A citricultura paulista está estabelecida, em sua maioria, em solos com baixos teores de matéria orgânica e, em decorrência deste fato, diversos aspectos associados à carência de nutrientes têm sido atribuídos à baixa disponibilidade da matéria orgânica. Para otimização de sistemas agrícolas que priorizem a sustentabilidade recomenda-se, por exemplo, o uso de cobertura morta (palhada), o incremento de matéria orgânica e a melhoria da fertilidade química física e biológica do solo, resultando em aumento de produtividade, maior estabilidade das produções e melhor disponibilidade de água para as plantas. O presente trabalho estudou em condições de campo, durante quatro safras, os efeitos da adição de cobertura morta ("mulch") - 0, 15 e 30 t.ha-1.ano-1 usando a palhada de gramínea Tifton como fonte de cobertura morta e ácido bórico aplicado via solo, nas doses de 0, 6 e 12 kg.ha-1 como fonte de boro. Foram avaliados, além da produtividade (t.ha-1 e número de frutos.ha-1), os aspectos associados à fertilidade de solo, aspectos físicos e nutricionais associados às variações dos tratamentos nos atributos hídricos do solo, a detecção da presença de carbono da palha no solo por metodologia isotópica do δ13c e δ15N, a atividade da biomassa microbiana, a influência dos tratamentos na qualidade do suco e aspectos econômicos quanto ao uso de palhada e boro no sistema produtivo. O experimento foi conduzido no município de Araras-SP, em pomar de laranja 'Pêra', com 9 tratamentos – 3 doses de palhada e 3 doses de boro, 4 repetições e 4 plantas por parcela, totalizando 144 plantas em um pomar comercial de 8 anos. A aplicação de 15 t.ha-1 e 30 t.ha-1 de palhada proporcionaram um aumento de 3,38 t.ha-1 (15,6%) e 8,89 t.ha-1 (41,1%) respectivamente. Em ambos os casos, a aplicação foi inviável economicamente, pois o custo da aplicação da cobertura morta foi maior que a receita do incremento de produtividade. Para o número de frutos.ha-1 a aplicação de palhada incrementou 9,3% e 24,4% para os tratamentos de 15 t.ha-1 e 30 t.ha-1 respectivamente. Na camada de 0 a 20 cm de profundidade, a biomassa microbiana foi ativada na dose de 30 t.ha-1 de palhada, sendo 64,7% superior à testemunha e 46,9% superior à dose de 15 t.ha-1. A aplicação de palhada de gramínea aumentou a participação de carbono de planta C4 na matéria orgânica do solo, sendo que a participação foi de 44%, 54,8% e 60,9%, para as doses de 0, 15 e 30 t.ha-1 respectivamente, mas a aplicação de palhada não afetou as características hídricas do solo nas profundidades de 20 e 40 cm. O efeito da aplicação de boro foi observado somente em ano de alta produtividade, acima de 40 t.ha-1, com a dose de 12 kg.ha-1 produzindo 5,8 t.ha-1 (16,7%) a mais que a testemunha. A relação foliar K/Ca e o teor de foliar de enxofre afetaram negativamente a produtividade, pois para cada unidade que aumenta na relação K/Ca houve diminuição de 30 t. 30 t-1 e para cada unidade de aumento do teor foliar de enxofre ocorreu redução de 4 t.ha-1. Recomenda-se que a relação K/Ca deve estar em torno de 0,4 e o teor foliar de enxofre em torno de 3 g.kg-1, já a relação P/S afetou positivamente a produtividade, para cada unidade que aumenta nesta relação, ocorreu um aumento de 17 t.ha-1. O aspecto ano é um fator importante, onde o efeito da alternância bienal de alta/baixa safra ficou evidente. / The citrus production in the state of São Paulo has been established in its majority, on soils with low organic matter and due to this fact, several aspects related to the lack of nutrients have been attributed to the low availability of organic matter. To introduce a sustainable management for the citrus production system, the producers have been adopted the use of mulch to cover the plants. This practice has proved to increase the soil organic matter content and has been recommended for mid- and long-term improvement of the physical and chemical and biological parameters of the soil, resulting in higher productivity, a better stability in crop production and higher water availability to the citrus plants. This work studied for 4 citrus growing seasons at field conditions the effects of the addition of mulch at rates of 0, 15 and 30 t.ha-1 added every year, using Tifton as source of mulch and boric acidic added to the soil at rates of 0, 6 and 12 kg.ha-1. Measures included yield (t.ha-1 and fruit number.ha-1), the soil nutrient composition, nutritional parameters associated to the physical and chemical variations in the soil due to the treatments, the isotopic δ13c carbon and δ15N nitrogen variation in the soil due to straw addition, the soil microbial biomass, the fruit (juice) quality and the economic aspects involving the use of these two practices – mulch and boron, in the citrus production system. The experiment was set up in Araras, São Paulo State, in a 8-year old commercial orchard of sweet orange var. Pêra, with 9 treatments – 3 rates of mulch and 3 rates of boron, 4 replicates with 4 plants for plot, in a total of 144 plants. The application of 15 t.ha-1 and 30 t.ha-1 of mulch increased 3,38 t.ha-1 (15,6%) and 8,89 t.ha-1 (41.1%) respectively, in both cases the use of mulch showed not to be economically viable, due to its high cost in the market. The fruit productivity from the mulch treatments increased 9.3% and 24.4%, in treatments with mulch added at the rates 15 t.ha-1 and 30 t.ha-1, respectively. At 0-20 cm soil depth, the microbial biomass increased when 30 t.ha-1 mulch was added, with 64.7% and 46.9%, corresponding to 0 t/ha and 15 t.ha-1 mulch, respectively. The use of Tifton grass as mulch was positively related to increases of carbon from C4-plants in the soil organic matter content, with increases after 4 years of growth as high as 44.4%, 54.8% and 60.9%, corresponding to the rates of 0, 15 and 30 t.ha-1 of mulch. Nevertheless, the addition of mulch has not affected the water content of the soil at 20 and 40 cm depth. The effect of boron was observed only at the high productivity season (more 40 t.ha-1), with the treatment of 12 kg t.ha-1 yielding 5.8 t.ha-1 (16.7%), when compared to the control (0 kg/ha B) treatment. The K/Ca ratio and the S-leaf concentration were negatively correlated with yield, when increases of one unit in K/Ca ratio corresponded to a decrease of 30 t.ha-1 and one unit of S-leaf concentration to minus 4 t.ha-1. It is recommended that K/Ca ratio should be around 0.4 and the S-leaf concentration around 3 g/kg. The leaf ratio P/S affected positively the yield, when increases of one unit in this ratio, corresponded to increases of 17 t.ha-1 in yield increases. The season (year) was an important factor, showing an alternate variation of high/low yield in every two years.

Isótopos estáveis de 13C e 15N de fontes basais e consumidores foram utilizados para descrever e quantificar as fontes de matéria orgânica que sustentam as teias alimentares em riachos da Floresta Atlântica em um gradiente altitudinal (Floresta Montana, Submontana e Terras Baixas) e em riachos com diferentes usos do solo floresta, cultivo de eucalipto e pastagem). Os estudos foram realizados no Parque Estadual da Serra do Mar Núcleos Picinguaba e Santa Virgínia e no seu entorno. No gradiente altitudinal os resultados indicam que em floresta Montana os consumidores mostraram dependência das fontes autóctones (principalmente seston), em Submontana as fontes autóctones também são as que mais contribuem para os consumidores, principalmente perifíton. Em Terras Baixas as plantas C3 entram como contribuintes nas teias alimentares, contudo os consumidores continuam assimilando mais C e N do perifíton e seston. Nos diferentes usos do solo, as fontes basais tiveram diferenças isotópicas, com valores mais negativos de 13C em floresta e menos negativos nos riachos alterados e 15N mais positivo na pastagem. A comunidade em riachos de floresta assimila C e N proveniente do seston, enquanto que em cultivo de eucalipto as fontes autóctones (perifíton e seston) contribuem com mais de 70% e gramíneas C4 com 14%. Os riachos de pastagem são ambientes heterotróficos com grande dependência das fontes alóctones (plantas terrestres C3 e gramíneas C4). Destaca-se um aumento na contribuição das fontes alóctones à medida que se muda a cobertura vegetal do entorno, em floresta a contribuição alóctone é de 3%, cultivo de eucalipto 23% e pastagem 58%. Isso se deve principalmente a entrada de C4 nas teias alimentares. / 13C and 15N stable isotopes of basal sources and consumers were used to describe and quantify sources of organic matter supporting food webs in streams of the Atlantic Forest along an elevation range (montane forest, sub-montane and lowland) and in streams with different land uses (forest, eucalyptus and pasture). Studies were carried in the Parque Estadual da Serra do Mar - Picinguaba and Santa Virginia nucleous and its surroundings. Along the elevation range results indicate that consumers in Montane forest showed dependence on autochthonous sources (mainly seston). In sub-montane autochthonous sources are also those that contribute most to consumers, mainly periphyton. In lowlands C3 plants come as contributors in food webs, however most consumers remain assimilating C and N from the seston and periphyton. The basal sources had different isotopic signatures indifferent land uses, with more negative values of 13C in forest streams and less negative in altered streams and 15N values more positive in pasture. The community forest streams assimilated C and N from seston, while in the cultivation of eucalyptus autochthonous sources (periphyton and seston) contribute more than 70% and C4 grasses with 14%. The pasture streams are heterotrophic environments with high reliance on allochthonous sources (C3 terrestrial plants and C4 grasses). Increase in the contribution of allochthonous sources was observed in the following order: forest (3%), eucalyptus (23%), and pasture (58%). This is mainly due to entry of C4 plants in food webs.

No contexto da atual busca por alternativas ao consumo de combustíveis fósseis, a cultura da cana-de-açúcar tem sido apontada como uma das mais viáveis fontes de combustível renovável a partir da biomassa. A tradicional colheita manual, feita após a queima da palhada para facilitar o corte e o transporte, vem sendo substituída pela colheita mecanizada, sem queima, por razões econômicas, legais e ambientais. Sabe-se que a manutenção da palhada sobre o solo influencia a dinâmica de água, nutrientes e matéria orgânica do solo, mas seus efeitos ainda não são suficientemente conhecidos, principalmente no longo prazo. O objetivo esta pesquisa é simular, através de modelagem matemática, a dinâmica do carbono do solo no agrossistema canade- açúcar. Medidas no campo foram efetuadas em uma das áreas a mais tempo sob cultivo de cana-de-açúcar no Brasil, localizada nas terras da Usina São Martinho, em Pradópolis, São Paulo. Foram analisadas duas cronossequências em talhões reformados e plantados com cana há 2, 4, 6 e 8 anos, com e sem queima pré-colheita, em áreas com histórico de cultivo de cana-de-açúcar por cerca de 50 anos. Os efeitos da queima e da manutenção da palhada sobre o carbono total, carbono da matéria orgânica particulada e carbono da biomassa microbiana foram avaliados. As determinações de carbono da biomassa microbiana e da matéria orgânica particulada mostraramse mais sensíveis à mudança de manejo da palhada do que o carbono total. A área com maior tempo de adoção do sistema de manejo sem queima, oito anos, na camada superficial, apresentou maiores teores de carbono total (30% maior), carbono da biomassa microbiana (2,5 vezes maior), e carbono da matéria orgânica particulada (3,8 vezes maior). O estoque de carbono total, corrigido para diferenças de densidade entre as áreas, foi maior nas áreas sem queima, principalmente na área com oito anos. A aplicação do modelo CENTURY, requereu adaptação para a dinâmica de decomposição da palhada de cana-de-açúcar. Para tanto, o modelo foi testado em cinco áreas diferentes no Brasil e na Austrália, com dados de experimentos de decomposição de palhada. A principal adaptação feita ao modelo CENTURY foi a definição da espessura da camada de palha mais próxima do solo, mais vulnerável à decomposição. Essa camada, que anteriormente era considerada praticamente ilimitada (5.000 g C m-2) no modelo, foi fixada em 110 g C m-2. Esta modificação proporcionou melhora na correlação entre dados medidos e simulados, aumentando o R2 de 0,79 para 0,93. Uma vez adaptado para simular a decomposição da palhada, o modelo CENTURY foi aplicado na simulação da dinâmica temporal da produção de colmos e do carbono do solo. Foram usados dados de experimentos conduzidos por períodos de 12 meses a 60 anos, provenientes de Goiana e Timbaúba (PE), Brasil; Pradópolis (SP), Brasil; e Mount Edgecombe, Kwazulu-Natal, África do Sul. O modelo CENTURY foi capaz de simular de forma satisfatória a dinâmica temporal do carbono do dos colmos (R2=0,76) e do solo (R2 =0,89). Em seguida, o modelo foi usado para fazer predições em longo prazo do estoque de carbono nos dois sistemas de manejo de palhada estudados. As predições realizadas a partir dos dados dos experimentos de campo revelam que a há, em longo prazo, uma tendência de maiores estoques de carbono no manejo sem queima da palhada. Este acréscimo no estoque é condicionado por fatores como condições climáticas, textura do solo, tempo de implantação do sistema sem queima e manejo da adubação nitrogenada. / Sugarcane has been considered one of the most feasible renewable fuel crops, in the current search for alternatives to fossil fuel. The crop has been traditionally burned to make manual harvest easier, but there has been an increase in the area harvested mechanically and without burning, due to economic, legal and environmental issues. The maintenance of sugarcane litter on the soil affects water, nutrient and organic matter dynamics, but the long term effects of this practice are still not sufficiently understood, especially in the long term. The goal of this work is to simulate, through mathematical modeling, soil carbon dynamics under sugarcane. Soil samples were collected in one of the areas with a long term history of unburned sugarcane in Brazil, at the Sao Martinho farm in Pradopolis, Sao Paulo. Two chronosequences, composed by sugarcane fields that were reformed and planted 2, 4, 6 and 8 years with and without burning, in areas that had been cultivated with sugarcane for close to 50 years. Total carbon, particulate organic matter carbon and microbial biomass carbon were evaluated in the burned and unburned cane plots. The soil microbial biomass carbon and particulate organic matter carbon were more sensitive to litter management changes that total carbon. The area with the longest period of adoption of the unburned management, eight years, had higher content of total carbon (30% higher), microbial biomass carbon (by a factor of 2.5), particulate organic matter carbon (by a factor of 3.8) than the area where the residues were burned. The total carbon stocks, after correction for density differences, were also higher in the unburned treatment, markedly in the area with eight years of green cane management. In order to adapt the CENTURY model to simulate sugarcane litter decomposition, data from five experiments in Brazil and Australia were used. The main adaptation performed in the model was setting the limit for the mass of litter closer to the soil, more vulnerable to decomposition, to 110 gCm-2. This parameter was previously set at a high value, 5.000 gCm-2. This change caused an improvement in the correlation between simulated and observed data, with an R2 of 0.79 before the change, and 0.93 after the change. Once the changes were made to the model, CENTURY was used to simulate the temporal dynamics of stalk production and soil carbon. Data from experiments with different durations, from 12 months to 60 years, were used. The experiment sites were: Goiana and Timbauba, Pernambuco, Brazil; Pradopolis, Sao Paulo, Brazil; and Mount Edgecombe, Kwazulu- Natal, South Africa. The CENTURY model was able to simulate well the temporal dynamics of the stalk (R2=0.76) and of the soil carbon (R2 =0.89). Finally, the model was used to simulate long term scenarios considering the two litter management systems studied. The predictions made from the field experiments data reveal that there is, in the long term, a trend for higher carbon stocks in the unburned system. This increment in stock is conditioned by factors such as climate, soil texture, time of adoption of the unburned system, and nitrogen fertilizer management.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a decomposição de diferentes quantidades iniciais de palhada de cana-de-açúcar depositadas sobre o solo, sob diferentes práticas de manejo e determinar o acúmulo de carbono orgânico total (COT) neste solo ao longo de três cortes da cana. Para tanto, foram instalados três ensaios em lavoura de cana-de-açúcar no município de Piracicaba. No experimento 1 foram depositadas na entrelinha da cultura, sobre o solo, diferentes quantidades de palhada (3,5; 7; 14 e 21 Mg ha-1) e mais dois tratamentos na dose de 14 Mg ha-1 ora incorporada ao solo e ora irrigada com vinhaça. A perda de matéria seca e a composição da palhada remanescente foi avaliada em seis momentos ao longo de um ano. No experimento 2, utilizando-se os mesmos tratamentos do experimento anterior, foram instalados lisímetros de tensão para coleta da solução do solo e determinação do carbono orgânico dissolvido (COD) em 0,20 e 0,50 m de profundidade. Para determinação do COT em função das diferentes doses de palhada depositadas sobre o mesmo ao longo de 3 cortes da cana-de-açúcar, instalou-se o Experimento 3. Para que fosse detectada a entrada de carbono (C) em função do aporte destas doses de palhada ao longo dos 3 anos, o solo original da entrelinha da cana-de-açúcar foi substituído por um solo de uma área adjacente de mesma classe, que não era cultivado com cana-de-açúcar ha pelo menos 25 anos, por isso com baixo delta 13C (?13C). Esta técnica isotópica foi utilizada para determinar e quantificar a origem das entradas do C no solo ao longo dos anos em que foram aplicados os tratamentos. Os resultados deste trabalho sugerem que após um ano da deposição da palhada no campo a decomposição de 65% das maiores doses de palhada (14 e 21 Mg ha-1), chegam a ser de 24 a 39% superiores às menores doses (7 e 3,5 Mg ha-1 respectivamente). A dose 14 Mg ha-1 quando incorporada acelera ainda mais este processo, resultando numa decomposição final de 86%. Já a irrigação com vinhaça não favoreceu este processo. Em relação à composição da palhada remanescente, os tratamentos 14 Mg ha-1 incorporado e 21 Mg ha-1 resultaram no aumento mais expressivo do índice lignocelulósico. O monitoramento do COD a 0,5 m de profundidade durante 120 dias na estação chuvosa detectou a presença de C somente nos 45 dias iniciais da decomposição da palhada. O percentual de COD disponibilizado pela palhada foi inversamente proporcional a taxa de decomposição. O acompanhamento do acúmulo de C no solo ao longo de 3 anos de aporte de diferentes quantidades de palhada da cana-de-açúcar, mostrou um aumento significativo de 80% e 97% nas concentrações de COT nos 2,5 cm superficiais do solo onde as doses de 14 e 21 Mg ha-1 de palhada, haviam sido aplicadas, respectivamente / The objective of this research was to evaluate the decomposition of different initial quantities of sugarcane trash placed onto the soil under different management practices and determine the total organic carbon (TOC) accumulation in this soil over three years sugarcane cycle. Therefore, three experiments were installed in sugarcane area at Piracicaba. In experiment 1, different amounts of sugarcane trash (3.5, 7; 14 and 21 Mg ha-1) were placed between the rows, above the soil. Two additional treatments were installed with 14 Mg ha-1 dose: or incorporated into the soil or irrigated with vinasse. The dry matter losses and the composition of remaining sugarcane trash were evaluated six times over a year. In experiment 2, using the same previous treatments, lysimeters were installed to collect soil solution and to determine dissolved organic carbon (DOC) at 0.20 and 0.50 m depth. Experiment 3 was settled to determine the Carbon (C) derived from the different doses of deposited sugarcane trash. The C input derived from the straw doses after three years was detected replacing the original soil at sugarcane inter-row by a soil from an adjacent area not cultivated with sugarcane for at least 25 years, presenting a low delta 13C (?13C). This isotope technique was used to determine and quantify the origin of soil C input, after the treatments applied over the years. Results of this study suggest that one year after the deposition of the trash on soil, the higher doses (14 and 21 Mg ha-1) lost about 65% dry matter, a rate up to 24-39% higher than the lower doses (7 and 3.5 Mg ha-1 respectively). The 14 Mg ha-1 dose, when incorporated, accelerated this process, resulting in a total breakdown of 86%. However, vinasse irrigation did not favored this process. Regarding the composition of the remaining trash, the treatments of 14 Mg ha-1 incorporated to soil and the 21 Mg ha-1 resulted in the most significant increase in lignocellulosic index. The DOC monitoring at 0.5 m depth over 120 days in the rainy season detected the presence of C only during the initial 45 days of straw decomposition. The percentage of DOC available from sugarcane trash was inversely proportional to the decomposition rate. Carbon accumulation in the soil over 3 years, related to different amounts of sugarcane trash, showed a significant increase of 80% to 97% in TOC concentrations in the upper 2.5cm soil layer where the doses of 14 and 21 Mg ha-1 of trash were applied, respectively

Latossolos com horizonte A húmico (LH) são solos com importantes reservas de carbono orgânico (CO) em profundidade. Esses solos são comuns nas regiões Sudeste e Sul do Brasil, com menor ocorrência no Nordeste. Aspectos da gênese e preservação da matéria orgânica (MO) desses solos não foram completamente entendidos ainda. Particularmente interessantes são os processos responsáveis pelo espessamento (hiperdesenvolvimento) e estabilidade do CO do horizonte húmico. A hipótese de que a MO do horizonte húmico tenha importante contribuição de carbono (C) de origem pirogênica é testada. O objetivo deste trabalho foi, portanto, caracterizar quimicamente a MO do horizonte húmico e relacionar os resultados com a gênese e preservação do CO. Oito pedons de diferentes localidades do país (São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina e Pernambuco) sob vegetação nativa foram empregados no estudo. Descrições morfológicas e análises de caracterização de rotina dos solos foram realizadas. Além disso, ácidos húmicos (AH) foram extraídos do horizonte húmico e analisados por ressonância magnética nuclear de 13C, enquanto que as frações leves (livre e oclusa), huminas e extratos alcalinos da MO dos mesmos pedons foram analisados através da pirólise. Os pedons possuem feições morfológicas conspícuas, como horizonte A hiperdesenvolvido, variando de 120 cm a 220 cm de espessura, e cores escuras em profundidade. Os horizontes húmicos são argilosos a muitos argilosos, fortemente ácidos e álicos. As formas de CO oxidável com dicromato respondem por 2/3 da reserva de carbono total (CT) do solo. Caulinita foi o principal mineral identificado por difratometria de raios X na fração argila desses indivíduos, seguido por gibbsita e, em alguns pedons, vermiculita com hidroxientrecamadas. Correlações entre atributos do solo e diferentes formas de C oxidável revelaram-se significativas apenas para alumínio pobremente cristalino extraído com oxalato de amônio ácido (r2 = 0,69), que se apresenta como um dos mecanismos de estabilização do C. Os AH apresentam estrutura química distinta entre os pedons e também variam com a profundidade, indicando, sobretudo o efeito do tipo de vegetação. Nos pedons estudados há maior concentração relativa de C alquila em superfície e C O-alquilas e C aromático em subsuperfície. A abundância de C O-alquilas sugere que boa parte da MO do horizonte húmico tem um grau de humificação pouco avançado. Os principais produtos da pirólise das frações leves, extratos alcalinos e huminas são carboidratos, compostos alifáticos e aromáticos, mas em proporções diferentes. As amostras da fração leve livre são mais ricas em resíduos frescos derivados de plantas, com presença de ligninas, enquanto que na fração leve oclusa (FLO) preponderam compostos aromáticos e alifáticos. Os extratos são enriquecidos em compostos de nitrogênio e carboidratos. A hipótese de uma MO altamente recalcitrante, formada predominantemente por produtos da decomposição de carvão foi rejeitada, já que produtos similares a esses foram encontrados apenas na FLO, que tem pouca importância no conteúdo de CT do solo. A estabilização da MO desses LH depende de 14 uma combinação de abundante entrada de biomassa e da atuação de mecanismos que retardam a mineralização da MO, como associações organominerais. / Ferralsols with umbric epipedons are soils with important organic carbon (OC) reserves in depth. These soils are common in the Southeast and South regions of Brazil, with fewer occurrences in the Northeast region. Both genesis and organic matter (OM) accumulation aspects of these soils were not completely understood yet. Particularly interesting are the soil processes responsible for thickening (over development) and for OC stability of the umbric horizon. The hypothesis that the OM from umbric epipedon has important pyrogenic carbon (C) contribution is tested. The aim of this work, therefore, was to characterize the chemistry of OM from umbric epipedon and to relate the results with soil genesis and OC preservation. Eigth pedons from different states of Brazil (São Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais, Paraná, Santa Catarina and Pernambuco) under native vegetation were used in the study. Morphological descriptions and routine soil characterization analysis were carried out. Furthermore, humic acids (HA) were extracted from umbric horizon and analyzed by solid state 13C nuclear magnetic resonance, whereas light fractions (free and occluded), humin and alkaline extracts of the OM of the same pedons were analyzed by pyrolysis. The pedons have conspicuous morphological features, such as a developed umbric epipedon, ranging from 120 cm to 220 cm of thickness, and dark colors in depth. The umbric horizons are clayey to heavy clayey, strongly acidic and alic. Dichromate oxidable OC contents account for 2/3 of the total carbon (TC) soil reserve. Kaolinite is the main mineral identified by X ray diffractometry in the clay fraction, followed by gibbsite and vermiculite. Correlations between soil attributes and different forms of oxidable C were significant only for poorly crystalline aluminum forms extracted with oxalate ammonium acid (r2 = 0,69), which could be one of the C stabilization mechanisms. HA shown distinct chemical structures between pedons and also in depth, indicating the effect of the vegetation type. In the studied pedons there are higher relative concentration of alkyl C in surface and O-alkyl C and aromatic C in subsurface. Light fractions, alkaline extracts and humins main pyrolysis products are carbohydrates, aliphatic, and aromatic compounds, but in different proportions. In free light fraction (FLF) fresh residues derived from plants are common, with presence of lignin, whereas in the occluded light fraction (OLF), aromatic and aliphatic compounds predominate. Extracts are enriched in carbohydrates and N compounds. The hypothesis of a highly recalcitrant MO, produced by the fragments of charcoal in partial decomposition has been rejected, since they were found only into OLF, which has little importance in the TC content of soil. The stabilization of organic matter in these Ferralsols depends on a combination of abundant biomass input and the action of mechanisms to retard the mineralization of OM, such as a strong association with clay minerals.

As turfeiras são ambientes especiais para estudos que procuram compreender a evolução das paisagens em função de mudanças climáticas, apresentando registros da dinâmica temporal e espacial da vegetação, constituindo-se de organossolos com grande potencial indicador devido aos elevados teores de carbono e um ambiente anóxico, condições que preservam a matéria orgânica e os organismos que se depositaram em épocas passadas. A Área de Proteção Especial APE Pau-de-Fruta inserida na Serra do Espinhaço Meridional (MG) possui um depósito de turfeira desenvolvido nas depressões das áreas dissecadas que ficam entremeadas as superfícies de aplainamento, onde a gênese de seus organossolos se dá pelo acúmulo de material orgânico, sendo a área atualmente colonizada pelas diferentes fisionomias vegetais do Bioma Cerrado, principalmente o Campo Rupestre e Campo Úmido, além dos redutos de ilhas de Floresta Estacional Semidecidual, denominados Capões de Mata, onde outrora, sob condições de clima mais úmido que o presente foi mais desenvolvido. O trabalho consistiu na aplicação de bioindicadores como os isótopos do carbono ( 13C e datação 14C), isótopos de nitrogênio ( 15N) e assembléias de palinomorfos em um perfil de organossolo, juntamente com dados de descrição e caracterização do solo, com intuito de inferir as condições do ambiente no Quaternário, e assim reconstituir cronologicamente a sequência de eventos que ocorreram durante a formação do depósito. A idade mais antiga desta turfeira foi obtida por Campos (2009) na base de um perfil a 1.360 m altitude, com 20.359 ± 230 anos AP, portanto, as evidências são que a formação deste depósito iniciou-se no topo, durante o Pleistoceno Superior. Posteriormente, no Holoceno Inferior, condições propiciaram a formação da turfeira de montante à jusante, onde no ponto do presente estudo o processo de instalação iniciou em 8.090 ± 30 anos AP, a 1.350 m de altitude e a 2,3 Km do topo. O clima mais úmido e frio que o atual durante o Pleistoceno Superior (antes de ± 20.359 anos AP), passou por períodos mais secos durante Último Máximo Glacial (entre 20.000-14.000 anos AP), e, gradativamente, tornou-se mais quente no Holoceno Inferior/Médio, porém com constantes oscilações de umidade, até a estabilização das condições climáticas, semelhantes às atuais. Baseado nas assembléias polínicas foi possível verificar que nos períodos úmidos e quentes do Holoceno Inferior/Médio ocorreu a expansão do Campo Úmido, da Floresta Estacional de Galeria, do Campo Rupestre e Cerrado. O aparecimento da Floresta de Galeria de Myrtaceae, em ± 5.900 anos AP, e a formação de uma lagoa em ± 5.200 anos AP, foram os períodos mais úmidos registrados. Solos destes intervalos apresentaram elevadas contribuições de matéria orgânica (MO) e maiores valores de densidade da matéria orgânica (MO), além da presença de fragmentos vegetais preservados. Constantes períodos secos, além dos sinais de 13C mais enriquecidos, vegetação rala (baixa concentração de palinomorfos) e com poucos tipos polínicos, como os verificados em ± 6.700, ± 2.500 e ± 200 (?) anos AP, também apresentaram valores elevados de material mineral (MM), resíduo mínimo (RM) e densidade do solo (Ds). Em meio a isso, a matéria orgânica foi estratificada em três tipos de material de diferentes estágios de decomposição (classes de von Post e teores de fibras), predominando a mais avançado (sáprico), portanto, caracterizando a turfeira como um depósito pedogenético altamente avançado. / The peat bogs are special environments for studies that seek to understand the evolution of landscapes due to climate change reporting the temporal and spatial vegetation dynamics. These are constituted of histosols with great indicator potential due to the high carbon content and anoxic environment, conditions preserving the organic matter and organisms deposited in the past times. The Pau-de-Fruta Special Protection Area (SPA) located into the Mountain Range Espinhaço Southern (Brazil) has a peat bog deposit developed in the depressions of the dissected areas interspersed to the planning surfaces, where the histosols genesis takes place by the accumulation of organic material. Nowadays, the area is colonized by different vegetation physiognomy of the Cerrado Biome, mainly rupestre and wet fileds, beyond of redoubts of semidecidual stationary forests, called Capon Forests, where sometime under more humid climate conditions these were more developed. The work was constituted of the application of bioindicators, such as carbon ( 13C dating and 14C) and nitrogen ( 15N) isotopes, and palynomorphs assemblages, in a Histosol profile together with description and characterization data of the soil, aiming to infer the environmental conditions in the Quaternary, and thus to reconstruct the chronological sequence of events occurred during the formation of this deposit. The oldest age of this peat bog was obtained by Campos (2009) based on a profile located to 1.360 m of altitude, with 20.359 ± 230 years BP, wherefore, the evidences are the formation of this deposit began in the top during the Superior Pleistocene. Later, in the Holocene Lower, the conditions provided the formation of peat from upstream to downstream. In the point of this study, the installation process began in 8.090 ± 30 years BP, the 1.350 m high and 2,3 km from the top. The more humid and cooler weather (than the present) during the Pleistocene (before 20.359 years ± AP) went through dryer periods during Last Glacial Maximum (between 20.000- 14.000 years BP), and gradually became warmer in Holocene Lower/Middle East, but with constant moisture fluctuations, to the stabilization of climate, similar to today. Based on pollen assemblages, it was observed that in humid and warm periods of the Holocene Lower / Middle East occured the expansion of humid fields, decidual forest of the Gallery, rupestre fields and Savannah. The occurrence of the Myrtaceae Gallery Forest, in ± 5.900 years BP, and the formation of a pond, in ± 5.200 years BP, were the wettest period recorded. Soils of these periods showed high contributions of organic matter (OM) and highest density of organic matter (OM), beyond the presence of preserved plant debris. Constant dry periods, there are signs of more 13C enriched, sparse vegetation (low concentration of palynomorphs) and few pollen types, such as those found in ± 6.700, ± 2.500 and ± 200 (?) years BP, also showed high levels of mineral material (MM), minimal residual (MR) and bulk density (Ds). Also, the organic matter was stratified into three types of material from different levels of decomposition (von Post classes and fiber content), with predominance of the more advanced (sáprico), so, characterizing the peat bog as a pedogenetic deposit highly advanced.

Durante o processo de decomposição da matéria orgânica do solo (MOS) ocorre a formação de gases do efeito estufa (GEE) que são liberados para a atmosfera contribuindo para o aquecimento global. Acredita-se que este aquecimento global possa retroagir na taxa de decomposição da MOS potencializando a liberação de carbono (C) do solo. A MOS está distribuída em frações com sensibilidades diferentes à temperatura. Pesquisas anteriores sugerem que a fração de C mais velha e mais recalcitrante é menos sensível à temperatura (C-recalcitrante). Além disso, alguns mecanismos de proteção física, química e bioquímica podem agir para reduzir a sensibilidade da MOS ao aumento de temperatura. Possíveis modificações na estrutura da comunidade microbiológica, provocadas pelo aumento de temperatura, podem interferir no processo de decomposição da MOS através de alterações nos seus mecanismos de proteção. A mudança do uso da terra é um dos principais responsáveis pela emissão dos GEE no Brasil. A substituição da vegetação original (floresta) por pastagem promove uma modificação no sinal 13C do C do solo, dando um indício sobre a origem do C liberado na forma de CO2. Com o objetivo de avaliar a vulnerabilidade da MOS ao aumento de temperatura foram realizadas incubações de solos, oriundos de floresta e pastagens, em duas temperaturas 25 e 35 ºC. Avaliou-se a sensibilidade dos compartimentos C-lábil e C-recalcitrante da MOS à temperatura e, como as possíveis alterações nos mecanismos de proteção da MOS podem contribuir com a liberação de CO2 à atmosfera. / Soil organic matter (SOM) decomposition emits greenhouse gases to the atmosphere and this may contribute to global warming. Global warming can promote a positive feedback on SOM decomposition rate and it can increase soil C losses. The SOM has different pools with inherent temperature sensitivity. Some researches suggest that resistant soil C is less sensitive to temperature increase. Moreover, there are some physical, chemical and biochemical mechanisms that protect SOM against decomposition. The global warming may change the soil microbial structure and it can modify SOM decomposition. In Brazil, the greenhouse gas emissions are basically driven by the land use change. The substitution of native vegetation (forest) to pasture changes soil C signature - 13C and this fact enable us to study the source of soil C emissions. The objective of this study was to evaluate the SOM vulnerability to temperature increased. Forest and pastures soil samples were incubated under 25 and 35 ºC. The labile-C versus resistant-C temperature sensitivity was evaluated and the SOM protection mechanisms were studied to understand how they can protect SOM against decomposition.

O estudo foi dividido em quatro partes. Na primeira parte analisou-se o impacto do clima na estocagem de carbono em solos de canaviais sem a queima da palhada. Foram escolhidos três regimes climáticos contrastantes do centro-sul do Brasil. O potencial de seqüestro de carbono orgânica no solo (COS) foi determinado, em cada regime climático, de acordo com a taxa anual de carbono remanescente no solo proveniente da palhada depositada. Para obter esta taxa, compararam-se os estoques de COS em canaviais com e sem queima da palhada. Esse ganho anual foi comparado com a entrada anual de carbono via palhada depositada. O ganho anual de COS (0-30 cm) em canaviais sem queima da palhada não resultou em diferenças significativas por clima: 1, 97 Mg ha-1 (clima norte), 2,00 Mg ha-1 (clima centro) e 1,70 Mg ha-1 (clima sul). Os regimes climáticos estudados também não revelaram diferenças significativas entre suas temperaturas e precipitações médias anuais. Porém, o aumento anual de COS um pouco menor no clima sul levou à conclusão que o potencial de seqüestro de carbono diminui ligeiramente em latitudes mais altas, devido à maior precipitação no centro-sul do Brasil. Na segunda parte avaliou-se o impacto da palhada sobre a estabilidade de agregados dos solos, que foi calculada pelo método de fracionamento proposto por Six et al. (2000a). A estabilidade de agregados no solo do canavial sem a queima da palhada aumentou, em média, 15,3% por ano na profundidade 0-30 cm. Na terceira parte, avaliou-se a diferença da estabilidade de agregados entre canaviais e mata nativa. O solo da mata nativa mostrou uma estabilidade de agregados significativamente maior (7,2 vezes). Supõe-se que a estabilidade de agregados seja maior na mata nativa como resultado da maior presença de matéria orgânica e biota no solo. Na quarta parte avaliou-se a origem do carbono nos agregados estáveis em água de fluxo contínuo para determinar que forma de agregação possui a melhor proteção contra a decomposição de carbono. Houve uma diferença significativa de \'delta\'13C entre os macroagregados e microagregados na camada superior, com 10% mais \'delta\'13C nos macroagregados. Isto indica mais carbono derivado da cobertura vegetal atual (C4), ou seja, mais incorporação da palhada nos macroagregados. O \'delta\'13C da fração de partículas livres ou agregados não estáveis em água de fluxo contínuo é menor em todas as profundidades, indicando que a matéria orgânica recente (C4) encontra-se no solo principalmente de forma agregada estável em água, evidenciando seu papel fundamental na estabilidade dos agregados. Constatou-se também, que quanto mais novo o macroagregado, maior o seu teor em carbono. Nos microagregados verificou-se o efeito contrário. Quanto mais velho o microagregado, maior o seu teor em carbono. Isso indica que o microagregado possui uma melhor proteção contra a decomposição de carbono, e também a capacidade de um aumento no teor de carbono, no decorrer do tempo, em virtude da assimilação de carbono mais novo. Conclui-se, que em termos de seqüestro de carbono de longa duração, é propício avaliar mecanismos de proteção do carbono recalcitrante dentro dos microagregados e estudar como técnicas agrícolas podem proteger melhor esta fração / The study was divided in four parts. The first part investigated climate impact on soil carbon stocks in sugar cane fields cultivated without green trash burning. For this purpose, three contrasting climates were chosen in Central and Southern Brazil. The sequestration potential of soil organic carbon (SOC) was determined for each climate, calculating how much of the carbon derived from deposited green trash remains in the soil every year. To obtain this rate, SOC stocks of sugar cane fields cultivated with and without green trash burning were compared. The annual difference (0-30 cm) did not differ significantly between climates: 1, 97 Mg ha-1 (Northern Climate), 2,00 Mg ha-1 (Central Climate) and 1,70 Mg ha-1 (Southern Climate). The climates did not show significant differences between their average annual temperatures and their annual precipitation. Nevertheless, a slightly smaller gain of SOC stocks in the Southern Climate leads to the conclusion that higher latitudes tend to stock slightly less COS due to higher annual precipitation. The second part evaluated the impact of green trash deposition on soil aggregate stability, which was calculated according to Six et al. (2000a). Soil aggregate stability under sugar cane fields cultivated with green trash burning had an average increase of 15,3% for soil depth 0-30 cm. The third part studied soil aggregate stability between sugar cane and natural forest vegetation. The forest soil revealed significantly higher (7,2 times) aggregate stability, supposedly due to higher organic matter content and more soil biota. The forth part examined the origin of carbon inside water-stable aggregates to determine which aggregation form provides better protection against carbon decomposition. The top soil layer showed a significant difference in \'delta\'13C between macro-aggregates (10% more \'delta\'13C) and microaggregates which means that more carbon derived from green trash (C4) was incorporated in macro-aggregates. \'delta\'13C of free soil particles or water-unstable aggregates is smaller for all soil layers indicating that fresh organic matter (green trash) is predominantly encountered in a water stable aggregated form in the soil. Furthermore, a correlation analysis revealed that more recent macro-aggregates had higher C content. The opposite was observed for micro-aggregates: the older the micro-aggregate, the higher its carbon content, leading to the conclusion that microaggregates protect carbon better against decomposition and are also capable to enrich their carbon pool through C assimilation. Given its long-term soil carbon sequestration potential, it is recommended to investigate carbon protection mechanisms for the recalcitrant C pool in micro-aggregates and also to study how agricultural techniques could improve the protection of the recalcitrant C pool

Há tendências de expansão da área cultivada com cana-de-açúcar devido ao aumento da demanda mundial por biocombustíveis. Por razões econômicas e legais a colheita da cana-deaçúcar sem queima vem crescendo significativamente. Entretanto, pouco se conhece sobre o efeito desta palhada da cana sobre a dinâmica e estabilidade do carbono no solo. O incremento no teor de carbono no solo pode acarretar benefícios nos âmbitos agronômico, ambiental e até mesmo econômico. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi quantificar e comparar os estoques de carbono e nitrogênio do solo e avaliar a qualidade da matéria orgânica por meio da caracterização das substâncias húmicas em área cultivada com cana-de-açúcar com e sem queima da palhada. Foram utilizadas cronossequências de 6 e 12 anos com e sem queima da palhada, além de uma área sob vegetação nativa (usada como referência). As áreas localizam-se na Usina São Martinho, em Pradópolis, estado de São Paulo. O solo é classificado como Latossolo Vermelho distroférico de textura muito argilosa. As áreas com o manejo sem queima da palhada apresentaram maiores estoques de carbono em todas as profundidades avaliadas em comparação as áreas com queima. O incremento obtido entre as áreas de 6 e 12 anos de manejo sem queima foi de 1,77 Mg ha-1 ano-1 de carbono e 0,25 Mg ha-1 ano-1 de nitrogênio para a camada 0-30 cm de profundidade. Quanto aos aspectos químicos relacionados à fertilidade do solo, não ocorreram diferenças significativas em decorrência do manejo da palhada, corroborando aos resultados obtidos pelas análises espectroscópicas de fluorescência. As avaliações espectroscópicas mostraram que entre as áreas de 12 anos de cultivo não ocorreram diferenças no grau de humificação. Já a área de 19 anos sem queima apresentou maior grau de humificação em comparação às demais situações avaliadas nas profundidades de 0-10 e 10-20 cm tanto para os ácidos húmicos como para os ácidos fúlvicos. As análises de Infravermelho com Transformada de Fourier indicaram maiores concentrações de grupos fenólicos e ácidos carboxílicos na área de 19 sem queima e menores valores para a área sob vegetação nativa nas duas profundidades avaliadas para os ácidos húmicos. Para os ácidos fúlvicos não verificou-se diferenças entre as situações avaliadas. / There is a trend for expansion in the area cultivated with sugarcane, mainly due to the increase in global demand for biofuels. Due to economic and legal reasons unburned sugarcane harvesting system is increasing rapidly. However, little is known about the sugarcane trash effect on carbon dynamics and stability in soils. The increase in soil carbon content can promote benefits on agronomic, environmental and also on economic aspects. In this context, the objective of this study was to quantify and compare soil carbon and nitrogen stocks and to evaluate soil organic matter quality through the characterization of humic substances in areas cultivated with sugarcane under burned and unburned harvesting system. Chronosequences with 6 and 12 years under burned and unburned sugarcane and an adjacent area under native vegetation (used as reference) were evaluated. The areas were located at Sao Martinho Mill, in Pradopolis, Sao Paulo State. The soil is classified as clayey Oxisol (Latossolo Vermelho distroférico de textura muito argilosa). Unburned sugarcane soils presented higher carbon stocks in all evaluated layers compared to the burned areas. The increments of 1.77 and 0.25 Mg ha-1 year-1 on soil carbon and soil nitrogen, respectively, were observed between the 6 and 12 years under unburned sugarcane in the 0-30 cm layer. No significant differences were observed for soil chemical attributes neither for the spectroscopic (fluorescence) analyses due to the harvesting system. Spectroscopic results showed no differences on humification degrees between areas with 12 years under sugarcane. The area with 19 years under unburned sugarcane showed higher humification degree for the 0- 10 and 10-20 cm layers in comparison with the other evaluated areas, not only for the humic acid but also for the fulvic acid. Fourier Transformed Infrared analyses on humic acids indicated higher concentrations of phenolic groups and carboxylic acids in the area under 19-year old unburned sugarcane and lower values in the native vegetation for the two evaluated soil layers. For the fulvic acids no differences were observed among the evaluated areas.

A Mata Atlântica é reconhecida como área de prioridade de conservação na América do Sul, devido ao grande número de espécies endêmicas e constantes ameças à sua biodiversidade em decorrência da substituição da vegetação natural. Embora várias informações sobre a diversidade vegetal e animal estejam disponíveis, pouco se sabe sobre a diversidade de microorganismos existentes no solo desse bioma. A diversidade de fungos do solo foi avaliada em três unidades de conservação da Mata Atlântica do estado de São Paulo: Parque Estadual de Carlos Botelho (PECB), Estação Ecológica de Assis (EEA) e Parque Estadual da Ilha do Cardoso (PEIC). Ao todo, foram analisadas 90 amostras de solo, coletadas em épocas de alta e baixa pluviosidade, e sob a copa de três espécies arbóreas: Cabralea canjerana, Guapira opposita e Maytenus robusta. Foram utilizados métodos independentes (PCR-DGGE e pirosequenciamento) e um método dependente do cultivo (lavagem de solo e filtração de partículas) para a análise da diversidade e estrutura das comunidades de fungos do solo. Os resultados obtidos foram analisados conjuntamente com os dados de atributos químicos do solo e frações da matéria orgânica do solo a fim de verificar suas possíveis relações com as comunidades de fungos. Os resultados obtidos sugerem uma grande diversidade de fungos no solo da Mata Atlântica. Através do método de cultivo, um total de 142 espécies de fungos foi identificado nas três áreas, sendo que a estrutura das comunidades de fungos não foi influenciada pelas espécies arbóreas, mas sim pelas áreas e épocas de amostragem. As comunidades de fungos cultiváveis do PECB e do PEIC foram mais similares entre si do que em relação às comunidades de fungos do solo da EEA, assim como os valores dos atributos químicos do solo dessas áreas foram mais semelhantes entre si. Pelo método de PCR-DGGE, as estruturas das comunidades de fungos das três áreas sofreram influência das espécies arbóreas sob a copas das quais as amostras foram coletadas. Somente a estrutura das comunidades de fungos no solo do PEIC não sofreu influência da época de amostragem. Usando pirosequenciamento, foram obtidas 39.152 sequências da região ITS de fungos, as quais foram agrupadas em 1.800 Unidades Taxonômicas Operacionais (UTOs). A diversidade de fungos na EEA e no PEIC variou em função das espécies arbóreas e épocas de coleta. A análise de NMS de cada área amostrada indicou que as comunidades de fungos do solo são muito homogêneas. O filo Ascomycota foi mais frequentemente detectado, tanto usando metodologia dependente quanto independente de cultivo. De maneira geral, as comunidades de fungos cultiváveis apresentaram maior relação com atributos químicos do solo, áreas e épocas de coleta, e as comunidades de fungos acessadas por PCRDGGE mostraram maior relação com as épocas de coleta e espécies arbóreas sob as quais as amostras de solo foram coletadas. A análise dos metadados usando rede neural revelou uma dependência da diversidade de fungos em relação às concentrações de ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e humina no solo, além do pH e concentração de matéria orgânica total. / Brazilian Atlantic Forest is recognized as a top priority for conservation in South America because of its large number of innate species and the threats for the biodiversity due to vegetation changes. Although a plethora of data on plant and animal diversity in the Atlantic Forest is available, the diversity of soil microorganisms in this biome is still mostly unknown. Therefore, soil fungi diversity was evaluated in three Atlantic Forest conservation areas of São Paulo state: Estação Ecológica de Assis (EEA), Parque Estadual de Carlos Botelho (PECB) and Parque Estadual da Ilha do Cardoso (PEIC). A total of 90 soil samples were analyzed, collected in two different seasons (high and low precipitation seasons), and under the canopy projection of three tree species: Cabralea canjerana, Guapira opposita and Maytenus robusta. Two independent cultivation methods (PCR-DGGE and pyrosequencing) and one dependent method (soil washing and particles filtration method) were used for the analysis of soil fungi diversity and community structure. The results of these methods were analyzed together with the data on soil chemical attributes and organic matter fractions in the same samples, in order to verify the possible relations with soil fungi communities. The results suggest a great diversity of soil fungi in the Atlantic Forest. Through the cultivation method, a total of 142 fungi species were identified for the three areas. The structure of fungi communities was not affected by the tree species, but were affected by the sampling areas and seasons. Cultivable fungi community in PECB and PEIC were more similar to each other than in EEAs soil fungi community. In addition, the values of the chemical properties of these areas were more similar to each other. The structure of soil fungi community accessed by PCR-DGGE showed that the three areas were influenced by the tree species under the canopy where the soil samples were collected. Only the structure of PEICs fungi communities was not influenced by the season. By means of pyrosequencing, 39,152 sequences were retained from the ITS rDNA region, which were clustered in 1,800 Operational Taxonomic Unities (OTUs). Fungal diversity in EEA and PECB areas was influenced by the tree species and seasons. NMS analysis of each sampled area showed that soil fungi communities are very homogenous. Ascomycota was the most frequent phylum detected by both dependent and independent cultivation methods. Overall, the communities of cultivable fungi were more related to soil chemical attributes, sampling areas and seasons. Fungal communities accessed by PCR-DGGE showed greater relation with the seasons and tree species where the soil samples were collected. Analysis of metadata using neural network revealed fungal diversity dependence of humic acids, fulvic acids and humin concentrations in soil, as well as pH and organic matter concentrations.