Existe uma preocupação mundial com as mudanças climáticas causadas pelo aumento da concentração de gases do efeito estufa (GEE) e consequente acréscimo na temperatura média da superfície terrestre. A queima de combustíveis fósseis é a maior causadora do aquecimento global e responsável por danos à saúde humana. É notável o esforço global em diversificar a matriz mundial de combustíveis líquidos, priorizando a substituição de fontes fósseis por renováveis. Tal substituição reforça a necessidade de avaliações de todas as emissões de GEE na cadeia produtiva da cana-de-açúcar. O Brasil é o maior produtor de etanol proveniente de cana-de-açúcar. Um importante co-produto deste processo produtivo é a vinhaça, sendo produzida em elevadas quantidades e constituída por uma expressiva carga orgânica. Esta é comumente aplicada ao solo por fertirrigação. Apesar de atuar beneficamente no solo, pouco se sabe sobre a capacidade deste co-produto de aumentar as emissões de GEE no solo. Assim, o objetivo foi avaliar o efeito da aplicação da vinhaça nas emissões de N2O e CH4 e na comunidade de bactérias desnitrificantes e metanogênicas do solo. As amostragens de GEE e solo foram em áreas de cana sem queima a partir da aplicação de doses vinhaça (0, 150, 300 e 450 m3 ha-1). O delineamento experimental realizado foi em cinco blocos casualizados, totalizando 25 câmaras de coleta de gases do efeito estufa. Amostras de solo foram coletadas em quatro períodos de amostragem após aplicação de vinhaça (0, 7, 15 e 30 dias), em dois anos consecutivos. Foram analisados os GEE, N2O e CH4, além da abundancia de genes por meio da técnica de qPCR. A fertirrigação via aplicação de vinhaça no solo, nos dois anos, proporcionou aumento nas emissões de N-N2O, principalmente nos primeiros dias após a aplicação. Contudo os fluxos de C-CH4 oscilaram indicando a capacidade do solo de servir ora como fonte ora como sumidouro deste GEE. Os fatores de emissão obtidos para aplicação de N na forma de vinhaça, dose de 300 m3 ha-1, foram de 0,08% para o primeiro ano e 0,07% para o segundo ano. A partir da técnica de qPCR, a abundância dos genes indicou que a introdução deste resíduo ao solo pode aumentar significativamente o total de bactérias no solo e a atividade do gene nosZ, contudo o mesmo não ocorre com o potencial de desnitrificação biológica (gene nirK) e nem com o gene mcrA (redução de CH4). Os resultados demonstram que a aplicação da vinhaça no solo influencia as emissões de GEE, assim como a comunidade microbiana do solo / There is a global concern with climate change caused by increased concentration of greenhouse gases (GHG) and consequent increase in the average temperature of the Earth surface. Fossil fuels burning is the major cause of global warming and it is responsible for damages to human health. Remarkable global efforts in diversifying liquid fuels have been attempted, giving priority to the replacement of fossil fuels to renewables. Such substitution reinforces the need of an evaluation of all GHG emissions in the production chain of sugarcane. Brazil is the largest producer of ethanol with source from sugarcane. An important co-product of the production process is vinasse, which is being produced in large quantities comprising a significant organic load. This is commonly applied over the ground by fertigation. Despite being good for the soil, little is known about the ability of this co-product of increasing GHG emissions. This work aimed to evaluate the effect of the application of vinasse in the emissions of N2O and CH4 and in the soil community of denitrifying and methanogenic bacteria. Sampling of GHG and soil were performed in areas of sugarcane without burning with the application of different vinasse doses (0, 150, 300 and 450 m3 ha-1). The experiment was conducted in five blocks, totaling 25 collection chambers of greenhouse gases. Soil samples were collected in four sampling periods after application of vinasse (0, 7, 15 and 30 days), in two consecutive years. We analyzed the GHG, N2O and CH4, and the abundance of genes by qPCR technique. The fertigation via vinasse application on the ground in two years provided an increase in emissions of N-N2O, especially in the first couple of days after application. However the flow of C-CH4 was variable indicating the ability of the soil to serve either as source or as sink of this GHG. The emission factor obtained for N application in the form of vinasse dose of 300 m3 ha-1 was 0.08% for the first year and 0.07% for the second year. By qPCR technique, the abundance of the genes indicated that the use of this residue to the soil can significantly increase the amount of bacteria in the soil and nosZ gene activity. However it does not occur with the potential for biological denitrification (nirK gene) or with the gene mcrA (reduction of CH4). These results demonstrate that the application of vinasse in the soil influences GHG emissions as well as the soil microbial community

Poucos municípios brasileiros têm estações de tratamento de esgoto (ETEs), sendo que uma grande parte do esgoto ainda não é tratada, causando forte impacto ambiental devido ao seu despejo ?in natura? nos cursos de água. O processo de tratamento de esgoto gera grande quantidade de lodo cujo destino final deve ser bem planejado, pois acarreta além de conseqüências ambientais, conseqüências de caráter econômico, social e sanitário. Um destino ecologicamente desejável seria a utilização desse resíduo, depois de tratado (biossólido), em plantios florestais como fertilizante e condicionador de solo. Mas, ainda são poucos os conhecimentos disponíveis para que a sua utilização seja realizada em larga escala. Recentemente, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), através de resolução específica estabeleceu critérios e procedimentos para o uso de lodo de esgoto em áreas agrícolas, visando benefícios à agricultura e evitando riscos à saúde pública e ao ambiente. Conseqüentemente, amplia-se agora a necessidade de estudos mais aprofundados sobre o assunto. Esta pesquisa teve como objetivo aprofundar os conhecimentos sobre a influência da utilização de lodo de esgoto nas plantações florestais. Em abril de 2003, foi implantado um experimento na Estação Experimental de Ciências Florestais da ESALQ/USP em Itatinga com a finalidade de estudar o crescimento das árvores de Eucalyptus grandis tratadas com doses crescentes dos lodos úmido (torta) e seco (granulado) e, principalmente, a ciclagem de nutrientes no ecossistema, através de observações relacionadas com os processos de produção, acúmulo e decomposição da serapilheira nas parcelas experimentais dos diferentes tratamentos. Supõe-se que a aplicação dos lodos de esgoto úmido e seco nas linhas de plantio dos eucaliptos altere de maneira positiva a fertilidade do solo, incrementando significativamente o volume de madeira produzida pelos eucaliptos, servindo como fontes de nutrientes, portanto, o uso do lodo permitiria a substituição das adubações nitrogenada e fosfatada, usualmente aplicadas nos plantios florestais, e poderia suprir também a necessidade da aplicação de micronutrientes (exceto o boro). Também a aplicação dos lodos úmido e seco deve refletir de maneira positiva na ciclagem de nutrientes, alterando a quantidade e a velocidade da transferência dos diferentes elementos entre os compartimentos do sistema Árvores - Serapilheira - Solo. / Several Brazilian cities have sewer treatment stations, but a lot of cities do not treat the sewage yet, causing a strong environmental impact, mainly in water courses. The sewer treatment process generates a big amount of sewage sludge, so the final destination must be well studied, because it involves environmental, economic, social and sanitary consequences. A good destination of this residue would be its application, after treated (biosolids), in forest stands for fertilizing and conditioning of soil. Recently, CONAMA (National Advice of the Environment) established procedures and criteria for the use in agricultural areas of sewage sludge for benefits to agriculture and preventing risks to the health and the environment. Consequently, more scientific information will be necessary for sewage sludge application on a large scale. The aim of this study was to extend the knowledge about the influence of sewage sludge (humid and dry) on eucalypts plantations. So in April 2003, an experimental stand of Eucalyptus grandis was planted in the Experimental Station of Itatinga (ESALQ/USP). The purpose was to study the growth of the eucalypts, treated with increasing doses of humid and dry sewage sludge, and also the nutrients cycling in the forest plantation ecosystem through the production, accumulation and decomposition of the leaf-litter in the different treatments. It is expected that application of humid and dry sewage sludge in the rows of planting may modify positively soil fertility, wood volume produced by eucalypts, and nutrient cycling in the ecosystem.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-11-29T13:20:47Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Rogério de O. Neves.pdf: 1385774 bytes, checksum: ffa92314f32d6b5261145ca973e972c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-11-29T13:21:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Rogério de O. Neves.pdf: 1385774 bytes, checksum: ffa92314f32d6b5261145ca973e972c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-11-29T13:21:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Rogério de O. Neves.pdf: 1385774 bytes, checksum: ffa92314f32d6b5261145ca973e972c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-29T13:21:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Rogério de O. Neves.pdf: 1385774 bytes, checksum: ffa92314f32d6b5261145ca973e972c7 (MD5) Previous issue date: 2013-03-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The microorganisms of the community aquatic system of the Solimões and Negro rivers, as well as the diversity of these ecosystems have not been thoroughly investigated so far. The aim of this study was to characterize the bacterial microbiota of the Negro River in relation to seasonality, both in its quantitative aspect (forming units count colonies - CFUs) and qualitative (taxonomic identification via DNA sequencing RNA encoding small ribosomal subunit SSU -rRNA). Negro River water samples were collected at five different points on 4 and 5 depths dates from different times of the year, and all samples CFUs were counted. Total DNA was extracted from the biomass contained in the water of the Negro in full periods (N2) and receding (RN3) and analyzed spectrophotometrically and by agarose gel electrophoresis 0.8%. They were amplified variable regions V3 and V4 SSU-rRNA PCR (Reaction Polymerase Chain DNA) and the amplicons were sequenced by pyrosequencing using equipment 454 (Roche®). Files (reading DNA) of RN2 and Rio Negro RN3 libraries were submitted to the Mothur program suite for quality control, alignment of sequences, calculation of genetic distances and definition of Operational Taxonomic Units - OTUs, plus an estimate of the richness and diversity of species. The CFU count was possible to compare the number of culturable bacteria in the different collection points and due to seasonality. By molecular analysis we found that the phylum Proteobacteria proved dominant in these two collections of the river (full and low tide), the dominant genera of this phylum in full were Limnohabitans, methylomonas, and other expressive filo was Acidobacteria the GP3 race. In the ebb period abundant genera were Polynucleobacter, Acinetobacter and Curvibacter within the phylum Proteobacteria. Rarefaction curves demonstrated that RN3 library is more diverse in number of species than the RN2 library and confirmed by Shannon and InvSimpson index. It can be seen from the ACE 1 indexes and Cha RN3 the library is richer in species compared to RN2. / A comunidade de microrganismos do sistema aquático dos rios Solimões e Negro, bem como a diversidade destes ecossistemas não foram exaustivamente estudadas até o momento. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a microbiota bacteriana do rio Negro em relação a sazonalidade, tanto em seu aspecto quantitativo (contagem de Unidades Formadoras de Colônias - UFCs) e no qualitativo (identificação taxonômica via sequenciamento do DNA codificador do RNA de pequena subunidade ribossomal SSU-rRNA). Amostras de água do rio Negro foram coletadas em cinco diferentes pontos, em 4 profundidades e em 5 datas de diferentes épocas do ano, sendo que de todas amostras as UFCs foram contadas. O DNA total foi extraído da biomassa contida na água do rio Negro em períodos de cheia (RN2) e vazante (RN3) e analisado espectrofotometricamente e por eletroforese em gel de agarose 0,8%. Foram amplificadas as regiões variáveis V3 e V4 do SSU-rRNA por PCR (Reação em Cadeia da DNA Polimerase) e os amplicons foram sequenciados por pirosequenciamento utilizando o equipamento 454 (Roche®). Os arquivos brutos das bibliotecas RN2 e RN3 do Rio Negro foram submetidas à suíte do programa Mothur para o controle de qualidade, alinhamento das sequências, cálculo das distâncias genéticas e definição das Unidades Taxonômicas Operacionais – OTUs, além de, estimativa da riqueza e diversidade das espécies. Pela contagem de UFCs foi possível comparar o número de bactérias cultiváveis nos diferentes pontos de coleta e em função da sazonalidade. Pela análise molecular verificou-se que o filo Proteobacteria mostrou-se dominante nestas duas coletas do rio (cheia e vazante), os gêneros dominantes deste filo na cheia foram Limnohabitans, Methylomonas, e outro filo expressivo foi Acidobacteria do gênero Gp3. No período de vazante os gêneros abundantes foram Polynucleobacter, Acinetobacter e Curvibacter, dentro do filo Proteobacteria. As curvas de rarefação demonstraram que a biblioteca RN3 é mais diversa em número de espécies do que a biblioteca RN2 e confirmado pelo índice de Shannon e InvSimpson. Pode-se observar a partir dos índices de ACE e Cha 1 que a biblioteca RN3 é mais rica em espécies comparada com a RN2.

Orientador: Enrique Ortega Rodriguez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-20T20:19:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Watanabe_MarcosDjunBarbosa_D.pdf: 12354355 bytes, checksum: 2217565ceb1d984dcb8ad72e314a9171 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os sistemas de produção agrícola ocupam extensas áreas inseridas em bacias hidrográficas as quais, por sua vez, têm sua sustentabilidade afetada pela interferência de tais sistemas em seus ciclos biogeoquímicos. Apesar da importância do suprimento de energia e alimentos para a sociedade, outros bens e serviços são também fundamentais para o seu bem-estar. É o caso da água, que é um fator de produção para a indústria e agricultura, e também essencial para a manutenção dos domicílios e do comércio em áreas urbanas. Neste contexto, o presente trabalho pretende estudar de que maneira sistemas produtores de energia e alimentos afetam aqueles produtores de água na bacia do Taquarizinho. Este estudo construiu um modelo determinístico para simular e realizar a valoração dos fluxos hidrológicos em áreas ocupadas por agricultura, pastagens e mata nativa. O foco da pesquisa foi a comparação, ao longo do tempo, do valor monetário dos fluxos gerados por diferentes tipos de uso da terra (USD ha-1ano-1) para diferentes cenários de ocupação da bacia: Cerrado, sistema agroflorestal (SAF), agricultura convencional, agricultura de plantio direto, pastagem com manejo e pastagem sem manejo. A metodologia empregada utiliza o conceito de emergia para a valoração de serviços ambientais (e de áreas agrícolas), a qual atribui valor aos mesmos em equivalentes de dólar baseando-se na relação entre a energia dos inputs e o fluxo de massa de água para cada uma das entradas geradas pelo mesmo sistema. Além disto, vinculou-se o modelo hidrológico aos principais processos de sequestro e emissão de carbono na bacia, a fim de entender como o ciclo do carbono é afetado pelo ciclo hidrológico e quais os valores monetários relacionados a tais fluxos biogeoquímicos vinculados à captura de carbono na biomassa, na liteira e no solo. Os resultados do modelo denominado hidro-carbono revelam que há uma hierarquia em relação à prestação de serviços hidrológicos e do carbono, a qual é relacionada aos seguintes cenários, de maneira decrescente: Cerrado, sistema agroflorestal, pastagem com manejo, agricultura de plantio direto, pastagem sem manejo e agricultura convencional. Entende-se que os resultados monetários obtidos podem ser úteis para dar suporte aos mecanismos de compensação à proteção de sistemas produtores de água e carbono em bacias hidrográficas / Abstract: Agricultural production systems occupy large areas in river basins whose sustainability is affected by human interference on its biogeochemical cycles. Although food and energy production are important to human well-being, other goods and services are also fundamental to society. Water, for instance, is a production factor for industrial and agricultural sectors, and is also essential to household consumption placed in rural and urban areas. Thus, this research project studied how food and energy production systems affect the ecosystem services of water production and net carbon sequestration in Taquarizinho watershed. In order to do so, a deterministic model was used to simulate hydrological and carbon flows in areas occupied by agricultural activities, pastures and native vegetation. The model compares values of water and carbon-related ecosystem services (USD ha-1yr-1) over time under different land-use scenarios in Taquarizinho watershed: native savanna, agroforestry, conventional cropping system, no-tillage cropping system, degraded pastures and improved pasture management. The methodology used is in accordance to the emergy concept which makes possible ecosystem services valuation based on the ratio of energy inputs and mass outputs leaving the river basin. In the model, we coupled hydrological and carbon processes in order to understand how carbon cycle is affected by changes in land-use and hydrological processes. Results shown that there is an hierarchy related to water and carbon services provision, which is related to the following scenarios, in descending order: native savanna, agroforestry, improved pasture management, no-tillage cropping system, degraded pasture, and conventional cropping system. The results in this thesis may be useful to support public policy oriented to compensation mechanisms aimed at enhancing water and carbon-related ecosystem services at river basin level / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

A dinâmica do carbono, nas fases orgânica, inorgânica e gasosa, foi analisada em um ponto na Baía de Caxiuanã e em três pontos no seu afluente Rio Curuá (porções superior, intermediária e inferior) um sistema fluvial de escoamento lento na Amazônia Oriental (Brasil estado do Pará) durante 31 campanhas, de janeiro de 2007 até dezembro de 2009. O objetivo foi avaliar mudanças intra e inter-anuais como função da hidrologia neste preservado rio de água preta. Medições em diferentes profundidades mostraram a formação de estratos físico-químicos, evidenciando o aspecto lêntico nos setores médio e baixo do rio Curuá, com eventos de concentrações extremamente baixas de oxigênio dissolvido durante o período de cheia, como conseqüência da entrada de insumos e da decomposição da matéria orgânica dos ecossistemas terrestres. Devido a esse aspecto, o DOC foi a forma dominante das fases orgânica e inorgânica do carbono, mostrando positiva e significativa correlação com o nível do rio, como resultado de um grande controle de entrada de insumos laterais. As formas particuladas orgânicas não mostraram as mesmas características em nenhum ponto, provavelmente em função da reduzida corrente de água que permite a rápida deposição desses materiais logo após sua entrada no sistema fluvial. As concentrações mais elevadas de CPOC e FPOC observadas na Baía de Caxiuanã parecem ser um sinal da presença de comunidade de fitoplâncton assim como da influência do vento, que ressuspende os sedimentos de fundo nesse ambiente. A concentração de dióxido de carbono exibiu altos valores comparados com a atmosfera, ratificando a bem conhecida característica heterotrófica dos rios amazônicos. Além disso, os baixos níveis de oxigênio observados induziram o consumo de matéria orgânica por bactérias anaeróbias, resultando em altas concentrações de metano, como observado no setor médio do rio Curuá. Assim como ocorreu com as formas particuladas orgânicas, os aspectos ecológicos e geológicos singulares da Baía de Caxiuanã distinguem seu habitat pelos baixos valores de dióxido de carbono quando comparados com a atmosfera, revelando um ambiente com diferente dinâmica biogeoquímica. / Dynamic of carbon, at organic, inorganic, and gas phases, was analyzed in one station at Caxiuanã Bay and three stations on its tributary Curuá River (upper, middle and lower sections) a slow flowing river system in Eastern Amazon (Brazil Pará State) during 31 campaigns, from January 2007 through December 2009. The objective was to evaluate intra and interannual changes as function of hydrology in this undisturbed blackwater river. Measures on different depths showed formation of physicochemical strata, evidencing the lentic aspect on middle and lower sections of Curuá River, with events of extremely low concentrations of dissolved oxygen during high water level, as a consequence of inputs and decomposition of organic matter from terrestrial ecosystems. Due to this aspect, DOC was the dominant form of organic and inorganic carbon phases, showed positive and significant correlation with river stage level for all sites, as result of a large control by lateral inputs. Particulate organic forms did not show the same characteristics in any station, probably as function of reduced water current which enable rapid deposition of these materials soon after their entrance on river system. The higher concentrations of CPOC and FPOC observed at Caxiuanã Bay seem to be a signal of presence of phytoplankton community as well as wind influence which resuspend bottom sediments in this environment. Carbon dioxide concentration on river exhibited higher values compared to atmosphere, ratifying the well-known heterotrophic characteristic of Amazon rivers. Furthermore, observed low levels of oxygen induced organic matter consumption by anaerobic bacteria, resulting in high concentrations of methane, as observed in the middle section of Curuá River. As occurred with particulate organic forms, the singular geologic and ecologic aspects of Caxiuanã Bay distinguish its habitat by low values of carbon dioxide when compared to atmosphere, revealing an environment with different biogeochemical dynamic.

O bioma Cerrado ocupa aproximadamente 20% do território brasileiro e dos seus 207 milhões de hectares, 14 são ocupados com agricultura (grãos) e 50 por pastagens cultivadas. Dessa forma, o conhecimento da dinâmica da matéria orgânica (MOS) e da agregação do solo com o emprego de diferentes usos da terra e manejos agrícolas após a conversão do sistema nativo é de extrema importância para o desenvolvimento socioeconômico e, principalmente, ambiental da região no que se refere à sustentabilidade dos sistemas produtivos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as alterações nos os estoques de C e N, assim como a agregação, o fracionamento da MOS, a origem do C e N (delta13C e delta15N) e as propriedades microbiológicas do solo. O estudo foi realizado em um Latossolo vermelho distrófico de textura argilosa (50-70% de argila) no município de Rio Verde (GO) (\'17GRAUS\'39\'07\'\'S e \'51GRAUS\'06\'49\'\'O). As áreas consistiram de um sistema nativo de fitofisionomia Cerradão (CE), uma pastagem de baixa produtividade com 20 anos (PA-20), um sistema plantio convencional com 29 anos (SPC-29) e quatro sistemas plantio direto com 3(SPD-3), 7(SPD-7), 10(SPD-10) e 15(SPD-15) anos de uso. As amostras de solo (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-40cm) foram coletadas em julho de 2006 (época seca) e fevereiro de 2007 (época chuvosa). Os estoques de C do solo, além de comparados entre as áreas de estudo, também foram comparados aos resultados obtidos nos mesmos locais em um estudo anterior realizado há 3 anos (2004). A densidade foi inferior e o teor e estoque de C do solo (0-40 cm) superior nas áreas sob CE, SPD-15 e SPD-10 (exceto a densidade) em relação às demais áreas. No período médio de 3 anos não houve diferenças estatísticas entre os estoques de C, enquanto a densidade do solo elevou-se significativamente nas áreas SPC-29 e SPD-7. As áreas sob SPD apresentaram taxa média de acúmulo de C anual no solo estimada em 1.17 Mg ha-1. Esses resultados sugeriram que a prática do SPD nas áreas verificadas, precedido por nove anos de cultivo sob SPC, levou aproximadamente dez anos para o restabelecimento do estoque de C semelhante à condição sob vegetação original do Cerrado. Foi verificada elevada agregação do solo, semelhante nas épocas seca e chuvosa, com predominância de agregados >2,00mm em todas as áreas e camadas de solo avaliadas. No CE e na PA-20 foram observados os maiores DMP e quantidades de agregados >2,00mm, sendo que os sistemas de plantio afetaram negativamente essas variáveis. Nos sistemas agrícolas, os SPD tiveram os maiores valores DMP e agregados > 2,00mm em comparação ao SPC-29 na camada 0-5cm de solo. Quanto a quantidade de MOS leve livre e aos teores de C e N nas classes de agregados do solo, o CE e o SPD-15 em comparação as demais áreas indicaram maiores valores, com intermediários no SPD-10 (exceto N). Os teores de C, principalmente na classe de agregado >0,25mm (0-5 cm), o DMP e estoque de C (0-20cm) apresentaram correlação significativamente positiva. Dessa forma, as observações referentes ao C e a agregação do solo indicaram que a preservação e a manutenção da classe de agregados >0,25 mm foram processos fundamentais para os maiores níveis de C observados no CE, SPD-10 e SPD-15. E a quantidade de MOS leve livre verificada, componente responsável pela manutenção dos agregados, concordam com a correlação observada. Na área PA-20, mesmo com elevada agregação do solo, provavelmente pela baixa produtividade da gramínea não houve disponibilidade suficiente de C (via MOS) para a manutenção das classes de agregados, acarretando no menor estoque de C em relação as demais áreas (exceto ao SPC-29). A mesma insuficiência de MOS ocorreu na área SPC-29, mas nesse caso devido ao revolvimento do solo que acelerou a oxidação da MOS, visto que o aporte de resíduos culturais na área é semelhante as sob SPD, por utilizarem a mesma sucessão de culturas. No CE os valores mais negativos de delta13C observados em relação a PA-20 representam a predominância de plantas de ciclo fotossintético C3. E o mesmo padrão significativo de enriquecimento de delta13C e delta15N no solo em profundidade ocorreu devido à mineralização da MOS, exceto nos valores de delta13C na PA-20 provavelmente a gradativa substituição da MOS original. Os menores valores de delta15N no Cerrado podem estar indicando maior fixação biológica de N em relação à pastagem. Da MOS original do CE, 83% foi substituída na área PA-20 e apesar da elevada substituição, demonstra que baixa produtividade da gramínea pode ter influenciado no menor estoque de C da área em relação ao CE. Não foram verificadas diferenças nos valores de delta13C e delta15N entre as classes de agregados em cada área de pesquisa. Os valores de C e N microbiano (Cmic e Nmic), assim como as relações com os teores de C e N totais, e o qCO2 foram influenciados pelas estações sazonais, sendo maiores na época chuvosa, exceto para o qCO2. Menores valores de qCO2 na época chuvosa refletiram maior eficiência de imobilização de C na biomassa microbiana. Para as áreas sob uso da terra, os maiores valores de Cmic e Nmic foram observados na PA-20 e os menores no SPC-29. Esses resultados indicaram melhores condições ao desenvolvimento microbiano na PA-20 provavelmente ao cultivo da gramínea, a excreção dos animais e a reforma da área (dezembro/2007). A adoção do SPD foi importante fator no aumento do Cmic e Nmic em relação ao SPC, possivelmente ao não revolvimento do solo e aporte de resíduos e superfície, que com o tempo de implantação adaptou a biomassa microbiana a uma nova condição. O Cmic e o Nmic indicaram alterações nas áreas implantadas em relação ao Cerrado e apontou maior equilíbrio da microbiota nessa área / The Savannah biome occupies 20% of the Brazilian territory, approximately, and of their 207 million hectares, 14 are taken by agriculture (grains productions) and 50 for farming (cultivated pastures). In that way, the knowledge of soil organic matter (SOM) dynamics and the soil aggregation with the different uses and agricultural handlings after the conversion of the native system is very important for the socioeconomic development, environmental preservation and the sustainability of the productive systems. Therefore, the objective of this research was to evaluate the alterations of C and N stocks, the aggregation, the SOM fractionation, the origin of C and N (delta13C e delta15N) - and the microbiological properties of the soil. The study was accomplished in a Oxisol (clayey Red Dystrophic Latosol) with 50-70% of clay in the municipal district of Rio Verde (Goias state, Brazil) (\'17GRAUS\'39\'07\'\'S and \'51GRAUS\'06\'49\'\'W). The areas consisted of a native system of Savannah (CE) phytophysionomy (Cerradão), a pasture of low productivity with 20 years (PA -20), a conventional till with 29 years (SPC -29) and four no-till areas with 3 (SPD -3), 7 (SPD -7), 10 (SPD -10) and 15 (SPD -15) years of use. The soil samples from different depths (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 and 30-40cm) were collected in July of 2006 (dry seasonal) and February of 2007 (rainy seasonal). The soil C stock, besides having compared among the study areas, its were also compared to the results obtained at the same places in a study accomplished previously, 3 years ago (2004). The C content and stock were higher (0-40cm) in the areas under CE, SPD-15 and SPD-10 and the bulk soil was lower in relation to the other areas. In the medium period of 3 years (2004 to 2007) there were not statistical differences among the storage of C, while the bulk soil were increased significantly in the areas SPC-29 and SPD-7. The areas under SPD showed medium rate of annual C accumulation in the soil valued to as 1.17 Mg ha-1. Those results suggested that the practice of SPD in the verified areas, preceded by 9 years of cultivation under SPC system, it took approximately ten years for the re-establishment of the C stock similar to the original vegetation (CE). Similar aggregation of the soil was verified in the dry and rainy seasons, with predominance of aggregates > 2.00mm in all areas and soil layers evaluated. In CE and in the PA-20 the largest mean weighed diameters (MWD) and amounts of aggregates were observed > 2,00mm, and the till systems affected negatively that variables. In the different agricultural systems, SPD had the largest values MWD and aggregates > 2.00mm in comparison with SPC-29 in the layer 0-5cm of soil. In relation to light free fraction from SOM and C and N in the soil aggregates, CE and SPD-15 in comparison to other areas indicated larger values, with intermediate SPD-10 (except N). The C content, mainly in the aggregate class > 0,25mm (layer 0-5cm of soil), DMP and C stock C (0-20cm) showed positive correlation. In that way, the observations regarding C and the soil aggregation showed that the preservation and the maintenance of the aggregates class > 0.25mm were fundamental processes to the largest levels of C observed in CE, SPD-10 and SPD-15 systems. The amount of light free fraction verified, responsible component for the maintenance soil aggregates, is in agree with the observed correlation. In the PA-20 area, even with high soil aggregation, probably for the low productivity of the grassy, there was not enough readiness of C (through SOM) for the maintenance of the aggregates classes, resulting in the smallest storage of C in relationship the other areas (except to SPC -29). The same deficiency of SOM happened in the area SPC-29, but in that case due to the rotation of the soil that accelerated the oxidation of the SOM, because the contribution of cultural residues in the area is similar to SPD, because these use the same cultures succession. The more negative values of delta13C observed in CE is due by the higher predominance of plants with C3 photosynthetic cycle. The same significant pattern of enrichment of delta13C and delta15N happened in the depth of the soil due to the SOM mineralization, with exception of the delta13C values in the PA-20 systems, due probably by the gradual substitution of the original SOM in the 20 years of CE transfer to PA-20 systems. The smallest delta15N values in CE system can be indicating larger N biological fixation in relation to the pasture. Of the original SOM of CE, 83% was exchange in the PA-20 area and in spite of the high exchange, the lowers productivity of the grassy might have influenced in the smallest C stock in the PA-20 to CE system. Differences were not verified in the values of delta13C e delta15N among the soil aggregates classes in each researched area. The microbial C e N values (Cmic and Nmic), as well as the relationship with the C e N contents and the qCO2 were influenced by the seasonal stations, being C e N larger and the qCO2 smaller at the rainy seasonal. The smaller qCO2 values in the rainy seasonal reflect the largest efficiency of C immobilization in the microbial biomass. The largest values of Cmic and Nmic were observed in the PA-20 and the smallest in SPC -29. Those results indicated better conditions to the microbial development in the PA-20 probably due to the grassy cultivation, the animal excretion and the reform of the area (December /2007). The adoption of SPD was an important factor in the Cmic and Nmic increase in relation to SPC, possibly due to the non soil rotation, the contribution of vegetables residues on the soil surface and- better microbial biomass adapted to the new condition of NT implantation. The Cmic and Nmic indicated alterations in the new areas implanted in relation to the CE and it pointed larger balance of the microbiota in CE system

O bioma Cerrado ocupa aproximadamente 20% do território brasileiro e dos seus 207 milhões de hectares, 14 são ocupados com agricultura (grãos) e 50 por pastagens cultivadas. Dessa forma, o conhecimento da dinâmica da matéria orgânica (MOS) e da agregação do solo com o emprego de diferentes usos da terra e manejos agrícolas após a conversão do sistema nativo é de extrema importância para o desenvolvimento socioeconômico e, principalmente, ambiental da região no que se refere à sustentabilidade dos sistemas produtivos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as alterações nos os estoques de C e N, assim como a agregação, o fracionamento da MOS, a origem do C e N (delta13C e delta15N) e as propriedades microbiológicas do solo. O estudo foi realizado em um Latossolo vermelho distrófico de textura argilosa (50-70% de argila) no município de Rio Verde (GO) (\'17GRAUS\'39\'07\'\'S e \'51GRAUS\'06\'49\'\'O). As áreas consistiram de um sistema nativo de fitofisionomia Cerradão (CE), uma pastagem de baixa produtividade com 20 anos (PA-20), um sistema plantio convencional com 29 anos (SPC-29) e quatro sistemas plantio direto com 3(SPD-3), 7(SPD-7), 10(SPD-10) e 15(SPD-15) anos de uso. As amostras de solo (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-40cm) foram coletadas em julho de 2006 (época seca) e fevereiro de 2007 (época chuvosa). Os estoques de C do solo, além de comparados entre as áreas de estudo, também foram comparados aos resultados obtidos nos mesmos locais em um estudo anterior realizado há 3 anos (2004). A densidade foi inferior e o teor e estoque de C do solo (0-40 cm) superior nas áreas sob CE, SPD-15 e SPD-10 (exceto a densidade) em relação às demais áreas. No período médio de 3 anos não houve diferenças estatísticas entre os estoques de C, enquanto a densidade do solo elevou-se significativamente nas áreas SPC-29 e SPD-7. As áreas sob SPD apresentaram taxa média de acúmulo de C anual no solo estimada em 1.17 Mg ha-1. Esses resultados sugeriram que a prática do SPD nas áreas verificadas, precedido por nove anos de cultivo sob SPC, levou aproximadamente dez anos para o restabelecimento do estoque de C semelhante à condição sob vegetação original do Cerrado. Foi verificada elevada agregação do solo, semelhante nas épocas seca e chuvosa, com predominância de agregados >2,00mm em todas as áreas e camadas de solo avaliadas. No CE e na PA-20 foram observados os maiores DMP e quantidades de agregados >2,00mm, sendo que os sistemas de plantio afetaram negativamente essas variáveis. Nos sistemas agrícolas, os SPD tiveram os maiores valores DMP e agregados > 2,00mm em comparação ao SPC-29 na camada 0-5cm de solo. Quanto a quantidade de MOS leve livre e aos teores de C e N nas classes de agregados do solo, o CE e o SPD-15 em comparação as demais áreas indicaram maiores valores, com intermediários no SPD-10 (exceto N). Os teores de C, principalmente na classe de agregado >0,25mm (0-5 cm), o DMP e estoque de C (0-20cm) apresentaram correlação significativamente positiva. Dessa forma, as observações referentes ao C e a agregação do solo indicaram que a preservação e a manutenção da classe de agregados >0,25 mm foram processos fundamentais para os maiores níveis de C observados no CE, SPD-10 e SPD-15. E a quantidade de MOS leve livre verificada, componente responsável pela manutenção dos agregados, concordam com a correlação observada. Na área PA-20, mesmo com elevada agregação do solo, provavelmente pela baixa produtividade da gramínea não houve disponibilidade suficiente de C (via MOS) para a manutenção das classes de agregados, acarretando no menor estoque de C em relação as demais áreas (exceto ao SPC-29). A mesma insuficiência de MOS ocorreu na área SPC-29, mas nesse caso devido ao revolvimento do solo que acelerou a oxidação da MOS, visto que o aporte de resíduos culturais na área é semelhante as sob SPD, por utilizarem a mesma sucessão de culturas. No CE os valores mais negativos de delta13C observados em relação a PA-20 representam a predominância de plantas de ciclo fotossintético C3. E o mesmo padrão significativo de enriquecimento de delta13C e delta15N no solo em profundidade ocorreu devido à mineralização da MOS, exceto nos valores de delta13C na PA-20 provavelmente a gradativa substituição da MOS original. Os menores valores de delta15N no Cerrado podem estar indicando maior fixação biológica de N em relação à pastagem. Da MOS original do CE, 83% foi substituída na área PA-20 e apesar da elevada substituição, demonstra que baixa produtividade da gramínea pode ter influenciado no menor estoque de C da área em relação ao CE. Não foram verificadas diferenças nos valores de delta13C e delta15N entre as classes de agregados em cada área de pesquisa. Os valores de C e N microbiano (Cmic e Nmic), assim como as relações com os teores de C e N totais, e o qCO2 foram influenciados pelas estações sazonais, sendo maiores na época chuvosa, exceto para o qCO2. Menores valores de qCO2 na época chuvosa refletiram maior eficiência de imobilização de C na biomassa microbiana. Para as áreas sob uso da terra, os maiores valores de Cmic e Nmic foram observados na PA-20 e os menores no SPC-29. Esses resultados indicaram melhores condições ao desenvolvimento microbiano na PA-20 provavelmente ao cultivo da gramínea, a excreção dos animais e a reforma da área (dezembro/2007). A adoção do SPD foi importante fator no aumento do Cmic e Nmic em relação ao SPC, possivelmente ao não revolvimento do solo e aporte de resíduos e superfície, que com o tempo de implantação adaptou a biomassa microbiana a uma nova condição. O Cmic e o Nmic indicaram alterações nas áreas implantadas em relação ao Cerrado e apontou maior equilíbrio da microbiota nessa área / The Savannah biome occupies 20% of the Brazilian territory, approximately, and of their 207 million hectares, 14 are taken by agriculture (grains productions) and 50 for farming (cultivated pastures). In that way, the knowledge of soil organic matter (SOM) dynamics and the soil aggregation with the different uses and agricultural handlings after the conversion of the native system is very important for the socioeconomic development, environmental preservation and the sustainability of the productive systems. Therefore, the objective of this research was to evaluate the alterations of C and N stocks, the aggregation, the SOM fractionation, the origin of C and N (delta13C e delta15N) - and the microbiological properties of the soil. The study was accomplished in a Oxisol (clayey Red Dystrophic Latosol) with 50-70% of clay in the municipal district of Rio Verde (Goias state, Brazil) (\'17GRAUS\'39\'07\'\'S and \'51GRAUS\'06\'49\'\'W). The areas consisted of a native system of Savannah (CE) phytophysionomy (Cerradão), a pasture of low productivity with 20 years (PA -20), a conventional till with 29 years (SPC -29) and four no-till areas with 3 (SPD -3), 7 (SPD -7), 10 (SPD -10) and 15 (SPD -15) years of use. The soil samples from different depths (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 and 30-40cm) were collected in July of 2006 (dry seasonal) and February of 2007 (rainy seasonal). The soil C stock, besides having compared among the study areas, its were also compared to the results obtained at the same places in a study accomplished previously, 3 years ago (2004). The C content and stock were higher (0-40cm) in the areas under CE, SPD-15 and SPD-10 and the bulk soil was lower in relation to the other areas. In the medium period of 3 years (2004 to 2007) there were not statistical differences among the storage of C, while the bulk soil were increased significantly in the areas SPC-29 and SPD-7. The areas under SPD showed medium rate of annual C accumulation in the soil valued to as 1.17 Mg ha-1. Those results suggested that the practice of SPD in the verified areas, preceded by 9 years of cultivation under SPC system, it took approximately ten years for the re-establishment of the C stock similar to the original vegetation (CE). Similar aggregation of the soil was verified in the dry and rainy seasons, with predominance of aggregates > 2.00mm in all areas and soil layers evaluated. In CE and in the PA-20 the largest mean weighed diameters (MWD) and amounts of aggregates were observed > 2,00mm, and the till systems affected negatively that variables. In the different agricultural systems, SPD had the largest values MWD and aggregates > 2.00mm in comparison with SPC-29 in the layer 0-5cm of soil. In relation to light free fraction from SOM and C and N in the soil aggregates, CE and SPD-15 in comparison to other areas indicated larger values, with intermediate SPD-10 (except N). The C content, mainly in the aggregate class > 0,25mm (layer 0-5cm of soil), DMP and C stock C (0-20cm) showed positive correlation. In that way, the observations regarding C and the soil aggregation showed that the preservation and the maintenance of the aggregates class > 0.25mm were fundamental processes to the largest levels of C observed in CE, SPD-10 and SPD-15 systems. The amount of light free fraction verified, responsible component for the maintenance soil aggregates, is in agree with the observed correlation. In the PA-20 area, even with high soil aggregation, probably for the low productivity of the grassy, there was not enough readiness of C (through SOM) for the maintenance of the aggregates classes, resulting in the smallest storage of C in relationship the other areas (except to SPC -29). The same deficiency of SOM happened in the area SPC-29, but in that case due to the rotation of the soil that accelerated the oxidation of the SOM, because the contribution of cultural residues in the area is similar to SPD, because these use the same cultures succession. The more negative values of delta13C observed in CE is due by the higher predominance of plants with C3 photosynthetic cycle. The same significant pattern of enrichment of delta13C and delta15N happened in the depth of the soil due to the SOM mineralization, with exception of the delta13C values in the PA-20 systems, due probably by the gradual substitution of the original SOM in the 20 years of CE transfer to PA-20 systems. The smallest delta15N values in CE system can be indicating larger N biological fixation in relation to the pasture. Of the original SOM of CE, 83% was exchange in the PA-20 area and in spite of the high exchange, the lowers productivity of the grassy might have influenced in the smallest C stock in the PA-20 to CE system. Differences were not verified in the values of delta13C e delta15N among the soil aggregates classes in each researched area. The microbial C e N values (Cmic and Nmic), as well as the relationship with the C e N contents and the qCO2 were influenced by the seasonal stations, being C e N larger and the qCO2 smaller at the rainy seasonal. The smaller qCO2 values in the rainy seasonal reflect the largest efficiency of C immobilization in the microbial biomass. The largest values of Cmic and Nmic were observed in the PA-20 and the smallest in SPC -29. Those results indicated better conditions to the microbial development in the PA-20 probably due to the grassy cultivation, the animal excretion and the reform of the area (December /2007). The adoption of SPD was an important factor in the Cmic and Nmic increase in relation to SPC, possibly due to the non soil rotation, the contribution of vegetables residues on the soil surface and- better microbial biomass adapted to the new condition of NT implantation. The Cmic and Nmic indicated alterations in the new areas implanted in relation to the CE and it pointed larger balance of the microbiota in CE system

A dinâmica do carbono, nas fases orgânica, inorgânica e gasosa, foi analisada em um ponto na Baía de Caxiuanã e em três pontos no seu afluente Rio Curuá (porções superior, intermediária e inferior) um sistema fluvial de escoamento lento na Amazônia Oriental (Brasil estado do Pará) durante 31 campanhas, de janeiro de 2007 até dezembro de 2009. O objetivo foi avaliar mudanças intra e inter-anuais como função da hidrologia neste preservado rio de água preta. Medições em diferentes profundidades mostraram a formação de estratos físico-químicos, evidenciando o aspecto lêntico nos setores médio e baixo do rio Curuá, com eventos de concentrações extremamente baixas de oxigênio dissolvido durante o período de cheia, como conseqüência da entrada de insumos e da decomposição da matéria orgânica dos ecossistemas terrestres. Devido a esse aspecto, o DOC foi a forma dominante das fases orgânica e inorgânica do carbono, mostrando positiva e significativa correlação com o nível do rio, como resultado de um grande controle de entrada de insumos laterais. As formas particuladas orgânicas não mostraram as mesmas características em nenhum ponto, provavelmente em função da reduzida corrente de água que permite a rápida deposição desses materiais logo após sua entrada no sistema fluvial. As concentrações mais elevadas de CPOC e FPOC observadas na Baía de Caxiuanã parecem ser um sinal da presença de comunidade de fitoplâncton assim como da influência do vento, que ressuspende os sedimentos de fundo nesse ambiente. A concentração de dióxido de carbono exibiu altos valores comparados com a atmosfera, ratificando a bem conhecida característica heterotrófica dos rios amazônicos. Além disso, os baixos níveis de oxigênio observados induziram o consumo de matéria orgânica por bactérias anaeróbias, resultando em altas concentrações de metano, como observado no setor médio do rio Curuá. Assim como ocorreu com as formas particuladas orgânicas, os aspectos ecológicos e geológicos singulares da Baía de Caxiuanã distinguem seu habitat pelos baixos valores de dióxido de carbono quando comparados com a atmosfera, revelando um ambiente com diferente dinâmica biogeoquímica. / Dynamic of carbon, at organic, inorganic, and gas phases, was analyzed in one station at Caxiuanã Bay and three stations on its tributary Curuá River (upper, middle and lower sections) a slow flowing river system in Eastern Amazon (Brazil Pará State) during 31 campaigns, from January 2007 through December 2009. The objective was to evaluate intra and interannual changes as function of hydrology in this undisturbed blackwater river. Measures on different depths showed formation of physicochemical strata, evidencing the lentic aspect on middle and lower sections of Curuá River, with events of extremely low concentrations of dissolved oxygen during high water level, as a consequence of inputs and decomposition of organic matter from terrestrial ecosystems. Due to this aspect, DOC was the dominant form of organic and inorganic carbon phases, showed positive and significant correlation with river stage level for all sites, as result of a large control by lateral inputs. Particulate organic forms did not show the same characteristics in any station, probably as function of reduced water current which enable rapid deposition of these materials soon after their entrance on river system. The higher concentrations of CPOC and FPOC observed at Caxiuanã Bay seem to be a signal of presence of phytoplankton community as well as wind influence which resuspend bottom sediments in this environment. Carbon dioxide concentration on river exhibited higher values compared to atmosphere, ratifying the well-known heterotrophic characteristic of Amazon rivers. Furthermore, observed low levels of oxygen induced organic matter consumption by anaerobic bacteria, resulting in high concentrations of methane, as observed in the middle section of Curuá River. As occurred with particulate organic forms, the singular geologic and ecologic aspects of Caxiuanã Bay distinguish its habitat by low values of carbon dioxide when compared to atmosphere, revealing an environment with different biogeochemical dynamic.

O presente trabalho consistiu na produção de uma síntese sobre os principais aspectos do ciclo biogeoquímico do carbono, envolvendo aspectos recentes do efeito estufa na atmosfera, sendo também contextualizadas as políticas públicas e seus mecanismos sócio-econômicos; inserida num contexto atual, das mudanças climáticas, intimamente relacionadas à Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima, Protocolo de Kyoto e Mecanismos de Desenvolvimento Limpo. Os ecossistemas terrestres prestam enorme contribuição de serviços ambientais ao homem na forma de oferta de água, alimentos e insumos gerais. Estes ganhos são sustentáveis na medida em que haja um equilíbrio estável entre a entrada e saída de certas variáveis. Ainda não se entende satisfatoriamente a funcionalidade dos ecossistemas naturais e sua plena interação com o clima, nas escalas local, regional e global; portanto, é uma responsabilidade social antecipar o entendimento dessa relação, antes que tudo se transforme. Não se sabe ao certo todas as conseqüências do aumento excessivo na temperatura terrestre, mas são esperadas alterações profundas em diversos ecossistemas, por exemplo: descongelamento das calotas polares e o conseqüente alagamento de regiões costeiras, alterações de intensidade e freqüência de chuvas, e alteração do metabolismo vegetal. São também previstas conseqüências na mudança das zonas climáticas e agrícolas e o desaparecimento de espécies sensíveis a esta mudança de temperatura. Procurando atingir o objetivo final da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima, em Kyoto – Japão, foi proposto o Protocolo de Kyoto, no sentido de possibilitar alcançar a estabilização das concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera, num nível que não interfira perigosamente no sistema climático. Estabelece metas e prazos para controlar num primeiro esforço os principais gases de efeito estufa. Foram estabelecidos três mecanismos para auxiliar os países desenvolvidos no cumprimento de suas metas de redução ou limitação de emissões de gases de efeito estufa. Um desses mecanismos foi definido como Mecanismo de Desenvolvimento Limpo - MDL, sua implementação interessa particularmente aos países em desenvolvimento, pois permitirá a transferência de recursos e tecnologias para a redução de emissões. Neste contexto, exigi-se da classe cientifica respostas mais precisas e rápidas do entendimento de todos os processos envolvidos. O acompanhamento de projetos é importante, gerando informações para análises técnicas, científicas, sociais, ambientais e econômicas, que serão demandadas nas futuras negociações relativas à mitigação da mudança do clima. / The present work intends to present a synthesis of the information which is distributed in several areas. It approaches the main aspects of the global carbon cycle, including the recent greenhouse effect in the atmosphere, also including the political argumentation and the socioeconomic mechanisms associated. The work also brings a critical revision of the framework related to the United Nations Framework Convention on the Climate Change, the Kyoto Protocol and the Clean Development Mechanism. The terrestrial ecosystems provide enormous contribution of environmental services to the human beings in terms of water, foods, and general inputs supplies. The sustainability of this provision relies on the maintenance of the input/output equity of matter and energy throughout time. There is still no clear understanding of the natural ecosystems functioning and their interactions with climate in a broad perspective, from local to regional and global scales. Therefore it is a social responsibility to anticipate the understanding of this relation, before everything changes. The effects on the ecosystems of the temperature increase in the Earth surface are not fully understood, but strong changes are expected and some are already being measured in several ecosystems, for instance: mountain glaciers and the ice cap in the North Pole are declining, with foreseeable consequences of increasing sea level and flooding of coastal areas; changes in the cycle and intensity of rain events; changes in plant metabolism and distribution of agricultural species, interfering in food production and safety. The Kyoto Protocol was proposed aiming to achieve the objectives of the United Nations Framework Convention on the Climate Change, building the legal and political background for the Nations to lessen and stabilize the concentrations of greenhouse gases in the atmosphere. The Protocol established mechanisms for reduction and mitigation of greenhouse gases emissions including developed and developing countries. In terms of economical and technological gains, the Clean Development Mechanism – CDM, was one of the proposed mechanism of the Kyoto Protocol, which is particularly interesting to the developing countries. This mechanism allows resources and technologies transference for the reduction of GHG emissions in developing countries. In this context, the scientific community is an important component to bring more precise and fast answers to the understanding of all of the processes related to the actual influence of the Human kind in the planet.

Sustainability is one of the biggest goals of humankind in the new millennium. An increasing global demand on agricultural products stimulates agricultural expansion in Brazil, especially in the Southwestern Amazon, namely in the Cerrado and Amazon biomes. A better understanding of biogeochemical cycles and their influence on natural and agricultural systems is key to achieve environmental sustainability and improve agricultural efficiency. These biogeochemical cycles are driven by microbes, and the aim of this thesis was to correlate microbial functional group abundances with differences in carbon, nitrogen, and greenhouse gas cycles in response to land use changes in Southwestern Amazon soils. This work was performed at the University of São Paulo, Brazil, and at the University of Massachusetts Amherst, USA, while the candidate was enrolled in Ph.D. programs at both universities. The thesis is composed of five studies. The first study shows that land use change from Cerrado and forest to agriculture (soybean, Glycine max (L. Merrill), in succession with other crops) or pasture (Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) did not reduce soil microbial diversity but changed microbial structure. The second study, a physicochemical background for this land use conversion, describes the alteration of C and N stocks, soil chemical parameters, and microbiological parameters such as biomass, biological C stocks, and changes in the abundance of prokaryotes and fungi. In the third and fourth studies microcosm experiments depict how the agricultural change to soybean and Brachiaria alter the original microbial structure found in forest or cerrado. These studies focused on abundances of key biogeochemical genes (amoA, nirK, nirS, norB, nosZ, mcrA, and pmoA) and correlated gene copy abundances with C, N, and GHG measurements. In the fifth study, in situ soil surveys and GHG samplings were used to characterize the changes from forest to pasture (B. brizantha, 25 years) or soybean crop system (for 2 years or 25 years in succession). We found correlations between genes and processes, indicating that gene abundances provide important microbial information for the understanding of the targeted biogeochemical cycles. Land use, rather than plant species, promotes alterations in microbial gene abundances and processes. During the survey period, forest exhibited higher microbial activity, resulting in higher nitrate availability and N2O emissions. These processes were correlated with higher abundances of process related genes. Nitrate and N2O emissions were lower in agricultural and pasture soils. CO2 emission was higher in the two-year-old soybean plot. The forest and two-year-old soybean plots acted as a sink for CH4, while the pasture plots represented a source of it. The results validated the use of gene abundance determination as a valuable tool to better understand C, N, and GHG processes. The genes nirK, nosZ, and 16S rRNA presented the best correlations with the processes. A larger temporal and spatial analysis is needed to infer statements on the processes dynamics due to land use change. For the first time gene abundance measurements were used to integrate the C, N and GHG cycles, giving insights into land use changes in Southwestern Amazon / Sustentabilidade é um dos maiores objetivos da humanidade no novo milênio. Uma demanda crescente por produtos agrícolas tem estimulado a expansão agrícola no Brasil, especialmente no Sudoeste da Amazônia, nos biomas Cerrado e Amazônia. Um melhor entendimento dos ciclos biogeoquímicos e suas influências em sistemas naturais e agrícolas é chave para se alcançar sustentabilidade ambiental e aumentar eficiência agrícola. Esses ciclos biogeoquímicos são guiados por microrganismos, e o objetivo dessa tese foi correlacionar abundância de grupos funcionais de microrganismos com carbono, nitrogênio e gases de efeito estufa (GEE) em resposta a mudança do uso da terra em solos do sudoeste da Amazônia. Esse trabalho foi realizado na Universidade de São Paulo e na Universidade de Massachusetts Amherst enquanto o doutorando esteve matriculado nas duas universidades. A tese é composta de cinco estudos. O primeiro estudo mostra que a mudança no uso da terra de Cerrado e floresta para agricultura (soja, Glycine max (L. Merrill), em sucessão com outros cultivos) ou pastagem (Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) não reduz diversidade microbiana, mas muda sua estrutura. O segundo estudo descreve as alterações nos estoques de C, N, parâmetros químicos e microbiológicos da conversão de Cerrado para agricultura e pastagem. No terceiro e no quarto estudos, microcosmos foram usados para avaliar a influência de soja e braquiária na microbiota dos solos. Genes chaves dos processos biogeoquímicos (amoA, nirK, nirS, norB, nosZ, mcrA, e pmoA) foram quantificados e correlacionados com C, N e GEE. No quinto estudo, coletas in situ de solo e gases foram usadss para caracterizar a mudança do uso da terra de floresta para pastagem (braquiária, 25 anos) e para agricultura (soja, segundo ano, e soja, 25 anos, em sucessão com outras culturas). Correlações entre genes e processos foram encontradas, indicando que abundância gênica fornece importantes informações para o entendimento dos ciclos biogeoquímicos. Mudança no uso da terra como um todo, mais do que a mudança de vegetação, promove as alterações na abundância gênica e processos do solo. Durante o período de coleta, floresta exibiu maior atividade microbiana, resultando em maior disponibilidade de nitrato e emissão de N2O. Esses processos correlacionam com maior abundância dos genes relacionados aos processos. Quantidades de nitrato e N2O foram menores em agricultura e pastagem. As emissões de CO2 foram maiores na área de soja de segundo ano. Os solos de floresta e soja de segundo ano se mostraram como drenos de metano, enquanto que a pastagem foi uma fonte de emissão. Os resultados validam o uso de abundância gênica como uma técnica valiosa para um melhor entendimento dos ciclos do C, N e GEE. Os genes nirK, nosZ, e 16S rRNA apresentaram as melhores correlações com os processos. Uma análise temporal e espacial mais abrangente é necessária para generalizações sobre a dinâmica dos processos na região estudada. Pela primeira vez abundância gênica foi usada para integrar os ciclos do C, N e GEE, colaborando para um melhor entendimento dos processos relacionados à mudança no uso da terra no sudoeste da Amazônia