Made available in DSpace on 2017-07-25T19:30:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clever Briedis.pdf: 4087599 bytes, checksum: 64bf948d38a2d30c665009b6581ac7f5 (MD5) Previous issue date: 2015-12-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / No till system (NT), associated to crop rotations with high and varied residues input, has been a very important tool to restore the soil organic carbon (C) stock depleted by long-term soil tillage, like conventional till (CT). However, there is no clear understanding about the potential to soil accumulate C, especially for high weathered soils. It was hypothesized that continuous residue input and less macroaggregation turnover in NT promote greater C accumulation and stabilization, which is the direction to reach the C saturation potential. Furthermore, it was hypothesized that SOC-poor deep soil layers have greater potential to extra C accumulation than at surface layers, and that the nutrient scarcity could be a drive force to C accumulation in subsoil. Therefore, the objectives of this study were: (i) improve the knowledge regarding the mechanisms that govern the C stabilization in different tillage systems (NT vs. CT) and the potential to these tillage systems accumulate C; (ii) evaluate the C stabilization in soil layers with different C saturation deficits and; (iii) assess the C-residue migration into soil organic matter (SOM) fractions in a laboratory incubation experiment. Results showed greater C accumulation in NT than that in PC, both in labile and bound to minerals SOM fractions. Additionally, the bound to minerals SOM fraction fitted to saturation model (asymptotic) for all three sites and indicated that actual soil C is far from the estimated potential to C accumulation. The incubation experiment showed greater CO2-C emission in the 0-20 than that in the 40-100 cm layer. It was related to greater labile SOC, and better fertility attributes in the surface layer, which promoted greater microbial activity. Besides, the C-residue conversion into soil C was greater in the surface soil layer, indicating that the soil microbiota in this layer was more efficient in C cycling. The low pH and the nutrient scarcity of P, Ca2+ e Mg2+ in the 20-40 and 40-100 cm layer were the driving force decreasing microorganism activity and thus, limiting C conversion in deep soil layers. Labile SOM fraction had greater accumulation in the 0-20 cm layer, as a response to a smaller C saturation deficit in this layer. However, C in bound to minerals SOM fraction was specially accumulated in the 20-40 and 40-100 cm layers, indicating that C saturation deficits in deep soil layers stimulate C accumulation in more stabilized SOM fractions. All three sites showed high C accumulation capacity, and the C saturation in the SOM fraction bound to mineral for all 0-20 cm layer will be in 104, 103 and 63 years for Ponta Grossa, Londrina and Lucas do Rio Verde, respectively. Overall sites, C accumulation potential followed: native vegetation > NT > CT. / O sistema plantio direto (PD), fundamentado na rotação de culturas com elevada e variada adição de resíduos, tem sido uma estratégia muito importante para a recuperação dos estoques de carbono (C) orgânico do solo perdidos em decorrência do manejo inadequado do solo. Todavia, ainda são escassas as informações a respeito do potencial máximo que os solos, especialmente os altamente intemperizados, possuem em acumular C. A hipótese desse trabalho foi que a adição constante de resíduos e a manutenção dos macroagregados no PD promove o acúmulo e maior estabilização de C no solo, tornando-se assim, o caminho para atingir o potencial de saturação. Preconizamos também, que as camadas mais profundas do solo possuem maior potencial em armazenar C e esse acúmulo pode ser controlado pela escassez de nutrientes. Dessa forma, os objetivos desse trabalho foram: (1) entender os mecanismos que governam a estabilização e o potencial de acúmulo de C em solos sob PD comparados ao preparo convencional (PC) em experimentos sob sistemas de manejo do solo de longa duração; (2) avaliar a estabilização de C em camadas de solo que apresentam diferentes déficits de saturação de C em experimento de incubação a partir de amostras de solos dos tratamentos sob PD; (3) avaliar a migração do C adicionado via resíduo para diferentes frações da matéria orgânica do solo (MOS). O estudo foi realizado em experimentos de longa duração em sistemas de manejo. Os locais selecionados para o estudo foram Ponta Grossa (PG), Londrina (LDN) e Lucas do Rio Verde (LRV). O tempo de implantação dos experimentos de manejo no momento da coleta de solo era de 29, 23 e 8 anos para PG, LDN e LRV, respectivamente. Todos os solos foram classificados como Latossolos e o teor de argila de cada área era de 650, 710 e 402 g kg-1 em PG, LDN e LRV, respectivamente. Os resultados evidenciaram que o PD, em relação ao PC, proporcionou maior acúmulo de C, tanto em frações lábeis da MOS quanto nas associadas aos minerais. Além disso, a fração associada aos minerais se ajustou ao modelo de saturação de C nos três locais de estudo e foi constatado que os níveis atuais de C estão distantes da saturação. O experimento de incubação mostrou maior emissão de C-CO2 na camada de 0-20, comparada com a de 40-100 cm, e este fato está associado ao maior conteúdo de C lábil e ao maior nível da fertilidade da camada superficial do solo, promovendo a maior atividade microbiana. A eficiência da conversão do C derivado do resíduo cultural em C do solo foi superior na camada superficial, indicando que a microbiota do solo nessa camada foi mais eficaz na ciclagem do C. A escassez dos nutrientes P, Ca2+ e Mg2+ nas camadas de 20-40 e 40 a 100 cm de profundidade atuaram como um fator controlador da atividade microbiana resultando em menor eficiência na conversão em C do solo quando comparada com a camada de 0-20 cm de profundidade. A fração lábil da MOS teve maior acúmulo de C na camada de 0-20 cm, em resposta ao menor déficit de saturação nessa camada, além do melhor nível de fertilidade do solo nesta camada favorecendo o acúmulo de C nas frações mais sensíveis da MOS. Entretanto, na fração associada aos minerais, o acúmulo de C foi superior nas camadas de 20-40 e 40-100 cm de profundidade, demonstrando que o déficit de saturação de C em camadas profundas favorece o acúmulo de C nas frações mais estabilizadas. Os solos dos três locais estudados demonstraram elevada capacidade de acúmulo de C, e a estimativa para a completa saturação de C na fração associada aos minerais na camada de 0-20 cm, é 104, 103 e 63 anos, para Ponta Grossa, Londrina e Lucas do Rio Verde, respectivamente. Nos três locais de estudo, o potencial máximo de acúmulo de C seguiu a ordem: vegetação nativa > PD > PC.

As pastagens são o principal uso da terra no mundo, ocupando dois terços de sua área agricultável e três quartos da área agricultável do Brasil. Quando bem manejadas, as pastagens possuem alta capacidade de estocar C no solo, porém podem perder até 50% do C do solo quando em avançado estágio de degradação. Os objetivos desse trabalho foram quantificar o potencial de sequestro de C e avaliar a dinâmica da matéria orgânica no solo em locais de conversão de pastagens degradadas para bem manejadas no Brasil. Para tanto, foram avaliadas as alterações dos estoques de C no solo nas pastagens do Brasil através de uma meta-análise, bem como os fatores de manejo e as taxas de variações do estoque de C no solo em diferentes status de pastagens. Em sete cronossequências situadas em Vila Bela da Santíssima Trindade (MT), Nova Xavantina (MT), Conquista D\'Oeste (MT), Dueré (TO), Carmolândia (TO) e Paraíso (TO), foram determinadas as alterações na quantidade e na qualidade da Matéria Orgânica do Solo (MOS). Foram determinados os estoques de C e N e as taxas de variação locais. A qualidade da MOS foi avaliada por meio de análise isotópica, fracionamento físico, Índice de Manejo do C (IMC), grau de humificação (HFIL) e teor de C na Biomassa Microbiana (C-BM). Através da meta-análise, estimou-se que no Brasil os solos sob pastagens degradadas apresentam redução dos estoques de C de 0,13 Mg ha-1 ano-1. As pastagens nominais foram capazes de aumentar o estoque de C no solo, enquanto as pastagens melhoradas nem sempre mantiveram os estoques semelhantes aos da vegetação nativa. A recuperação das pastagens promove acúmulo de C no solo na faixa de 0,40 Mg ha-1 ano-1. O cumprimento da meta de recuperação dos 30 milhões de hectares de pastagens resultará no acumúlo de 12 Tg ha-1 ano-1 de C. A degradação das pastagens nos estados do Mato Grosso e Tocantins reduziu os estoques de C no solo numa faixa de -0,06 Mg ha-1 ano-1, enquanto a recuperação das mesmas proporcionou aumento de 0,12 Mg ha-1 ano-1. Nas pastagens avaliadas, cerca de 54% do C é originado das gramíneas cultivadas. A fração orgânica foi a mais sensível às Mudanças de Uso da Terra (MUT), promovendo diminuição dos estoques de C nessa fração. A implantação de pastagens tem impacto negativo na qualidade da MOS, com diminuição do IMC de até 70%. Contudo, se bem manejadas, o IMC das pastagens pode ser superior ao da vegetação nativa, como acontece quando a pastagem é consorciada com Pueraria spp. O C-BM e o grau de humificação não foram alterados após a implantação ou a recuperação das pastagens, não sendo bons indicadores de qualidade da MOS. As alterações dos estoques de C nas frações da MOS e o IMC foram os indicadores mais eficientes de alterações da qualidade da MOS em pastagens. As recuperação de pastagens degradadas promove aumento no estoque de C no solo e melhoria da qualidade da MOS. / Pastures are the main land use in the world, occupying two-thirds of the world\'s arable land and three quarters of agricultural areas of Brazil. When well-managed, pastures have a high capacity to store SOC, but they may lose up to 50 % of stock SOC when in an advanced stage of degradation. The objective of this work was to quantify the potential of carbon sequestration and to evaluate soil organic matter dynamics in the conversion of degraded pastures to well-managed in Brazil. We evaluated changes in stocks SOC in pastures in Brazil through a meta-analysis, determining the management factors and the rates of stocks SOC changes in different pasture status. In seven cronossequences located in Vila Bela da Santíssima Trindade (MT), Nova Xavantina (MT), Conquista D\'Oeste (MT), Dueré (TO), Carmolândia (TO) and Paraíso (TO) were determined the changes in the quantity and quality of soil organic matter (SOM). C and N stocks and rates of local variations were determined. The quality of the SOM was evaluated through isotopic analysis, physical fractionation, C management index (CMI), degree of humification (HFIL) and C content in microbial biomass (MB-C). Through the meta-analysis it was estimated that in Brazil degraded pastures present a reduction of stocks SOC of 0.13 Mg ha-1 year -1. Nominal pastures were able to increase stock SOC, while improved pastures did not always maintain stocks similar to native vegetation. The recovery of pastures promotes the accumulation of C in the soil at the rate of 0.40 Mg ha-1 year -1. Meeting the recovery goal of 30 million ha of pasture will result in the accumulation of 12 Tg C ha-1year -1. The degradation of pastures in the states of Mato Grosso and Tocantins reduces C stocks in the soil at a rate of 0.06 Mg C ha-1 year-1. While the recovery of degraded pastures has the potential to increase C stocks in the soil with rate of 0.12 Mg C ha-1 year-1. In the pastures evaluated, about 54% of the C originates from the cultivated grasses. The organic fraction was the most sensitive to LUC, promoting the decrease of C stocks in this fraction. Pasture implantation has a negative impact on SOM quality, with a reduction in the CMI of up to 70%; however, if managed well, the CMI of pastures may be higher than that of native vegetation. The MB-C and degree of humification were not altered after the implantation or the recovery of the pastures. Changes in C stocks in SOM fractions and CMI were the most efficient indicators of changes in SOM quality in pastures. The recovery of degraded pastures promotes an increase in C stock in the soil and an improvement in the quality of the MOS.

As pastagens são o principal uso da terra no mundo, ocupando dois terços de sua área agricultável e três quartos da área agricultável do Brasil. Quando bem manejadas, as pastagens possuem alta capacidade de estocar C no solo, porém podem perder até 50% do C do solo quando em avançado estágio de degradação. Os objetivos desse trabalho foram quantificar o potencial de sequestro de C e avaliar a dinâmica da matéria orgânica no solo em locais de conversão de pastagens degradadas para bem manejadas no Brasil. Para tanto, foram avaliadas as alterações dos estoques de C no solo nas pastagens do Brasil através de uma meta-análise, bem como os fatores de manejo e as taxas de variações do estoque de C no solo em diferentes status de pastagens. Em sete cronossequências situadas em Vila Bela da Santíssima Trindade (MT), Nova Xavantina (MT), Conquista D\'Oeste (MT), Dueré (TO), Carmolândia (TO) e Paraíso (TO), foram determinadas as alterações na quantidade e na qualidade da Matéria Orgânica do Solo (MOS). Foram determinados os estoques de C e N e as taxas de variação locais. A qualidade da MOS foi avaliada por meio de análise isotópica, fracionamento físico, Índice de Manejo do C (IMC), grau de humificação (HFIL) e teor de C na Biomassa Microbiana (C-BM). Através da meta-análise, estimou-se que no Brasil os solos sob pastagens degradadas apresentam redução dos estoques de C de 0,13 Mg ha-1 ano-1. As pastagens nominais foram capazes de aumentar o estoque de C no solo, enquanto as pastagens melhoradas nem sempre mantiveram os estoques semelhantes aos da vegetação nativa. A recuperação das pastagens promove acúmulo de C no solo na faixa de 0,40 Mg ha-1 ano-1. O cumprimento da meta de recuperação dos 30 milhões de hectares de pastagens resultará no acumúlo de 12 Tg ha-1 ano-1 de C. A degradação das pastagens nos estados do Mato Grosso e Tocantins reduziu os estoques de C no solo numa faixa de -0,06 Mg ha-1 ano-1, enquanto a recuperação das mesmas proporcionou aumento de 0,12 Mg ha-1 ano-1. Nas pastagens avaliadas, cerca de 54% do C é originado das gramíneas cultivadas. A fração orgânica foi a mais sensível às Mudanças de Uso da Terra (MUT), promovendo diminuição dos estoques de C nessa fração. A implantação de pastagens tem impacto negativo na qualidade da MOS, com diminuição do IMC de até 70%. Contudo, se bem manejadas, o IMC das pastagens pode ser superior ao da vegetação nativa, como acontece quando a pastagem é consorciada com Pueraria spp. O C-BM e o grau de humificação não foram alterados após a implantação ou a recuperação das pastagens, não sendo bons indicadores de qualidade da MOS. As alterações dos estoques de C nas frações da MOS e o IMC foram os indicadores mais eficientes de alterações da qualidade da MOS em pastagens. As recuperação de pastagens degradadas promove aumento no estoque de C no solo e melhoria da qualidade da MOS. / Pastures are the main land use in the world, occupying two-thirds of the world\'s arable land and three quarters of agricultural areas of Brazil. When well-managed, pastures have a high capacity to store SOC, but they may lose up to 50 % of stock SOC when in an advanced stage of degradation. The objective of this work was to quantify the potential of carbon sequestration and to evaluate soil organic matter dynamics in the conversion of degraded pastures to well-managed in Brazil. We evaluated changes in stocks SOC in pastures in Brazil through a meta-analysis, determining the management factors and the rates of stocks SOC changes in different pasture status. In seven cronossequences located in Vila Bela da Santíssima Trindade (MT), Nova Xavantina (MT), Conquista D\'Oeste (MT), Dueré (TO), Carmolândia (TO) and Paraíso (TO) were determined the changes in the quantity and quality of soil organic matter (SOM). C and N stocks and rates of local variations were determined. The quality of the SOM was evaluated through isotopic analysis, physical fractionation, C management index (CMI), degree of humification (HFIL) and C content in microbial biomass (MB-C). Through the meta-analysis it was estimated that in Brazil degraded pastures present a reduction of stocks SOC of 0.13 Mg ha-1 year -1. Nominal pastures were able to increase stock SOC, while improved pastures did not always maintain stocks similar to native vegetation. The recovery of pastures promotes the accumulation of C in the soil at the rate of 0.40 Mg ha-1 year -1. Meeting the recovery goal of 30 million ha of pasture will result in the accumulation of 12 Tg C ha-1year -1. The degradation of pastures in the states of Mato Grosso and Tocantins reduces C stocks in the soil at a rate of 0.06 Mg C ha-1 year-1. While the recovery of degraded pastures has the potential to increase C stocks in the soil with rate of 0.12 Mg C ha-1 year-1. In the pastures evaluated, about 54% of the C originates from the cultivated grasses. The organic fraction was the most sensitive to LUC, promoting the decrease of C stocks in this fraction. Pasture implantation has a negative impact on SOM quality, with a reduction in the CMI of up to 70%; however, if managed well, the CMI of pastures may be higher than that of native vegetation. The MB-C and degree of humification were not altered after the implantation or the recovery of the pastures. Changes in C stocks in SOM fractions and CMI were the most efficient indicators of changes in SOM quality in pastures. The recovery of degraded pastures promotes an increase in C stock in the soil and an improvement in the quality of the MOS.