Os estoques de carbono orgânico do solo (ECOS) nos ecossistemas naturais normalmente podem se manter em equilíbrio por longos períodos, porém as atividades antrópicas, especialmente a expansão da agricultura, usualmente provoca diminuição nos ECOS, com implicações nas funções ecossistêmicas e produtivas dos solos. Assim, a estimativa dos ECOS nos solos sob condições naturais e em agroecossistemas e a distribuição desses estoques na paisagem são questões científicas atuais. Este trabalho teve como objetivo amostrar solos para estimar os ECOS, compilar estudos sobre ECOS já publicados e avaliar comparativamente ECOS nas regiões dos Campos de Cima de Serra e na parte central do Planalto do Rio Grande do Sul. Para estabelecer os ECOS nestas áreas foram utilizados dados primários (coleta de amostras a campo e análises laboratoriais) e dados secundários (levantamentos, estudos e projetos de pesquisa já realizados), prioritariamente em camadas superficiais (0-30cm). A consolidação de dos resultados obtidos do campo e de estudos possibilitaram comparar os estudos existentes de forma tabular e visualizar em mapas considerando classes de solos e usos das terras. Considerando a camada mais superficial de 0-30 cm, os estoques médios (média geral dos valores medidos) na região dos Campos de Cima da Serra (173,5 Mg C ha-1) foram três vezes maiores que na região central do Planalto do Rio Grande do Sul (59,5 Mg C ha-1). De maneira similar, os ECOS nas camadas mais superficiais (0-10 e 0-20cm) também consideradas neste estudo também foram pelo menos duas vezes maiores nos Campos de Cima da Serra. Os mapas produzidos permitem visualizar a distribuição espacial destes estoques nas regiões. Estas informações podem ser usadas para definir políticas públicas no âmbito de agricultura conservacionista e auxiliar na atualização dos inventários nacionais de gases de efeito estufa. / Organic carbon stocks in soils under natural conditions are usually in equilibrium, but human intervention specially with the expansion of agriculture and silviculture leads to SOC (soil organic C) stocks losses. Thus, SOC stocks estimation and their distribution in the landscape is a crucial scientific topic. This study aimed to measure and benchmark current SOC stocks in fields from the Campos de Cima da Serra and the central part of the Planalto do Rio Grande do Sul. To update the SOC stocks in the study areas, primary data were assessed derived from field sampling and laboratory analysis) and secondary data (obtained from published surveys and research projects). Data from 0-30cm soil layer were primarily considered in this study. The consolidation of results from field and studies allowed to compare SOC stocks in tabular form and view maps considering soil types and land of uses. Considering the upper soil layer (0-30 cm), the average SOC stock (173.5 Mg C ha-1 - overall means of the measured values) in the region of Campos de Cima da Serra was three times higher than in the central section of the Planalto of Rio Grande do Sul (59.5 Mg C ha- 1). Similarly, SOC stocks in the shallower layers (0-10 and 0-20 cm) were at least twice as high in the Campos de Cima da Serra. The maps produced display the spatial distribution of measured or calculated SOC stocks. This information can be used to guide public policy for conservation agriculture programs and assist in conducting national greenhouse gas inventories.

Os estoques de carbono orgânico do solo (ECOS) nos ecossistemas naturais normalmente podem se manter em equilíbrio por longos períodos, porém as atividades antrópicas, especialmente a expansão da agricultura, usualmente provoca diminuição nos ECOS, com implicações nas funções ecossistêmicas e produtivas dos solos. Assim, a estimativa dos ECOS nos solos sob condições naturais e em agroecossistemas e a distribuição desses estoques na paisagem são questões científicas atuais. Este trabalho teve como objetivo amostrar solos para estimar os ECOS, compilar estudos sobre ECOS já publicados e avaliar comparativamente ECOS nas regiões dos Campos de Cima de Serra e na parte central do Planalto do Rio Grande do Sul. Para estabelecer os ECOS nestas áreas foram utilizados dados primários (coleta de amostras a campo e análises laboratoriais) e dados secundários (levantamentos, estudos e projetos de pesquisa já realizados), prioritariamente em camadas superficiais (0-30cm). A consolidação de dos resultados obtidos do campo e de estudos possibilitaram comparar os estudos existentes de forma tabular e visualizar em mapas considerando classes de solos e usos das terras. Considerando a camada mais superficial de 0-30 cm, os estoques médios (média geral dos valores medidos) na região dos Campos de Cima da Serra (173,5 Mg C ha-1) foram três vezes maiores que na região central do Planalto do Rio Grande do Sul (59,5 Mg C ha-1). De maneira similar, os ECOS nas camadas mais superficiais (0-10 e 0-20cm) também consideradas neste estudo também foram pelo menos duas vezes maiores nos Campos de Cima da Serra. Os mapas produzidos permitem visualizar a distribuição espacial destes estoques nas regiões. Estas informações podem ser usadas para definir políticas públicas no âmbito de agricultura conservacionista e auxiliar na atualização dos inventários nacionais de gases de efeito estufa. / Organic carbon stocks in soils under natural conditions are usually in equilibrium, but human intervention specially with the expansion of agriculture and silviculture leads to SOC (soil organic C) stocks losses. Thus, SOC stocks estimation and their distribution in the landscape is a crucial scientific topic. This study aimed to measure and benchmark current SOC stocks in fields from the Campos de Cima da Serra and the central part of the Planalto do Rio Grande do Sul. To update the SOC stocks in the study areas, primary data were assessed derived from field sampling and laboratory analysis) and secondary data (obtained from published surveys and research projects). Data from 0-30cm soil layer were primarily considered in this study. The consolidation of results from field and studies allowed to compare SOC stocks in tabular form and view maps considering soil types and land of uses. Considering the upper soil layer (0-30 cm), the average SOC stock (173.5 Mg C ha-1 - overall means of the measured values) in the region of Campos de Cima da Serra was three times higher than in the central section of the Planalto of Rio Grande do Sul (59.5 Mg C ha- 1). Similarly, SOC stocks in the shallower layers (0-10 and 0-20 cm) were at least twice as high in the Campos de Cima da Serra. The maps produced display the spatial distribution of measured or calculated SOC stocks. This information can be used to guide public policy for conservation agriculture programs and assist in conducting national greenhouse gas inventories.

Os estoques de carbono orgânico do solo (ECOS) nos ecossistemas naturais normalmente podem se manter em equilíbrio por longos períodos, porém as atividades antrópicas, especialmente a expansão da agricultura, usualmente provoca diminuição nos ECOS, com implicações nas funções ecossistêmicas e produtivas dos solos. Assim, a estimativa dos ECOS nos solos sob condições naturais e em agroecossistemas e a distribuição desses estoques na paisagem são questões científicas atuais. Este trabalho teve como objetivo amostrar solos para estimar os ECOS, compilar estudos sobre ECOS já publicados e avaliar comparativamente ECOS nas regiões dos Campos de Cima de Serra e na parte central do Planalto do Rio Grande do Sul. Para estabelecer os ECOS nestas áreas foram utilizados dados primários (coleta de amostras a campo e análises laboratoriais) e dados secundários (levantamentos, estudos e projetos de pesquisa já realizados), prioritariamente em camadas superficiais (0-30cm). A consolidação de dos resultados obtidos do campo e de estudos possibilitaram comparar os estudos existentes de forma tabular e visualizar em mapas considerando classes de solos e usos das terras. Considerando a camada mais superficial de 0-30 cm, os estoques médios (média geral dos valores medidos) na região dos Campos de Cima da Serra (173,5 Mg C ha-1) foram três vezes maiores que na região central do Planalto do Rio Grande do Sul (59,5 Mg C ha-1). De maneira similar, os ECOS nas camadas mais superficiais (0-10 e 0-20cm) também consideradas neste estudo também foram pelo menos duas vezes maiores nos Campos de Cima da Serra. Os mapas produzidos permitem visualizar a distribuição espacial destes estoques nas regiões. Estas informações podem ser usadas para definir políticas públicas no âmbito de agricultura conservacionista e auxiliar na atualização dos inventários nacionais de gases de efeito estufa. / Organic carbon stocks in soils under natural conditions are usually in equilibrium, but human intervention specially with the expansion of agriculture and silviculture leads to SOC (soil organic C) stocks losses. Thus, SOC stocks estimation and their distribution in the landscape is a crucial scientific topic. This study aimed to measure and benchmark current SOC stocks in fields from the Campos de Cima da Serra and the central part of the Planalto do Rio Grande do Sul. To update the SOC stocks in the study areas, primary data were assessed derived from field sampling and laboratory analysis) and secondary data (obtained from published surveys and research projects). Data from 0-30cm soil layer were primarily considered in this study. The consolidation of results from field and studies allowed to compare SOC stocks in tabular form and view maps considering soil types and land of uses. Considering the upper soil layer (0-30 cm), the average SOC stock (173.5 Mg C ha-1 - overall means of the measured values) in the region of Campos de Cima da Serra was three times higher than in the central section of the Planalto of Rio Grande do Sul (59.5 Mg C ha- 1). Similarly, SOC stocks in the shallower layers (0-10 and 0-20 cm) were at least twice as high in the Campos de Cima da Serra. The maps produced display the spatial distribution of measured or calculated SOC stocks. This information can be used to guide public policy for conservation agriculture programs and assist in conducting national greenhouse gas inventories.

A estabilidade de agregados é influenciada pelos sistemas de manejo do solo, com reflexo na estabilização da matéria orgânica e estoques de C e N no solo. O efeito de longo duração (30 anos) de dois sistemas de preparo [plantio direto (PD) e preparo convencional (PC)] e de três sistemas de culturas: [aveia/milho (A/M), ervilhaca/milho (V/M) e aveia+ ervilhaca/milho+ caupi (A+V/M+C)] sobre os índices de agregação, conteúdo e frações de C e N de um Argissolo Vermelho distrófico tipico, foram avaliados. Amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm e separadas em seis classes de agregados (>4,76; 4,76-2,00; 2,00-0,50; 0,50-0,250, 0,250-0,053 e <0,053 mm) por via úmida e seca, e avaliadas em relação ao teor de C e N e submetidas ao fracionamento granulométrico da matéria orgânica do solo (MOS). As concentrações de C e N no solo foram maiores no solo em PD e na camada de 0-5 cm. Os estoques de C e N foram 23 e 32% maiores respectivamente no sistema de culturas (0-20 cm) com elevado aporte de resíduos (A+V/M+C), em relação ao sistema com gramíneas (A/M). O diâmetro médio ponderado (DMP) e o índice de estabilidade dos agregados do solo [ (DMPu/DMPs) x100], foram superiores no solo em PD em relação ao solo em PC, devido ao predomínio de macroagregados (≥ 4,76-2,00 mm). Nos estoques das frações da MOS, o carbono orgânico particulado (COP) e o nitrogênio particulado (NP) foram maiores nos sistemas de culturas com leguminosas no solo em PD, em relação ao PC, enquanto que o C e o N associado aos minerais foram influenciados somente pelos sistemas de culturas. As taxas anuais de acúmulo de C na camada de 0-20 cm nos sistemas de culturas variaram de 35,3 a 67,6 kg C ha-1 ano-1, o acúmulo de N variou de 4,7 a 16,7 kg N ha-1 ano-1 sendo maiores no sistema A+V/M+C. Os estoques de C e N no solo foram influenciados em maior grau pelo sistema de culturas do que pelo sistema de preparo de solo. Esses resultados demonstram que em sistemas conservacionistas o aumento nos estoques de C e N do solo e a estabilidade dos agregados estão associados tanto com a não mobilização do solo quanto com o aporte de resíduos vegetais pelos sistemas de culturas. / The aggregate stability is influenced by soil management systems, with reflex on soil organic matter stabilization and C and N stocks. We evaluated the long term (30-yr) effect of two tillage systems [no-tillage (NT) and conventional tillage (CT) ] and three cropping systems [oat/maize (O/M), vetch/maize (V/M), and oat + vetch/maize + cowpea (O+V/M+C)] on stability of soil aggregates, C and N content in total soil organic matter (OM) and particulate and mineral-associated fractions of a sandy clay loam Typic Paleudult. Soil samples were collected at 0-5, 5-10 and 10-20 cm. Disturbed soil samples were collected for C and N analysis and OM fractionation; undisturbed soil samples were collected for soil aggregates analysis. Aggregates were separated in six classes (> 4.76; 4.76-2.00; 2.00-0.50; 0.50-0.250, 0.250- 0.053 and <0.053 mm) by dry (d) and wet (w) methods, the mean weighted diameter (MWD) of aggregates and the stability index [(MWDw/MWDd)x100] were calculated. ). The concentrations of C and N in soil were higher in NT in 0-5 cm layer. The C and N stocks were 23 and 32% higher in cropping system (0-20 cm) with a high crop residue input (O+V/M+C) than of grasses only based cropping system (O/M). The average diameter and stability index of soil aggregates were higher in NT in relation to CT, mainly due to predominance of macroaggregates (≥ 4.76 to 2.00 mm). In SOM fractions, particulate organic carbon (POC) and particulate nitrogen (NP) were higher in legume-based cropping systems in NT, related to CT, while the C and N in mineral-associated soil organic matter was affected by only cropping systems. The annual rates of C accumulation at 0-20 cm in cropping systems ranged from 35.3 to 67.6 kg ha-1 yr-1, N accumulation ranged from 4.7 to 16.7 kg ha-1 yr-1 and it was higher in the system O+V/M+C. Soil C and N stocks were influenced mainly by cropping systems than the tillage systems. Our results highlight that increase of soil C and N stocks are related both by no soil disturbance plus higher C input under conservationist soil management systems.

Para investigar o efeito de diferentes sistemas de manejo do solo no estoque de carbono e na composição química da matéria orgânica ao longo do perfil do solo e sobre sua capacidade de retenção de carbono, foram desenvolvidos dois estudos em Latossolos subtropicais. No primeiro estudo, foi investigada a influência do sistema de plantio direto (PD) e do sistema de preparo convencional (PC) do solo sobre o estoque de carbono e qualidade da matéria no perfil do solo e nas frações leve livre (FLL), leve oclusa (FLO) e pesada (FP) até 20 cm de profundidade de um Latossolo Bruno (LB) e de um Latossolo Vermelho (LV). No segundo, foi estudado o efeito de sistema de manejo do solo (PD e PC) sobre a capacidade de retenção de carbono nas frações silte e argila dos mesmos Latossolos do estudo I. Para tais finalidades, foram coletadas amostras deformadas de solo nas camadas de 0-2,5; 2,5-5; 5-10; 10-20; 20-30; 30-40; 40-60; 60-80 e 80-100 cm e indeformadas nas profundidades 0-5; 5-10 e 10-20 cm. O teor de carbono do solo e das frações foi determinado por combustão seca e a composição química da matéria orgânica foi analisada por técnicas espectroscópicas. Sob PD, o estoque de C foi superior (9,7 e 12,2 Mg ha-1 nas camadas de 0-2,5 cm e de 2,5-5 cm respectivamente) ao observado sob PC até 5 cm de profundidade (6,4 e 8,5 Mg ha-1 nas camadas de 0-2,5 cm e de 2,5-5 respectivamente) no LB e até 2,5 cm no LV (5,6 Mg ha-1 sob PD e 4,7 Mg ha-1 sob PC). A subsuperfície do solo armazenou 69% (no LB) e 75% (no LV) do carbono aportado anualmente ao perfil do solo em virtude do manejo do solo sob PD. Tanto no solo inteiro quanto nas frações (FLL, FLO e FP), o PD favoreceu a preservação de estruturas orgânicas lábeis e tal efeito foi mais pronunciado no LB em comparação ao LV. O LB apresentou maior retenção de C nas frações silte (52 g kg-1 sob PD e 41 g kg-1 sob PC) e argila (61 g kg-1 sob PD e 54 g kg-1 sob PC) do que o LV (Csilte = 32 g kg-1 sob PD e 31 g kg-1 sob PC e Cargila = 25 g kg-1 sob PD e sob PC), independente do manejo de solo. No LB, o sistema PD promoveu maior retenção de C nas frações comparativamente ao PC, enquanto no LV, a capacidade de retenção de C das frações não diferiu em função do manejo. Em ambos os Latossolos, a retenção de C pode ser explicada por dois processos principais de sorção; interação organo-mineral e auto-associação da matéria orgânica em estruturas tipo micelares. No LV, este último processo parece ser predominante, ao passo que no LB, ambos os mecanismos contribuem igualmente para o sequestro de carbono. / Two studies were developed in Oxisols for investigating the effect of different management systems on soil C stocks and on chemical composition of organic matter along the profile, and on the carbon retention capacity. In the first study, we investigated the the effect of no-tillage (NT) and conventional tillage (PC) on C stocks and composition of organic matter of the soil profile and of the free light fraction (FLF), occluded light fraction (OLF) and heavy fraction (HF) to 20 cm depth of a Brown Oxisol (BO) and a Red Oxisol (RO). In the second study, we investigated the C retention capacity in the silt and clay fractions of the Oxisols used in the first study. For these purposes, soil samples were collected in soil layers of 0-2.5, 2.5 to 5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60, 60-80 and 80 -100 cm and undisturbed soil samples in the depth of 0-5, 5-10, 10-20 cm. The C content in soil and fractions was determined by dry combustion and chemical composition of organic matter was analyzed by spectroscopic techniques. Under NT, C stock was greater (9.7 e 12.2 Mg ha-1 in surface layers 0-2.5 cm and 2.5-5 cm respectively) than that found under CT (6.4 e 8.5 Mg ha-1 in surface layers 0-2.5 cm and 2.5-5 cm respectively) in the BO and up to 2.5 cm in the RO (5.6 Mg ha-1 under NT and 4.7 Mg ha-1 under CT). The subsoil stored 69% (in BO) and 75% (in RO) of carbon added annually to the soil profile due to soil management under NT system. In bulk soil and in the fractions (FLF, OLF and HF) as well, the NT promoted the preservation of labile organic structures. Such effect was more pronounced in BO in comparison to RO. The BO showed a greater C retention in silt (52 g kg-1 under NT and 41 g kg-1 under CT) and clay fractions (61 g kg-1 under NT and 54 g kg-1 under CT) than RO (Csilt = 32 g kg-1 under NT and 31 g kg-1 under CT and Cclay = 25 g kg-1 under NT and CT), regardless the soil management. Furthermore, in BO, the NT system promoted a greater C retention in the two fractions compared to CT, while in RO, the C retention capacity of the silt and clay fraction was not affected by the management system. In both Oxisols, C sequestration can be explained by two main sorption processes: organo-mineral interaction and self-assemblage of organic matter in micelle-like structures. In the RO, the latter process seems to be predominant, whereas in BO both mechanisms contribute equally to the C sequestration.

Para investigar o efeito de diferentes sistemas de manejo do solo no estoque de carbono e na composição química da matéria orgânica ao longo do perfil do solo e sobre sua capacidade de retenção de carbono, foram desenvolvidos dois estudos em Latossolos subtropicais. No primeiro estudo, foi investigada a influência do sistema de plantio direto (PD) e do sistema de preparo convencional (PC) do solo sobre o estoque de carbono e qualidade da matéria no perfil do solo e nas frações leve livre (FLL), leve oclusa (FLO) e pesada (FP) até 20 cm de profundidade de um Latossolo Bruno (LB) e de um Latossolo Vermelho (LV). No segundo, foi estudado o efeito de sistema de manejo do solo (PD e PC) sobre a capacidade de retenção de carbono nas frações silte e argila dos mesmos Latossolos do estudo I. Para tais finalidades, foram coletadas amostras deformadas de solo nas camadas de 0-2,5; 2,5-5; 5-10; 10-20; 20-30; 30-40; 40-60; 60-80 e 80-100 cm e indeformadas nas profundidades 0-5; 5-10 e 10-20 cm. O teor de carbono do solo e das frações foi determinado por combustão seca e a composição química da matéria orgânica foi analisada por técnicas espectroscópicas. Sob PD, o estoque de C foi superior (9,7 e 12,2 Mg ha-1 nas camadas de 0-2,5 cm e de 2,5-5 cm respectivamente) ao observado sob PC até 5 cm de profundidade (6,4 e 8,5 Mg ha-1 nas camadas de 0-2,5 cm e de 2,5-5 respectivamente) no LB e até 2,5 cm no LV (5,6 Mg ha-1 sob PD e 4,7 Mg ha-1 sob PC). A subsuperfície do solo armazenou 69% (no LB) e 75% (no LV) do carbono aportado anualmente ao perfil do solo em virtude do manejo do solo sob PD. Tanto no solo inteiro quanto nas frações (FLL, FLO e FP), o PD favoreceu a preservação de estruturas orgânicas lábeis e tal efeito foi mais pronunciado no LB em comparação ao LV. O LB apresentou maior retenção de C nas frações silte (52 g kg-1 sob PD e 41 g kg-1 sob PC) e argila (61 g kg-1 sob PD e 54 g kg-1 sob PC) do que o LV (Csilte = 32 g kg-1 sob PD e 31 g kg-1 sob PC e Cargila = 25 g kg-1 sob PD e sob PC), independente do manejo de solo. No LB, o sistema PD promoveu maior retenção de C nas frações comparativamente ao PC, enquanto no LV, a capacidade de retenção de C das frações não diferiu em função do manejo. Em ambos os Latossolos, a retenção de C pode ser explicada por dois processos principais de sorção; interação organo-mineral e auto-associação da matéria orgânica em estruturas tipo micelares. No LV, este último processo parece ser predominante, ao passo que no LB, ambos os mecanismos contribuem igualmente para o sequestro de carbono. / Two studies were developed in Oxisols for investigating the effect of different management systems on soil C stocks and on chemical composition of organic matter along the profile, and on the carbon retention capacity. In the first study, we investigated the the effect of no-tillage (NT) and conventional tillage (PC) on C stocks and composition of organic matter of the soil profile and of the free light fraction (FLF), occluded light fraction (OLF) and heavy fraction (HF) to 20 cm depth of a Brown Oxisol (BO) and a Red Oxisol (RO). In the second study, we investigated the C retention capacity in the silt and clay fractions of the Oxisols used in the first study. For these purposes, soil samples were collected in soil layers of 0-2.5, 2.5 to 5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60, 60-80 and 80 -100 cm and undisturbed soil samples in the depth of 0-5, 5-10, 10-20 cm. The C content in soil and fractions was determined by dry combustion and chemical composition of organic matter was analyzed by spectroscopic techniques. Under NT, C stock was greater (9.7 e 12.2 Mg ha-1 in surface layers 0-2.5 cm and 2.5-5 cm respectively) than that found under CT (6.4 e 8.5 Mg ha-1 in surface layers 0-2.5 cm and 2.5-5 cm respectively) in the BO and up to 2.5 cm in the RO (5.6 Mg ha-1 under NT and 4.7 Mg ha-1 under CT). The subsoil stored 69% (in BO) and 75% (in RO) of carbon added annually to the soil profile due to soil management under NT system. In bulk soil and in the fractions (FLF, OLF and HF) as well, the NT promoted the preservation of labile organic structures. Such effect was more pronounced in BO in comparison to RO. The BO showed a greater C retention in silt (52 g kg-1 under NT and 41 g kg-1 under CT) and clay fractions (61 g kg-1 under NT and 54 g kg-1 under CT) than RO (Csilt = 32 g kg-1 under NT and 31 g kg-1 under CT and Cclay = 25 g kg-1 under NT and CT), regardless the soil management. Furthermore, in BO, the NT system promoted a greater C retention in the two fractions compared to CT, while in RO, the C retention capacity of the silt and clay fraction was not affected by the management system. In both Oxisols, C sequestration can be explained by two main sorption processes: organo-mineral interaction and self-assemblage of organic matter in micelle-like structures. In the RO, the latter process seems to be predominant, whereas in BO both mechanisms contribute equally to the C sequestration.

A estabilidade de agregados é influenciada pelos sistemas de manejo do solo, com reflexo na estabilização da matéria orgânica e estoques de C e N no solo. O efeito de longo duração (30 anos) de dois sistemas de preparo [plantio direto (PD) e preparo convencional (PC)] e de três sistemas de culturas: [aveia/milho (A/M), ervilhaca/milho (V/M) e aveia+ ervilhaca/milho+ caupi (A+V/M+C)] sobre os índices de agregação, conteúdo e frações de C e N de um Argissolo Vermelho distrófico tipico, foram avaliados. Amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm e separadas em seis classes de agregados (>4,76; 4,76-2,00; 2,00-0,50; 0,50-0,250, 0,250-0,053 e <0,053 mm) por via úmida e seca, e avaliadas em relação ao teor de C e N e submetidas ao fracionamento granulométrico da matéria orgânica do solo (MOS). As concentrações de C e N no solo foram maiores no solo em PD e na camada de 0-5 cm. Os estoques de C e N foram 23 e 32% maiores respectivamente no sistema de culturas (0-20 cm) com elevado aporte de resíduos (A+V/M+C), em relação ao sistema com gramíneas (A/M). O diâmetro médio ponderado (DMP) e o índice de estabilidade dos agregados do solo [ (DMPu/DMPs) x100], foram superiores no solo em PD em relação ao solo em PC, devido ao predomínio de macroagregados (≥ 4,76-2,00 mm). Nos estoques das frações da MOS, o carbono orgânico particulado (COP) e o nitrogênio particulado (NP) foram maiores nos sistemas de culturas com leguminosas no solo em PD, em relação ao PC, enquanto que o C e o N associado aos minerais foram influenciados somente pelos sistemas de culturas. As taxas anuais de acúmulo de C na camada de 0-20 cm nos sistemas de culturas variaram de 35,3 a 67,6 kg C ha-1 ano-1, o acúmulo de N variou de 4,7 a 16,7 kg N ha-1 ano-1 sendo maiores no sistema A+V/M+C. Os estoques de C e N no solo foram influenciados em maior grau pelo sistema de culturas do que pelo sistema de preparo de solo. Esses resultados demonstram que em sistemas conservacionistas o aumento nos estoques de C e N do solo e a estabilidade dos agregados estão associados tanto com a não mobilização do solo quanto com o aporte de resíduos vegetais pelos sistemas de culturas. / The aggregate stability is influenced by soil management systems, with reflex on soil organic matter stabilization and C and N stocks. We evaluated the long term (30-yr) effect of two tillage systems [no-tillage (NT) and conventional tillage (CT) ] and three cropping systems [oat/maize (O/M), vetch/maize (V/M), and oat + vetch/maize + cowpea (O+V/M+C)] on stability of soil aggregates, C and N content in total soil organic matter (OM) and particulate and mineral-associated fractions of a sandy clay loam Typic Paleudult. Soil samples were collected at 0-5, 5-10 and 10-20 cm. Disturbed soil samples were collected for C and N analysis and OM fractionation; undisturbed soil samples were collected for soil aggregates analysis. Aggregates were separated in six classes (> 4.76; 4.76-2.00; 2.00-0.50; 0.50-0.250, 0.250- 0.053 and <0.053 mm) by dry (d) and wet (w) methods, the mean weighted diameter (MWD) of aggregates and the stability index [(MWDw/MWDd)x100] were calculated. ). The concentrations of C and N in soil were higher in NT in 0-5 cm layer. The C and N stocks were 23 and 32% higher in cropping system (0-20 cm) with a high crop residue input (O+V/M+C) than of grasses only based cropping system (O/M). The average diameter and stability index of soil aggregates were higher in NT in relation to CT, mainly due to predominance of macroaggregates (≥ 4.76 to 2.00 mm). In SOM fractions, particulate organic carbon (POC) and particulate nitrogen (NP) were higher in legume-based cropping systems in NT, related to CT, while the C and N in mineral-associated soil organic matter was affected by only cropping systems. The annual rates of C accumulation at 0-20 cm in cropping systems ranged from 35.3 to 67.6 kg ha-1 yr-1, N accumulation ranged from 4.7 to 16.7 kg ha-1 yr-1 and it was higher in the system O+V/M+C. Soil C and N stocks were influenced mainly by cropping systems than the tillage systems. Our results highlight that increase of soil C and N stocks are related both by no soil disturbance plus higher C input under conservationist soil management systems.

A estabilidade de agregados é influenciada pelos sistemas de manejo do solo, com reflexo na estabilização da matéria orgânica e estoques de C e N no solo. O efeito de longo duração (30 anos) de dois sistemas de preparo [plantio direto (PD) e preparo convencional (PC)] e de três sistemas de culturas: [aveia/milho (A/M), ervilhaca/milho (V/M) e aveia+ ervilhaca/milho+ caupi (A+V/M+C)] sobre os índices de agregação, conteúdo e frações de C e N de um Argissolo Vermelho distrófico tipico, foram avaliados. Amostras de solo foram coletadas nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm e separadas em seis classes de agregados (>4,76; 4,76-2,00; 2,00-0,50; 0,50-0,250, 0,250-0,053 e <0,053 mm) por via úmida e seca, e avaliadas em relação ao teor de C e N e submetidas ao fracionamento granulométrico da matéria orgânica do solo (MOS). As concentrações de C e N no solo foram maiores no solo em PD e na camada de 0-5 cm. Os estoques de C e N foram 23 e 32% maiores respectivamente no sistema de culturas (0-20 cm) com elevado aporte de resíduos (A+V/M+C), em relação ao sistema com gramíneas (A/M). O diâmetro médio ponderado (DMP) e o índice de estabilidade dos agregados do solo [ (DMPu/DMPs) x100], foram superiores no solo em PD em relação ao solo em PC, devido ao predomínio de macroagregados (≥ 4,76-2,00 mm). Nos estoques das frações da MOS, o carbono orgânico particulado (COP) e o nitrogênio particulado (NP) foram maiores nos sistemas de culturas com leguminosas no solo em PD, em relação ao PC, enquanto que o C e o N associado aos minerais foram influenciados somente pelos sistemas de culturas. As taxas anuais de acúmulo de C na camada de 0-20 cm nos sistemas de culturas variaram de 35,3 a 67,6 kg C ha-1 ano-1, o acúmulo de N variou de 4,7 a 16,7 kg N ha-1 ano-1 sendo maiores no sistema A+V/M+C. Os estoques de C e N no solo foram influenciados em maior grau pelo sistema de culturas do que pelo sistema de preparo de solo. Esses resultados demonstram que em sistemas conservacionistas o aumento nos estoques de C e N do solo e a estabilidade dos agregados estão associados tanto com a não mobilização do solo quanto com o aporte de resíduos vegetais pelos sistemas de culturas. / The aggregate stability is influenced by soil management systems, with reflex on soil organic matter stabilization and C and N stocks. We evaluated the long term (30-yr) effect of two tillage systems [no-tillage (NT) and conventional tillage (CT) ] and three cropping systems [oat/maize (O/M), vetch/maize (V/M), and oat + vetch/maize + cowpea (O+V/M+C)] on stability of soil aggregates, C and N content in total soil organic matter (OM) and particulate and mineral-associated fractions of a sandy clay loam Typic Paleudult. Soil samples were collected at 0-5, 5-10 and 10-20 cm. Disturbed soil samples were collected for C and N analysis and OM fractionation; undisturbed soil samples were collected for soil aggregates analysis. Aggregates were separated in six classes (> 4.76; 4.76-2.00; 2.00-0.50; 0.50-0.250, 0.250- 0.053 and <0.053 mm) by dry (d) and wet (w) methods, the mean weighted diameter (MWD) of aggregates and the stability index [(MWDw/MWDd)x100] were calculated. ). The concentrations of C and N in soil were higher in NT in 0-5 cm layer. The C and N stocks were 23 and 32% higher in cropping system (0-20 cm) with a high crop residue input (O+V/M+C) than of grasses only based cropping system (O/M). The average diameter and stability index of soil aggregates were higher in NT in relation to CT, mainly due to predominance of macroaggregates (≥ 4.76 to 2.00 mm). In SOM fractions, particulate organic carbon (POC) and particulate nitrogen (NP) were higher in legume-based cropping systems in NT, related to CT, while the C and N in mineral-associated soil organic matter was affected by only cropping systems. The annual rates of C accumulation at 0-20 cm in cropping systems ranged from 35.3 to 67.6 kg ha-1 yr-1, N accumulation ranged from 4.7 to 16.7 kg ha-1 yr-1 and it was higher in the system O+V/M+C. Soil C and N stocks were influenced mainly by cropping systems than the tillage systems. Our results highlight that increase of soil C and N stocks are related both by no soil disturbance plus higher C input under conservationist soil management systems.

Para investigar o efeito de diferentes sistemas de manejo do solo no estoque de carbono e na composição química da matéria orgânica ao longo do perfil do solo e sobre sua capacidade de retenção de carbono, foram desenvolvidos dois estudos em Latossolos subtropicais. No primeiro estudo, foi investigada a influência do sistema de plantio direto (PD) e do sistema de preparo convencional (PC) do solo sobre o estoque de carbono e qualidade da matéria no perfil do solo e nas frações leve livre (FLL), leve oclusa (FLO) e pesada (FP) até 20 cm de profundidade de um Latossolo Bruno (LB) e de um Latossolo Vermelho (LV). No segundo, foi estudado o efeito de sistema de manejo do solo (PD e PC) sobre a capacidade de retenção de carbono nas frações silte e argila dos mesmos Latossolos do estudo I. Para tais finalidades, foram coletadas amostras deformadas de solo nas camadas de 0-2,5; 2,5-5; 5-10; 10-20; 20-30; 30-40; 40-60; 60-80 e 80-100 cm e indeformadas nas profundidades 0-5; 5-10 e 10-20 cm. O teor de carbono do solo e das frações foi determinado por combustão seca e a composição química da matéria orgânica foi analisada por técnicas espectroscópicas. Sob PD, o estoque de C foi superior (9,7 e 12,2 Mg ha-1 nas camadas de 0-2,5 cm e de 2,5-5 cm respectivamente) ao observado sob PC até 5 cm de profundidade (6,4 e 8,5 Mg ha-1 nas camadas de 0-2,5 cm e de 2,5-5 respectivamente) no LB e até 2,5 cm no LV (5,6 Mg ha-1 sob PD e 4,7 Mg ha-1 sob PC). A subsuperfície do solo armazenou 69% (no LB) e 75% (no LV) do carbono aportado anualmente ao perfil do solo em virtude do manejo do solo sob PD. Tanto no solo inteiro quanto nas frações (FLL, FLO e FP), o PD favoreceu a preservação de estruturas orgânicas lábeis e tal efeito foi mais pronunciado no LB em comparação ao LV. O LB apresentou maior retenção de C nas frações silte (52 g kg-1 sob PD e 41 g kg-1 sob PC) e argila (61 g kg-1 sob PD e 54 g kg-1 sob PC) do que o LV (Csilte = 32 g kg-1 sob PD e 31 g kg-1 sob PC e Cargila = 25 g kg-1 sob PD e sob PC), independente do manejo de solo. No LB, o sistema PD promoveu maior retenção de C nas frações comparativamente ao PC, enquanto no LV, a capacidade de retenção de C das frações não diferiu em função do manejo. Em ambos os Latossolos, a retenção de C pode ser explicada por dois processos principais de sorção; interação organo-mineral e auto-associação da matéria orgânica em estruturas tipo micelares. No LV, este último processo parece ser predominante, ao passo que no LB, ambos os mecanismos contribuem igualmente para o sequestro de carbono. / Two studies were developed in Oxisols for investigating the effect of different management systems on soil C stocks and on chemical composition of organic matter along the profile, and on the carbon retention capacity. In the first study, we investigated the the effect of no-tillage (NT) and conventional tillage (PC) on C stocks and composition of organic matter of the soil profile and of the free light fraction (FLF), occluded light fraction (OLF) and heavy fraction (HF) to 20 cm depth of a Brown Oxisol (BO) and a Red Oxisol (RO). In the second study, we investigated the C retention capacity in the silt and clay fractions of the Oxisols used in the first study. For these purposes, soil samples were collected in soil layers of 0-2.5, 2.5 to 5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60, 60-80 and 80 -100 cm and undisturbed soil samples in the depth of 0-5, 5-10, 10-20 cm. The C content in soil and fractions was determined by dry combustion and chemical composition of organic matter was analyzed by spectroscopic techniques. Under NT, C stock was greater (9.7 e 12.2 Mg ha-1 in surface layers 0-2.5 cm and 2.5-5 cm respectively) than that found under CT (6.4 e 8.5 Mg ha-1 in surface layers 0-2.5 cm and 2.5-5 cm respectively) in the BO and up to 2.5 cm in the RO (5.6 Mg ha-1 under NT and 4.7 Mg ha-1 under CT). The subsoil stored 69% (in BO) and 75% (in RO) of carbon added annually to the soil profile due to soil management under NT system. In bulk soil and in the fractions (FLF, OLF and HF) as well, the NT promoted the preservation of labile organic structures. Such effect was more pronounced in BO in comparison to RO. The BO showed a greater C retention in silt (52 g kg-1 under NT and 41 g kg-1 under CT) and clay fractions (61 g kg-1 under NT and 54 g kg-1 under CT) than RO (Csilt = 32 g kg-1 under NT and 31 g kg-1 under CT and Cclay = 25 g kg-1 under NT and CT), regardless the soil management. Furthermore, in BO, the NT system promoted a greater C retention in the two fractions compared to CT, while in RO, the C retention capacity of the silt and clay fraction was not affected by the management system. In both Oxisols, C sequestration can be explained by two main sorption processes: organo-mineral interaction and self-assemblage of organic matter in micelle-like structures. In the RO, the latter process seems to be predominant, whereas in BO both mechanisms contribute equally to the C sequestration.

Solos com horizontes húmicos e hísticos de ecossistemas tropicais e subtropicais de altitude desempenham importante função no estoque do C atmosférico, na regulação climática e dos fluxos hidrológicos, na retenção de água no solo e na atuação enquanto filtro ambiental. Além disso, esses solos que acumulam naturalmente C funcionam como arquivos da história natural, pois sua gênese está diretamente ligada às condições ambientais vigentes durante o processo de sua formação. O presente estudo teve como objetivo investigar a origem, composição e estabilidade da MOS e o efeito da matéria orgânica (MOS) sobre a estabilidade de agregados em perfis de solo com horizontes húmicos e hísticos sob floresta de Araucária. Amostras indeformadas foram coletadas em diferentes profundidades em uma topossequência sob Floresta Ombrófila mista na bacia sedimentar de Curitiba / PR - área de proteção ambiental do Iraí. Os solos foram classificados como Latossolo Bruno Alumínico rúbrico, Gleissolo Melânico Ta Distrófico organossólico e Organossolo Háplico Sáprico típico. Em cada perfil também foram coletadas amostras de serapilheira. No Estudo 1 nós determinamos os estoques de C e N, a estabilidade desses estoques por ensaios de mineralização de C e monitoramos a alteração da composição química da MOS antes e depois da incubação. Os resultados mostraram que o enriquecimento de C na topossequência cresceu do topo da vertente para a planície aluvial e que as diferenças observadas no teor e na composição química da MOS foram definidas pelo regime hídrico do solo. Aproximadamente 70% do estoque de C encontra-se armazenado em horizontes sub-superficiais, sendo a estabilidade desses estoques maior quando comparada à superfície. Em condições anóxicas os açúcares são relativamente mais degradados, havendo enriquecimento relativo de compostos aromáticos e alifáticos. No Estudo 2 nós investigamos a influência da composição química da MOS na estabilidade de agregados dos perfis, avaliada pela dispersão por ultrassom. Os resultados mostraram que os compostos alifáticos e estruturas do tipo carboidrato foram relevantes para a estabilidade dos agregados. No solo mais intemperizado, as interações organo-minerais entre os grupos C-O-alquil e a superfície dos argilas foi o mecanismo mais importante na agregação, ao passo que no gleissolo e no organossolo o mecanismo predominante foi a proteção hidrofóbica conferida pela autoassociação das zonas hidrofóbicas da MOS, envolvendo principalmente os grupos alifáticos da estrutura. No Estudo 3 nós utilizamos a MOS como um traçador de paleo-mudanças ambientais, com objetivo de identificar alterações vegetacionais em função de mudanças climáticas. Os resultados mostraram que no topo da vertente a ciclagem da MOS foi mais intensa, havendo maior contribuição da floresta (vegetação C3) para a composição da MOS. Entretanto, nas posições mais baixas da paisagem, a composição da MOS é derivada principalmente de vegetação C4 (campo), que teria predominado no passado. Esses resultados corroboram a mudança de um clima seco para um clima mais úmido na região, que teria ocorrido durante o Holoceno. / Soils with humic and histic horizons of tropical and subtropical ecosystems of altitude play an important role in stock of atmospheric C, climate regulation, water retention and environmental filter. Furthermore, these C-rich soils are archives of natural history, because their genesis is directly linked to environmental conditions during the process of their formation. This study aimed to investigate the origin, composition and stability of organic matter (SOM) and the effect of SOM composition on aggregate stability in soil profiles with humic and histic horizons under Araucaria forest. Undisturbed samples were collected from different depths in a toposequence under rain forest in the sedimentary basin of Curitiba, Brazil, located in the environmental protected area of Iraí. The soils were classified as Oxisol, Gleysol and Histosol. In each profile we collected different litter fractions. In the first study we determined the C and N stocks, the stability of these stocks by C mineralization experiment and we monitored the changes in the SOM chemical composition before and after incubation. The results showed that the C content increased from the top to the flood plain and that the differences in content and SOM chemical composition were defined by soil water regime. Approximately 70% of C stock is stored in subsurface horizons, with greater stability of these stocks when it is compared to the surface horizon. In anoxic conditions sugars are relatively more degraded, with greater relative enrichment of aromatic and aliphatic compounds. In the second study we investigated the influence of the SOM chemical composition on aggregate stability measured by ultrasound energy application. The results showed that aliphatic compounds and the carbohydrate structures are important for the structural stability. In the oxisol the organo-mineral interactions between the CO-alkyl groups and the clays surface was the most important mechanism of aggregation, while in the gleysol and in the histosol the predominant mechanism iwas the hydrophobic protection by the self-association of the hydrophobic zones of SOM, involving the aliphatic structures. In the third study we use the SOM as a paleoenvironmental tracer to try to identify the vegetation changes due to climate change in the past. The results showed thatin the top the SOM turnover was more effective, eith higher contribution of the forest (C3 vegetation) to the SOM composition. However, at the lower landscape positions, the SOM composition is mainly derived from the C4 vegetation (grassland) ) that would have prevailed in the past. Our results support the change of a dry to a more humid climate in that region, occurred during the Holocene.