Este trabalho foi desenvolvido a partir de um experimento de campo, em pomar de laranja localizado na Fazenda Vista Verde, município de Itirapina - SP. O objetivo desta pesquisa foi verificar a influência do manejo do solo utilizado na citricultura nas alterações de algumas características químicas, físicas e físico-hídricas de um LATOSSOLO AMARELO Distrófico psamítico em relação a um solo virgem. Foram avaliados dois talhões com citros, sendo um com plantas de cinco anos de idade e o outro com plantas de nove anos. A área considerada como condição original do solo em estudo foi um cerrado localizado adjacente aos talhões de laranja. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com 6 repetições sendo: A) três tratamentos (cerrado, projeção da copa e entrelinha de citros) para as análises dos atributos químicos e físicos do solo; B) 4 tratamentos (cerrado, linha de plantio, projeção da copa e entrelinha de citros) para as análises de produção de matéria seca e teor de nutrientes do material vegetal sobre o solo; e C) dois tratamentos (cerrado e entrelinha de citros) para as análises de produção de matéria seca de raízes. As amostras de solo foram retiradas de trincheiras abertas nos dois pomares de citros e no cerrado, nas profundidades de 0-10 cm, 10-25 cm, 25-60 cm e 60-100 cm. Para a coleta do material vegetal presente sobre o solo utilizou-se uma armação de ferro com a dimensão 50 x 50 cm, sendo as amostras coletadas aleatoriamente no cerrado e em três locais no solo sob citros: linha de plantio, projeção da copa e entrelinha. Para a amostragem de raízes nas entrelinhas das plantas cítricas e aleatoriamente no cerrado utilizou-se trado holandês. Os resultados mostraram que a utilização do solo com a citricultura promoveu alterações positivas nas características químicas até 100 cm de profundidade, com incremento nos valores de pH e teores de potássio, cálcio, magnésio e no valor de saturação por bases e redução do alumínio até 100 cm de profundidade aos cinco e nove anos de citricultura. A matéria orgânica do solo foi incrementada até 100 cm de profundidade no solo com nove anos de manejo e mantida a valor semelhante ao do cerrado aos cinco anos, porém tanto a CTC efetiva como a CTC potencial foi aumentada até 60 cm de profundidade aos 5 e 9 anos. Os resultados das análises físicas do solo indicaram que o manejo com a citricultura manteve a macroporosidade semelhante às condições originais, não causando restrições físicas ao desenvolvimento das raízes. As análises físico-hídricas mostraram aumento da água disponível na camada superficial quando o solo foi manejado com a citricultura em relação ao cerrado. / This research project was elaborated from a field experiment with orange orchard situated at Vista Verde farm, Itirapina - SP. The aim of this research was verify the citrus crop soil management influence on several chemical, physical and physical-hydric characteristics of a Rhodic Haplustox in comparison with the soil in natural conditions. Two tilled areas with citrus were evaluated, one of them with five years and the other one with nine years of tilled. The area where the soil was considered in natural conditions was a cerrado situated contiguous to the citrus areas. The experimental design was completely randomized with six replications to the following treatments: A) three treatments (cerrado, canopy citrus projection and between citrus row) for soil chemical and physical attribute analysis; B) four treatments (cerrado, citrus row, canopy citrus projection and between citrus row) for evaluations of dry matter production and nutrient contents of the vegetal material covering the soil and C) two treatments (savanna and between citrus row) to determine roots dry matter. The soil samples were collected from trenches that were opened on the soil under citrus and cerrado. The samples were collected in four depths (0-10, 10-25, 25-60 and 60-100 cm). The vegetal material covering the soil was collected using an iron sampler with dimension of 50 x 50 cm, under cerrado these samples were|collected randomized and under citrus crop the samples were collected in three sites (citrus row, canopy citrus projection and between citrus row). Root samples were taken by using a probe between citrus row in citrus crop areas and randomized in cerrado. The results showed that citrus crop management promoted positive alterations on soil chemical characteristics until 100 cm of depth, increasing soil pH, base saturation and potassium, calcium and magnesium contents. Aluminum contents were reduced until 100 cm of depth to five and nine years old citrus orchards. Soil organic matter increased until 100 cm of depth on soil tilled nine years with citrus and remained with the same values that were found to cerrado. However effective CEC (Cation exchange capacity) and potential CEC increased until 60 cm of depth to five and nine years old citrus crop. The soil physical analyses results gave indication that the management with citrus crop maintained the macroporosity as was found to original conditions and didn't provoke physical restrictions to root development. The physical-hydric analyses showed an available water increase on the superficial depth of the soil with citrus crop in comparison with cerrado.

A indústria de beneficiamento do couro utiliza grande volume de água durante os processos de produção, apresentando como consequência elevada carga de efluentes e lodo, de composição complexa e elevada toxicidade. No Estado de São Paulo, estes resíduos vêm sendo, em geral, descartados em solo agrícola ou depositos em superfície. Os efeitos destas deposições sobre a qualidade do meio ainda são desconhecidos. Este trabalho foi elaborado com o objetivo de avaliar o comportamento hidrogeoquímico de alguns contaminantes em meio poroso não saturado, através de um experimento realizado em campo com disposições de efluentes em superfície de solo não impactado. Pretendendo-se assim, contribuir para o gerenciamento de recursos hídricos e avaliação de qualidade de solo. O trabalho começou com o levantamento das características das águas em subsuperfície e solo, antes das disposições. Após as disposições em uma área de 3 m x 3 m, as águas foram amostradas periodicamente a cada 0,50 m de profundidade e o solo impactado coletado no final do período de monitoramento. Observou-se elevadas concentrações de íons e nitrato em águas intersticiais que migraram em direção à zona saturada. Houve aumento de condutividade elétrica passando de \'<ou=\' 400 \'MÜ\'S/cm a \'>ou=\' 11.000 \'MÜ\'S/cm; diminuição do pH até 3,7; aumento da dureza de \'<ou=\' ppm a > 620 ppm de \'CaCO IND.3\'; aumento do índice de adsorção de sódio de \'<ou=\'1 até 38. Alguns íons que não foram adicionados ao meio com os efluentes, apresentaram elevados teores em solução, como o manganês e bário. Esta disponibilização foi atribuida à elevada carga de eletrólitos, principalmente ao \'NaCl e à hidrólise do \'Al(OH) IND.3\'. O aumento dos teores de íons em solução, principalmente manganês e chumbo, ocorreram com a diminuição do pH (pH < 5,0). O cromio adicionado ao solo foi praticamente todo adsorvido. Parte do Cr(III) foi subsequentemente oxidado, sendo detectado Cr(VI) em solução nos períodos de maior umidade (janeiro e março, 1997). A concentração do ferro total diminui durante o período de monitoramento, indicando que o Cr(III) e o Fe(t) foram imobilizados por processos de precipitação, coprecipitação e/ou adsorção. Os compostos de enxofre contribuiram para a redução do meio e consequente retenção do crômio pelo Fe(III). Os ensaios de extração sequencial confirmaram a não disponibilidade do crômio, nem capacidade de troca, apresentando maior afinidade com a matéria orgânica, onde ela é mais concentrada. Somente em amostras com maior enriquecimento deste íon é que ele foi encontrado ligado a matéria orgânica e associado aos óxidos, indicando que, se houver baixo teor de matéria orgânica ele se associará aos óxidos. O manganês, porsua vez, apresentou facilidade de mobilização tanto em relação à troca com os eletrólitos, quando ao desligamento da matéria organica e dissociação dos óxidos, indicando elevado potencial de contaminação das águas. O alumínio foi regularmente desorvido em todas as etapas de extração mostrando que o pH abaixo de 4,o é carregado em alumínio trocável, causando aumento da acidez do meio. Os resultados deste experimento mostraram os efeitos iniciais de um processo de impactação. Deposições de resíduos de curtimento em ambiente com as características similares ao do local do experimento, provocara efeitos indesejáveis para a qualidade das águas e do solo, cuja intensidade será função dos teores dos contaminantes, percolação das águas das chuvas e do tempo. / The leather-tanning industry produces large quantities of residues (efluente and sludge) with complex composition and high toxicity. In the state of São Paulo, these residues are discharge into agricultural soil or simply onto the ground surface. The effects of this disposal about environment quality are not known. This study evaluates the behavior of contaminants in unsaturated soil through a field experiment with effluent disposal onto the ground surface. In addition, it contributes to the management of water resources and soil quality evaluation. Field measurements began with water and soil sampling in order to understand \"in natura\" conditions. After the disposal of effluents onto the sample plot (3 m x 3 m), soil-water samples were periodically collected at. 0.5 m depth throughout the study. At the end of the study, soil samples were taken. The effluents introduced high concentrations of ions and nitrates into soil water that migrated to the saturated zone. An increase in electrical conductivity from < 400 \'MÜ\'S/cm to > 11,000 \'UM\'S/cm observed; pH decreased to 3.7; hardness increased from \'maior ou igual\' 100 ppm to > 620 ppm to > 620 ppm \'CaCO IND. 3\'; and there was an increase in sodium adsorption ratio from \'menor ou igual\' 1 to 38. Some ions not present in the original effluents, presented high concentrations in solution, such as manganese and barium. Their availability was related to the high concentratios of NaCl. In addition, the increase of the aluminium ion concentration was attributed to Na+ exchange and hydrolysis of \'Al(OH) IND. 3\'. The ion content of water increased with the lowering of pH (pH < 5.0), mainly lead and manganese. The chromium added to the soil was almost completely adsorbed. Part of the Cr(iii) was subsequently oxidized and could be detected in solution during the wet season (January and March, 1997). Total iron concentration decreased during the field monitoring, showing that Cr(lll) and the Fe(t) were retained due to precipitation, coprecipitation and/or adsorption processes. Sulphur compounds contributed to the Cr reduction and retention by Fe(lll). Sequential extraction experiments of contaminated soil samples confirmed that chromium does not become readily available nor presents exchange capacity. Rather, it presents strong affinity with high concentrations of organic matter. Nevertheless, only in the chromium enriched samples, was the ion chromium linked with to organic matter and oxides, showing that if there is a low organic matter content in the environment, the chromium will associate with the oxides. On the other hand, manganese presented high mobilization either in relation to electrolytic exchange or dissociation with the organic matter or oxide dissociation, showing an elevated potential for contamination of water. The aluminium ion was desorbed regularly during all extraction steps, showing that soils with pH lower than 4.0 contain exchangeable aluminium, promoting acidulation. These results show the initial effect of the contamination process. The disposal of leather-tanning sludges or effluents into the environment with similar characteristics to the case studied promote undersirable effects to both the water and soil quality, Their intensity will depend on the concentrations contaminant, percolation of rain waters, and time.

O manejo do solo, a rotação de culturas, uso de coberturas de solo e os sistemas integrados de produção agropecuária são práticas agronômicas que modificam os fluxos de carbono, energia e nutrientes no solo. Essas mudanças impactam diretamente na biomassa microbiana, na atividade de enzimas extracelulares e na diversidade microbiana no solo. Assim, o objetivo dessa tese foi avaliar as características microbianas, estoques de carbono e nitrogênio, propriedades físicas e disponibilidade de nutrientes de experimentos de média e longa duração sob semeadura direta, culturas de cobertura, rotação de culturas e integração lavoura-pecuária em ambientes de terras baixas cultivados com arroz irrigado. A semeadura direta por longo prazo refletiu no aumento da atividade de enzimas extracelulares e do carbono orgânico total e particulado em superfície; porém com redução da diversidade da comunidade microbiana do solo. A semeadura direta também aumentou em 37% e 12% os estoques de carbono comparado ao sistema convencional e pré germinado, repectivamente Contudo, a mudança desses atributos de solo sob semeadura direta não se refletiu em aumento da produtividade de arroz. A adoção dos sistemas integrados de produção agropecuária aumentou significativamente os principais macronutrientes na solução do solo cultivado com arroz irrigado. A rotação com soja também contribuiu para o aumento da atividade de enzimas extracelulares, disponibilidade de nitrogênio e produtividade de matéria seca de azevém 187% superior comparado à cultura do arroz. A adoção das culturas de cobertura resultou em maior atividade microbiana do solo associado aos maiores estoques de carbono e nitrogênio que propiciaram maior produtividade de arroz irrigado comparado as áreas sem coberturas de solo e sem fertilização. Dessa forma, esse trabalho demonstra a importância da adoção de práticas conservacionistas de manejo do solo para a melhoria da qualidade do solo em ambientes de terras baixas do Rio Grande do Sul. / Soil management, crop rotation, use of soil cover and integrated agricultural production systems are agronomic practices that modify the fluxes of carbon, energy and nutrients in the soil. These changes directly impact the microbial biomass, the activity of extracellular enzymes and the microbial diversity in the soil. The objective of this thesis was to evaluate the microbial characteristics, carbon and nitrogen stocks, physical properties and nutrient availability of medium and long term experiments under no-tillage, cover crops, crop rotation and crop-livestock integration in lowland where the main crop is irrigated rice. Long - term no - tillage reflected on the increase of the activity of extracellular enzymes and of particulate organic carbon on the surface, but with a reduction in the diversity of the soil microbial community. No-till also increased by 37% and 12% the carbon stocks compared to the conventional and pre-germinated system, respectively. However, improved soil quality under no-tillage was not reflected in increased rice yield. The adoption of integrated agricultural production systems significantly increased the main macronutrients in soil solution cultivated with irrigated rice. Crop rotation and the use of autumn-winter cover also contributed to the increase of extracellular enzyme activity in the soil. The increased microbial activity of the soil under rotation with soybean resulted in a ryegrass yield of about 187% higher compared to the rice crop. In the case of cover crops, the greater soil microbial activity associated with higher carbon and nitrogen stocks provided higher yield of irrigated rice compared to areas without soil cover. Thus, this work demonstrates the importance of the adoption of conservation practices of soil management for the improvement of soil quality and production sustainability in lowland environments in Rio Grande do Sul.

Os solos sob uso agrícola, dependendo do manejo a que estão submetidos, sofrem degradação ou recuperação da sua estrutura, uma vez que fatores de natureza física, química e biológica interagem de forma contínua. Os efeitos do tráfego de máquinas nos atributos do solo, de acordo com o tempo de uso, são ainda pouco pesquisados em ambientes tropicais, e muitas dúvidas existem sobre a variação dinâmica da estrutura do solo e sua interação com máquinas e animais. Esta pesquisa conduzida na Estação Experimental Agronômica da UFRGS objetivou avaliar a compactação de um Argissolo Vermelho Distrófico típico, a partir da pressão de préconsolidação obtida das curvas de compressão, afetada por diferentes sistemas de manejo do solo (adubação mineral (AM) e orgânica (AO), irrigação (I), rotação (R) e sucessão (S) culturais) e de preparos de solo (preparo convencional (PC), plantio direto (PD), preparo reduzido (PR)), bem como área testemunha de campo nativo (CN). Para cumprir com os objetivos foram realizados dois estudos. O primeiro envolveu o ensaio de compressibilidade, sendo as amostras indeformadas coletadas em duas profundidades (0-10 e 10-20 cm) e submetidas ao ensaio de compressão uniaxial com aplicação sucessiva e contínua de pressões de 25, 50, 100, 200, 400, 600 e 800 kPa. O segundo estudo envolveu o ensaio de Proctor Normal para determinar as curvas de compactação e cálculo dos valores de densidade máxima, umidade do solo para obtenção da máxima compactação e densidade relativa. Os sistemas de manejo e de preparo alteraram o comportamento compressivo do solo em ambas as profundidades. A pressão de pré-consolidação no PD foi significativamente maior em ambas as profundidades, aproximando-se aos valores obtidos no CN. Pelo teste de Proctor notouse que os sistemas de manejo e preparos do solo influenciaram as densidades e umidades máximas de compactação. / Soil structure may be degraded or restored through management. For any particular land use system, the soil aggregation status depends on the continuous interaction among physical, chemical and biological factors. The effects of machinery traffic on soil attributes following the adoption of no-till system in tropical environments are still poorly documented. Numerous questions persist about the dynamic variation of soil structure and its interaction with machinery and animals. This work carried out in the “Estação Experimental Agronômica da UFRGS” had the objective to evaluate the Paleudult compaction, through the preconsolidation pressure, modified by different land management systems. This study was carried out under conventional tillage (PC), no-tillage (PD), reduced tillage (PR) and under native forest (CN). For the accomplishment of the work objective, two studies were carried out. The first consisted in compressibility test, where undisturbed soil samples were collected at two depths (0-10 and 10-20 cm). The soil samples were weighted and submitted to uniaxial compression test, applying successively pressures of: 25, 50, 100, 200, 400, 600 and 800 kPa. The second study consisted in Proctor test, so 29 soil samples of 25 kg each one were collected in order to determine the soil compaction degree. In this chapter, was determined a maximum soil bulk density, maximum soil water content of compaction also the soil penetration resistance in different soil water content. Different soil tillage changed the compressive soil behaviour at both depths and the no-tillage preconsolidation pressure was higher at the two depths, approaching native forest values. With Proctor test, we noticed that the soil tillage system influenced on the bulk density and water content of compaction, mainly on Relative Density.

As recomendações de calagem utilizadas no sistema plantio direto (SPD) foram desenvolvidas no sistema convencional (SC), tendo como base o pH do solo. No SPD ocorrem alterações nas características do solo, como dinâmica diferenciada do alumínio e aumento dos teores de fósforo e cálcio na camada superficial, que provocam uma menor resposta à calagem. A Comissão de Química e Fertilidade do Solo NRS/SBCS alterou, em 2000, o valor do pH do solo de 6,0 para 5,5 e acrescentou a saturação por bases de 60 % para a tomada de decisão para a aplicação de calcário no SPD. Há, ainda, a necessidade de sua validação em áreas de lavoura. O objetivo deste trabalho foi avaliar alguns indicadores para a tomada de decisão para a aplicação de calcário no SPD em áreas de lavoura. Foram utilizados 7 cultivos em 6 lavouras no SPD consolidado em Latossolo Vermelho distrófico, sem adição de tratamentos, onde foram coletadas amostras de solo e de tecido vegetal e avaliado o rendimento de grãos. Os coeficientes de determinação, entre o rendimento de grãos e os indicadores de acidez foram superiores com alumínio trocável, a saturação por alumínio e Al/Ca+Mg comparado ao pH em água e a saturação por bases, sendo estes os indicadores de tomada de decisão adotados pela Comissão... a partir de 2000. Os valores de referência de 0,3 cmolc dm-3 de alumínio trocável ou 5 % de saturação por alumínio podem ser utilizados como critérios adicionais ao pH em água de 5,5 e/ou saturação por bases de 65 %, para a tomada de decisão para a calagem no sistema plantio direto consolidado. A combinação de um grupo de indicadores de acidez e de fertilidade do solo não contribuiu para a melhoria do processo de tomada de decisão.

O solo pode atuar como um dreno ou fonte de gases de efeito estufa (GEE) dependendo do sistema de manejo utilizado. A presente pesquisa teve como objetivo identificar sistemas de manejo que apresentem baixo potencial de aquecimento global (PAG). Dois experimentos de longa duração (19 e 22 anos) conduzidos na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), foram avaliados quanto ao efeito dos sistemas de preparo (convencional e plantio direto), sistemas de cultura (aveia/milho, ervilhaca/milho, aveia+ ervilhaca/milho+caupi, guandu+milho e lablab+milho) e da adubação nitrogenada (0 e 180 kg-1 N ha-1) nas emissões de óxido nitroso (N2O) e metano (CH4) nas safras 2003/2004 e 2004/2005. Calculou-se também o PAG dos diferentes sistemas de manejo baseado nas emissões destes GEE, nos custos energéticos das operações e dos insumos agrícolas, e no balanço de C no solo. Um índice de sustentabilidade dos sistemas de manejo, baseado na razão entre o PAG e o rendimento de grãos de milho, foi proposto. O suprimento parcial de N pela inclusão de leguminosas, em sistemas de rotação de culturas, mostrou-se uma alternativa potencial para mitigar as emissões de N2O em comparação ao suprimento total desse nutriente por fertilizantes nitrogenados (uréia), sendo que ambas práticas tiveram reflexo negativo quanto à absorção de CH4 pelo solo. Embora tenha ocorrido aumento da emissão de N2O nos sistemas com leguminosas, em comparação ao sistema aveia/milho, a emissão de N2O neste mesmo sistema com adubação nitrogenada foi superior à verificada nos sistemas com leguminosas, cujos resultados sugerem uma influência da qualidade do resíduo vegetal nas emissões de N2O. Os preparos de solo tiveram pouco efeito nas emissões de N2O e CH4, enquanto o PD teve um efeito positivo no acúmulo de C no solo, além de apresentar menores custos energéticos em comparação ao preparo convencional. A análise da sustentabilidade dos sistemas de manejo indicou que, mesmo nas condições de ambiente subtropical úmido em que este estudo foi realizado, o uso do plantio direto e de leguminosas torna possível produzir alimentos sem que haja contribuição da atividade agrícola ao aquecimento global. Por outro lado, o PD associado a culturas com baixo aporte de resíduos, e o preparo convencional independente das culturas utilizadas, mostrou-se de baixa sustentabilidade. / Soils can act as a sink or source of greenhouse gases (GHG) depending of the adopted soil management system. This study aimed to identify soil management systems with potential to mitigate the global warming. Two long-term (19 and 22 years) experiments in the South of Brazil were evaluated over the effect of tillage systems (no-tillage and conventional tillage), cover crops based maize cropping systems (oat, vetch, oat+vetch/cowpea, pigeon pea and lablab), and mineral N fertilization (0 and 180 kg N ha-1) on the nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) emissions in the 2003/2004 and 2004/2005. The global warming potential (GWP) of the different soil management systems was calculated based on the fluxes of these GEE, the costs of agricultural practices and on the C balance in the soil. A sustainability index of soil management systems, based on the ratio between GWP and the maize yield, was proposed. The legume cover crops were a good alternative to supply N to maize and to mitigate the N2O emissions in comparison to the application of mineral fertilizer (urea), while these two practices decreased the CH4 absorption by the soil. Despite legume cover crops had increased the N2O emissions in comparison to the oat/maize system, the N2O emission in this cropping system with urea application was several times higher than under legume crops. The results of N2O emissions suggest the nitrification process as an important source of N2O to the atmosphere. Tillage systems had a small effect on the N2O and CH4 emissions, while no-tillage had a positive effect on the C accumulation in soil in comparison to the conventionally tilled soil. The sustainability analysis of the soil management systems indicated that, even under moist tropical climatic conditions of this study, no-tillage and legume cover crops become feasible to produce food and fiber with no negative contribution of the agriculture to the global warming. On the other hand, no-tillage, with low crop residues addition, or conventional tillage, with any cropping systems, showed low sustainability.

A produção de alimentos é fundamental para a existência humana e são utilizadas as fontes mundiais de fósforo, um nutriente crítico para a produtividade das culturas, obtido das rochas fosfáticas. As reservas fosfáticas poderão ser extintas nos próximos 50-100 anos. A demanda por fósforo é estimada em crescer entre 50-100% até 2050 com o aumento da demanda global por alimento e mudanças no hábito alimentar. Desta maneira, são necessárias alternativas para aumentar a eficiência do uso do fósforo na agricultura para suprimento de alimento ao longo dos anos. Este estudo objetivou investigar a dinâmica do fósforo afetada pelo histórico de uso do solo e a resposta das culturas à adubação fosfatada. Solos com diferente histórico de uso foram selecionados. Foi desenvolvido um equipamento para coleta de amostras indeformadas de solo sob sistema plantio direto, para uso em condições controladas. Foi instalado, também, experimentos em condições de campo com doses de fósforo para avaliar a resposta das culturas. Um estudo teórico foi feito para avaliar estratégias para reduzir as perdas de fósforo do solo por escoamento superficial. Os resultados de resistência do solo à penetração e densidade do solo em cada local não diferiram estatisticamente. A metodologia proposta pode ser utilizada em condições controladas com amostras indeformadas coletadas em solos sob sistema plantio direto. O rendimento das culturas aumentou com a adição de doses de fósforo diferindo das doses atualmente empregadas. Entretanto, aspectos ambientais precisam ser considerados e avaliados na aplicação desses resultados. A inclusão de classes de pH e de matéria orgânica do solo pode melhorar a interpretação dos teores de fósforo disponível no solo, podendo reduzir as quantidades aplicadas. Os altos teores de fósforo nas camadas superficiais do solo associados com longos períodos de saturação do solo, principalmente durante o inverno, aumenta o potencial de perda de fósforo no solo por escoamento superficial, devido aos altos teores de formas de fósforo suscetíveis à erosão e ao aumento do grau de saturação de fósforo no solo. / Food production is fundamental to our existence, yet we are using up the world’s supply of phosphorus, a critical nutrient in crop production. Today, phosphorus is mostly obtained from mine rock phosphate. Existing rock phosphate reserves could be exhausted in the next 50–100 years. The demand for phosphorus is predicted to increase by 50–100% by 2050 with increased global demand for food and changing diets. An alternative way to increase phosphorus use in agriculture is necessary to guarantee supply for long-term food. This study sought to investigate phosphorus dynamics in soils under no till affected by land use. Soil with contrasting land use were selected and developed and equipment to sampling undisturbed soil samples to use in controlled conditions. It was installed field trials with phosphorus doses and application methods to evaluate the crop yield response. A theorical study was carried out to evaluate the strategies to reduce phosphorus losses by surface runoff. The results did not statistical differ by soil penetration resistance and soil density in each site and depth sampled. The proposal methodology can be used to greenhouse studies with soils under no till. Crops yield increased with phosphate amendment contrasting with the doses usually recommended. However, environmental concerns must be consideraded to apply this data. The inclusion of soil organic matter and soil pH values might improve the soil available phosphorus interpretation, reducing the phosphorus amounts applied. The high soil phosphorus levels in the topsoil layers associate with high periods of soil water saturation, mainly in the winter, increased the potential soil phosphorus losses by runoff due the high values on the topsoil layers of both degree of phosphorus saturation and water extractable phosphorus.

No último século, a elevada degradação dos recursos naturais fez surgir o interesse mundial em identificar qualidade do solo. Este interesse está baseado na consciência de que o solo é um dos agentes reguladores dos grandes ciclos da biosfera terrestre. Qualidade do solo é definida como a capacidade de um solo exercer suas funções na natureza. Em função disto, buscou-se compreender o funcionamento do solo, estudando os princípios da termodinâmica do não-equilíbrio, pois é o ramo da ciência que abrange os sistemas abertos. Neste trabalho, pressupõem-se que o adequado funcionamento do solo capacita o mesmo produzir alimentos, enquanto incrementa sua qualidade. O sistema solo é o resultado de complexas interações dos subsistemas mineral, plantas e microrganismos. O seu funcionamento ocorre pela passagem do fluxo de energia e matéria, o qual se caracteriza pela entrada de compostos orgânicos, adicionados pelas plantas e transformados pelos microrganismos. Conforme este fluxo, o sistema se auto-organiza em estados de ordem, os quais são representados, de certa forma, pela hierarquia de agregação do solo. O processo de agregação consiste na formação em seqüência de estruturas cada vez mais complexas, conduzida pela entrada de compostos orgânicos. Estas estruturas possuem níveis de ordem, que aumentam conforme aumenta a interação entre os minerais, as plantas e os microrganismos. O estado de ordem em nível alto é caracterizado pela maior proporção de macroagregados e quantidade de carbono retido, gerando propriedades emergentes que capacitam o sistema solo exercer suas funções e, assim, atingir qualidade. Sistemas solo foram analisados quanto ao fluxo de energia e matéria e aos estados de ordem resultantes, com o objetivo de avaliar o seu funcionamento na produção agrícola. Para isto, utilizou-se simulações pelo modelo Century de dinâmica da matéria orgânica do solo e determinações de classes de agregados e de carbono orgânico total do solo em experimento de longa duração. Com os dados, buscou-se identificar práticas de manejo que favoreçam a qualidade do sistema solo. A partir dos resultados obtidos, estas práticas de manejo consistem na adição contínua e diversificada de energia e matéria, via cultivo de plantas, e o não revolvimento do solo. / The intense degradation ofthe natural resources in the last century brought to the world the interest in identifying the soil quality. This interest is based on the awareness that the soil is one of the balancing agents of the greatest earth biosphere cycles. Soil quality is defmed as the capacity of it to have its functions in the environmental. Because o( that it has been tried to understand the soil performance through the studying of the non-equilibrium thermodynamic, which is the science that studies the open systems. lt is assumed in this work that the appropriate function of the soil enables it to produce food while getting better quality. The soil system is the result of a complex interaction among the mineral, the plants and the microorganisms systems. lts functioning is determined by the addition of organic compounds by plants that undergoes microbiological transformations in the soil, representing the flow of energy and matter through it. According to this flow the soil system self-organizes in states of orders which are represented, in a way, by the soil aggregation hierarchy. The process of the soil aggregation is the sequence formation of more complex structures led by the organic compounds entrance and biological activity. These structures have order leveis that increase as the interaction among mineral, plants and microorganisms increases. The high levei order state is characterized by the higher proportions of macroaggregates and the amount of carbon retained, resulting in properties that enable the soil system to function adequately and reach quality Soil systems were analyzed through the flow of energy and matter and the resulting order states, in order to evaluate the soil system performance in the agricultura production. Total soil organic carbon accumulation, soil aggregation and balance between carbon addition and losses by the Century soil organic matter model in long term experiment were determined. With the data, management practices were identified in order to achieve the soil system quality. From the results obtained the practices are the continuous and diverse adding of energy and matter by plants and the no-tillage ofthe soil. -

Os sistemas de manejo de solo alteram estoques de carbono orgânico do solo (COS) e os fluxos de gases de efeito estufa (GEE) do solo. Modelos biogeoquímicos podem representar estas alterações, e permitem adicionalmente simular o impacto das mudanças climáticas. Os objetivos deste estudo foram calibrar e validar o modelo DayCent, e simular cenários atuais e alternativos de manejo frente as mudanças climáticas previstas para 2100 na região do Planalto do Rio Grande do Sul (RS). O modelo foi calibrado a partir de uma base de dados de um experimento de longa duração, com diferentes sistemas de preparo e de culturas, num Latossolo Vermelho, em área da Embrapa Trigo, em Passo Fundo. A validação do modelo foi realizada por meio da aplicação do modelo em experimento independente também conduzido na mesma região e tipo de solo. A calibração e validação dos dados de GEE foram realizadas com base no monitoramento dos fluxos de GEE durante dois anos no experimento de calibração e 1,5 anos no experimento de validação. Os cenários climáticos futuros B1 e A2 do IPCC foram simulados a partir de dados obtidos do website Climate Wizard. Apesar do DayCent não capturar exatamente toda a variabilidade anual da produção de biomassa observada, a produção média de biomassa e os estoques de COS medidos foram simulados adequadamente. As emissões anuais de óxido nitroso (N2O) foram melhor simulados comparados aos fluxos diários de N2O. Nos cenários climáticos futuros, a produção de biomassa do trigo e da soja foram favorecidos pelas mudanças climáticas, resultando em incremento do COS. Ervilhaca e sorgo não tiveram o crescimento favorecido e o COS foi mantido no patamar atual no sistema de rotação. A modelagem mostrou que sistemas de cultura necessitam aportar mais C nos cenários climáticos futuros para a manutenção do COS. A introdução de pastagem (Cynodon sp.), em rotação com culturas anuais num sistema de integração lavoura-pecuária foi o sistema com maior potencial de sequestrar C no solo, independente do cenário climático. A aplicação do modelo DayCent indicou que as mudanças climáticas devem favorecer as emissões de N2O nos atuais sistemas de manejo utilizados no Sul do Brasil. O refinamento da base de dados de entrada poderia melhorar o desempenho do modelo e reduzir o grau de incerteza das simulações. / Soil management systems affects soil organic carbon (SOC) stocks and greenhouse gas fluxes (GHG) from soil. Biogeochemical models can represent these systems, and allow further simulate the impact of climate change. The objectives of this study were to calibrate and validate the DayCent model, and simulate current and alternative management scenarios facing climate changes predicted for 2100 in Plateau region in the Rio Grande do Sul. The model was calibrated based on a database of an experiment conducted for 28 years, with different tillage systems and cultures in an Oxisol, at Embrapa Wheat Research Center, in Passo Fundo. The model validation was performed by application of an independent experimental model also conducted in the same region and soil. The calibration and validation of GHG data were based on the monitoring of greenhouse gas fluxes for two years in the calibration experiment and 1.5 years in the validation experiment. Future climate scenarios B1 and A2 IPCC were simulated based on data obtained from the website Climate Wizard. Despite DayCent did not accurately capture all annual variability of measured biomass production, the average production of biomass and the measured SOC stocks were simulated properly. Annual nitrous oxide (N2O) emissions were better simulated compared to daily N2O fluxes. In future climate scenarios, wheat biomass production and soybean were favored by climate change, resulting in an increase of SOC. Vetch and sorghum growth were unaffected and SOC was maintained at the current level, even with the inclusion of corn and soybean in rotation. The modeling exercise showed that culture systems need to increase C inputs to the soil to maintain SOC stocks, especially in future scenarios when soil organic matter decomposition should be favored by rising temperatures. Crop pasture (Cynodon sp.) was the system with the greatest potential to soil sequester C, regardless of the climate scenario. In short, this DayCent application model indicated that climate change should favor N2O emissions in current management systems used in southern Brazil. The databased refinement could improve the model performance and reduce the uncertainty of the simulations.

Dissertação de mestrado integrado. Mestrado Integrado em Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012