A matéria orgânica do solo (MOS) representa um importante reservatório de carbono (C) nos ecossistemas terrestres. O conteúdo de C estocado no solo pode ser liberado para a atmosfera na forma de CO2, com a decomposição da MOS, ou pode ser aumentado com a entrada de resíduos e retenção da MOS. Nesse sentido, é importante entender os mecanismos de estabilidade e retenção da MOS para predizer como os solos respondem a mudanças, quer sejam elas induzidas por alterações climáticas ou por práticas de manejo. Dentro dos Latossolos, classe que ocupa cerca de 32 % do território brasileiro, há aqueles que possuem horizonte A húmico hiper espesso e, portanto, com maior estoque de C. Aspectos sobre a origem, formação e preservação do horizonte A húmico destes solos em suas ocorrências em diferentes biomas ainda não foram completamente elucidados e estão estritamente ligados à fonte, dinâmica e mecanismos de preservação e distribuição da MOS no solo. O objetivo deste trabalho é entender a gênese da MO dos Latossolos húmicos que ocorrem no Bioma Cerrado, por meio da caracterização molecular pela técnica da pirólise acoplada à cromatografia gasosa e espectroscopia de massas (pirólise - CG/EM). Para isso, foram coletadas amostras dos horizontes A em dois perfis de Latossolos com horizonte A húmico (LH1, LH2) e um perfil de Latossolo com horizonte A moderado (solo de referência; LNH) situados em superfície de aplanamento adjacente à Serra do Espinhaço, no município de Grão Mogol - MG, sob clima tropical semi-úmido e vegetação de cerrado sensu strictu. Por meio da descrição morfológica dos solos em diferentes níveis de observação (campo, lupa e microscópio) procurou-se entender melhor os mecanismos de espessamento do horizonte A e a distribuição de partículas de carvão ao longo do perfil. As amostras dos horizontes foram submetidas ao fracionamento físico e extração da MOS, gerando as seguintes frações: fração leve livre (FLL); fração leve oclusa (FLO), fração extraível com NaOH (EXT) e resíduo (RES). A morfologia dos perfis evidencia a intensa e longa atividade biológica (fauna e raízes) a que esses solos foram e estão submetidos. Isso explica a abundância de microagregados e a consequente macropososidade elevada, assim como a ampla distribuição de fragmentos de carvão em todo o horizonte A, e parte do B, com dimensões milimétricas a submilimétricas, sugerindo a fragmentação destes ao longo do tempo. Foi evidenciado o maior conteúdo de carvões nos dois LHs em comparação ao LNH. A distribuição da MOS nas frações estudadas foi a mesma para os três perfis estudados: RES>EXT>FLL>FLO, que mostra a importância da fração RES para estes solos. Produtos da carbonização (Black carbon; BC: hidrocarbonetos poliaromáticos) foram mais abundantes na fração RES e FLO, no entanto, a maior diferença qualitativa entre a MOS de LHs e LNH diz respeito à abundância de BC na fração RES, que é maior em LHs do que LNH; confirmando a maior quantidade de carvões em LHs verificada na morfologia. Um índice de degradação do BC foi estabelecido com base em análise fatorial com os todas as frações estudadas e produtos poliaromáticos. Este índice, aplicado às frações EXT e RES, mostrou que a degradação do BC aumenta com a profundidade/idade, e não houve diferenças significativas entre os perfis estudados. Portanto, LHs provavelmente tem maior entrada de carvões, o que deve estar ligado a um histórico de maior incidência de incêndios ou maior abundância local de espécies arbóreas. / Soil organic matter (SOM) is an important carbon (C) stock in terrestrial ecosystems. C in soils can be released to the atmosphere in CO2 form by SOM decomposition, or can be stored with residue inputs and SOM retention in the soils. In this sense, it is important to understand the SOM stability mechanisms to predict how soils behave under climatic or human management induced environmental changes. Latosols occupy 40% of the national territory in Brazil. Some of them have a hyper thick A horizon with a major C stock, Humic Latasols. Aspects that underlie the formation of humic A horizon are still unclear, and mainly concern SOM dynamics, SOM preservation mechanisms, and SOM distribution with depth. The aim of this work is to understand the genesis of Humic Latosols through molecular characterization of SOM by pyrolysis coupled to gas chromatography and mass spectrometry (pyrolysis - GC/MS). For this purpose samples from two profiles (LH1, LH2) were collected, and in addition a reference profile was sampled (Latosol without humic characteristics, LNH). All profiles were located near Grão Mogol city (MG) under a semi-humid tropical climate and Cerrado vegetation. Morphology at different levels (field, bloom and microscope) showed that charcoal was abundant in all three profiles, and an extremely high biological activity. Profiles were sampled in detail and all samples were submitted to sequential physical fractionation and chemical extraction, generating the following SOM fractions: free light fraction (FLF); occluded light fraction (OLF); NaOH extractable fraction (EXT) and residue (RES). The molecular composition of the samples was studied by pyrolysis-GC/MS. Profile morphology evidence the long and intense biological activity (faunal and roots) in this soils, in the past and present time. This explains the microaggregate abundance and consequent macroporosity, and also the distribution of charcoal fragments in all of A and part of B horizon. These fragments have submilimetrical a milimetrical dimensions, suggests its fragmentation along the time. It was evidenced too, the bigger charcoal content in LHs than LNH. The C distribution in the fractions was the same for all the studied profiles: RES>EXT>FLL>FLO, which shows the importance of the RES fraction for these soils. Pyrolysis products derived from black carbon (BC; polyaromatics hydrocarbons) were most abundant in RES and FLO. In the RES, PAHs were more abundant in the LH than LNH; confirming the biggest quantity of charcoals in LHs verified in morphology. A BC degradation index was established using factor analysis with all PAH and all fractions studied. Depth records of these parameter showed an increase with depth in both EX and RES, and showed no differences between the studied profiles. It is concluded, therefore, that the LH had a larger input of charcoal. It is hypothesized that the larger contribution from BC in LHs is related to local differences in fire intensity and/or more trees in the vegetation.

A matéria orgânica do solo (MOS) representa um importante reservatório de carbono (C) nos ecossistemas terrestres. O conteúdo de C estocado no solo pode ser liberado para a atmosfera na forma de CO2, com a decomposição da MOS, ou pode ser aumentado com a entrada de resíduos e retenção da MOS. Nesse sentido, é importante entender os mecanismos de estabilidade e retenção da MOS para predizer como os solos respondem a mudanças, quer sejam elas induzidas por alterações climáticas ou por práticas de manejo. Dentro dos Latossolos, classe que ocupa cerca de 32 % do território brasileiro, há aqueles que possuem horizonte A húmico hiper espesso e, portanto, com maior estoque de C. Aspectos sobre a origem, formação e preservação do horizonte A húmico destes solos em suas ocorrências em diferentes biomas ainda não foram completamente elucidados e estão estritamente ligados à fonte, dinâmica e mecanismos de preservação e distribuição da MOS no solo. O objetivo deste trabalho é entender a gênese da MO dos Latossolos húmicos que ocorrem no Bioma Cerrado, por meio da caracterização molecular pela técnica da pirólise acoplada à cromatografia gasosa e espectroscopia de massas (pirólise - CG/EM). Para isso, foram coletadas amostras dos horizontes A em dois perfis de Latossolos com horizonte A húmico (LH1, LH2) e um perfil de Latossolo com horizonte A moderado (solo de referência; LNH) situados em superfície de aplanamento adjacente à Serra do Espinhaço, no município de Grão Mogol - MG, sob clima tropical semi-úmido e vegetação de cerrado sensu strictu. Por meio da descrição morfológica dos solos em diferentes níveis de observação (campo, lupa e microscópio) procurou-se entender melhor os mecanismos de espessamento do horizonte A e a distribuição de partículas de carvão ao longo do perfil. As amostras dos horizontes foram submetidas ao fracionamento físico e extração da MOS, gerando as seguintes frações: fração leve livre (FLL); fração leve oclusa (FLO), fração extraível com NaOH (EXT) e resíduo (RES). A morfologia dos perfis evidencia a intensa e longa atividade biológica (fauna e raízes) a que esses solos foram e estão submetidos. Isso explica a abundância de microagregados e a consequente macropososidade elevada, assim como a ampla distribuição de fragmentos de carvão em todo o horizonte A, e parte do B, com dimensões milimétricas a submilimétricas, sugerindo a fragmentação destes ao longo do tempo. Foi evidenciado o maior conteúdo de carvões nos dois LHs em comparação ao LNH. A distribuição da MOS nas frações estudadas foi a mesma para os três perfis estudados: RES>EXT>FLL>FLO, que mostra a importância da fração RES para estes solos. Produtos da carbonização (Black carbon; BC: hidrocarbonetos poliaromáticos) foram mais abundantes na fração RES e FLO, no entanto, a maior diferença qualitativa entre a MOS de LHs e LNH diz respeito à abundância de BC na fração RES, que é maior em LHs do que LNH; confirmando a maior quantidade de carvões em LHs verificada na morfologia. Um índice de degradação do BC foi estabelecido com base em análise fatorial com os todas as frações estudadas e produtos poliaromáticos. Este índice, aplicado às frações EXT e RES, mostrou que a degradação do BC aumenta com a profundidade/idade, e não houve diferenças significativas entre os perfis estudados. Portanto, LHs provavelmente tem maior entrada de carvões, o que deve estar ligado a um histórico de maior incidência de incêndios ou maior abundância local de espécies arbóreas. / Soil organic matter (SOM) is an important carbon (C) stock in terrestrial ecosystems. C in soils can be released to the atmosphere in CO2 form by SOM decomposition, or can be stored with residue inputs and SOM retention in the soils. In this sense, it is important to understand the SOM stability mechanisms to predict how soils behave under climatic or human management induced environmental changes. Latosols occupy 40% of the national territory in Brazil. Some of them have a hyper thick A horizon with a major C stock, Humic Latasols. Aspects that underlie the formation of humic A horizon are still unclear, and mainly concern SOM dynamics, SOM preservation mechanisms, and SOM distribution with depth. The aim of this work is to understand the genesis of Humic Latosols through molecular characterization of SOM by pyrolysis coupled to gas chromatography and mass spectrometry (pyrolysis - GC/MS). For this purpose samples from two profiles (LH1, LH2) were collected, and in addition a reference profile was sampled (Latosol without humic characteristics, LNH). All profiles were located near Grão Mogol city (MG) under a semi-humid tropical climate and Cerrado vegetation. Morphology at different levels (field, bloom and microscope) showed that charcoal was abundant in all three profiles, and an extremely high biological activity. Profiles were sampled in detail and all samples were submitted to sequential physical fractionation and chemical extraction, generating the following SOM fractions: free light fraction (FLF); occluded light fraction (OLF); NaOH extractable fraction (EXT) and residue (RES). The molecular composition of the samples was studied by pyrolysis-GC/MS. Profile morphology evidence the long and intense biological activity (faunal and roots) in this soils, in the past and present time. This explains the microaggregate abundance and consequent macroporosity, and also the distribution of charcoal fragments in all of A and part of B horizon. These fragments have submilimetrical a milimetrical dimensions, suggests its fragmentation along the time. It was evidenced too, the bigger charcoal content in LHs than LNH. The C distribution in the fractions was the same for all the studied profiles: RES>EXT>FLL>FLO, which shows the importance of the RES fraction for these soils. Pyrolysis products derived from black carbon (BC; polyaromatics hydrocarbons) were most abundant in RES and FLO. In the RES, PAHs were more abundant in the LH than LNH; confirming the biggest quantity of charcoals in LHs verified in morphology. A BC degradation index was established using factor analysis with all PAH and all fractions studied. Depth records of these parameter showed an increase with depth in both EX and RES, and showed no differences between the studied profiles. It is concluded, therefore, that the LH had a larger input of charcoal. It is hypothesized that the larger contribution from BC in LHs is related to local differences in fire intensity and/or more trees in the vegetation.

Mudanças de uso da terra afetam a dinâmica da matéria orgânica e o acúmulo de C e N no solo e estão associadas a emissões de gases de efeito estufa (GEEs). A região Amazônica é relevante para as emissões brasileiras de GEEs oriundas das mudanças de uso da terra. O objetivo deste trabalho foi determinar alterações quantitativas e qualitativas nos estoques de C e N no solo em função de mudanças de uso da terra em Santarém-PA e São Luís-MA. Foram coletadas amostras de solo sob diferentes usos da terra: vegetação nativa, vegetação secundária, pastagem degradada, pastagem melhorada e agricultura anual. Adicionalmente, foram avaliadas áreas de mata queimada em Santarém-PA e de fruticultura e horticultura em São Luís-MA. Houve diferenças entre os solos de vegetação nativa nos dois locais, apesar dos estoques de C e N terem sido similares. Em Santarém, fósforo e granulometria relacionaram-se aos estoques de C e N. Em São Luís a acidez potencial ajudou a estimar o estoque de C; granulometria e capacidade total de troca de cátions estimaram o estoque de N. Os estoques de C e N na vegetação secundária foram similares aos da vegetação nativa nos dois locais e relacionaram-se com a acidez potencial do solo. Em Santarém o estoque de C (0-30 cm) na pastagem melhorada foi maior que na vegetação nativa. Em São Luís, o estoque de C foi semelhante ao da vegetação nativa. Os estoques de N tiveram comportamento similar aos estoques de C. Na pastagem melhorada de Santarém a soma de bases foi importante para estimar os estoques de C e N; em São Luís houve efeito negativo da densidade do solo. Estoques de C e N nas pastagens degradadas foram semelhantes à vegetação nativa, mas foram influenciados por parâmetros diferentes. Áreas de agricultura anual apresentaram estoques de C inferiores aos das pastagens melhoradas e da vegetação nativa e a sua manutenção relaciona-se com a redução da acidez potencial e com o aumento das bases trocáveis. A qualidade da matéria orgânica do solo foi avaliada nas amostras de São Luís. A mudança de uso da terra reduziu o C na fração orgânica (75-2000 ?m), mas os usos mais conservacionistas aumentaram o C nas formas estáveis (< 53 ?m). Vegetação secundária e pastagem recuperada apresentaram índice de manejo de C semelhantes aos da vegetação nativa. A conversão de vegetação nativa para agricultura ou pastagem reduziu o C na biomassa microbiana, mas os sistemas com grande aporte de material orgânico e com reduzida mobilização do solo apresentaram teor de C microbiano similar à vegetação nativa. Pastagem e agricultura também apresentaram os menores quocientes microbianos, indicando condição de estresse da biomassa microbiana. / Land use changes affect organic matter dynamics and the accumulation of C and N in the soil and are associated with greenhouse gas emissions (GHGs). Amazon region is relevant to Brazilian GHG emissions from land use changes. The aim of this study was to determine quantitative and qualitative changes in C and N stocks in the soil due to land use changes in Santarém (PA) and São Luís (MA). Soil samples were collected under different land uses: native vegetation, secondary vegetation, degraded pasture, improved pasture and annual agriculture. Additionally, we evaluated burnt forest areas in Santarém (PA) and fruit-growing and horticulture in São Luís MA. There were differences between the soils of native vegetation in both sites, despite the C and N stocks were similar. In Santarém, phosphorus and soil particle size were related to C and N stocks. In São Luís potential acidity was used to estimate C stock; soil particle size and total cation exchange capacity estimated N stock. C and N stocks in secondary vegetation were similar to those of native vegetation in both sites and related with the soil potential acidity. In Santarém C stock (0-30 cm) in improved pasture was greater than in native vegetation. In São Luís, C soil stock was similar to that of native vegetation. N stocks had similar behavior to C stocks. In improved pasture of Santarém sum of bases was important to estimate the C and N stocks; in São Luís there was negative effect of soil density. C and N stocks in degraded pastures were similar to native vegetation, but were influenced by different parameters. Annual agricultural areas had C stocks below those of improved pastures and native vegetation and its maintenance is related to the reduction of soil potential acidity and to the increase of soil exchangeable bases. Quality of soil organic matter was evaluated in samples of São Luís. Land use changes reduced the content of C in organic fraction (75-200 ?m), while more conservationists uses have increased the C in stable shapes (< 53 ?m). Secondary vegetation and improved pasture presented carbon management index similar to native vegetation. Conversion of native forest to agriculture or pasture reduced the C microbial biomass, but systems with large organic material input and with reduced tillage presented microbial C content similar to native vegetation. Pasture and agriculture also presented the smallest ratios of microbial biomass C to total organic C, indicating stress of microbial biomass.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Effect of animal manure use in soil is most diverse and has great importance, which is influenced directly or indirectly by carbon (C) added to soil. In Brazil, there is a lack of information in long - term experiments comparing effect of manures types and mineral fertilizer on soil organic carbon (SOC) stock and in labile and stable fractions of soil organic matter (SOM). The objective of this work was to investigate the impact of successive long-term applications of manure and mineral fertilizer over 12 years on soil C stock and physical fractions of SOM. The study was conducted in an experiment from 2004 to 2016 in Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brazil. The treatments consisted of application of Mineral Fertilizer (MF); Pig Slurry (PS); Cattle Slurry (CS); Pig Deep Litter (PDL) and Control, without fertilization (Cont). C stock in soil profile (0-70 cm) was quantified after 4 and 12 years, and the C stock in free light fraction (FLF), occluded light fraction (OLF), particulate (Part) and associated to silt and clay (S + C) of SOM after 12 years. Manure use yielded higher increases in C stock in soil and in SOM fractions in relation to MF. These effects were verified up to 10 cm, and were more marked with the use of PDL and CS. PDL and CS use in long term increases C stock in soil and favors SOM protection by C accumulation in organo-minerais complexes and C occlusion in aggregates. This suggests that C derived from of PDL and CS are relatively stable and of great importance in SOM stabilization. / Os efeitos do uso de dejetos de animais no solo são os mais diversos e de grande importância, sendo muitos deles influenciados direta ou indiretamente pelo carbono (c) adicionado ao solo. No Brasil não há informações suficientes em experimentos de longa duração comparando o efeito de diferentes tipos de dejetos e fertilizante mineral no estoque de carbono orgânico do solo (COS) e em frações lábeis e estáveis da matéria orgânica do solo (MOS). O objetivo desse trabalho foi investigar o impacto de aplicações sucessivas de dejetos de animais e fertilizante mineral ao longo de 12 anos no estoque de C do solo e em frações físicas da MOS. O estudo foi realizado em um experimento conduzido de 2004 a 2016 em Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil. Os tratamentos consistiram na aplicação de Fertilizante Mineral (FM); Dejeto líquido de suínos (DLS); Dejeto liquido de bovino (DLB); Cama sobreposta de suínos (CSS) e Controle, sem aplicação de nutrientes (Cont). Quantificou-se o estoque de C em camadas no perfil do solo (0-70 cm) após 4 e 12 anos, e o estoque de C nas frações leve livre (FLL), leve oclusa (FLO), particulada (Part) e associada a silte e argila (S+A) da MOS após 12 anos. Os dejetos proporcionaram maiores aumentos no estoque de C no solo e nas frações da MOS em relação ao FM. Esses efeitos foram verificados até 10 cm, sendo mais marcantes com o uso de CSS e DLB. A utilização de CSS e DLB em longo prazo aumenta o estoque de C no solo e favorece a proteção da MOS pelo acumulo de C em complexos organo-minerais e pela oclusão de C em agregados. Isso sugere que o C derivado da CSS e do DLB são relativamente estáveis e tem grande importância na estabilização da MOS.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:36:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_ Carla_ Machado_ da_ Rosa.pdf: 1288182 bytes, checksum: 260f00e4ed48ff97092cf3316a59cb05 (MD5) Previous issue date: 2010-03-31 / In the south region from Rio Grande do Sul State, in,Brazil, 950 thousand hectares of soils are cultivated with rice, an important agricultural activity in that region, under an irrigation (flooded) system, using different soil management techniques. Studies regarding the organic matter (OM) dynamic in these soils are incipient, so this work aimed to evaluate the effect of irrigated rice management systems on the composition and quality of the OM from an Albaqualf, as well as, to investigate the OM stabilization mechanisms in this soil. Soil samples were collected in a long-term field experiment (21 years), from the 0-0,025, 0,025-0,05, 0,05-0,10 and 0,10-0,20 meters. The treatments evaluated are: ST traditional rice crop system: one year with rice crop under conventional tillage and two years of fallow; APC continuous rice crop system under conventional tillage and weeds control with herbicides; APD no-tillage system with rye-grass in the winter and rice in the summer; SN soil under natural conditions with native grassland. Soil samples were submitted to OM physical fractionation, and total organic carbon (TOC) and C contend in fractions were determinate by dry combustion analyzer, and carbon stocks adjusted according to the equivalent soil s mass. The chemical and molecular characteristics from this soil and OM fraction were determined by FTIR spectroscopy, RMN 13C (CP/MAS), and laser-induced fluorescence. No-tillage rice/rye-grass succession system was efficient in maintenance or increase SOM stocks until 0.05m deph. Particulate fraction increase demonstrates a higher maintenance level for carbon, showing the feasibility of this conservative system to contribute to the soil quality. Occluded light OM fraction was not susceptible to the effects of tillage systems used in irrigated rice crop, demonstrating a lower efficiency of the OM physical protection in soil aggregates. This situation may be related to the flooded condition affecting aggregates process. The OM spectroscopy characterization demonstrates for the flooded soil that functional groups are similar to the oxided soils. However, the portion of the CO-aquil structures from the free light and occluded light OM fraction were increased (from 39% to 52%), demonstrating a low level of OM decomposition in the deficient drainege environment. The OM from APC system were more humified than OM from APD and SN systems, mainly in the superficial levels, due to the loss of light OM fractions during the soil tillage. / A região sul do Estado do Rio Grande do Sul, Brasil, apresenta 950 mil hectares de solos de várzea, cultivados com arroz irrigado, em diferentes sistemas de manejo, constituindo uma das mais importantes atividades agrícolas para a região. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de sistemas de manejo de arroz irrigado sobre o conteúdo e qualidade da matéria orgânica do solo (MOS) de um solo representativo da região, bem como, buscar um maior entendimento dos mecanismos de estabilização da MOS neste solo. Amostras de um Planossolo Háplico foram coletadas em um experimento de campo de longa duração (21 anos), nas profundidades de 0-0,025, 0,025-0,05, 0,05-0,10 e 0,10-0,20 m, nos tratamentos: STSistema tradicional de cultivo: um ano arroz (preparo convencional) e dois anos com pousio; APC- Sistema de cultivo contínuo de arroz (preparo convencional) e controle de invasoras com herbicida; APD- Sucessão azevém/arroz em plantio direto e SN- Solo mantido com vegetação natural. As amostras foram submetidas aos fracionamentos granulométrico e densimétrico e o teor de carbono do solo e das frações da MOS quantificados em analisador de combustão seca, corrigindo-se os estoques de carbono pela massa equivalente de solo. As características químicas e moleculares do solo e das frações da MOS foram determinadas por espectroscopia de FTIR, RMN 13C (CP/MAS) e fluorescência induzida por lazer. O uso do solo sob o sistema sucessão arroz/azevém em plantio direto mostrou-se eficiente na manutenção ou incremento dos estoques de MOS do solo, até a profundidade de 0,05 m, e o incremento da fração grosseira conferiu um maior índice de manejo de carbono (IMC), mostrando a capacidade deste sistema conservacionista em promover a qualidade do solo. A fração leve oclusa da MOS não foi sensível aos efeitos dos diferentes sistemas de manejo utilizados no cultivo do arroz irrigado, evidenciando uma baixa eficiência da proteção física da MOS por oclusão em agregados, o que pode estar relacionada à condição de má drenagem no processo de agregação deste solo. A caracterização espectroscópica da MOS do solo de várzea mostrou que seus grupos funcionais são semelhantes aos de solos oxidados, no entanto, a proporção de estruturas CO-alquil das frações leve livre e leve oclusa foram elevados (39 a 52%), evidenciando um baixo grau de decomposição da MOS no ambiente mal drenado. A MO do sistema APC apresentou se mais humificada do que a MOS dos sistemas APD e SN, principalmente nas camadas superficiais, refletindo as perdas das frações mais lábeis da MOS, pelo preparo do solo.

Mudanças de uso da terra afetam a dinâmica da matéria orgânica e o acúmulo de C e N no solo e estão associadas a emissões de gases de efeito estufa (GEEs). A região Amazônica é relevante para as emissões brasileiras de GEEs oriundas das mudanças de uso da terra. O objetivo deste trabalho foi determinar alterações quantitativas e qualitativas nos estoques de C e N no solo em função de mudanças de uso da terra em Santarém-PA e São Luís-MA. Foram coletadas amostras de solo sob diferentes usos da terra: vegetação nativa, vegetação secundária, pastagem degradada, pastagem melhorada e agricultura anual. Adicionalmente, foram avaliadas áreas de mata queimada em Santarém-PA e de fruticultura e horticultura em São Luís-MA. Houve diferenças entre os solos de vegetação nativa nos dois locais, apesar dos estoques de C e N terem sido similares. Em Santarém, fósforo e granulometria relacionaram-se aos estoques de C e N. Em São Luís a acidez potencial ajudou a estimar o estoque de C; granulometria e capacidade total de troca de cátions estimaram o estoque de N. Os estoques de C e N na vegetação secundária foram similares aos da vegetação nativa nos dois locais e relacionaram-se com a acidez potencial do solo. Em Santarém o estoque de C (0-30 cm) na pastagem melhorada foi maior que na vegetação nativa. Em São Luís, o estoque de C foi semelhante ao da vegetação nativa. Os estoques de N tiveram comportamento similar aos estoques de C. Na pastagem melhorada de Santarém a soma de bases foi importante para estimar os estoques de C e N; em São Luís houve efeito negativo da densidade do solo. Estoques de C e N nas pastagens degradadas foram semelhantes à vegetação nativa, mas foram influenciados por parâmetros diferentes. Áreas de agricultura anual apresentaram estoques de C inferiores aos das pastagens melhoradas e da vegetação nativa e a sua manutenção relaciona-se com a redução da acidez potencial e com o aumento das bases trocáveis. A qualidade da matéria orgânica do solo foi avaliada nas amostras de São Luís. A mudança de uso da terra reduziu o C na fração orgânica (75-2000 ?m), mas os usos mais conservacionistas aumentaram o C nas formas estáveis (< 53 ?m). Vegetação secundária e pastagem recuperada apresentaram índice de manejo de C semelhantes aos da vegetação nativa. A conversão de vegetação nativa para agricultura ou pastagem reduziu o C na biomassa microbiana, mas os sistemas com grande aporte de material orgânico e com reduzida mobilização do solo apresentaram teor de C microbiano similar à vegetação nativa. Pastagem e agricultura também apresentaram os menores quocientes microbianos, indicando condição de estresse da biomassa microbiana. / Land use changes affect organic matter dynamics and the accumulation of C and N in the soil and are associated with greenhouse gas emissions (GHGs). Amazon region is relevant to Brazilian GHG emissions from land use changes. The aim of this study was to determine quantitative and qualitative changes in C and N stocks in the soil due to land use changes in Santarém (PA) and São Luís (MA). Soil samples were collected under different land uses: native vegetation, secondary vegetation, degraded pasture, improved pasture and annual agriculture. Additionally, we evaluated burnt forest areas in Santarém (PA) and fruit-growing and horticulture in São Luís MA. There were differences between the soils of native vegetation in both sites, despite the C and N stocks were similar. In Santarém, phosphorus and soil particle size were related to C and N stocks. In São Luís potential acidity was used to estimate C stock; soil particle size and total cation exchange capacity estimated N stock. C and N stocks in secondary vegetation were similar to those of native vegetation in both sites and related with the soil potential acidity. In Santarém C stock (0-30 cm) in improved pasture was greater than in native vegetation. In São Luís, C soil stock was similar to that of native vegetation. N stocks had similar behavior to C stocks. In improved pasture of Santarém sum of bases was important to estimate the C and N stocks; in São Luís there was negative effect of soil density. C and N stocks in degraded pastures were similar to native vegetation, but were influenced by different parameters. Annual agricultural areas had C stocks below those of improved pastures and native vegetation and its maintenance is related to the reduction of soil potential acidity and to the increase of soil exchangeable bases. Quality of soil organic matter was evaluated in samples of São Luís. Land use changes reduced the content of C in organic fraction (75-200 ?m), while more conservationists uses have increased the C in stable shapes (< 53 ?m). Secondary vegetation and improved pasture presented carbon management index similar to native vegetation. Conversion of native forest to agriculture or pasture reduced the C microbial biomass, but systems with large organic material input and with reduced tillage presented microbial C content similar to native vegetation. Pasture and agriculture also presented the smallest ratios of microbial biomass C to total organic C, indicating stress of microbial biomass.

O sistema de plantio direto (SPD) é extensivamente utilizado no Brasil por tratar-se de prática conservacionista, capaz de melhorar a qualidade do solo e diminuir os custos da produção em relação ao plantio convencional. Neste sistema as condições edafoclimáticas distintas e a adoção de diferentes culturas na entressafra sugerem diferenças na distribuição e na qualidade da matéria orgânica de solos (MOS), devido ao tempo de resiliência da palha em cobertura. A interação entre a MOS e os pesticidas já foi bastante estudada, mas apenas parcialmente esclarecida uma vez que a maioria dos estudos considera a MOS como um compartimento homogêneo, ignorando o papel de seus diferentes componentes moleculares. Assim sendo, o objetivo principal deste trabalho é avaliar o efeito da composição, distribuição e interação com a fase mineral da MOS na sorção de herbicidas aplicados às culturas de soja e milho, sob sistema plantio direto em diferentes condições edafoclimáticas: tropical (Região Centro-Oeste) e subtropical (Região Sul). Os herbicidas alaclor, bentazon e imazetapir foram selecionados devido às suas importâncias junto a essas culturas e suas propriedades físico-químicas distintas. Para tal, soram amostrados 12 Latossolos, na camada de 0 a 5 cm excluindo a palha de superfície, sendo seis representativos do Estado do Paraná (clima subtropical) e seis representativos do Estado do Mato Grosso do Sul (clima tropical). A determinação dos atributos físico e químicos, formas de ferro e alumínio, estudo da qualidade da MOS por espectroscopia de Ressonância Nuclear Magnética do 13C e fracionamento físico dos solos foram os métodos utilizados. Foi observado maior acúmulo de carbono orgânico (C.O) nos solos subtropicais devido ao maior teor de óxidos de alumínio de baixa cristalinindade, além da maior precipitação. Para os solos de ambas as regiões, a estabilização da MOS ocorre através da formação de complexos nos agregados tamanho argila ( ~ 50% do teor de C.O). Em relação às interações com a fase mineral, observou-se que os óxidos de alumínio estão relacionados à proteção física da MOS enquanto que os óxidos de ferro parecem participar das reações de decomposição e humificação através da formação de complexos com grupos carboxílicos. Para o alaclor, a presença de formas de alumínio de baixa cristalinidade diminuiu a sua sorção a MOS, entretanto a sorção deste herbicida não foi correlacionada a nenhum grupo funcional. Para o bentazon, foi observada correlação positiva entre a sorção e materiais orgânicos mais decompostos e também, com o alumínio complexado a MOS. Para o imazetapir, houve correlações positivas com as formas de ferro e alumínio e o grupo funcional carboxil. Para os três herbicidas a maior sorção foi observada nos agregados de tamanho silte (53 a 2 ?m) e, de maneira geral, a sorção nos solos tropicais foi maior que nos subtropicais. O efeito da exposição de sítios de carga após o fracionamento físico dos solos foi evidente para o imazetapir incrementando sua sorção em comparação a sorção no solo inteiro o que evidencia a maior quantidade de sítios bloqueados nos solos tropicais. / No-tillage System (NT) is widely used in Brazil due to improve soil quality and reduce production costs compared to conventional tillage. Different climatic conditions and the adoption of different cultures in the offseason suggest differences in the distribution and quality of soil organic matter (SOM) due to the resilience time of straw in coverage in NT. Interactions between SOM and pesticides has been widely studied, but only partially elucidated. In most of studies, the MOS as a homogeneous compartment and there is not the knowledge about the role of its various molecular components. Therefore, the aim of this work is to evaluate the effect of the composition, distribution and interaction with the mineral phase of SOM on sorption of herbicides applied to soybean and corn under no-tillage in tropical (Central-west) and subtropical (South Region) soils. Alachlor, bentazon and imazethapyr herbicides were selected because of its large use in these cultures and different physicochemical properties. For this, it was sampled 12 soils at 0-5 cm layer excluding the straw surface, six representing the Paraná State (subtropical) and six representative of Mato Grosso de Sul State (tropical). Physical and chemical attributes, iron and aluminum forms, study of quality of SOM by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy of 13C and soil physical fractionation methods were used for this purpose. Greater accumulation of organic carbon (OC) was observed in subtropical soils due to higher low crystalline aluminum oxides contents, in addition to lower temperatures and higher moisture in this region. For soils of both regions, the SOM stabilization occurs through the formation of complexes in the clay fraction (~ 50 % of the OC content). Regarding interactions with the mineral phase, it was observed that aluminum oxides are related to physical protection of SOM while iron oxides appear to participate in the decomposition and humification reactions by forming complexes with carboxylic groups. For alachlor, low crystallinity aluminum forms decreased its MOS sorption but sorption of this herbicide was not correlated with any functional group. For bentazon, positive correlation was observed between sorption and more decomposed organic material and with the complexed aluminum in MOS. For imazethapyr, there were positive correlations with iron and aluminum forms and carboxyl functional group. For the three herbicides better sorption was observed in the silt size fractions (53-2 ?m) and in general, sorption in tropical was higher than in subtropical soils. The effect of charge sites exposure after soil physical fractionation was evident for imazethapyr increasing its sorption compared to the whole soil which shows the greatest amount of blocked sites in tropical soils.

Sugarcane cropping is an important component of the Brazil´s economy. As the main feedstock used to produce ethanol, the area occupied with this crop has meaningfully increased in the last years and continues to expand in order to attend to the national and international demand of this biofuel. Despite that it has been demonstrated that land-use transition into sugarcane can negatively impact the soil carbon (C) dynamics, little is known about the effect of those land use changes (LUC) processes on the distribution of soil organic carbon (SOC) within particle-size classes, and how management practices in sugarcane can contribute to the C restoration. In this sense the main objective of this study was to evaluate through a modelling application the SOC dynamics in the sugarcane crop in response to LUC and different management scenarios. For a better understanding of LUC impact on C content in both particulate organic matter and mineral-associated fraction, we performed physical soil C fractionation in 34 study areas involving the three major land-use systems affected by sugarcane expansion. Also, biometric measurements were executed in sugarcane plant and ratoon crop in order to use those data in the model parameterization as well as to recalculate the payback time of the C debt through C conversion ratio reported in the literature. Finally, we parameterized and validate the CENTURY ecosystem model for sugarcane, pastures and annual cropland by using a data-set previously collected by the Laboratório de Biogeoquímica Ambiental (CENA-USP); then different scenarios of sugarcane management were simulated: i) SC1 - Green harvesting; ii) SC2 - Green harvesting plus organic amendments and iii) Green harvesting + low N inputs. Our results showed that the C content depletion for conversion from native vegetation and pastures to sugarcane is caused by C losses in the labile fraction (37%) as wells as in the stabilized pool associated to the mineral fraction (30%). Above and belowground biomass quantification indicated a total sugarcane carbon inputs ranging from 29.6 Mg C ha-1 to 30.6 Mg C ha-1. Considering a C retention rate of 13% we estimated net carbon changes of 0.58 to 0.6 Mg C ha-1 year-1, which contribute to reduce the payback times for sugarcane biofuel carbon debts in 3.3 and 1.2 years for Cerrado wooded and pasture conversions into sugarcane respectively. The modelling study supported the Century model as a tool to access the SOC dynamics following land-use conversion and different soil management in in sugarcane. Long-term simulations suggested that changes in the sugarcane harvest from burning to green harvesting increase the soil C stock in an average of 0.21 Mg ha-1 year-1; however the potential of C accumulation is still higher when organic amendments as vinasse and filter cake are add to the soil, with mean values varying between 0.34 and 0.37 Mg ha-1 year-1 in SC2 and SC1 respectively. By analyzing the SOC dynamic at each scenario simulated, we estimated a time span of 17 and 24 years for soil C restoration in clay and sandy soils under pastures with priority suitability (SC3). The number of years was projected to be higher in clay soils with regular suitability (40 years). / A cultura da cana-de-açúcar é uma comodity importante para a economia no Brasil. Como a principal matéria prima para a produção de etanol, a área plantada com esta cultura tem incrementado significativamente nos últimos anos e a tendência é de continuar se expandindo para atender a demanda nacional e internacional deste biocombustível. Embora tenha sido demostrado que a mudança de uso da terra (MUT) para cana-de-açúcar pode afetar negativamente a dinâmica do carbono (C) no solo, há pouca informação disponível acerca do impacto dessa MUT na distribuição do C nas frações da matéria orgânica do solo, e como as praticas de manejo da cana-de-açúcar podem contribuir para o acumulo de C no solo. Nesse contexto o principal objetivo desta pesquisa foi avaliar, através da modelagem matemática, a dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) na cultura da cana-de-açúcar em resposta a mudança de uso da terra e diferentes cenários de manejo agrícola. Fracionamento físico para separar o C associado à matéria orgânica partícula (POM) do C ligado à fração mineral do solo (<53 um) foi realizado em amostras de solo de 34 áreas de estudo envolvendo os três principais sistemas de uso da terra afetados pela expansão da cana-de-açúcar. Adicionalmente, foram realizadas avaliações biométricas da cana-de-açúcar (cana planta e soca) que objetivaram a parametrização do modelo matemático assim como recalcular o tempo de reposição do debito de C gerado. Finalmente, o modelo CENTURY foi parametrizado e devidamente validado, para posteriormente proceder à simulação de diferentes cenários futuros de manejo da cana de açúcar: i) SC1 - Colheita de cana crua (sem queima); ii) SC2 - Colheita de cana crua e adição de adubos orgânicos (vinhaça e torta de filtro); iii) Colheita de cana crua e redução da adubação nitrogenada. Os resultados indicaram que a redução do conteúdo de C devido à conversão de vegetação nativa e pastagem para cana-de-açúcar foi causada pela perda de C tanto na fração lábil (37%) quanto na fração mais estável associada a fração mineral do solo (30%). A quantificação da biomassa aérea e radicular indicou entradas de C variando de 29,6 Mg C ha-1 a 30,6 Mg C ha-1, os quais resultariam em uma taxa de acumulo liquido de 0,58 a 0,6 Mg C ha-1 ano-1, que quando considerado contribui a redução do \"payback time\" do debito de C do etanol causado pela conversão de Cerrado e pastagem em 3,3 e 2 anos respectivamente. Os resultados obtidos no estudo de modelagem matemática suportaram o uso do modelo CENTURY como uma ferramenta para avaliar a influencia da MUT e das práticas de manejo na dinâmica do COS. As simulações em longo prazo sugeriram que a supressão da queima na colheita incrementa o estoque de C em 0,21 Mg ha-1 ano-1. No entanto o potencial de acúmulo de C é ainda maior quando adubação orgânica é realizada, com valores entre 0,34 e 0,37 Mg ha-1 ano-1 respectivamente. A análise da dinâmica do COS em cada cenário de manejo simulado permitiu estimar o tempo médio de recuperação do C do solo perdido pela MUT em áreas de pastagens. Os resultados indicaram um período de 17 anos para condições de cultivo sob solos argilosos e 24 anos para solos arenosos (SC3) em áreas de alta aptidão para expansão. O modelo projetou um maior número de anos em solo argiloso sob áreas de pastagem com aptidão média (40 anos).

Existe grande demanda pelo etanol de cana-de-açúcar. Para suprir essa demanda, uma forma é o aumento de produtividade pelo etanol de 2ª geração proveniente da palha. A remoção dessa palha pode alterar atributos químicos e físicos do solo. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o solo e avaliar os impactos da manutenção de diferentes quantidades de palha de cana-de-açúcar nos atributos químicos e físicos do solo. O experimento foi conduzido próximo a Capivari - SP na unidade Bom Retiro (BR) e próximo a Valparaiso - SP na unidade Univalem (UV). O tipo de solo de cada área experimental foi, respectivamente, Latossolo Vermelho distrófico típico e Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico típico. O delineamento utilizado foi blocos ao acaso com seis tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos testados foram as seguintes quantidades de palha em Mg ha-1 de massa de matéria seca: BR (0; 3,4; 7,8; 13,0; 16,6; 15,6) e UV (0; 4,2; 8,7; 15,1; 18,9; 23,3). Foram avaliados atributos químicos e físicos tais como teor e estoques de carbono, fracionamento da matéria orgânica dos solos, pH e resistência do solo à penetração. As camadas avaliadas foram diferentes na caracterização (0-10; 10-20; 20-30; 30-40; 40-50; 50-60; 60-80 e 80-100 cm) e após 1 ano de efeito da palha (0-5 e 0-10 cm). Os resultados demonstraram que os solos não apresentavam variações significantes nos teores de macronutrientes e C no momento de implantação dos experimentos, indicando que dentro de cada área experimental o solo era homogêneo e, portanto, adequado para implantação do experimento. Transcorrido um ano de experimento, as diferentes quantidades de palha não alteraram os teores de C (independente da profundidade avaliada) e nem a distribuição das frações da MOS. Desta forma, conclui-se que os efeitos da retirada da palhada de cana-de-açúcar nos atributos químicos e físicos do solo, se existirem, serão expressos em um tempo maior de condução do experimento. Essa consideração pode ser colocada também para pH e resistência à penetração / Globally, there is increasing demand for sugarcane ethanol. To meet this demand, one way is to increase productivity by 2nd generation ethanol using sugarcane straw as feedstock. Straw removal management can change the chemical and physical soil properties. The aim of this study was to characterize the soil and assess the impacts of maintenance of different amounts of sugarcane straw on soil chemical and physical properties. Two experiments were conducted near Capivari - SP in Bom Retiro mill (BR) and close to Valparaiso - SP in Univalem mill (UV). The soil type of each experimental area was, respectively, a Rhodic Kandiudox (USDA Soil Taxonomy) and a Kanhaplic Haplustults (USDA Soil Taxonomy). The experimental design used was a randomized blocks with six treatments and four replications. The treatments were the following amounts of straw in Mg ha-1 of dry matter: BR (0, 3.4, 7.8, 13.0, 16.6, 15.6) and UV (0, 4 2, 8.7, 15.1, 18.9, 23.3). Soil chemical and physical attributes were assessed, such as content and carbon stocks, fractionation of soil organic matter, pH and soil resistance to penetration. Soil sampling was performed for the 0-10; 10-20; 20-30; 30-40; 40-50; 50-60; 60-80 and 80-100 cm layers in the soil characterization (base line) and after 1 year of effect of straw, soil was sampled at 0-5 and 0-10 cm depth. Our results showed that the soils had no significant variation in the macronutrient and C contents and C at the time of implantation of the experiments, indicating that the soil in each experimental area was homogeneous and therefore suitable for implementation of the experiment. After one year of experiment, different amounts of straw did not alter the contents of C (regardless of the assessed depth) nor the distribution of SOM fractions. Thus, we concluded that the effects of the sugarcane straw removal on soil chemical and physical attributes, if any, it should be expressed in a long-term experiment

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-10-05T17:00:06Z No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO-RICARDOSOARES2007.pdf: 894553 bytes, checksum: 7aed12a6e12903185b48ce61f91107a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-05T17:00:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO-RICARDOSOARES2007.pdf: 894553 bytes, checksum: 7aed12a6e12903185b48ce61f91107a2 (MD5) / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / Existe o consenso de que as Terras Pretas de Índio (TPI) Amazônicas são extremamente eficientes em reter grandes quantidades de Matéria Orgânica do Solo (MOS), e por longo tempo. Porém, os efeitos sobre as Substâncias Húmicas e as Frações Físicas do Solo nestes ambientes tropicais, assim como o estado de agregação influenciado pela MOS de origem pirogênica são pouco conhecidos. O objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações na agregação de solos antropogênicos e na distribuição das frações orgânicas do solo de origem Antropogênica e não Antropogênica, do Estado do Amazonas, Brasil. Este estudo foi realizado em cinco argissolos sob florestas secundárias de diferentes idades, sendo dois solos caracterizados como TPI, e os restantes argissolos convencionais. Os resultados mostraram que o solo de uma das áreas de TPI (P02) apresentou os maiores valores de agregados estáveis em água, pouco diferindo estatisticamente da outra área amostrada de TPI (P01). O solo da área P02 foi o que apresentou os maiores: Diâmetro Médio Ponderado (DMP), Diâmetro Médio Geométrico (DMG), Índice de Estabilidade de Agregados (%IEA) e a porcentagem de agregados maior que 2.00 mm, indicando que o maior tempo de pousio, proporcionou um incremento no tamanho dos agregados e na qualidade estrutural do solo. Quanto ao Carbono Orgânico Total (COT), ao se comparar as cinco áreas (P01, P02, P03, P04 e P05), constatou-se a hegemonia das TPI’s em reter mais MOS, do que em solos não antropogênicos, o que é corroborado pelos estoques de carbono. O Fracionamento Químico da MOS mostrou-se eficaz na diferenciação do tipo de solo, verificando-se um maior teor do carbono da fração Humina no solo de TPI da área P02, pouco diferindo estatisticamente da área P01. As distribuições do peso das Frações Leves também diferiram significativamente entre os tipos de origem do solo. As áreas de TPI apresentaram os maiores valores da Fração Leve Livre e Intra-Agregado quando comparadas com as áreas não antropogênicas, demonstrando haver uma maior proteção física das Frações Leves neste sistema. O conteúdo de carbono e nitrogênio Total das frações leves foram maiores nas áreas de TPI, do que nas áreas não antropogênicas. A área P02 foi a que apresentou a melhor qualidade ambiental e menor estado de degradação, devido à qualidade e quantidade da MOS nela contida. / There is consensus that the black soils of Amazonian known as Terras Pretas de Índio (TPI) are extremely efficient in retaining great quantities of soil organic material (SOM), for long periods of time. However, various important characteristics of TPIs are little known: the distribution of organic matter between humic fractions, and between physical fractions, as well as any change in state of soil aggregation due to SOM of pyrogenic origin. The object of this work is to evaluate and compare the states of aggregation and the distributions of organic fractions in soils of anthropogenic (TPI) and non anthropogenic origin from the State of Amazonas, Brazil. This study was made using soil samples from five areas of the soil type classified as "argissolo" under Brazilian soil classification, two of them TPIs and three which exhibited no evidence of anthropogenic alteration. One of the TPIs (P02) had greater proportions of aggregates stable in water and the other TPI (P01) was little different, statistically, from this. The P02 soil aggregates had the greatest pondered mean diameter (PMD), geometric mean diameter (GMD), fraction with diameter > 2mm, and aggregate stability index (%ASI), indicating that a greater undisturbed time had led to this greater structuring. The TPIs had much higher total organic carbon contents (TOCs) than the other soils, a result which was corroborated by their determined carbon stocks. Chemical fractionation of organic matter also distinguished the TPIs from the other soils, the humin fraction being higher in the TPIs, especially P02. Physical fractionation also showed differences in the distribution of organic matter. The TPI soils had higher fractions of free light material and intra-aggregate light material, compared with the non anthopogenic soils, demonstrating that protection of organic matter was greater in the TPI soils. The carbon and nitrogen contents of the light fractions from the TPIs were greater than those of the comparison soils. The P02 soil exhibited the best environmental quality, principally because of its high SOM content.