflorestamentos; (iii) estimativa dos teores de C e densidades do solo (Ds) pela Espectroscopia de Reflectância no Infravermelho Próximo (NIRS) e Médio (MIRS), visando a redução dos custos analíticos sem prejuízo da qualidade dos resultados; e (iv) cálculo dos estoques de C do solo nas áreas e estimativa do balanço de carbono do projeto de MDL conduzido na Área II, utilizando a ferramenta EX-ACT (Ex-Ante Carbon Balance Tool). Os resultados obtidos confirmaram a existência de importante variabilidade espacial do C do solo nas áreas e dependência espacial forte em todos os sistemas de manejo estudados. A análise do número ideal de amostras de solo indicou que a coleta de cinco pontos por parcela é tão precisa quanto uma amostragem com mais pontos. O tamanho ideal das parcelas variou de 361-841 m2 nos plantios da Área I e de 900-3721 m2 nos plantios da Área II. O desempenho dos métodos NIRS e MIRS na estimativa do teor de C dos solos foi bastante satisfatório, principalmente quando os modelos testados foram calibrados com quantidades entre 5-10% do conjunto de dados total. Os resultados da estimativa da Ds foram um pouco inferiores aos do C. Os estoques de C do solo obtidos na Área I foram superiores aos da Área II. Considerando apenas o solo, é possível afirmar que o potencial de geração de créditos de C é maior no reflorestamento com espécies nativas sob solo argiloso do que no reflorestamento com eucalipto em solo arenoso. O balanço de C do projeto conduzido na Área I indicou o seqüestro de quase três milhões de toneladas de CO2eq em 40 anos. Espera-se que este estudo contribua para o aumento da inclusão do solo em projetos de MDL, uma vez comprovada a possibilidade de redução dos custos associados à obtenção e determinação dos estoques de C nesse compartimento / Considering the great importance of carbon sequestration (C) in forest soils, there are few CDM projects that include this compartment as an agent of global warming mitigation. This occurs because the quantification of soil C stocks represents a bigger challenge when compared to other components of forest ecosystems. Considering the economic difficulties and environmental issues involved in adopting this type of project and the importance of forests in mitigating climate change, the objective of this study was to evaluate the performance of methods for obtaining soil C stocks in two forestry areas and their respective baselines (land use prior to planting, i.e. pastures and native vegetation) as a basis for reducing the cost-benefit ratio of CDM projects. To achieve the main objective, this research was composed of the following steps: (i) estimating the spatial variability of soil C in an area reforested with native species, established in Cotriguaçú, MT (Area I) and a Eucalyptus chronosequence, located in Avaré, SP (Area II), (ii) determining the optimal amount of soil samples and the plot size from the soil C spatial dependence range in the reforestation areas, (iii) estimating soil C content and bulk density (BD) by Near and Mid Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS and MIRS, respectively) to reduce analytical costs without affecting the quality of the results, and (iv) calculating soil C stocks in both areas and estimating the carbon balance of a CDM Project conducted in Area II, using EX-ACT (\"Ex-Ante Carbon Balance Tool\"). The results confirmed the existence of significant soil C spatial variability in both areas and a strong spatial dependence at all plots. The analysis of the optimal number of soil samples indicated that the sampling procedure with five points per plot is as accurate as intensive sampling. The optimum size of plots ranged from 361-841 m2 at Area I plantations and from 900-3721 m2 at Area II. The performance of MIRS and NIRS to estimate the soil carbon content was very satisfactory, especially when the models were calibrated with amounts between 5-10% of the total data set. The estimations of BD were slightly less precise than those of soil C content. The soil C stocks obtained at Area I were higher than Area II. Considering only the soil compartment, it is clear that the potential for C credit generation in a reforestation with native species on a clayey soil is higher than in a reforestation with eucalyptus on a sandy soil. The C balance of the CDM project conducted in Area I is expected to sequester almost three million tones of CO2 eq in 40 years. We hope this study contributes to the increased inclusion of soil in CDM projects, by confirming the feasibility of reducing the costs associated with both sampling and analytical procedures

Submitted by MAURO FERREIRA MACHADO null (maurofmachado25@gmail.com) on 2017-10-11T08:48:01Z No. of bitstreams: 1 Tese_Mauro_Ferreira_Machado.pdf: 2671376 bytes, checksum: d2b0ef45d4d5217175cb3f9b00f5eca5 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-10-11T18:47:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 machado_mf_dr_jabo.pdf: 2671376 bytes, checksum: d2b0ef45d4d5217175cb3f9b00f5eca5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-11T18:47:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 machado_mf_dr_jabo.pdf: 2671376 bytes, checksum: d2b0ef45d4d5217175cb3f9b00f5eca5 (MD5) Previous issue date: 2017-09-15 / O presente trabalho teve como objetivo, avaliar o efeito das culturas de sucessão, milheto e crotalária, em alguns atributos do solo, no arraste de sedimentos, e na comunidade de plantas infestantes nas parcelas instaladas em uma área de Argissolo, após 12 anos de pousio no Polo Centro Norte/APTA, Pindorama- SP. Para a determinação dos atributos do solo, foram realizadas coletas deformadas de solo nas profundidades de 0,00 a 0,05, 0,00 a 0,20 e 0,00 a 0,40 m para os dados de fertilidade e de granulometria; coletas de amostras indeformadas de solo nas profundidades 0,00 a 0,20 e de 0,20 a 0,40 m, para os dados de densidade e de porosidade; e em profundidades de 0,00, 0,10, 0,20, 0,30, 0,40 e de 0,50 m, e para a avaliação da resistência mecânica do solo à penetração, em dois períodos: antes do preparo do solo e após os 152 dias de semeadura. Em relação aos atributos físicos e químicos do solo, avaliou-se os valores de: matéria orgânica, carbono orgânico total, densidade, macroporosidade e microporosidade, e a resistência mecânica do solo à penetração. Após 152 dias da semeadura das culturas, avaliou-se as plantas daninhas infestantes, utilizando quatro repetições com quadro de amostragem de 0,25 m2. Para quantificar a quantidade de solo erodida por ocasião da erosão entre sulcos, coletou-se diariamente e após cada evento de precipitação, sempre no mesmo horário, todo o material sedimentado em duas caixas coletoras, construídas em alvenaria conectadas por um divisor Tipo Gueib com 7 janelas cada. As plantas daninhas infestantes encontradas foram devidamente identificadas, secas e pesadas. O delineamento experimental utilizado foi o DIC (delineamento inteiramente casualizado) com três tratamentos, representados por T1 – milheto (Pennisetum americanum L.) e T2 – crotalária (Crotalaria juncea L.) e T3 – pousio com cinco repetições. As culturas de sucessão após o preparo de solo influenciaram significativamente no número de plantas daninhas infestantes e na massa de matéria seca destas, independente da cultura utilizada, comprovando que um ciclo de rotação com as culturas testadas após 12 anos de pousio, é considerado suficiente para diminuir significativamente a infestação de plantas daninhas, mas não para promover alterações substanciais do solo no local pesquisado, já que as culturas de sucessão não influenciaram significativamente os atributos dos solos avaliados no primeiro ano de avaliação. / The objective of this study was to evaluate the effect of succession, millet, and crotalaria cultures on some soil attributes, sediment trawling, and weed community on plots located in argisol area after 12 years of pousio in the Polo Centro Norte / APTA, Pindorama- SP. For the determination of the soil attributes, deformed soil samples were collected at depths of 0.00 to 0.05, 0.00 to 0.20 and 0.00 to 0.40 m for the fertility and granulometry data; sampling of undisturbed soil samples at depths 0.00 to 0.20 and 0.20 to 0.40 m, for density and porosity data; and at depths of 0,00, 0,10, 0,20, 0,30, 0,40 and 0,50 m, and for the evaluation of the mechanical resistance of the soil to the penetration, in two periods: before the preparation of the soil and after the 152 days of sowing. In relation to the physical and chemical attributes of the soil, the following values were evaluated: organic matter, total organic carbon, density, macroporosity and microporosity, and soil mechanical resistance to penetration. After 152 days of sowing of the crops, weeds were evaluated using four replicates with a sampling frame of 0.25 m2. In order to quantify the amount of soil eroded during furrow erosion, all the sedimentated material was collected daily and after each precipitation event, in two collecting boxes, built in masonry connected by a Gueib divisor with 7 windows every. The weed weeds found were duly identified, dried and weighed. The experimental design was DIC (completely randomized design) with three treatments, represented by T1 - millet (Pennisetum americanum L.) and T2 - crotalaria (Crotalaria juncea L.) and T3 - pousio with five replications. The succession cultures after soil preparation significantly influenced the number of weeds and the dry mass of these weeds, regardless of the crop used, proving that a rotation cycle with the tested crops after 12 years of fallow is considered sufficient for to significantly reduce weed infestation but not to promote substantial soil changes at the site surveyed, as succession crops did not significantly influence soil attributes assessed in the first year of evaluation.

Considerando a grande importância do seqüestro de carbono (C) nos solos florestais, observa-se pequena quantidade de projetos de MDL que incluem esse compartimento como agente da mitigação do aquecimento global. Isso ocorre pelo fato da quantificação dos estoques de C do solo representar maiores desafios se comparada aos demais componentes dos ecossistemas florestais. Sabendo-se das dificuldades econômicas e ambientais envolvidas na adoção desse tipo projeto e da importância das florestas na mitigação da mudança do clima, o objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho de metodologias para a obtenção do estoque de C do solo em duas áreas de reflorestamento e suas respectivas linhas de base (usos do solo anteriores aos plantios, i.e. pastagens e vegetações nativa), como base para diminuir a relação custo-benefício de projetos de MDL. Para alcançar o objetivo principal, a presente pesquisa foi composta das seguintes etapas: (i) estudo da variabilidade espacial do C do solo em uma área de reflorestamento com espécies nativas, estabelecida em Cotriguaçú/MT (Área I) e em uma cronossequência de plantio de eucalipto, localizada em Avaré/SP (Área II); (ii) determinação do tamanho da parcela e do nº ideal de amostras a partir da dependência espacial do C nos reflorestamentos; (iii) estimativa dos teores de C e densidades do solo (Ds) pela Espectroscopia de Reflectância no Infravermelho Próximo (NIRS) e Médio (MIRS), visando a redução dos custos analíticos sem prejuízo da qualidade dos resultados; e (iv) cálculo dos estoques de C do solo nas áreas e estimativa do balanço de carbono do projeto de MDL conduzido na Área II, utilizando a ferramenta EX-ACT (Ex-Ante Carbon Balance Tool). Os resultados obtidos confirmaram a existência de importante variabilidade espacial do C do solo nas áreas e dependência espacial forte em todos os sistemas de manejo estudados. A análise do número ideal de amostras de solo indicou que a coleta de cinco pontos por parcela é tão precisa quanto uma amostragem com mais pontos. O tamanho ideal das parcelas variou de 361-841 m2 nos plantios da Área I e de 900-3721 m2 nos plantios da Área II. O desempenho dos métodos NIRS e MIRS na estimativa do teor de C dos solos foi bastante satisfatório, principalmente quando os modelos testados foram calibrados com quantidades entre 5-10% do conjunto de dados total. Os resultados da estimativa da Ds foram um pouco inferiores aos do C. Os estoques de C do solo obtidos na Área I foram superiores aos da Área II. Considerando apenas o solo, é possível afirmar que o potencial de geração de créditos de C é maior no reflorestamento com espécies nativas sob solo argiloso do que no reflorestamento com eucalipto em solo arenoso. O balanço de C do projeto conduzido na Área I indicou o seqüestro de quase três milhões de toneladas de CO2eq em 40 anos. Espera-se que este estudo contribua para o aumento da inclusão do solo em projetos de MDL, uma vez comprovada a possibilidade de redução dos custos associados à obtenção e determinação dos estoques de C nesse compartimento / Considering the great importance of carbon sequestration (C) in forest soils, there are few CDM projects that include this compartment as an agent of global warming mitigation. This occurs because the quantification of soil C stocks represents a bigger challenge when compared to other components of forest ecosystems. Considering the economic difficulties and environmental issues involved in adopting this type of project and the importance of forests in mitigating climate change, the objective of this study was to evaluate the performance of methods for obtaining soil C stocks in two forestry areas and their respective baselines (land use prior to planting, i.e. pastures and native vegetation) as a basis for reducing the cost-benefit ratio of CDM projects. To achieve the main objective, this research was composed of the following steps: (i) estimating the spatial variability of soil C in an area reforested with native species, established in Cotriguaçú, MT (Area I) and a Eucalyptus chronosequence, located in Avaré, SP (Area II), (ii) determining the optimal amount of soil samples and the plot size from the soil C spatial dependence range in the reforestation areas, (iii) estimating soil C content and bulk density (BD) by Near and Mid Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS and MIRS, respectively) to reduce analytical costs without affecting the quality of the results, and (iv) calculating soil C stocks in both areas and estimating the carbon balance of a CDM Project conducted in Area II, using EX-ACT (\"Ex-Ante Carbon Balance Tool\"). The results confirmed the existence of significant soil C spatial variability in both areas and a strong spatial dependence at all plots. The analysis of the optimal number of soil samples indicated that the sampling procedure with five points per plot is as accurate as intensive sampling. The optimum size of plots ranged from 361-841 m2 at Area I plantations and from 900-3721 m2 at Area II. The performance of MIRS and NIRS to estimate the soil carbon content was very satisfactory, especially when the models were calibrated with amounts between 5-10% of the total data set. The estimations of BD were slightly less precise than those of soil C content. The soil C stocks obtained at Area I were higher than Area II. Considering only the soil compartment, it is clear that the potential for C credit generation in a reforestation with native species on a clayey soil is higher than in a reforestation with eucalyptus on a sandy soil. The C balance of the CDM project conducted in Area I is expected to sequester almost three million tones of CO2 eq in 40 years. We hope this study contributes to the increased inclusion of soil in CDM projects, by confirming the feasibility of reducing the costs associated with both sampling and analytical procedures

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2019-03-07T12:49:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Jucimare Romaniw.pdf: 2025416 bytes, checksum: 7eab452c7d0cf003158cd27515e439d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-07T12:49:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Jucimare Romaniw.pdf: 2025416 bytes, checksum: 7eab452c7d0cf003158cd27515e439d8 (MD5) Previous issue date: 2018-06-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O descarte inadequado de resíduos orgânicos de abatedouros de aves e suínos pode promover a poluição ambiental. Seu uso aliado ou não a adubação mineral nas rotações de culturas no sistema de plantio direto na região dos Campos Gerais seria uma alternativa viável para o aproveitamento desse resíduo. No entanto, visando otimizar a produtividade agrícola e a qualidade ambiental, devem ser estudadas dosagens adequadas para uso, combinando perda e aumento de nutrientes, matéria orgânica e produtividade das culturas. Além disso, é de extrema importância monitorar a qualidade do solo na determinação do risco de qualidade ambiental proporcionado pelo uso de altas doses de resíduos orgânicos dispostos no solo. Assim, o experimento foi conduzido utilizando diferentes níveis de adubação de resíduos orgânicos industriais (ROI) (0, 25, 50, 75, 100% de resíduos orgânicos) combinados com adubação mineral (FMI) (0, 25, 50, 75, 100%) nas seguintes proporções 0%; 100% ROI; 100% FMI; 75% FMI + 25% ROI; 50% ROI + 50% FMI . O experimento teve início em 2009 e foi acopanhado até 2015 sob plantio direto e rotação de culturas (feijão / trigo / soja / aveia / milho / trigo). Amostras de solo foram coletadas após 5 safras para avaliações de carbono (C) e suas frações. Experimentos de laboratório para avaliar a qualidade do solo foram conduzidos para avaliar o equivalente na emissão de C-CO2, percolação e mineralização de NO3- em solo não revolvido e revolvido sob doses crescentes de ROI (0, 0,5, 1, 2, 4 e 8 Mg ha-1) em laboratório. Também foram avaliados os pools de carbono orgânico do solo (COS) compostos por C total, C orgânico permanganato oxidável e C orgânico extraível por água quente, e atributos físicos do solo através da densidade do solo, porosidade total, macroporos e microporos porosidade, e retenção de água. Os resultados indicaram que o uso de ROI e FMI + ROI têm um bom potencial no sequestro de C no solo na mitigação de CO2 sem qualquer custo adicional. Ao contrário, aumentou a produção e retorno líquido da maioria das culturas. O uso do ROI 100 reduziu a densidade do solo, aumentou a porosidade total e microporos e melhorou a estrutura do solo, resultando em melhor retenção de água e que o teor de N-NO3- tem seu potencial de disponibilidade para as plantas após 40 dias da aplicação do ROI , sendo assim indicado a aplicação do resíduo antecedendo o plantio da cultura, aproveitando assim o potencial de liberação. Assim conclui-se que o ROI proporciona aumentos no C do solo levando ao aumento da produtividade das culturas, da qualidade química e física do solo. / Inadequate disposal of organic solids from poultry and pig slaughterhouses can promote environmental pollution. Your use ally or non the mineral fertilization in rotations of wood in no-tillage system in the Campos region. However, in order to optimize agricultural productivity and environmental quality, the administration of the use variables should be studied, combining loss and increase of nutrients, organic matter and crop productivity. In addition, the quality of the soil to the extent of the environmental quality risk provided by the use of high doses of organic waste is not of the utmost importance. Thus, it was resistant to maintaining levels of industrial organic fertilization (IOW) (0, 25, 50, 75, 100% organic waste) combined with mineral fertilization (MF) (0, 25, 50, 75, 100%). The experiment started in 2009 and was harvested until 2015 under no-tillage and crop speed (beans / wheat / soybean / bird / corn / wheat). Soil samples were collected after 5 harvests for carbon (C) evaluations and their fractions. Soil Quality Laboratory Analyzers were conducted for the use of C-CO2, percolation in unroot and upturned soil and N-NO3- mineralization under increasing doses of ROI (0, 0.5, 1, 2, 4 an 8 Mg ha-1). The sets of CO by C, Corning permanganate oxable and C, seismic by hot water, and soil physical components were highlighted by soil density, total porosity, macro and micro porosity, and water retention. The results indicated that the use of IOW and MF + IOW had a good potential in soil C sequestration in CO2-C mitigation at any additional cost. On the contrary, it increased the yield and liquid of most crops. The use of IOW 100 reduced soil density, increased its total and micro efficiency and improved soil structure resulting in higher water retention and that N-NO3- content has its potential availability for applications after 40 days of application of the IOW , thus being designated an application of pre-planting of crop, thus taking advantage of the potential of release. Thus, it is concluded that IOW offers increases in soil performance and increases crop productivity, soil chemistry, soil physical and biological.