Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The quest for greater productivity and concern for sustainability, it makes the constant search for alternatives that obtain high productivity sustainably and nutrient cycling, biological nitrogen fixation and proper N fertilization some of these alternatives. In order to validate these alternatives aim with this work was to verify the influence of inoculation and nitrogen management in winter cereals, rates of decomposition of plant residues and its influence on the yield of grain and corn silage. The work consists of three chapters with the first entitled "effect of inoculation with Azospirillum brasilense and seed treatment in the initial development of four cultivars of wheat" which aims to assess the development and initial establishment of wheat cultivars subjected to treatment and inoculating seeds with Azospirillum brasilense bacteria. The second titled "inoculation, waste straw and nitrogen on grain yield and quality of corn silage " aims to evaluate the influence of applying Azospirillum brasilense associated with different levels of nitrogen on yield components and quality of silage corn in no-till crop residues on different system. The third "different decomposition of crop residues on different nitrogen rates and application Azospirillum brasilense" aims to obtain a characterization of the decomposition of the macronutrients of different crops / cultivars, under the influence of different nitrogen and inoculant application based Azospirillum. The different crop residues have different productivities as well as provide change in silage quality. The application of Azospirillum brasilense causes increase in corn yield, change in the initial development of wheat seedlings, as well as providing variation in the decomposition of plant residues. The use of seed treatment affects initial growth of wheat seedlings, however, they have a compensatory gain minimizing this effect. / A busca pela maior produtividade e a preocupação com a sustentabilidade, faz com que as seja constante a busca por alternativas que obtenham alta produtividade de forma sustentável sendo a ciclagem de nutrientes, a fixação biológica de nitrogênio e o uso adequado da adubação nitrogenada algumas dessas alternativas. A fim de validar essas alternativas objetivou-se com esse trabalho verificar a influência da inoculação e manejo do nitrogênio em cereais de inverno, taxas de decomposição dos resíduos vegetais e sua influência sobre as produtividades de grãos e silagem de milho. O trabalho consiste em três capítulos sendo o primeiro intitulado efeito da inoculação com Azospirillum brasilense e tratamento de sementes sob o desenvolvimento inicial de quatro cultivares de trigo o qual tem por objetivo avaliar o desenvolvimento e estabelecimento inicial de cultivares de trigo submetido ao tratamento de sementes e inoculação com bactérias de Azospirillum brasilense. O segundo intitulado inoculação, resíduos de palhada e doses de nitrogênio sob a produtividade de grãos e qualidade de silagem de milho tem por objetivo avaliar a influência da aplicação de Azospirillum brasilense associada a diferentes doses de nitrogênio nos componentes de rendimento e na qualidade de silagem de milho em sistema de plantio direto sobre diferentes resíduos culturais. O terceiro decomposição de diferentes resíduos culturais sobre diferentes doses de nitrogênio e aplicação de Azospirillum brasilense tem por objetivo obter uma caracterização da decomposição dos macronutrientes de diferentes culturas/cultivares, sob a influência de diferentes doses de nitrogênio e aplicação de inoculante a base de Azospirillum. Os diferentes resíduos culturais apresentam proporcionam diferentes produtividades assim como alteração na qualidade da silagem. A aplicação de Azospirillum brasilense proporciona aumento na produtividade de milho, alteração no desenvolvimento inicial de plântulas de trigo, assim como proporciona variação na decomposição de resíduos vegetais. O uso do tratamento de semente afeta o desenvolvimento inicial de plântulas de trigo, no entanto, as mesmas possuem ganho compensatório minimizando esse efeito.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study on nutrient cycling in plantation of eucalyptus provides alternative recovery and management avoiding having reduction in future productivity of plantations, contributing to sustainable management. The current study was conducted in the municipality of Alegrete, Rio Grande do Sul, Brazil, in an area belonging to the enterprise Stora Enso S/A. The objective was to assess biomass and nutrient dynamics in a stand of Eucalyptus urograndis in soil subjected to sand effects in southern Brazil. From an inventory, 12 trees were selected and sampled for the quantification of aboveground biomass. The root system was sampled through the excavation of four trees. For the sampling of the leaf litter produced, 16 collectors of 0,5 m² of useful area were installed for the evaluation of leaves, miscellany and thin branches (diameter less than or equal to 5 mm). In addition, sub-plots were installed for the collection of thick branches (diameter greater than 5 mm). The estimated total biomass was of 75 Mg ha-1, with the following distribution 5,5%; 10,2%; 7,7%; 61,2% and 15,4% in the leaves, branches, stem bark, stem wood and roots, respectively. The litterfall in the year was 8,1 Mg ha-1, having its peak between the months of November and December. The litter accumulation was 9,7 Mg ha-1. The amount of nutrients in biomass had the following magnitude of the macronutrients: Ca > K > N > Mg > S > P. The amount of biomass was micronutrients: Mn> Fe> B> Zn> Cu. The litterfall followed the order of the following fractions: leaves > thin branches > thick branches > miscellany. The Ca concentration was greater in thick branches and N was higher in the leaves. The lowest P concentration was observed in the thick branches. Regarding the micronutrients, values showed variations and presented the following order: Mn > Fe > B > Zn > Cu. The species showed good efficiency in using nutrients. Based on nutrient removal in different scenarios harvest of biomass, nutritional balance and potential number of rotations of the wood harvesting + stem bark of removes over 50% of all accumulated in above-ground biomass nutrients. Performing their harvest of commercial timber leaving residues on the soil itself contributes to nutrient cycling avoiding decreased productivity in the next rotation. / O estudo sobre a ciclagem de nutrientes em plantio de eucalipto prevê alternativas de recuperação e manejo evitando que haja diminuição de produtividade em futuros plantios, contribuindo para o manejo sustentável. O presente estudo foi realizado no município de Alegrete, Rio Grande do Sul. O objetivo foi avaliar a biomassa e os nutrientes em um povoamento de Eucalyptus urograndis aos 4,5 anos de idade, estabelecido em solo sujeito a arenização no sul do Brasil. A partir de um inventário, doze árvores foram selecionadas e amostradas para a quantificação da biomassa acima do solo. O sistema radicular foi amostrado através da escavação de quatro árvores, uma em cada classe. Para a amostragem da serapilheira produzida foram instalados 16 coletores de 0,5 m² de área útil para avaliação das frações folhas, miscelânea e galhos finos (diâmetro menor ou igual a 5 mm), além da instalação de sub-parcelas para coletas de galhos grossos (diâmetro maior que 5 mm). A biomassa total estimada foi de 75 Mg ha-1, com a seguinte distribuição 5,5%; 10,2%; 7,7%; 61,2% e 15,4% nas folhas, galhos, casca do tronco, madeira do tronco e raízes, respectivamente. A quantidade de macronutrientes na biomassa teve a seguinte magnitude: Ca > K > N > Mg > S > P. A quantidade de micronutrientes na biomassa foi: Mn > Fe > B > Zn > Cu. A produção de serapilheira anual foi de 8,1 Mg ha-1, tendo seu pico nos meses de novembro e dezembro. A serapilheira acumulada foi de 9,7 Mg ha-1. A serapilheira produzida seguiu a ordem das seguintes frações: folhas > galhos finos > galho grosso > miscelânea. A concentração de Ca foi maior no galho grosso e do N foi maior nas folhas. A menor concentração do P foi no galho grosso. Em relação aos micronutrientes verificou-se que foram mais presentes nas raízes. A espécie apresentou boa eficiência no uso dos nutrientes. Com base na remoção de nutrientes nos diferentes cenários de colheita da biomassa, balanço nutricional e número potencial de rotações, a colheita da madeira do tronco + casca do tronco, removeu acima de 50% de todos os nutrientes acumulados na biomassa acima do solo. Realizando a colheita apenas da madeira comercial deixando os resíduos da colheita sobre o solo contribui-se com a ciclagem de nutrientes evitando a diminuição da produtividade nas próximas rotações.

Até a década de 80, os resíduos florestais eram vistos apenas como empecilho para as operações de reforma das plantações de eucalipto. Este fato motivou a queima e a incorporação desses resíduos. Tinham-se também o conceito de que o eucalipto necessitava de um preparo de solo intensivo para atingir boas produtividades. Atualmente esses conceitos não existem mais, e todas as áreas florestais são estabelecidas sob o sistema de cultivo mínimo do solo, porém pressões quanto à utilização desses resíduos vêm surgindo. Com as restrições da compra de terras e as elevações dos preços dos combustíveis fósseis, esses resíduos estão sendo vistos como fonte alternativa de energia nas indústrias. Apesar de ser uma fonte de energia renovável, os benefícios da manutenção desses resíduos no campo não podem ser esquecidos. Este estudo mostra que áreas manejadas sob o sistema de cultivo mínimo, apresentam a mesma produção de madeira que áreas manejadas sob sistema de cultivo intensivo. A principal vantagem da manutenção dos resíduos florestais sobre o solo, que resulta em ganhos de produtividade em curto prazo, é a redução na exportação de nutrientes. Por esse motivo, quando esses resíduos são removidos, maiores investimentos com fertilização devem ser efetuados. Para considerar esses aspectos, foi efetuado também um balanço financeiro da remoção desses resíduos. Quando se considera apenas o custo da reposição nutricional, em muitos casos, torna-se viável a remoção desses resíduos, porém outros benefícios da manutenção dos resíduos florestais não devem ser esquecidos. A proteção do solo contra erosão, a redução da evaporação da água na superfície do solo, o aumento do conteúdo e da qualidade da matéria orgânica do solo são benefícios da manutenção dos resíduos que não resultam em ganhos de produtividade em curto prazo e são de difícil valoração financeira, mas são extremamente importantes. Foi observado que a remoção dos resíduos florestais reduz em 50% o carbono orgânico oxidável da camada superficial do solo, e que 75% dessa redução ocorrem nas frações mais lábeis. Este estudo objetivou também entender a dinâmica e os fatores que interferem na decomposição dos resíduos florestais. Foi observado que nos tratamentos que foram mantidas sobre o solo apenas a serapilheira, a omissão de N e P na formação do povoamento de eucalipto, não influenciou a velocidade de decomposição desses resíduos, pois não foi observado mudanças nas características químicas desses. A ausência de calagem reduziu a taxa de decomposição inicial dos resíduos florestais. A taxa média de decomposição dos resíduos florestais foi de 0,8. Não foram observadas grandes alterações na disponibilidade de nutrientes do solo em função da decomposição dos resíduos florestais, pois logo que os nutrientes são disponibilizados, esses são rapidamente absorvidos pelas árvores, não modificando a fertilidade do solo. / Until the yers 80 forest residues were only seen as an impediment to reform operations of eucalyptus plantations. This fact led to the burning and incorporation of these residues. They had also the concept that eucalyptus needed an intensive soil preparation to achieve good yields. Currently these concepts no longer exist, and all forest areas are established under minimum tillage system of soil, but pressures on the use of these wastes are emerging. With the restrictions on land purchases and increases in the prices of fossil fuels, these wastes are being seen as an alternative source of energy in industries. Despite being a renewable energy source, the benefits of maintaining these residues in the field can not be forgotten. This study shows that areas managed under minimum tillage system, have the same timber production that managed areas under intensive cultivation system. The main advantage of the maintenance of forest residues on the soil, resulting in productivity gains in the short term is the reduction in the export of nutrients. Therefore, when these residues are removed, greater investment should be made with fertilization. To consider these aspects was also made a financial removing these residues. When considering only the cost of nutritional replacement, in many cases it is feasible to remove these residues, but other benefits of maintaining forest residues should not be forgotten. The protection of soil against erosion, reduction of evaporation of water on the road surface, increasing the content and quality of soil organic matter, the maintenance benefits are residues which do not result in gains in productivity are short and valuation difficult, however are extremely important. It has been observed that removal of forest residues reduces by 50% the oxidizable organic carbon from the surface layer of the soil, and that 75% of the reduction occurs in the more labile. This study also sought to understand the dynamics and the factors that influence the decomposition of forest residues. It was observed that the omission of N and P in the formation of a stand of eucalyptus did not influence the rate of decomposition of the waste, which was kept on the ground only litter because it was not observed changes in the chemical characteristics of this. The absence of liming reduced the initial rate of decomposition of forest residues. The average rate of decomposition of forest residues was 0.8. There were no major changes in the availability of soil nutrients due to the decomposition of forest residues as soon as nutrients are available, these are quickly absorbed by the trees, not modifying soil fertility.

Atualmente observa-se a necessidade de projetos direcionados à interação solo-planta em ecossistemas naturais, envolvendo a recuperação de áreas degradadas. Vários estudos têm demonstrado que a ciclagem de nutrientes, principalmente em solos de baixa fertilidade, é a responsável pela manutenção das florestas. Em especial, a ciclagem do fósforo requer maiores atenções pelo fato da baixa disponibilidade e da elevada capacidade de adsorção desse elemento em solos tropicais. Dessa forma, o fósforo orgânico assume considerável importância por reduzir os efeitos de adsorção, permanecendo na forma de compostos orgânicos no solo. O objetivo desse trabalho foi avaliar a ciclagem do fósforo ao longo da topossequência na Floresta Ombrófila Densa, na Restinga e na pastagem dos Núcleos de Picinguaba (Ubatuba-SP) e Santa Virgínia (São Luis do Paraitinga-SP), determinando quantitativamente os compartimentos inorgânicos e orgânicos nos quais o fósforo está retido. Na Floresta Ombrófila Densa foram avaliadas as áreas de Mata de Restinga (5 a 20m de altitude), de Floresta Ombrófila Densa de Terras Baixas (50 a 100m), de Floresta Ombrófila Densa Submontana (300 a 600m de altitude), de Floresta Ombrófila Densa Montana (ao redor de 1000m de altitude) e também uma área de pastagem (810m). Foram coletadas amostras de serapilheira de acordo com a variação sazonal (estações seca e úmida). Os estudos da fertilidade do solo foram realizados até 0,4m de profundidade (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-40 cm no perfil do solo), para cada um das áreas estudadas. O fracionamento sequencial e estoques de fósforo foram realizados para cada camada. No solo e na serapilheira foram quantificados os teores e estoques de N e C para correlacioná-los com o P. As maiores produções de serapilheira foram verificadas nas fitofisionomias de menores altitudes. Quanto aos teores e estoques de C, N e P na serapilheira apenas os teores de N diferiram entre as áreas. Com relação às áreas estudadas, a Restinga apresentou maior eficiência na ciclagem de P, como também tendência a uma menor resiliência em relação às demais fitofisionomias. As áreas avaliadas apresentaram a mesma capacidade de fornecimento do compartimento de Po moderadamente lábil (Po NaOH), independente da altitude, da presença dos agentes fixadores e da idade geológica do solo. Através do fracionamento sequencial do P, verificou-se que a contribuição dos fósforos orgânicos (Po NaHCO3 e Po NaOH) presentes no solo, em função dos compartimentos lábeis e moderadamente lábeis disponíveis à planta a curto e médio prazo, em geral, atingiu 50% para as camadas superficiais do solo. / Currently projects regarding soil-plant interaction in natural ecosystems that involve recovery of degraded areas are in high demand. Studies have shown that nutrient cycling, especially in low fertility soil, is responsible for forest maintenance. Phosphorus cycling demands higher attention because of its low availability and high adsorption capacity in tropical soil. Therefore, organic phosphorus is important for reducing the effect of such processes, maintaining itself in the form of organic compounds in soil. The aim of this study was to evaluate phosphorus cycling throughout altitudinal gradient of Rain Forest in the Picinguaba (Ubatuba-SP) and Santa Virginia (São Luis do Paraitinga) Study Centers, quantitatively determining organic and inorganic compartments in which phosphorus is retained. In the Rain Forest, areas of Restinga Forest (altitude of 5 to 20m), Lowland Forest (50 to 100m), Submontane Forest (300 to 600m), Montane Forest (aroud 1000m altitude) and also pasture areas (810m) were evaluated. Litterfall samples were collected according to seasonal variation (dry and wet seasons). Soil fertility studies were carried out up to 0.4m of depth, in layers of 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-40 cm, a total of five layers of soil for each ecosystem studied. For each layer, sequential fractionation of phosphorus was carried out. In soil and litterfall, chemical analysis of N and C contents to evaluate the relation of such compounds with P were also carried out. The highest productions of litterfall were found in lower altitude phytophisionomies. As for levels and storage of C, N and P of litterfall, only the levels of N differed among the areas. Related with the studied areas, Restinga presented higher efficiency in P cycling, as well as lower resilience regarding other phytophisionomies. The evaluated areas presented the same supplying capacity as the moderate labile Po compartment (Po NaOH), independent of altitude, fixating agents and of geological age of soil. Because of sequential fractionation of phosphorus, the contribution of organic phosphorous (Po NaHCO3 and Po NaOH), present in the soil, achieved in general 50% of topsoil layers, because of labile and moderate labile compartments available to plants in a short and medium term.

Os serviços ecossistêmicos se traduzem em benefícios diretos e indiretos obtidos pelos seres humanos do ambiente natural graças ao papel imprescindível dos ecossistemas para o seu bem-estar, saúde e desenvolvimento socioeconômico. Considerando o serviço ecossistêmico de purificação da água, a retenção de nitrogênio e fósforo pelos ecossistemas aquáticos depende de uma combinação de mecanismos físicos, químicos e biológicos que transformam o nutriente no sentido longitudinal de um curso de água. A retenção é majoritariamente estudada em ambientes temperados, mas ainda pouco se sabe sobre como as características ambientais de sistemas tropicais podem afetá-la. O objetivo principal dessa pesquisa foi estimar a retenção de macronutrientes em riachos localizados no bioma Cerrado (SP). Avaliaram-se, além das características físicas e químicas, as taxas de retenção de nitrato, amônio e fosfato em trechos de quatro riachos caracterizados por gradientes de concentrações ambientais para testar hipóteses vinculadas ao nível de enriquecimento por nutrientes e ao papel de riachos tropicais sobre a retenção ecossistêmica. No período de janeiro a outubro de 2017, foram realizados pulsos de nutrientes, segundo o método Tracer Additions for Spiraling Curve Characterization, para modelagem e quantificação de métricas de retenção desses nutrientes (distância, taxa e velocidade de retenção em condições ambientais), além do comportamento cinético de cada adição. Os riachos foram hierarquizados conforme o nível de enriquecimento por fosfato, variável utilizada como discriminante de tal enriquecimento em função de sua significativa variação inter-riachos. Com relação às métricas de retenção, foram encontradas diferenças espaciais significativas entre riachos, enquanto que não foram observadas diferenças temporais entre coletas. Em geral, riachos não enriquecidos apresentaram distâncias de retenção em geral menores (8-418 m para nitrato, 38-172 m para amônio e de 60-560 m para fosfato) em comparação a ambientes enriquecidos (56-508 m para nitrato, 35-253 m para amônio e de 77-391 m para fosfato). Além disso, os riachos não enriquecidos apresentaram maior velocidade de retenção (máximas de 123 mm min-1 para nitrato, 68 mm min-1 para amônio e 17 mm min-1 para fosfato), além de taxas de retenção (µg m-2 min-1) superiores em comparação aos enriquecidos. O nitrato apresentou maiores taxas ambiental de retenção (média geométrica de 999,3 µg m-2 min-1), enquanto o amônio apresentou menor distância ambiental de retenção (média geométrica de 85,7 m) e maior velocidade ambiental de retenção (média geométrica de 6,9 mm min-1). No ajuste cinético da retenção, não foi evidenciada a saturação de concentrações para nenhum caso. O modelo Efficiency-Loss mostrou melhor ajuste cinético aos dados experimentais que os modelos cinéticos de Michaelis-Menten e primeira ordem. As métricas de retenção obtidas são de magnitudes superiores às normalmente reportadas na literatura para riachos de pequeno porte em outros biomas, o que reforça a importância da preservação e conservação de riachos tropicais. Para isso, sugere-se especial atenção ao controle e disciplinamento das formas de uso e ocupação do solo nestas bacias. Concluiu-se que os riachos analisados desempenham um papel relevante como sumidouros de N e P, o que os permite colocar na categoria de cursos de água estratégicos em relação ao serviço ambiental de retenção de nutrientes. . / Aquatic systems are responsible for key ecosystems services, providing direct and indirect benefits for human beings such as well-being, health and socio-economic development. The ecosystem service of water purification is one of their main functions. Nutrient uptake in surface waters is a combination of physical, chemical and biological mechanisms which transform the nutrient in a downstream direction. The nutrient uptake has been mostly studied in temperate environments, but little is known about how the environmental characteristics of tropical systems could affect it. The main objective of this study was to estimate the nutrient uptake in streams located in the Cerrado biome (SP). In addition to the physical and chemical characteristics, nitrate, ammonium and phosphate uptake rates were evaluated in reaches of four streams characterized by gradients of environmental concentrations. Also we tested hypotheses regarding the level of nutrient enrichment and the role of tropical streams on the whole ecosystem uptake. From January to October 2017, nutrient additions were carried out according to the Tracer Additions for Spiraling Curve Characterization method, in order to model and quantify nutrient uptake metrics (uptake lenght, uptake rate and uptake velocity under ambient conditions) and to characterize the kinetics of each addition. The streams were ranked according to the level of enrichment by phosphate, since its concentrations showed significant variation across streams. Significant spatial differences were found across streams, while no temporal differences were observed among sampling periods. In general, non-enriched streams generally had lower uptake lengths (8-418 m for nitrate, 38-172 m for ammonium and 60-560 m for phosphate) in comparison to enriched streams (56-508 m for nitrate, 35 -253 m for ammonium and 77-391 m for phosphate). Non-enriched streams showed higher uptake velocities (maximum of 123 mm min-1 for nitrate, 68 mm min-1 for ammonium and 17 mm min-1 for phosphate), as well as uptake rates (µg m-2 min-1) greater than enriched streams. Nitrate had higher ambient uptake rates (geometric mean of 999.3 µg m-2 min-1), while ammonium had lower ambient uptake length (geometric mean of 85.7 m) and higher ambient uptake velocity (geometric mean of 6.9 mm min-1). The uptake kinetics modelling suggested that no nutrient saturation occurred in any case. The Efficiency-Loss kinetic model had better fit to the experimental data than Michaelis-Menten and first-order kinetic models. The retention metrics obtained are higher than those normally reported in the literature for low-order streams in other biomes, which highlights the importance of preservation and conservation of tropical streams. Special attention should be given to the control and management of the land use forms in these watersheds. The studied streams play a relevant role as sinks of N and P, indicating they are strategic watercourses regarding the environmental service of nutrient uptake.

O manejo dos resíduos florestais (serapilheira e sobras da colheita) já foi amplamente discutido na década de 90, época em que técnicas de preparo de solo baseadas no cultivo mínimo foram adotadas na formação de povoamentos florestais no Brasil. Atualmente esse tema volta a ser discutido, isso porque pressões quanto à utilização dos resíduos florestais como fonte de energia tem surgido. Devido a esse fato, compreender os efeitos da remoção dos resíduos florestais e da fertilização em sucessivas rotações se torna necessário, isso para que manejos inadequados não comprometam a sustentabilidade da produção florestal. O objetivo geral com essa tese foi compreender os impactos da remoção dos resíduos florestais e da não fertilização, por sucessivas rotações, na qualidade do solo, crescimento, ciclagem de nutrientes e consequentemente na sustentabilidade da produção de florestas de eucalipto. Este estudo foi conduzido na Estação Experimental de Ciências Florestais de Itatinga - SP, ESALQ - USP. O experimento foi instalado em 2004, com diferentes intensidades de remoção dos resíduos florestais e omissão de N, P, K, Ca e Mg. Na primeira rotação de cultivo, o experimento foi conduzido por oito anos. Em 2012, o experimento foi reinstalado, reaplicando todos os tratamentos. Os resultados foram divididos em cinco capítulos. Com o primeiro objetivou-se avaliar o efeito dos tratamentos no crescimento e na relação entre resposta à fertilização e variáveis climáticas. Observou-se que a remoção dos resíduos florestais reduziu em 5% o volume final de madeira (8 anos de idade) da primeira rotação, entretanto essa diferença não foi significativa. Aos 4 anos da segunda rotação, a remoção dos resíduos florestais resultou em redução de 14 % no volume de madeira com casca (p=0,001). Esta redução no volume de madeira com a remoção dos resíduos por duas rotações consecutivas, mesmo com alto invertimento em fertilização, mostra que outros efeitos além da disponibilidade de nutrientes estão impactando a produtividade. Desta forma, procurou-se entender quais seriam esses efeitos. Observou-se (segundo capítulo) que a remoção dos resíduos florestais reduziu em 25 % o teor de C da camada superficial do solo, com isso, reduziu a atividade microbiológica e aumentou a disponibilidade de Al. Além disso, com a remoção dos resíduos florestais observou-se redução nos estoques de C, N, P e S do solo (terceiro capítulo). Com o fracionamento do P do solo (quarto capítulo), observou-se que a remoção dos resíduos florestais resultou na redução de 34 para 30 % a contribuição das frações lábeis e moderadamente lábeis no P total e redução de 40 % (p = 0,014) da fração lábil. No último capítulo avaliou-se o efeito da fertilização na produtividade primária líquida (PPL) e na ciclagem de nutrientes. A não fertilização com P reduziu em 10 % a PPL, entretanto não afetou sua partição. A não fertilização com K reduziu em 63% a PPL e reduziu a partição desta alocada no lenho. A não fertilização com K também aumentou a produção de serapilheira e reduziu a taxa de retranslocação de todos os demais nutrientes. A não fertilização com N e P aumentou a taxa de retranslocação desses nutrientes e reduziu a taxa de decomposição da serapilheira. Estes resultados indicam que a remoção total dos resíduos florestais e/ou a não fertilização comprometem a sustentabilidade da produção florestal, sendo este efeito observado na primeira, ou no máximo na segunda rotação. / The forest residue management was highly studied in 90\'s yeas, when the minimal tillage was consolidated as the main technique to forest plantation in Brazil. Currently this issue has been discussed again. This because pressure to use of these forest residues as energy source has emerged. Due this fact is necessary a better comprehension of the effect of the forest residue removal and fertilizer application on the wood production sustainability. The main goal with this thesis was to understand the impact of the forest residue removal and the absence of fertilizer application, over two crop rotation, on the soil quality, tree growth, nutrient cycling and consequently on the wood production sustainability. The study was carried out at the Itatinga Forest Science Experimental Station of the ESALQ-USP. The experimental site was settled in 2004, with different timber harvest residues intensity and absence of fertilizer application with N, P, K, Ca and Mg. This plantation was conducted over 8 years (R1), and then, in 2012, it was reestablished (R2), reapplying all the treatments on the same plots. The results of this experiment were splitted out in 5 chapters. With the first one, our goal was to assess the effect of the treatments on the tree growth and to understand the effect of weather condition on the treatment\'s response. The forest residual removal reduced in 5 % the wood volume at 8 years of the R1. At 4 years old of the R2, the forest residue removal decreased 14 % the wood volume (p=0,001). This reduction in the wood volume even with fertilizer application indicated that another effect beyond the nutrient availability can impact the wood productivity. This way these effects were studied and had been showed in the follow chapters. In the chapter 2 we found that the forest residue removal reduced 25 % the soil organic carbon (SOC) in the top layer, this way reducing the microbial activity and increasing the Al availability. Beyond that, the forest residue removal reduced the soil C, N, P and S stocks over 1 m deep (Chapter 3). With the P fractionation (Chapter 4) a reduction of 40% in the labile P fraction was discovered. In the last chapter we assessed the effect of the fertilizer application on the net primary production (NPP) and on the nutrient cycling. The absence of P fertilizer reduced in 10 % the NPP, however did not affect in this partition. The absence of K fertilizer reduced in 63 % the NPP and reduced the allocation in the wood. The absence of K fertilizer also improved the litterfall production and reduced the nutrient retranslocation rate. The absence of N and P fertilizer application improved the retranslocation rate of these nutrients and reduced the litter layer decomposition rate.

O Brasil é considerado o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, voltada para a produção de açúcar, etanol e derivados. O aproveitamento de resíduos da usina, como torta de filtro e vinhaça no condicionamento do solo pode contribuir com a manutenção da sua fertilidade. Por outro lado, a cada operação agrícola necessária para o cultivo da cana-de-açúcar está associada uma emissão de GEE que deve ser contabilizada. O objetivo desta pesquisa foi estimar a emissão dos principais GEE (CO2, N2O e CH4) pela torta de filtro, e avaliar as alterações de alguns atributos das comunidades microbianas durante o processo de decomposição. Após avaliação de uma enquete sobre o modo de utilização da torta de filtro por diversas usinas, um estudo foi desenvolvido na Usina Costa Pinto localizada em Piracicaba (SP). A torta aplicada no sulco de plantio da cana foi monitorada quanto à emissão dos gases, sendo que as concentrações dos mesmos nas amostras foram determinadas por cromatografia gasosa. Os atributos microbiológicos examinados foram a biomassa, a atividade enzimática (fosfatase ácida, alcalina e ?-glicosidase) e a estrutura da comunidade através do polimorfismo de fragmento de restrição terminal (T-RFLP). Foi observada emissão significativa dos principais GEE predominantemente da torta quando aplicada nos sulcos de plantio, com destaque para o N2O, com uma proporção doze vezes maior em massa do que o CH4, em 56 dias de experimento. Quanto aos aspectos microbiológicos, o maior valor encontrado de carbono e nitrogênio da biomassa microbiana para a dose usualmente aplicada (25 Mg ha-1), foi com dois meses de experimento, com respectivamente 484,89 ?g C g solo seco-1 e 62,95 ?g N g solo seco-1, e correlacionado pelo coeficiente de Pearson com a atividade enzimática no material. Pela técnica de T-RFLP foi possível avaliar a estrutura dos Domínios de Archaea, Bacteria e Fungi na comunidade microbiana da torta de filtro. Não houve modificação dessa estrutura ao longo do tempo analisado. Os resultados obtidos reforçam a importância dos atributos microbiológicos aliados a fatores químicos e físicos e a influência dos mesmos sobre as emissões de GEE. / Brazil is the greatest worldwide producer of sugarcane with production of sugar, ethanol and derived. Usually applied to soil as fertirrigation, filter cake and vinasse on soil conditioning have contributed to the maintenance of fertility. On the contrary, each agricultural operation is associated to GHG emissions that must be accounted for the balance of products. This work aims evaluate GHG emissions (CO2, N2O and CH4) from the filter cake, as well as evaluate the main differences in the microbiological community available within the decomposition process. After evaluation of a survey about to use the filter cake by industries, the study has been developed at Usina Costa Pinto located in Piracicaba (SP). The filter cake applied to the row of sugarcane planting have been monitored by taking regular samples of the emissions. The concentration of the three gases in the samples has been determined by gas chromatography. The microbiological aspects has been evaluated by biomass, enzymatic activity (acid phosphatase, alkaline phosphatase, and beta-glycosidase) and the community structure through terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). Significant GHG emission has been observed; mainly from the filter cake applied to the row of sugarcane planting especially N2O, with ratio twelve times greater than CH4 in 56 days of experiment. For microbiological aspects, the maximum of carbon and nitrogen from the microbial biomass for the treatment usually applied (25 Mg ha-1), within two months of experimentation, with respectively 484,89 ?g C g dry soil-1 e 62,95 ?g N g dry soil-1, and correlated by the coefficient of Pearson with the enzymatic activity existent in the material. The T-RFLP analysis has allowed evaluate the community structures of Archaea, Bacteria e Fungi in the microbiological community of the filter cake. Modification in the community structures was not observed over this time examined. The results obtained reinforce the importance of microbiological aspects combined with chemical and physical factors and their influence on GHG emissions.

Os serviços ecossistêmicos se traduzem em benefícios diretos e indiretos obtidos pelos seres humanos do ambiente natural graças ao papel imprescindível dos ecossistemas para o seu bem-estar, saúde e desenvolvimento socioeconômico. Considerando o serviço ecossistêmico de purificação da água, a retenção de nitrogênio e fósforo pelos ecossistemas aquáticos depende de uma combinação de mecanismos físicos, químicos e biológicos que transformam o nutriente no sentido longitudinal de um curso de água. A retenção é majoritariamente estudada em ambientes temperados, mas ainda pouco se sabe sobre como as características ambientais de sistemas tropicais podem afetá-la. O objetivo principal dessa pesquisa foi estimar a retenção de macronutrientes em riachos localizados no bioma Cerrado (SP). Avaliaram-se, além das características físicas e químicas, as taxas de retenção de nitrato, amônio e fosfato em trechos de quatro riachos caracterizados por gradientes de concentrações ambientais para testar hipóteses vinculadas ao nível de enriquecimento por nutrientes e ao papel de riachos tropicais sobre a retenção ecossistêmica. No período de janeiro a outubro de 2017, foram realizados pulsos de nutrientes, segundo o método Tracer Additions for Spiraling Curve Characterization, para modelagem e quantificação de métricas de retenção desses nutrientes (distância, taxa e velocidade de retenção em condições ambientais), além do comportamento cinético de cada adição. Os riachos foram hierarquizados conforme o nível de enriquecimento por fosfato, variável utilizada como discriminante de tal enriquecimento em função de sua significativa variação inter-riachos. Com relação às métricas de retenção, foram encontradas diferenças espaciais significativas entre riachos, enquanto que não foram observadas diferenças temporais entre coletas. Em geral, riachos não enriquecidos apresentaram distâncias de retenção em geral menores (8-418 m para nitrato, 38-172 m para amônio e de 60-560 m para fosfato) em comparação a ambientes enriquecidos (56-508 m para nitrato, 35-253 m para amônio e de 77-391 m para fosfato). Além disso, os riachos não enriquecidos apresentaram maior velocidade de retenção (máximas de 123 mm min-1 para nitrato, 68 mm min-1 para amônio e 17 mm min-1 para fosfato), além de taxas de retenção (µg m-2 min-1) superiores em comparação aos enriquecidos. O nitrato apresentou maiores taxas ambiental de retenção (média geométrica de 999,3 µg m-2 min-1), enquanto o amônio apresentou menor distância ambiental de retenção (média geométrica de 85,7 m) e maior velocidade ambiental de retenção (média geométrica de 6,9 mm min-1). No ajuste cinético da retenção, não foi evidenciada a saturação de concentrações para nenhum caso. O modelo Efficiency-Loss mostrou melhor ajuste cinético aos dados experimentais que os modelos cinéticos de Michaelis-Menten e primeira ordem. As métricas de retenção obtidas são de magnitudes superiores às normalmente reportadas na literatura para riachos de pequeno porte em outros biomas, o que reforça a importância da preservação e conservação de riachos tropicais. Para isso, sugere-se especial atenção ao controle e disciplinamento das formas de uso e ocupação do solo nestas bacias. Concluiu-se que os riachos analisados desempenham um papel relevante como sumidouros de N e P, o que os permite colocar na categoria de cursos de água estratégicos em relação ao serviço ambiental de retenção de nutrientes. . / Aquatic systems are responsible for key ecosystems services, providing direct and indirect benefits for human beings such as well-being, health and socio-economic development. The ecosystem service of water purification is one of their main functions. Nutrient uptake in surface waters is a combination of physical, chemical and biological mechanisms which transform the nutrient in a downstream direction. The nutrient uptake has been mostly studied in temperate environments, but little is known about how the environmental characteristics of tropical systems could affect it. The main objective of this study was to estimate the nutrient uptake in streams located in the Cerrado biome (SP). In addition to the physical and chemical characteristics, nitrate, ammonium and phosphate uptake rates were evaluated in reaches of four streams characterized by gradients of environmental concentrations. Also we tested hypotheses regarding the level of nutrient enrichment and the role of tropical streams on the whole ecosystem uptake. From January to October 2017, nutrient additions were carried out according to the Tracer Additions for Spiraling Curve Characterization method, in order to model and quantify nutrient uptake metrics (uptake lenght, uptake rate and uptake velocity under ambient conditions) and to characterize the kinetics of each addition. The streams were ranked according to the level of enrichment by phosphate, since its concentrations showed significant variation across streams. Significant spatial differences were found across streams, while no temporal differences were observed among sampling periods. In general, non-enriched streams generally had lower uptake lengths (8-418 m for nitrate, 38-172 m for ammonium and 60-560 m for phosphate) in comparison to enriched streams (56-508 m for nitrate, 35 -253 m for ammonium and 77-391 m for phosphate). Non-enriched streams showed higher uptake velocities (maximum of 123 mm min-1 for nitrate, 68 mm min-1 for ammonium and 17 mm min-1 for phosphate), as well as uptake rates (µg m-2 min-1) greater than enriched streams. Nitrate had higher ambient uptake rates (geometric mean of 999.3 µg m-2 min-1), while ammonium had lower ambient uptake length (geometric mean of 85.7 m) and higher ambient uptake velocity (geometric mean of 6.9 mm min-1). The uptake kinetics modelling suggested that no nutrient saturation occurred in any case. The Efficiency-Loss kinetic model had better fit to the experimental data than Michaelis-Menten and first-order kinetic models. The retention metrics obtained are higher than those normally reported in the literature for low-order streams in other biomes, which highlights the importance of preservation and conservation of tropical streams. Special attention should be given to the control and management of the land use forms in these watersheds. The studied streams play a relevant role as sinks of N and P, indicating they are strategic watercourses regarding the environmental service of nutrient uptake.

A degradação das pastagens tem assolado a pecuária brasileira. As áreas degradadas são, muitas vezes, abandonadas, originando florestas secundárias. Uma floresta secundária de grande expressão na região da Amazônia Oriental é formada pela palmeira de Babaçu (Attalea speciosa, Mart). Uma alternativa para a reincorporação destas áreas sob floresta secundária, no sistema de produção, é a formação de sistemas integrados floresta-pasto, dando origem a sistemas silvipastoris. Estes modelos referem-se a técnicas de produção que integram animais, forrageiras e árvores na mesma área. Neste sentido, é possível que a preservação de espécies arbóreas nativas, como no caso do babaçu, possa melhorar a qualidade do solo, aumentar a quantidade e a qualidade da massa de forragem ofertada, e com isso, elevar o desempenho dos animais. Contudo, existem carências relacionadas ao entendimento das modificações morfofisiológicas, agronômicas e nutricionais das gramíneas, das características de pastejo dos ruminantes e de seu desempenho, das alterações fisicoquímicas do solo e da ciclagem de nutrientes em condições de SSP gramínea tropical x floresta de babaçu. Desta forma, o objetivo com este estudo foi avaliar a possibilidade de formação de sistema silvipastoril com babaçu e capim mombaça, de modo a determinar: se a adoção de SSP em floresta secundária promove restauração e conservação de atributos do solo, mantendo-o semelhante a floresta ou se permite a alteração de suas características; quais atributos do solo são mais afetados pelo tipo de uso e cobertura; como ocorre os mecanismos de acúmulo, decomposição e liberação de nutrientes da serrapilheira; indentificar a contribuição da liteira da pastagem para a ciclagem de nutrientes nos sistemas integrados; evidenciar quais as principais caracteristicas da ciclagem de nutrientes são afetados pelo raleamento da floresta; avaliar os efeitos de níveis de sombreamento moderado e alto sobre o crescimento do capim Mombaça em áreas de babaçuais, comparando-os com um sistema convencional a sol pleno; caracterizar o pasto, o desempenho e a produtividade do cordeiros nestes sistemas, em comparação com o sitema convencional de exploração. Foi observado que a presença do componente arbóreo causa a restauração e a manutenção das condições dos solo, e que os principais atributos beneficiados são a matéria orgânica, a CTC e a SB. O raleamento para plantio da forrageira causa redução do aporte de serrapilheira, mas não da sua taxa de decomposição, contudo, a liteira do pasto eleva o aporte de material orgânico no solo e aumenta a taxa de ciclagem de nutrientes. A forrageira nos ambientes integrados apresenta maior taxa de alongamento dos tecido e menor acúmudo de biomassa e os principais atribuos afetados pela sombra são o perfilhamento, o alongamento de folhas e colmos, o teor de máteria seca e o acúmulo de massa seca. Os ovinos apascentado nos sistemas integrados apresentam menor desempenho, pois estes ambientes são quentes e úmidos e possuem baixa densidade de forragem, o que afeta o pastejo, além de possuirem menos horas de iluminação natural. / The degradation of pastures has plagued the Brazilian cattle industry. The degraded areas are often abandoned, resulting in secondary forests. A secondary forest largely in the Eastern Amazon region is formed by the palm babassu (Attalea speciosa Mart). An alternative to the reincorporation of these areas under secondary forest in the production system is the creation of integrated forestpasture systems, resulting in silvopastoral systems. These models refer to techniques that integrate production of animals, trees, and forage in the same area. In this regard, possible to preserve native species, such as babassu, can improve the soil quality, increasing the mass quantity and quality of forage available, and therefore increase the performance of the animals. However, there are deficiencies related to the understanding of physiological changes, agronomic and nutritional grasses, the grazing ruminants features and performance, the physicochemical changes in the soil and nutrient cycling in a position to SSP tropical grass x babassu forest. Thus, the aim of this study was to evaluate the possibility of silvopastoral system of training babassu and Mombasa grass, to determine: whether the adoption of SPS in secondary forest promotes restoration and conservation of soil properties, keeping it similar to forest or allows you to change its characteristics; which soil properties are most affected by land use and cover; as is the accumulation mechanisms, decomposition and release of nutrients from litter; identification of their contribution to the pasture litter nutrient cycling in integrated systems; which highlight the main features of nutrient cycling are affected by forest thinning; evaluate the effects of moderate and high levels of shading on the growth of Mombasa grass in areas of babassu, comparing them with a conventional system in full sun; characterize the pasture, the performance and productivity of sheep in these systems compared to conventional operating sitema. It was observed that the presence of the tree component because the restoration and maintenance of the conditions of the soil, and that the main beneficiaries are the attributes organic matter, exchange cation and sum of bases. The thinning of the forage planting causes reduction of litter input, but not its rate of decomposition, however, the litter pasture increases the organic material contribution in the soil and increases nutrient cycling rate. Forage in integrated environments has greater elongation rate of tissue and less acúmudo biomass and major atribuos affected by shade are tillering, elongation of leaves and stems, the dry matter content and the dry matter accumulation. The apascentado sheep in integrated systems have lower performance because these environments are hot and humid and have low forage density, which affects grazing, and possess fewer hours of daylight.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:51:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao de Tiago de Oliveira Godinho.pdf: 1688395 bytes, checksum: dc21ea66b57c80303036285def87fa34 (MD5) Previous issue date: 2011-07-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho teve por objetivo estudar a deposição e o acúmulo da serapilheira e os nutrientes nela contidos na Floresta Estacional Semidecidual Submontana, localizada no município de Cachoeiro de Itapemirim, ES. A amostragem da serapilheira depositada e acumulada foi realizada em 12 parcelas de área fixa (20 m x 50 m), sendo as mesmas distribuídas de forma sistemática no campo, totalizando 1,2 ha de área amostrada. Em cada uma das 12 parcelas foram distribuídos cinco coletores de serapilheira depositada de forma sistemática, construídos em estrutura de madeira de formato quadrado com 0,5 m x 0,5 m e 0,75 m de altura do solo, com telas de nylon, em malha de 2 mm, totalizando 60 coletores, onde foi realizado a coleta mensal da serapilheira depositada sobre os coletores. Após a coleta, as amostras foram levadas imediatamente para o laboratório, onde foram separadas nas frações folhas/miscelânea e galhos. A quantidade de serapilheira depositada no coletor foi quantificada para megagrama por hectare por mês (Mg.ha-1.mês-1). Foram determinados os conteúdos de nutrientes e carbono orgânico contidos na serapilheira e a eficiência no uso de nutrientes. Em cada uma das 12 parcelas do presente estudo foram coletadas mensalmente sobre o piso da floresta, 12 amostras de serapilheira acumulada, de forma aleatória, com o auxílio de um gabarito de metal de 0,25 m x 0,25 m, que foi lançado sobre o piso da floresta totalizando 144 amostras em cada mês do estudo. Determinou-se os teores de macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg, S), micronutrientes (Fe, Cu, Mn, Zn, B) e carbono orgânico (CO) da serapilheira depositada e acumulada. O estudo da deposição e acumulo de serapilheira na floresta foi analisado segundo o delineamento inteiramente casualizado, com 12 tratamentos (meses do ano) e 12 repetições (para efeito de cálculo, os coletores na parcela foram unidos, e cada parcela tornou-se uma repetição). A deposição e o acumulo de serapilheira mostrou-se sazonal, com maiores produções e acúmulos ocorrendo no final da estação seca e de menores temperaturas do ar. A floresta em questão produziu no decorrer de um ano 9,3 Mg.ha-1 de serapilheira e obteve uma média de 5,5 Mg.ha-1 de serapilheira acumulada. O retorno total de nutrientes foi de 511,80 kg.ha-1.ano-1, sendo 506,62 kg.ha-1.ano-1 de macronutrientes e 5,18 kg.ha-1.ano-1 de micronutrientes. O aporte de serapilheira e sua posterior decomposição são responsáveis por grandes teores de nutrientes na camada superficial do solo, condicionando uma melhoria na fertilidade do mesmo / This work aimed to study the deposition and accumulation of litter and nutrients it contains in the Submontane Seasonal Semideciduous Forest, located in the city of Cachoeiro de Itapemirim, ES. A sampling of deposition and accumulated litter was performed in 12 fixed area plots (20 m x 50 m), and were distributed systematically in the field, totaling 1.2 ha of sampled area. In each of the 12 plots were distributed five litter deposited collectors in a systematic way, wooden structure built in the square format with 0.5 m x 0.5 m and 0.75 m above the ground, with screens of nylon mesh 2 mm, a total of 60 collectors, which was performed monthly collection of litter deposited on the collectors. After collection, samples were taken immediately to the laboratory where they were separated into fractions leaves/miscellaneous and branches. The amount of litter deposited on the collector was measured to megagram per hectare per month (Mg.ha-1.mês-1). Were determined the nutrient content and organic carbon contained in the litter and nutrient use efficiency. In each of the 12 plots of this study were collected monthly on the floor of the forest, 12 samples of litter accumulated at random, with the aid of a metal template of 0.25 m x 0.25 m, which was released on forest floor total of 144 samples in each month of this study. It was determined the levels of macronutrients (N, P, K, Ca, Mg, S), micronutrients (Fe, Cu, Mn, Zn, B) and organic carbon (OC) of litter deposited and accumulated. The study of the deposition and accumulation of litter in the forest was analyzed according to completely randomized design with 12 treatments (months of the year) and 12 repetitions (for calculation purposes, the collectors were joined in the plot, and each installment became a repeat). The deposition and accumulation of litter was found to be seasonal, with higher production and accumulation occurring at the end of the dry season and lower air temperatures. The forest in question produced in the course of a year 9.3 Mg.ha-1 of litter, and received an average of 5.5 Mg.ha-1 of litter accumulated. The total return of nutrients was 511.80 kg.ha-1.year-1, being 506.62 kg.ha-1.year-1 of macronutrients and 5.18 kg.ha-1.year-1 of micronutrients. The contribution of litter and its subsequent decomposition are responsible for large amounts of nutrients in the topsoil, conditioning an improvement in fertility