NÓBREGA, G. N. Blue carbon em solos de manguezais do semiárido: importância, métodos de quantificação e emissão de gases C-CO2. 2013. 99 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Solos e Nutrição de Plantas) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2014-08-25T20:45:13Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_gnnóbrega.pdf: 2684695 bytes, checksum: 30a6ab2f2c0679cc3fcb2af89f6112f2 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-08-27T23:08:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_gnnóbrega.pdf: 2684695 bytes, checksum: 30a6ab2f2c0679cc3fcb2af89f6112f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-27T23:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_gnnóbrega.pdf: 2684695 bytes, checksum: 30a6ab2f2c0679cc3fcb2af89f6112f2 (MD5) Previous issue date: 2013 / This work was divided into three chapters and aimed to: 1) Quantify the blue carbon soils stock at Ceará state (NE-Brazil); 2) Evaluate the methods for quantifying soil organic carbon (SOC) in the mangroves; and 3) evaluate the greenhouse gas (CO2 and CH4) emission from mangrove soils. In the first chapter, associations of the phytoecological units (PU) with soil types from Ceará were processed through geoprocessing techniques, combining the information of soil bulk density and carbon content in the soil classes contained in each PU. Results show that the carbon mass in the soils are estimated in 374,123,384.15 Mg. The mangrove contribute to 0.35 % of the carbon mass, since their area does not exceed 0.1% of the state. On the other hand, the carbon stock (CS) data indicate that mangroves store 8241.39 Mg C km-2, equivalent to 3 times the CS mean of the remaining states. This result could be even more important if the mangroves were under less human impact. The second chapter SOC contents were quantified by different chemical (variations in the Walkley & Black), spectral reflectance and thermogravimetric methods and the results were compared with those obtained using elemental analyzer (EA). Regarding chemical analysis, the use of dried samples favored the accuracy of the chemical method, since it promoted the oxidation of the reduced compounds which causes interference. The use of external heating sources resulted in a greater interference in the chemical method and, in a 6M H2SO4 concentration, the chemical method presented viable to quantify COS in mangroves. The spectral reflectance technique showed weak correlations with carbon values obtained by AE, precluding the use of this method and making necessary further studies to the suitability of this method to quantify SOC in mangroves. The results obtained by thermogravimetry showed the strongest correlation with AE (r = 0.927), characterized as the most suitable method for the quantification of SOC, since a correction factor (f = 0.27) is applied for the conversion of soil organic matter values in SOC. In the last chapter, the average CO2 and CH4 flow were quantified and the values were correlated with soil attributes. CO2 fluxes ranged from 16.4 ± 3.7 to 44.4 ± 2.2 mg m-2 h-1. The highest CO2 emission was determined by soil conditions (higher EC, higher concentration of dissolved organic carbon and lower degree of pyritization). The CO2 emissions in mangrove soils corresponds to only 2% of the flow caused by agriculture. The CH4 concentrations were below the detection limit of the equipment used, and thus the average flow of methane cannot be quantified. The low methane flow is related to the abundance of electron acceptors more energetic which prevent methanogenesis and to the presence of microorganisms that oxidize CH4 before it reach the atmosphere. / Este trabalho foi dividido em três capítulos e teve por objetivos: 1) Quantificar o estoque de blue carbon nos solos do Ceará; 2) Avaliar os métodos de quantificação de carbono orgânico dos solos (COS) nos manguezais; 3) Avaliar a emissão de gases de efeito estufa (CO2 e CH4) oriunda dos solos dos manguezais cearenses. No primeiro capítulo, foram feitas associações das unidades fitoecológicas (UF) com os tipos de solos cearenses por meio de técnicas de geoprocessamento, combinando as informações da densidade do solo e dos teores de carbono nas classes de solo contidas em cada UF. Os resultados mostram que a massa de carbono contido no solo cearense é estimada em 374.123.384,15 Mg. Os manguezais contribuem com 0,35 % da massa de carbono, uma vez que suas área não ultrapassa 0,1% do Ceará. Por outro lado, os dados do estoque de carbono (EC) indicam que os manguezais armazenam 8.241,39 Mg C km-2 , equivalente a 3 vezes o EC das demais UF. Este resultado poderia ser ainda mais importantes caso os manguezais cearenses estivessem sob um menor impacto antrópico. No segundo capítulo, os teores de COS foram quantificados por meio de diferentes métodos químicos (variações do método Walkley & Black), reflectância espectral e termogravimetria cujos resultados foram comparados com os obtidos por meio do analisador elementar (AE). No tocante às análises químicas, a secagem das amostras favoreceu a acurácia do método químico, uma vez que esta promoveu a oxidação dos compostos reduzidos causadores de interferência. A utilização de fontes externas de aquecimento acarretou em maior interferência no método químico e, sob uma concentração de H2SO4 6 M, o método químico apresentou-se viável para a quantificação do COS em manguezais. A utilização da técnica de reflectância espectral apresentou correlações fracas com os valores de carbono via AE, o que impossibilitou a utilização deste método, fazendo necessário um estudo mais aprofundado para a adequação deste método ao estudo do COS em manguezais. Os resultados obtidos pela termogravimetria apresentaram a correlação mais forte com AE (r = 0,927), caracterizando como o método mais adequado para a quantificação do COS, desde que utilizado um fator de correção (f = 0,27) para a conversão dos valores de matéria orgânica do solo em COS. No último capítulo, foram quantificados os fluxos médios de CO2 e CH4 correlacionando os valores de fluxo com os atributos do solo. Os fluxos de CO2 variaram entre 16,4±3,7 e 44,4±2,2 mg m-2 h-1. A maior emissão de CO2 foi determinada pelas condições edáficas (maior EC, maior concentração de carbono orgânico dissolvido e menor grau de piritização). Em média, os emissões de CO2 em solos de mangue corresponde a apenas 2% da emissão causada pela agricultura. As concentrações de CH4 estiveram abaixo do limite de detecção do equipamento utilizado e, portanto, o fluxo médio de metano não pode ser quantificado. O baixo fluxo de metano está relacionado à abundância de aceptores de elétrons mais energéticos que impendem a metanogênese, além da presença de microrganismos que oxidam o CH4 antes deste alcançar a atmosfera.

In no-tillage areas, the pig slurry is applied on the cultural residues, as much as cover or commercial crops. A few research information exists involving the soil carbon dynamics with this modality of pig slurry application. A better understanding of soil carbon dynamics during the decomposition of pig slurry and cultural residues is necessary, as much of the environmental point of view as of the maintenance and improvement of soil quality. This work was carried out in laboratory conditions, with the objective of evaluating the dynamics of the carbon during the decomposition of 13C-labelled wheat straw and pig slurry, used separately or mixed, with and without soil incorporation. In a Hapludalf soil and using an entirely randomized design were evaluated the following treatments, with four replications: T1 - Soil; T2 - Soil + straw in surface; T3 - Soil + incorporated straw; T4 - Soil + pig slurry in surface; T5 - Soil + pig slurry incorporated; T6 - Soil + pig slurry incorporated + straw in surface; T7 - Soil + pig slurry incorporated + incorporated straw; T8 - Soil + straw in surface + pig slurry in surface. The soil humidity was adjusted for 100% of the field capacity and the incubation was carried out for 95 days with temperature kept in 25ºC. The C-CO2 evolution and its isotopic 13C excess were evaluated continually and, periodically, the amounts of remaining C straw and C soil, with their respective 13C isotopic excess. The apparent C mineralization of pig slurry didn't increased with its soil incorporation, which just favored the straw C mineralization. In the treatments with wheat straw, with and without pig slurry, the apparent C mineralization (C-CO2) of straw in 95 days was, on average, of 58,4%, while the real C straw mineralization (13C-CO2) was of 45,8%, evidencing the occurrence of positive "priming effect." Despite of the high C/N (65,2) of wheat straw, its C mineralization just increased when was maintained in soil surface and the pig slurry were applied on the straw. In this condition, where the contact of straw with the soil is deficient, the presence of N mineral of pig slurry favored the heterotrophic microbial population, responsible for straw decomposition. With the higher contact of the straw with the soil, for its incorporation, the microorganisms supplied their N needs for biosynthesis from straw and soil organic matter mineralization, independently of N from pig slurry application. At the end of the experiment, the balance of 13C (13C-straw + 13C-soil + 13C-CO2), indicated that, in the average of all treatments, about 24% of the applied 13C with the straw were not recovered, probably for the incomplete capture of the 13C-CO2 liberated and for the difficulty in recovering the straw completely, in the treatments in that it was incorporated to the soil / Em áreas de plantio direto, os dejetos de suínos são aplicados sobre os resíduos culturais, tanto de plantas de cobertura de solo como das culturas comerciais. Existem poucas informações de pesquisa envolvendo a dinâmica do carbono no solo com esta modalidade de aplicação dos dejetos. Uma melhor compreensão da dinâmica do carbono durante a decomposição de dejetos de suínos e resíduos culturais é fundamental, tanto do ponto de vista ambiental quanto da manutenção e melhoria da capacidade produtiva do solo. Este trabalho foi conduzido, em condições de laboratório, com o objetivo de avaliar a dinâmica do carbono durante a decomposição de palha de trigo enriquecida com 13C e dejetos líquidos de suínos, utilizados isoladamente ou misturados, com e sem incorporação ao solo. Num Argissolo Vermelho distrófico arênico e utilizando o delineamento experimental inteiramente casualizado, com quatro repetições, foram avaliados os seguintes tratamentos: T1- Solo; T2- Solo + palha em superfície; T3- Solo + palha incorporada; T4- Solo + dejetos em superfície; T5- Solo + dejetos incorporados; T6- Solo + dejetos incorporados + palha em superfície; T7- Solo + dejetos incorporados + palha incorporada; T8- Solo + palha em superfície + dejetos em superfície. A umidade do solo foi ajustada para 100% da capacidade de campo e a incubação foi conduzida durante 95 dias a uma temperatura de 25ºC. Foram avaliados, continuamente, a liberação de C-CO2 e o seu excesso isotópico em 13C e, periodicamente, as quantidades remanescentes de matéria seca e de C da palha e de C no solo, com seus respectivos excessos isotópicos em 13C. A mineralização aparente do C dos dejetos não aumentou pela sua incorporação ao solo, a qual favoreceu apenas a mineralização do C da palha. Nos tratamentos com palha de trigo, com e sem dejetos, a mineralização aparente do C da palha (C-CO2) aos 95 dias foi, em média, de 58,4%, enquanto a mineralização real (13C-CO2) foi de 45,8%, evidenciando a ocorrência de efeito priming positivo. Apesar da elevada relação C/N (65,2) da palha de trigo, a sua mineralização aumentou apenas quando ela foi mantida na superfície do solo e os dejetos suínos foram aplicados sobre a mesma. Nessa condição, em que o contato da palha com o solo é deficiente, a presença do N mineral dos dejetos favoreceu a população microbiana heterotrófica, responsável pela decomposição da palha. Com o maior contato da palha com o solo, pela sua incorporação, os microrganismos atenderam sua demanda em N para a biossíntese a partir da mineralização da palha e da matéria orgânica do solo, independentemente do N aplicado com os dejetos. Ao final do experimento, o balanço de 13C (13C-palha + 13C-solo + 13C-CO2), indicou que, na média de todos os tratamentos, aproximadamente 24% do 13C aplicado com a palha não foram recuperados, provavelmente pela captura incompleta do 13C-CO2 liberado e pela dificuldade em recuperar completamente a palha nos tratamentos em que ela foi incorporada ao solo

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho foi dividido em trÃs capÃtulos e teve por objetivos: 1) Quantificar o estoque de blue carbon nos solos do CearÃ; 2) Avaliar os mÃtodos de quantificaÃÃo de carbono orgÃnico dos solos (COS) nos manguezais; 3) Avaliar a emissÃo de gases de efeito estufa (CO2 e CH4) oriunda dos solos dos manguezais cearenses. No primeiro capÃtulo, foram feitas associaÃÃes das unidades fitoecolÃgicas (UF) com os tipos de solos cearenses por meio de tÃcnicas de geoprocessamento, combinando as informaÃÃes da densidade do solo e dos teores de carbono nas classes de solo contidas em cada UF. Os resultados mostram que a massa de carbono contido no solo cearense à estimada em 374.123.384,15 Mg. Os manguezais contribuem com 0,35 % da massa de carbono, uma vez que suas Ãrea nÃo ultrapassa 0,1% do CearÃ. Por outro lado, os dados do estoque de carbono (EC) indicam que os manguezais armazenam 8.241,39 Mg C km-2 , equivalente a 3 vezes o EC das demais UF. Este resultado poderia ser ainda mais importantes caso os manguezais cearenses estivessem sob um menor impacto antrÃpico. No segundo capÃtulo, os teores de COS foram quantificados por meio de diferentes mÃtodos quÃmicos (variaÃÃes do mÃtodo Walkley & Black), reflectÃncia espectral e termogravimetria cujos resultados foram comparados com os obtidos por meio do analisador elementar (AE). No tocante Ãs anÃlises quÃmicas, a secagem das amostras favoreceu a acurÃcia do mÃtodo quÃmico, uma vez que esta promoveu a oxidaÃÃo dos compostos reduzidos causadores de interferÃncia. A utilizaÃÃo de fontes externas de aquecimento acarretou em maior interferÃncia no mÃtodo quÃmico e, sob uma concentraÃÃo de H2SO4 6 M, o mÃtodo quÃmico apresentou-se viÃvel para a quantificaÃÃo do COS em manguezais. A utilizaÃÃo da tÃcnica de reflectÃncia espectral apresentou correlaÃÃes fracas com os valores de carbono via AE, o que impossibilitou a utilizaÃÃo deste mÃtodo, fazendo necessÃrio um estudo mais aprofundado para a adequaÃÃo deste mÃtodo ao estudo do COS em manguezais. Os resultados obtidos pela termogravimetria apresentaram a correlaÃÃo mais forte com AE (r = 0,927), caracterizando como o mÃtodo mais adequado para a quantificaÃÃo do COS, desde que utilizado um fator de correÃÃo (f = 0,27) para a conversÃo dos valores de matÃria orgÃnica do solo em COS. No Ãltimo capÃtulo, foram quantificados os fluxos mÃdios de CO2 e CH4 correlacionando os valores de fluxo com os atributos do solo. Os fluxos de CO2 variaram entre 16,4Â3,7 e 44,4Â2,2 mg m-2 h-1. A maior emissÃo de CO2 foi determinada pelas condiÃÃes edÃficas (maior EC, maior concentraÃÃo de carbono orgÃnico dissolvido e menor grau de piritizaÃÃo). Em mÃdia, os emissÃes de CO2 em solos de mangue corresponde a apenas 2% da emissÃo causada pela agricultura. As concentraÃÃes de CH4 estiveram abaixo do limite de detecÃÃo do equipamento utilizado e, portanto, o fluxo mÃdio de metano nÃo pode ser quantificado. O baixo fluxo de metano està relacionado à abundÃncia de aceptores de elÃtrons mais energÃticos que impendem a metanogÃnese, alÃm da presenÃa de microrganismos que oxidam o CH4 antes deste alcanÃar a atmosfera / This work was divided into three chapters and aimed to: 1) Quantify the blue carbon soils stock at Cearà state (NE-Brazil); 2) Evaluate the methods for quantifying soil organic carbon (SOC) in the mangroves; and 3) evaluate the greenhouse gas (CO2 and CH4) emission from mangrove soils. In the first chapter, associations of the phytoecological units (PU) with soil types from Cearà were processed through geoprocessing techniques, combining the information of soil bulk density and carbon content in the soil classes contained in each PU. Results show that the carbon mass in the soils are estimated in 374,123,384.15 Mg. The mangrove contribute to 0.35 % of the carbon mass, since their area does not exceed 0.1% of the state. On the other hand, the carbon stock (CS) data indicate that mangroves store 8241.39 Mg C km-2, equivalent to 3 times the CS mean of the remaining states. This result could be even more important if the mangroves were under less human impact. The second chapter SOC contents were quantified by different chemical (variations in the Walkley & Black), spectral reflectance and thermogravimetric methods and the results were compared with those obtained using elemental analyzer (EA). Regarding chemical analysis, the use of dried samples favored the accuracy of the chemical method, since it promoted the oxidation of the reduced compounds which causes interference. The use of external heating sources resulted in a greater interference in the chemical method and, in a 6M H2SO4 concentration, the chemical method presented viable to quantify COS in mangroves. The spectral reflectance technique showed weak correlations with carbon values obtained by AE, precluding the use of this method and making necessary further studies to the suitability of this method to quantify SOC in mangroves. The results obtained by thermogravimetry showed the strongest correlation with AE (r = 0.927), characterized as the most suitable method for the quantification of SOC, since a correction factor (f = 0.27) is applied for the conversion of soil organic matter values in SOC. In the last chapter, the average CO2 and CH4 flow were quantified and the values were correlated with soil attributes. CO2 fluxes ranged from 16.4  3.7 to 44.4  2.2 mg m-2 h-1. The highest CO2 emission was determined by soil conditions (higher EC, higher concentration of dissolved organic carbon and lower degree of pyritization). The CO2 emissions in mangrove soils corresponds to only 2% of the flow caused by agriculture. The CH4 concentrations were below the detection limit of the equipment used, and thus the average flow of methane cannot be quantified. The low methane flow is related to the abundance of electron acceptors more energetic which prevent methanogenesis and to the presence of microorganisms that oxidize CH4 before it reach the atmosphere.