Regulating factors of denitrification and their effect on emissions of N2O from pasture soils in a cattle overwintering area were investigated. The study was based on field experiments performed at three locations along the gradient of animal impact and on laboratory experiments focused on effect of nutrients addition on N2O emissions.

No description available.

Die Nutzung von verlustmindernden Verfahren im Stickstoff- und Phosphorkreislauf gewinnt aufgrund ökonomischer, ökologischer und sozialer Aspekte immer stärker an Bedeutung und bildet die Grundlage für eine ressourcenschonende Landbewirtschaftung. Gegenstand dieser Arbeit ist die ökologische und ökonomische Bewertung von unterschiedlichen Verfahren zur Minimierung von Nährstoffverlusten im Stickstoff- und Phosphorkreislauf. In diesem Zusammenhang wurden folgende Fragestellungen untersucht: • Welchen Einfluss haben Boden, Applikationstechnik und Nitrifikationsinhibitor auf Stickstoffverluste (NH3 und N2O) und Nmin-Gehalte bei der Gülle- und Gärrestausbringung? • Können durch eine Gülleablage in zwei Bändern vertikal übereinander Stickstoffverluste (NH3 und N2O) reduziert und Erträge im Silomaisanbau gesteigert werden? • Wie können aus Klärschlammaschen P-Recyclingdüngemittel hergestellt werden, die in ihrer P-Löslichkeit, mineralischen Zusammensetzung und Ertragswirksamkeit mit Triplesuperphosphat (TSP) vergleichbar sind? Die Einflüsse unterschiedlicher Applikationstechniken (Schleppschlauch mit Einarbeitung und Injektion in 15 und 20 cm Bodentiefe) von verschiedenen Substraten (Gülle und Gärrest) auf unterschiedlichen Böden (Plaggenesch, Gley und Erd-Niedermoor) unter Anwendung eines Nitrifikationsinhibitors (3,4-Dimethyl-Pyrazol-Phosphat – DMPP) auf die Emissionsfreisetzung (NH3, N2O, CO2 und CH4) wurden in zwei Mikrokosmenversuchen untersucht. In einem Feldversuch wurden die im Mikrokosmenversuch gewonnenen Ergebnisse überprüft. Außerdem wurde in diesem Versuch erstmalig der Einfluss einer Gülleablage in zwei Bändern vertikal übereinander auf Stickstoffverluste und Ertragswirksamkeit im Silomaisanbau untersucht. In den Mikrokosmenversuchen mit ungestörten Bodensäulen wurde festgestellt, dass der Boden (Bodentextur, Bodenfeuchtigkeit, Bodenkohlenstoffgehalt) (P < 0,001), der Zusatz von einem Nitrifikationsinhibitor (P < 0,001) zu Gärrest und die Applikationstechnik (P < 0,01) einen Einfluss auf die N2O-Freisetzung haben können. Die Tiefe der Gülle- und Gärrestinjektion hatte nur bei dem untersuchten Erd-Niedermoorboden einen signifikanten Einfluss (P < 0,01) auf die Höhe der N2O-Emissionen. Bei den Böden mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt (Gley: 1,7 % Corg; Plaggenesch: 2,4 % Corg) und einem geringen Wassergehalt (Gley: 28 % H2O vol.; Plaggenesch: 21 % H2O vol.) hatte die Applikationstechnik einen geringen Einfluss auf die Freisetzung von N2O-Emissionen. Auf kohlenstoffreichen Böden war ein Unterschied (P < 0,5) zwischen den beiden Substraten Gülle und Gärrest auf die N2O-Freisetzung gegeben. Der Einsatz des Nitrifikationsinhibitors DMPP reduzierte die N2O-Emissionen im Mikrokosmenversuch durchschnittlich um 45 % (P < 0,001). Die Wirkung von DMPP (P < 0,001) war unabhängig von der Applikationstechnik und hatte einen statistisch größeren Einfluss auf die N2O-Freisetzung als die Applikationstechniken (P < 0,01). Zur weiteren Reduzierung von Stickstoffverlusten wurde im Feldversuch mit Silomais ein Premaister (Unterfußinjektor - Firma Kotte Landtechnik, Deutschland) so modifiziert, dass in zwei Bändern vertikal übereinander (10 und 20 cm) Gülle ausgebracht werden konnte. Das sollte die Nährstoffbedürfnisse von Mais in mehreren Wachstumsphasen berücksichtigen. Im Feldversuch wurden zwischen den unterschiedlichen Varianten [Schleppschlauch mit sofortiger Einarbeitung (Gülle und Gärrest), Injektion 15 cm (Gülle und Gärrest), Injektion 10 und 20 cm (Gülle), Injektion 15 cm mit DMPP (Gülle) und Kontrolle ohne Düngung und Bodenbearbeitung] hinsichtlich der durchschnittlichen N2O-Emissionen (52 - 153 µg N/h/m²) Unterschiede festgestellt, die aber statistisch nicht absicherbar waren. Die Ablage von Gülle in zwei Bändern übereinander führte tendenziell zu den höchsten N2O-Emissionen (153 µg N/h/m²). Durch die Ablage von zwei Güllebändern übereinander bildeten sich verstärkt „anoxic hot spots“, welche Nitrifikation und Denitrifikation förderten. Im Vergleich zur Gülleinjektion ohne DMPP (64 µg N/h/m²) konnte die Gülleinjektion mit DMPP (71 µg N/h/m²) N2O Emissionen nicht reduzieren. Im Vergleich zu allen gedüngten Varianten konnte DMPP die N2O-Emissionen um durchschnittlich 33 % reduzieren. Die freigesetzten NH3-Emissionen aller Varianten lagen unter der Bestimmungsgrenze. Die unterschiedlichen Applikationstechniken zeigten keinen Einfluss auf die Nmin-Gehalte. Die Nmin-Gehalte waren in den mit DMPP behandelten Varianten am höchsten. Der Nitrifikationsinhibitor DMPP reduzierte die Umwandlung von NH4-N zu NO3-N und erhöhte den Nmin-Gehalt im Boden um durchschnittlich 16 %. Zwischen den Erträgen (537 - 620 dt/ha FM und 197 - 225 dt/ha TM) und den Erntequalitäten der Versuchsvarianten konnten im Feldversuch keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden. Ein Nitrifikationsinhibitor kann nach der Wirtschaftsdüngerapplikation die Umwandlung von NH4-N zu NO3-N verlangsamen und die Freisetzung von N2O-Emissionen reduzieren. Gegenüber der Schleppschlauchausbringung mit sofortiger Einarbeitung (141 €/ha) hat die Injektion (82 €/ha) eine höhere monetäre Vorzüglichkeit. Zur Steigerung der Verfahrenseffizienz bei der Gülle- und Gärrestapplikation ist auf Böden mit einem geringem Kohlenstoff- und Wassergehalt der Einsatz der Injektionstechnik (Injektion in 12 - 15 cm) kombiniert mit Nitrifikationsinhibitoren zu empfehlen. Auf Böden mit einem Kohlenstoffgehalt über 5 % und einer Feldkapazität von über 60 % sollte die Schleppschlauchapplikation kombiniert mit einem Nitrifikationsinhibitor eingesetzt werden. In einem zweiten Teil dieser Arbeit wurde das P-Recyclingpotential von thermochemisch aufbereiteten Klärschlammaschen untersucht. In einem Laborversuch wurden verschiedene Produkte aus der thermochemischen Klärschlammaufbereitung (Klärschlammasche + Na, Ca, Si und Klärschlammasche + Konverterschlacke) auf ihre P-Löslichkeitsformen (analog zur DüMV, ANONYM 2012) und auf ihre mineralische Zusammensetzung untersucht. Außerdem wurden die Produkte auf ihre Düngewirkung überprüft. Durch die thermochemische Behandlung von Klärschlammasche werden die enthaltenen schlecht pflanzenverfügbaren Phosphate (Ca3(PO4)2) in gut pflanzenverfügbare Calcium- und Natrium-Silico Phosphate (Na2Ca4(PO4)2SiO4 und Ca2SiO4 x 0,05Ca3(PO4)2) umgewandelt. Die unbehandelte Klärschlammasche hatte eine relative Neutralammoniumcitratlöslichkeit von 54 %. Mit ihrer NAC-Löslichkeit von über 85 % lagen die aufgeschlossenen Klärschlammaschen deutlich höher. In einem anschließenden Gefäßversuch mit Mais wurden verschiedene thermochemisch aufbereitete Klärschlammaschen (Klärschlammasche + Na, Ca, Si und Klärschlammasche + Konverterschlacke) im Vergleich zu einer nicht aufbereiteten Klärschlammasche und TSP, in drei Stufen, auf ihre Düngewirkung untersucht. Die Düngung mit thermochemisch aufbereiteteten Klärschlammaschen (45 - 55 g/Gefäß TM Ertrag) führte im Vergleich zur unbehandelten Variante (8,35 g/Gefäß TM Ertrag) zu signifikant (P < 0,05) höheren Erträgen. Die Ertragswirkung der thermochemisch aufbereiteten Klärschlammaschen ist mit der von TSP (48 g/Gefäß TM) vergleichbar. Die RAE der thermochemisch aufbereiteten Klärschlammaschen (102 %) liegt deutlich über der von unbehandelten Klärschlammaschen (21 %) und ist vergleichbar mit der von TSP (100 %). Die Marktpreise für thermochemisch aufbereitete Klärschlammaschen zur Nutzung als Düngemittel liegen zwischen 2,50 - 3,50 €/kg P (Aufschluss von Klärschlammasche mit Na, Ca und Si) und 2,15 €/kg P (Klärschlammasche + Konverterschlacke).

Les sols représentent environ 63% des émissions de N2O et à eux seuls les sols tropicaux représentent 23% de ce budget soit une contribution bien plus élevé que les sols tempérés. Ces sols sont connus pour abriter une grande biodiversité d'invertébrés dominés par quatre types i.e. termites, vers de terre, fourmis et larves de scarabaeid. Ces groupes macrofaunal sont considérés comme des ingénieurs des sols via notamment leurs actions de régulation de la disponibilité des ressources chimiques, tels que l'azote minéral pour les micro-organismes. Cette régulation est due à leurs capacités de digestion spécifiques de la matière organique ainsi que la création et/ou la modification des habitats des sols. Cette étude est basée sur l'hypothèse suivante (i) l'environnement digestif et les structures biogéniques de ces ingénieurs du sol sont considérées comme des « hot spot » d' émissions de N2O (ii) les taux d'émission de N2O varient en fonction de leurs régimes alimentaires, cette macrofaune ingérant des substrats avec différents C:N (iii) le taux d'émission de N2O de chaque invertébré est corrélé à la densité des communautés bactériennes digestives impliquées dans l'émission de N2O (bactéries nitrifiantes et dénitrifiantes) et à leur teneur en azote minéral dans leur tube digestif. Pour évaluer ces différentes hypothèses, des mesures des taux d'émission de N2O ont été effectuées in vitro en aérobiose pour la macrofaune (30 espèces différentes en provenance d'Afrique, d'Amérique du Sud et d'Europe) et leurs matériels biogéniques associées (nids, turricules). L'abondance des gènes fonctionnelles des bactéries nitrifiantes (AOA et AOB) et dénitrifiantes (nirK, nirS, nosZ) ont été quantifiés par PCR quantitative. Les termites humivores et champignonnistes ainsi que les larves de scarabaeid émettent des quantités significatives de N2O alors que les fourmis n'en émettent pas. Quand aux termites xylophages et litièrivore, ils absorbent le N2O. Les structures biogéniques des vers de terre (turricules) et des fourmis (nid) émettent des quantités importantes de N2O ce qui n'est pas le cas des nids de termites. La faune du sol et leurs structures biogéniques associées, sont donc, dans la majorité des cas étudiés, un lieu d'émission de N2O, confirmant ainsi notre première hypothèse. Ce travail a également démontré qu'il y a avait une étroite corrélation entre régime alimentaire et intensité de l'émission de N2O au sein de chaque type de macrofaune étudié. En revanche, l'abondance des gènes des communautés digestive nitrifiantes et dénitrifiantes et le contenu en N minéral au sein du tube digestif ne semblent pas être des proxies pertinents des émissions de N2O. A partir de ces mesures, des calculs ont été effectuées pour déterminer l'importance de ces émissions à l'échelle des écosystèmes tropicaux étudiés (forêt et savane). Ces calculs suggèrent que la macrofaune du sol dans ces écosystèmes pourrait contribuer entre 0,1 à 11,7% et 0,1 à 8,8% du budget total des émissions de N2O, respectivement. Les résultats de ces travaux devraient contribuer à une meilleure prise en compte de la composante biotique dans la modélisation des émissions de gaz à effet de serre provenant des sols en milieu tropical. / Soils account for about 63% of N2O emissions. Tropical soils are estimated to emit 23% of global N2O emission budget which is much higher than temperate soil N2O emissions. These soils also harbor a huge biodiversity of invertebrates dominated by four types of macrofauna i.e. termites, earthworms, ants and scarabaeid grubs. These macrofaunal groups are considered as soil engineers because they regulate the availability of chemical resources, like mineral nitrogen, for the microorganisms via their specific digestion capabilities and/or by creating and modifying soil habitats. This study is based on the following hypothesis (i) the gut environment or biogenic structures of these soil engineers are considered as hotspots of N2O emission (ii) the N2O emission rates will vary according to their feeding behavior as these macrofauna thrive on diverse substrates with different C:N ratio (iii) the rate of N2O emission in each soil fauna will also depend on the gut density of the bacterial communities involved in the N2O emission (nitrifiers and denitrifiers) and on the mineral nitrogen content within the gut. To assess these different hypotheses in-vitro short-term N2O emission rates were assessed for either live macrofauna (30 species collected from Africa, South America and Europe) or their biogenic materials or both under aerobic incubations. Genes abundance of nitrifiers (AOA and AOB) and denitrifiers (nirK, nirS, nosZ) were quantified by real time quantitative PCR. Soil-feeders and fungus-growing termites and scarabaeid grubs emitted in-vivo N2O while ants did not. Surprisingly, wood- and grass-feeding termites revealed an uptake of N2O. Biogenic structures of earthworms and ants emitted substantial amount of N2O while those of termites did not. The emission difference between macrofauna or their biogenic materials and their control materials was significant for most of the macrofaunal groups studied confirming our first hypothesis. We also confirmed that the feeding behavior (total N content and C:N ratio of food material) is the main factor explaining the observed N2O emission pattern of each macrofaunal group investigated whereas genes abundances, particularly of denitrifiers and gut N mineral content did not appear to be relevant proxies of the N2O emissions rates. A back-on-the-envelope data upscaling suggests that soil macrofauna could contribute from 0.1–11.7% and 0.1–8.8% of the total soil N2O emissions, respectively, for the tropical rainforest and dry savanna ecosystems. This work should contribute to a better estimation of the soil biotic compartment in the different models of greenhouse gas emissions from tropical soils.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / While promoting increased farm production, applications of pig slurry (PS), in notillage systems (NT), may represent an important source of environmental contamination. Therefore, the pursuit of technological strategies to minimize this potential polluter of DLS is one of the main current challenges in pig farming. Given this context, the aim of this study was to evaluate how the subsurface injection of PS in NT and the use of the nitrification inhibitor dicyandiamide (DCD) affects emissions of nitrous oxide (N2O), N losses by ammonia (NH3) volatilization and nitrogen (N) supply to corn. The study was conducted at the Federal University of Santa Maria during the growing seasons of corn in 2011/12 and 2012/13. Two experiments were conducted, one in a Typic Paleudult (Site I) and another in a Typic Paleudult (Site II). In both sites, we used the experimental design of randomized blocks with four replications of the following treatments: Pig slurry surface (PSs), PSs + DCD, pig slurry injected into the subsurface (PSi), PSi + DCD, control without fertilizers or DCD (Control) and mineral fertilization (urea). The injection of PS reduced NH3 emissions by 70%, but increased N2O-N from 2.628 to 6.198 g N2O N ha-1, compared to surface application. The addition of DCD to PS, at the time of its application to the soil, reduced N2O emissions by 28% when the PS were applied on the soil surface and 66% when injected, but did not influenced the emissions of NH3. The emission factor (EF) of N2O was higher when the PS were injected (3.6%) than when applied to the surface of the soil (1.3%), whereas the DCD reduced such EF to 0.9% and 0.8%, respectively. The injection of PS in the soil increased N use efficiency and the yield of corn grains compared to surface application, while the DCD did not affect these two attributes. When N2O emissions from each treatment were related to corn yield, the best results from an environmental point of view were obtained when the injection of PS was associated with the use of DCD. From these results it is concluded that the injection of PS in the soil under NT associated with DCD, is a promising alternative compared to current technology for the application of PS on the soil surface and without DCD. However, this strategy can only be recommended and widespread safely to producers if their agronomic and environmental benefits are followed by an economic analysis as well as an analysis of the environmental impact of the additional demand for energy and fuel to make the mechanical operation injection of PS in the soil. / Ao mesmo tempo em que promovem o incremento da produção agrícola, as aplicações de dejetos líquidos de suínos (DLS), em sistema plantio direto (SPD), podem representar uma importante fonte de contaminação ambiental. Por isso, a busca de estratégias tecnológicas para minimizar esse potencial poluidor dos DLS constitui um dos principais desafios atuais da suinocultura. Diante deste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar como a injeção subsuperficial de DLS em SPD e o uso do inibidor de nitrificação dicianodiamida (DCD) afetam as emissões de óxido nitroso (N2O), as perdas de N por volatilização de amônia (NH3) e o fornecimento de nitrogênio (N) ao milho. O estudo foi conduzido na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), durante as safras agrícolas de milho de 2011/12 e 2012/13. Foram conduzidos dois experimentos, sendo um em Argissolo Vermelho Distrófico arênico e outro em Argissolo Vermelho Alumínico úmbrico. Em ambos os locais, utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso com quatro repetições dos seguintes tratamentos: DLS aplicados na superfície do solo (DLSSup.), DLSSup.+DCD, DLS injetados em subsuperfície (DLSInj.), DLSInj.+DCD, testemunha e adubação mineral. A injeção dos DLS reduziu as emissões de NH3 em 70 %, mas aumentou as de N-N2O de 2.628 para 6.198 g N2O N ha-1 , em comparação à aplicação superficial. A adição da DCD aos DLS, no momento da sua aplicação ao solo, reduziu as emissões de N2O em 28 % quando os DLS foram aplicados na superfície do solo e em 66 % quando injetados, mas não influenciou as emissões de NH3. O fator de emissão (FE) de N2O foi mais elevado quando os DLS foram injetados (3,6 %) do que quando aplicados na superfície do solo (1,3 %), sendo que a DCD reduziu tais FE para 0,9 % e 0,8 %, respectivamente. A injeção dos DLS no solo aumentou a eficiência de uso do N e a produtividade de grãos de milho em comparação à aplicação superficial, enquanto que a DCD não afetou estes dois atributos. Quando as emissões de N2O de cada tratamento foram relacionadas à produtividade do milho, os melhores resultados do ponto de vista ambiental foram obtidos quando a injeção dos DLS foi associada ao uso da DCD. A partir desses resultados conclui-se que a injeção dos DLS no solo em SPD, associada à DCD, constitui uma alternativa promissora, em relação à tecnologia atual de aplicação dos DLS na superfície do solo e sem DCD. Contudo essa estratégia somente poderá ser recomendada e difundida com segurança aos produtores se os seus benefícios agronômicos e ambientais, forem seguidos de uma análise econômica e também de uma análise de impacto ambiental decorrente da demanda adicional de energia e combustível para poder realizar a operação mecânica de injeção dos DLS no solo.

Submitted by Leticia Schettini (leticia@ufrrj.br) on 2016-10-03T15:58:13Z No. of bitstreams: 1 2011 - Paula Fernanda Chaves Soares.pdf: 2114719 bytes, checksum: 6297f456308144b9c0a8b946d61316f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-03T15:58:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011 - Paula Fernanda Chaves Soares.pdf: 2114719 bytes, checksum: 6297f456308144b9c0a8b946d61316f4 (MD5) Previous issue date: 2011-02-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPQ / The Histosols are characterized by high organic content, distinguishing this class from others in the Brazilian System of Soil Clasification. Because of this characteristic they are more fragile in face of agricultural use and management than mineral soils. The agricultural drainage is the most important practice that changes soil properties and it is the cause of subsidence, which impacts on other attributes. On the other hand, Histosols are an important natural reservoir of carbon in the soil. However, there are few studies on the dynamics of carbon and nitrogen and potential contribution of greenhouse gases as a result of agricultural usage. The study aims to identify changes in edaphic attributes and dynamics of carbon and nitrogen of Histosols in a floodplain environment in State of Rio de Janeiro, according to types of land use and agricultural management. Three areas with different managements were selected. Two areas are located in Macae municipality, under pasture and annual crop rotation, and the third in Santa Cruz, in Rio de Janeiro city, cultivated with cassava (Manihot esculenta). They were evaluated: chemical and physical attributes, including aggregate stability and specific attributes of Histosols; content soil organic matter (SOM), carbon in the fractions - humin (HUM-C), humic acid (HAF-C) and fulvic acid (C-FAF); stocks of C and N; and flux of gases CO2 and N2O from soil to atmosphere. In general, the area cultivated with cassava had the highest values for the exchangeable cations at all depths; in the first sampling the H value varied from 32.1 to 33.2 cmolc kg-1, and Ca from 20.4 to 15.7 cmolc kg-1. In the second sampling K and P (5.16 to 4.36 cmol c kg-1, and 4 mg kg-1, respectively) were highest in the cassava crop area. The levels of (SOM) were highest in the pasture for the two sampling periods, with values ranging from 306.3 to 249.0 g kg-1 (WB method) and 297.8 to 278,5 g kg-1 (oven method) for the first sampling, and from 303.2 to 153.9 g kg-1 (WB) and 322.9 to 176.1 g kg-1 (oven) in the second period, indicating that this usage is less aggressive to the soil. The physical properties of Histosols may be used to indicate degree of subsidence. Thus, the high values of particle density and bulk density (1.9 and 0.8 Mg m-3); the total volume of pores that ranged from 54 to 60% with the lowest values in the two samplings; and minimum residue and mineral material highest than other usages (0.49 to 0.44 cm and 85.1 cm-1 to 80.7%, respectively) in the cassava area point to the high subsidence ot these soil. As for SOM chemical fractionation, the C_HUM indicated that this fraction had highest expression in all areas. In the second sampling the cassava area showed the lowest values of C-HUM (79.05 to 76.27 g kg-1), followed by C_FAH (44.56 to 40.05 g kg-1) and C_FAF (20.37 to 14.36 g kg-1). The stocks of C and N were highest in the pasture area, indicating better preservation of SOM, with values from 72.93 to 117.12 mg kg-1 for C and from 8.35 to 2,67 mg kg-1 for N. The values of CO2-C flux were within the range of variation proposed by the IPCC, where the highest emission value corresponded to 0.09 Mg CO2 ha-1 day-1 in the pasture area. The values of N2O-N flux were lower than the emission rate proposed by the IPCC, with the highest value around 270 g N2O-N m-2 day-1 in the area with beans. In general, the area with pasture management stood up as management that caused the least damage to the Histosols properties, among the land use evaluated. / Os Organossolos caracterizam-se pelo alto teor de material org?nico, que distingue essa classe das demais no Sistema Brasileiro de Classifica??o de Solo. Ainda, por essa caracter?stica s?o solos mais fr?geis diante do uso e manejo agr?cola que solos com dom?nio de minerais. Dentre as pr?ticas que mais alteram as propriedades ed?ficas, a drenagem ? a mais importante e ? respons?vel pelo processo de subsid?ncia com impactos em v?rios atributos. Por outro lado, os Organossolos s?o importante reservat?rio natural de carbono no solo. Ainda assim s?o poucos os estudos sobre a din?mica de carbono e nitrog?nio e o potencial de contribui??o com gases de efeito estufa diante do manejo agr?cola. O estudo visa identificar altera??es nos atributos ed?ficos e na din?mica de carbono e nitrog?nio de Organossolos em ambiente de v?rzea no Estado do Rio de Janeiro, em fun??o de tipos de uso e manejo agr?cola. Foram selecionadas tr?s ?reas com manejos distintos. Duas ?reas localizam-se em Maca?, com pastagem e rota??o de culturas anuais, e a terceira em Santa Cruz, no Rio de Janeiro, com mandioca (Manihot esculenta). Foram avaliados: atributos qu?micos e f?sicos, incluindo estabilidade de agregados e atributos espec?ficos de Organossolos; teores de mat?ria org?nica do solo (MOS) e o teor de C nas fra??es humina (C-HUM), ?cido h?mico (C-FAH) e ?cido f?lvico (C-FAF); estoques de C e N; e fluxos dos gases CO2 e N2O do solo para a atmosfera. Em geral, a ?rea com mandioca apresentou os maiores valores para o complexo sortivo em todas as profundidades; na primeira coleta o H variou de 32,1 a 33,2 cmolc kg-1, e o Ca entre 20,4 e 15,7 cmolc kg-1. Na segunda coleta destacam-se os valores de K e P (5,16 e 4,36 cmolc kg-1 e 4 mg kg-1, respectivamente) tamb?m maiores na ?rea com mandioca. A MOS mostrou maior teor na ?rea de pastagem para as duas coletas, com valores variando entre 306,3 a 249,0 g kg-1 (m?todo WB) e 297,8 a 278,5 g kg-1 (m?todo da mufla) na primeira coleta, e para a segunda coleta de 303,2 a 153,9 g kg-1 (WB) e 322,9 a 176,1 g kg-1 (mufla), o que indica que esse manejo ? menos agressivo ao solo. As propriedades f?sicas dos Organossolos podem indicar o seu grau de subsid?ncia. Assim, os valores altos de densidade da part?cula e densidade do solo (em torno de 1,9 e 0,8 Mg m-3) mais o volume total de poros, que variou de 54 a 60% sendo os menores nas duas coletas, e o res?duo m?nimo e material mineral com valores maiores (0,49 a 0,44 cm cm-1 e 85,1 a 80,7%, respectivamente) indicam para a ?rea de mandioca maior grau de subsid?ncia. No fracionamento qu?mico da MOS o C_HUM indicou que essa fra??o teve maior express?o em todos as ?reas. Na segunda coleta a ?rea de mandioca apresentou os menores valores de CHUM (79,05 a 76,27 g kg-1) seguidos de C_FAH (44,56 a 40,05 g kg-1) e C_FAF (20,37 a 14,36 g kg-1). Os estoques de carbono e nitrog?nio foram mais altos no solo sob pastagem, indicando melhor conserva??o da MOS, com valores entre 117,12 e 72,93 Mg kg-1 para C e 8,35 e 2,67 Mg kg-1 para N. Os valores de fluxo de C-CO2 estiveram dentro da faixa de varia??o proposta pelo IPCC, em que o maior valor de emiss?o correspondeu a 0,09 Mg CO2 ha-1 dia-1 na ?rea de pastagem. Os valores de N-N2O foram menores que a taxa de emiss?o proposta pelo IPCC, com o valor mais elevado em torno de 270 ?g N-N2O m-2 dia-1 e na ?rea com feij?o. Em geral, a pastagem se destacou como o manejo que causou menor altera??o nas propriedades dos Organossolos, dentre as formas de uso da terra avaliadas.

Ziel der Arbeit ist die Gesamtbilanzierung der Treibhausgasemissionen eines Anbausystems unter Bewässerung auf einem Sandboden. Die dazu aufgestellte Treibhausgasbilanz basiert auf langjährigen Datenreihen zu Erträgen und Corg-Vorräten eines Dauerfeldversuchs sowie auf zweijährigen im Feldversuch durchgeführten N2O-Messungen. Die durchgeführten Untersuchungen zum Einfluss der Bewässerung auf die Corg-Vorräte zeigen, dass der Einsatz von mineralischem Stickstoffdünger und Bewässerung auf einem leichten Standort unter den klimatischen Bedingungen Nord-Ost-Deutschlands positive Effekte hat. Die N2O-Emissionen eines Sandbodens unter den klimatischen Bedingungen Brandenburgs sind sehr niedrig. Die Applikation von mineralischem Stickstoffdünger hat nur schwache und Bewässerung hat aufgrund der der hohen Bodendurchlüftung des Sandbodens keine Effekte auf die Höhe der N2O-Emissionen. Die direkten und indirekten Emissionen aus dem Maschinen- und Betriebsmitteleinsatz erhöhen sich bei Bewässerung und steigender Stickstoffdüngung deutlich. Bei den indirekten Treibhausgasemissionen nehmen die Emissionen der Herstellung des mineralischen Stickstoffdüngers einen bedeutenden Anteil der Gesamttreibhausgasemissionen ein. Bewässerung führt durch den erhöhten Dieselverbrauch hauptsächlich zu einer Erhöhung der direkten Emissionen. Unter Bewässerung kann jedoch ein Teil der Emissionen durch zunehmende Corg-Vorräte kompensiert werden. Somit sind in einigen Fällen die Gesamttreibhausgasemissionen pro Hektar bei Bewässerung geringer als ohne Bewässerung. Die aus Stickstoffdüngung und Bewässerung resultierenden Ertragserhöhungen führen dazu, dass die Gesamttreibhausgasemissionen bezogen auf die Ertragseinheit in den meisten bewässerten Varianten deutlich geringer sind als in den unbewässerten. Daraus lässt sich ableiten, dass Bewässerung auf einem Sandboden zu einer Verminderung der Treibhausgasemissionen beitragen kann. / The aim of this work is the estimation of the net greenhouse gas emissions by a greenhouse balance for an irrigated cropping system on a sandy soil in north-east Germany under various nitrogen fertilizer intensities. The balances are based on data of yields and SOC stocks of an irrigated long term field experiment as well as on results of N2O-measurements over two years. The results of the analysis of the long term response of irrigation and nitrogen fertilization have shown that irrigation and mineral nitrogen fertilization led to significant increases in yields and harvest residues. The increased carbon inputs from above ground harvest residues had positive effects on the SOC stocks. The results of N2O measurements indicated that N2O emissions from a sandy soil are very low. Mineral nitrogen fertilization had only marginal effects. Irrigation showed no effects on the amount of N2O emissions. On the one hand the analysis of the prepared greenhouse gas balances showed that irrigation and increased nitrogen fertilization lead to a strong increase of direct and indirect emissions from machinery and maintenance resource use. The indirect emissions of nitrogen fertilizer production took up a main part of the net greenhouse gas emissions. Irrigation mainly increased greenhouse gas emissions of fuel use and fuel production as well as the emissions of the machinery production. On the other hand the increasing SOC stocks especially in the fertilized variants under irrigation led to a compensation of a huge part of the additional emissions. Thus, in many cases the net greenhouse gas emissions per unit area was lower under irrigation. Due to the increased yields under irrigation the net greenhouse gas emissions per unit yield were lower than that under non-irrigated conditions.

Cette these etudie les effets de la conversion de la foret tropicale en parcelles agricoles, sur les emissions de n2o par les sols. Ce travail est realise a l’echelle du cycle cultural sur le dispositif experimental de combi (littoral guyanais), a l’aide de mesures in situ et de simulations (modele noe) des flux de n2o. La foret tropicale a ete comparee a des parcelles de foret converties en terres agricoles par la methode ‘chop-and-mulch’. La methode de deforestation ‘chop-and-mulch’ associe coupe mecanique de la vegetation, broyage puis enfouissement des residus forestiers dans le sol. Les terres agricoles etaient soient des parcelles de prairie non paturee soient des parcelles cultivees (maïs fertilise/soja) conduites en semis conventionnel (semis apres travail du sol, sans plante de couverture) ou en semis direct (sans travail du sol, avec plantes de couverture).Les principaux resultats de cette etude sont : le sol de la foret tropicale de combi est un faible emetteur de n2o ; la conversion par la methode ‘chop-and-mulch’ de cette foret en prairie ne conduit pas a une augmentation significative des emissions de n2o entre le 19eme et le 31eme mois suivant la conversion ; la conversion de la foret en parcelles cultivees induit une augmentation significative des emissions de n2o due a la fertilisation et a la modification des parametres edaphiques (densite apparente, temperature, humidite volumique) ; la technique sans travail du sol n’engendre pas de flux de n2o significativement plus eleves que la technique avec travail du sol ; l’introduction du phenomene d’hysterese hydrique dans le modele noe presente un reel potentiel pour l’estimation des emissions de n2o in situ. / This study investigates the effects of the conversion of tropical forest to cultivation on soil n2o emissions. The study was carried out over a complete crop cycle at the experimental site combi (french guianese coast). Nitrous oxide fluxes were obtained in the field and by conducting simulations with the noe model. Undisturbed tropical rainforest was compared to rainforest that had been converted to agricultural land using the ‘chop-and-mulch’ method. The ‘chop-and-mulch’ method is a fire-free method used for vegetation clearing combining the mechanical felling of trees with the mulching of small vegetation. Agricultural land included either mowed grassland or soybean/fertilised maize crop rotation. For croplands the two cultivation practices employed were: conventional seeding (using an offset disc harrow, without cover plants) or direct seeding (no till, with cover plants).The main results of this study are: rainforest soil at combi produced low n2o emissions; rainforest converted to mowed grassland using the 'chop-and-mulch’ method did not lead to a significant increase in n2o emissions between the 19th and 31st months after conversion; the conversion of rainforest to croplands induced a significant increase in soil n2o emissions due to the application of fertiliser and the modification of soil parameters (bulk density, temperature, volumetric moisture); n2o emissions from agricultural practices with no-till were no higher than those produced by conventional agricultural practices using an offset disc harrow; and, the introduction of an hydric hysteresis into the noe model constitutes a promising improvement to estimate in situ n2o emissions.