O processo de compostagem é considerado um dos principais métodos sustentáveis de tratamento de rejeitos orgânicos provenientes dos centros urbanos. Sua importância reside em sua capacidade de sanitizar o material, estabilizar sua fração orgânica e ainda disponibilizar um produto final com características físico-químicas e biológicas que promoverão uma melhoria no sistema produtivo quando aplicado ao solo. Todavia, são vários os fatores que influenciam o desenvolvimento desse processo e exigem um equilíbrio tal que nos casos em que esse tratamento de resíduo é aplicado, muitas vezes o processo é incompleto e o produto final não apresenta as características adequadas de sanitização ou de promoção da qualidade do solo. Portanto, o presente estudo objetivou avaliar o efeito da apliação de inoculantes no desenvolvimento do processo de compostagem e a influência dessa aplicação nas características do produto final, sob a hipótese de que a adição de compostos biológicos energéticos aos resíduos promove a ação decompositora e potencializa o processo da compostagem. Para isso foram montadas leiras de compostagem com material orgânico produzido nos centros urbanos. Foram avaliados os seguintes tratamentos: inoculante usado em compostagem industrial, inoculante desenvolvido pelos pesquisadores e controle (pilhas de controle sem aplicação de inoculantes). Todas as leiras de compostagem foram avaliadas quando à sua temperatura, umidade e densidade, seu pH e conteúdo de macronutrientes, sua atividade microbiana, sua qualidade da matéria orgânica e emissão de gases do efeito estufa. Os dados obtidos demonstraram que o perfil da temperatura das leiras ao longo do processo acompanha o comportamento da atividade microbiológica. Os inoculantes aplicados não alteraram as condições físico-químicas do processo quando comparados ao controle. Foi observado um acúmulo de carbono na menor fração da matéria orgânica, indicando formação de substâncias recalcitrantes pela decomposição. A análise da emissão de gases do efeito estufa demonstrou que esse fator pode ser influenciado pelos manejos realizados sobre a leira de compostagem. Constatou-se que o uso de inoculantes não alterou significativamente nenhum dos parâmetros avaliados quando comparado ao controle, sendo que seu uso não promoveu melhorias na qualidade do produto final, nem tampouco se mostrou essencial ao bom desenvolvimento do processo de compostagem quando se trata resíduos orgânicos, que apresentam facilidade de decomposição. / The composting process is considered one of the main sustainable methods for treatment of the organic waste from urban centers. Its importance lies in its ability to sanitize the material, stabilize its organic fraction and also provide a final product with biological and physicochemical characteristics that will promote an improvement in the productive system when apllied to the soil. However, the factors that influence the development of this process are so many and require such an equilibrium that in cases where this residue treatment methodology is applied, the process is often incomplete and the final product does not have the appropriate sanitation or characteristics that promote soil quality. Therefore, the present study aimed to evaluate the effect of inoculant application on the development of the composting process and the influence of this application on the final product\'s characteristics. For this, composting piles were assembled with organic material produced in urban centers and applied an inoculant used in industrial composting, another one developed by the researchers and control cells were mantained without applications. All compost beds were evaluated for thier temperature, humidity and density, their pH and macronutrient content were measured, along with its microbial activity, quality of organic matter and the greenhouse gas emissions. The data obtained showed that the profile of the temperature of the piles during the process followed the behavior of the microbiological activity. The inoculants applied did not alter the physicochemical conditions of the process when compared to the control. It was observed a carbon accumulation in the smallest fraction of the organic matter, indicating the formation of recalcitrant substances by the decomposition. The analysis of greenhouse gas emissions showed that the management of the composting pile could influence this factor. It was found that the use of inoculants did not significantly alter any of the evaluated parameters when compared to control, and its use did not promote improvements in the final product\'s quality, nor was it essential for the proper development of ther composting process when dealing with organic urban waste, which is easly decomposed.

Os solos tropicais altamente intemperizados apresentam elevada capacidade de adsorção de fósforo. Vários fatores podem influenciar a adsorção de P nestes solos, dentre eles destaca-se o teor de matéria orgânica. Os mecanismos envolvidos neste processo estão relacionados à liberação de ácidos orgânicos oriundos da decomposição da matéria orgânica, podendo ser de baixa massa molecular tais como, malato, oxalato ou citrato, ou de elevada massa molecular como ácidos húmicos e fúlvicos, que atuam na complexação do Fe ou Al em solução ou na superfície dos colóides, que por meio de troca de ligantes reduz assim a adsorção de P. O presente trabalho constou de quatro estudos, ambos realizados em casa-de-vegetação do Departamento de Ciência do Solo da ESALQ/USP, tendo como objetivos: (i) verificar o efeito da adição de ácidos orgânicos e fontes de substâncias húmicas, na disponibilidade de P em solos com diferentes capacidades de adsorção. Os tratamentos compreenderam 2 tipos de solo (Latossolo vermelho amarelo - LVA e LV), 2 fontes de P (Fosfato monocálcico - FMC p.a. e Fosfato natural reativo de Arad - FNR), 2 fontes de ácidos orgânicos de baixa massa molecular - AOBM (ácido cítrico - AC e ácido oxálico - AO), 2 fontes de substâncias húmicas (condicionador orgânico de solo - CO e turfa -TF)). As doses de AOBM foram de 0, 2, 4 e 8 mmol kg-1 e CO de 0, 150, 300, 600 L ha-1 e de TF 0, 20, 40, e 80 t ha-1; (ii) avaliar a eficiência agronômica de fontes de fósforo com solubilidade variável em água, com e sem adição de matéria orgânica. Os tratamentos constaram de 2 tipos de solo (LVA e LV), 2 fontes de P (Superfosfato triplo - SFT e Fosfato natural reativo - FNR), 3 doses de P (0, 50 e 100 mg kg-1 de P) e 3 doses de turfa - TF, correspondendo a 0, 25 e 50 t ha-1; (iii) avaliar o efeito da adição de fontes de substâncias húmicas na eficiência agronômica das fontes de P. Os tratamentos constaram de 2 solos (LVA e LV), 2 fontes de P (SFT e FNR) e 2 fontes de substâncias húmicas - FSH (CO e TF) e (iv) avaliar o efeito da adição e forma de aplicação de ácido cítrico na eficiência agronômica das fontes de P. O ácido cítrico (AC) foi adicionado nas doses de 0, 4 e 8 mmol kg-1 de AC, sendo as formas de aplicação avaliadas foram: (a) plantio (a dose completa de AC foi aplicada no plantio); (b) reposição = plantio + reposição (a dose completa de AC foi aplicada no plantio, sendo feito a reposição aos 7, 14, 21 e 28 dias de AC correspondendo a 50 % das doses iniciais; (c) parcelado (as doses de AC foram parceladas em 4 vezes). Os resultados obtidos permitem concluir que: a adição de ácidos orgânicos de baixa massa molecular e fontes de substâncias húmicas aumentou a disponibilidade de P, com maiores efeitos nos solos de baixa capacidade de adsorção de fósforo. O aumento da eficiência agronômica relativa após a adição de turfa foi maior para o fosfato natural reativo, quando comparado ao superfosfato triplo. A eficiência agronômica das fontes SFT e FNR é maior após a adição de condicionador orgânico a base de substâncias húmicas, quando comparado a adição de turfa. A eficiência agronômica relativa das fontes SFT e FNR é maior com a reposição do AC, quando compara a aplicação em dose única no plantio ou parcelado. / Tropical soils highly intemperized show increased capability on phosphorus (P) adsorption. Several factors may influence P adsorption in such soils, but special attention must be paid on the organic matter level. Mechanisms involved in this process are related to the release of organic acids derived from the decomposition of the organic matter, which may either have low molecular weight such as malic acids, oxalate and citrates; or may have high molecular weight such as humic and fulvic acids, that act in the complexation of ferric iron and aluminum either in solutions or on colloids surfaces, which, due to a shift of ligands, decrease P adsorption. This research work is comprised by four different studies, all of them performed under greenhouse conditions in the Department of Soil Sciences at ESALQ/USP, mainly aiming to: (i) verify the effect of the addition of organic acids and sources of humic substances on the availability of P in soils with different adsorption capacity. Treatments were performed in two types of soils (Red- Yellow Latosol LVA and LV), two sources of P (monocalcium phosphate - FMC p.a. - and Arad-reactive natural phosphate - FNR), 2 sources of low molecular weight organic acids - AOBM - (citric acid and oxalic acid) and 2 sources of humic substances (soil organic conditioner - CO - and peat - TF). Doses of AOBM were 0, 2, 4 and 8 mmol kg-1, doses of CO were 0, 150, 300 and 600 L ha-1 and doses of TF were 0, 20, 40 and 80 t ha-1; (ii) evaluate the agronomic efficiency of phosphorus sources with variable water solubility, with and without the addition of organic matter. Treatments consisted of two kinds of soils (LVA and LV), two sources of P (triple superphosphate - SFT - and reactive natural phosphate - FNR), three doses of P (0, 50 and 100 mg kg-1) and three doses of peat, corresponding to 0, 25 and 50 t ha-1; (iii) evaluate the effect of the addition of humic substances sources on the agronomic efficiency of P sources. Treatments consisted of 2 soils (LVA e LV), 2 sources of P (SFT and FNR) and 2 sources of humic substances - FSH (CO and TF); and (iv) evaluate the effect of the addition and the way of application of citric acid on the agronomic efficiency of P sources. Citric acid was added in doses corresponding to 0, 4 and 8 mmol kg-1 AC, and exposure methods assessed were: (a) planting (full AC dose applied during planting); (b) reposition = planting + reposition (full AC dose was applied during planting, with the reposition of AC on the 7th, 14th, 21st and 28th day corresponding to 50% of initials doses; (c) partitioned (AC doses were partitioned in four times). Results obtained allowed us to conclude that the addition of low molecular weight organic acids and humic substances sources increased the availability of P, with grater effects in soils of low capacity of P adsorption. The increase on relative agronomic efficiency after the addition of peat was higher for reactive natural phosphate, when compared to triple superphosphate. Agronomic efficiency of SFT and FNR sources is higher when compared to peat addition. Relative agronomic efficiency of SFT and FNR sources was higher with the repositioning of AC, when compared to the exposure to a single dose during planting or partitioned.

Alors que la quantité de boues résiduaires produites à l’échelle mondiale ne cesse d’augmenter, la gestion de ces boues est désormais devenue un enjeu sociétal majeur. Dans le cadre d’une politique de développement durable, son efficacité passe nécessairement par la réduction des volumes produits (via l’optimisation des procédés de traitement) et par une meilleure valorisation. Pour cela, les procédés ainsi que les outils mis en oeuvre pour traiter puis valoriser le matériau doivent être de plus en plus performants. Les traitements étant essentiellement basés sur des écoulements, cette performance accrue nécessite la mesure et la maîtrise des caractéristiques des boues résiduaires telles que la consistance et les propriétés d’écoulement. Cependant le matériau est complexe et ses propriétés rhéologiques varient selon sa composition. Ainsi, le principal critère utilisé pour déterminer sa consistance, la teneur en matière solide, s’avère limité puisque la boue la plus consistante n’est pas nécessairement celle qui contient le plus de matière solide. Un état de l’art sur le comportement rhéologique des matériaux non-Newtoniens en général et des boues résiduaires en particulier a montré l’intérêt de s’intéresser au rôle de la matière organique et de la thixotropie dans la variabilité des propriétés rhéologiques du matériau. Dans cet objectif, une méthodologie expérimentale a d’abord été développée pour s’assurer de l’obtention de résultats fiables. Cela a permis de montrer l’influence des procédures expérimentales sur les mesures rhéologiques et de définir une procédure expérimentale robuste garantissant la répétabilité et la reproductibilité des résultats obtenus. Puis, à partir de cette procédure expérimentale, il a été montré que les effets de la thixotropie n’affectent que les propriétés solides des boues, les propriétés liquides en étant indépendantes. De plus, cette approche a permis de mettre en évidence que le comportement thixotrope est intrinsèquement lié à la matière organique contenue dans les boues : plus la matière organique est élevée, plus les boues sont thixotropes. Ensuite, à partir de la matière solide et de la proportion de matière organique contenue dans le solide, un critère plus pertinent que la teneur en matière solide a été établi pour comparer les propriétés rhéologiques entre boues d’origines différentes. Ce critère, appelé consistance équivalente, s’avère suffisant pour tenir compte de l’influence de la composition sur les propriétés rhéologiques des boues. Enfin, selon la valeur de la consistance équivalente, il a été montré que le comportement rhéologique des boues résiduaires peut être considéré comme Newtonien, non-Newtonien simple (effets thixotropes négligeables) ou non-Newtonien avec des effets thixotropes. / Sludge management is a major issue as the production is increasing year after year while the solutions to reuse it are limited. In the context of sustainable management and circular economy, treatment processes need to be well controlled to pilot operating systems. Since treatment processes are essentially based on flowing properties, improving the efficiency requires the measurement and control of sludge rheology, among which viscous properties. However, sludge is complex material and its rheological properties highly dependent of its composition. The solid content, the most usual parameter considered to evaluate rheological properties, is quite limited as sludge consistency is not directly connected to the solid content. An in-depth state of the art review on non-Newtonian materials rheology with a focus on sewage sludge has underlined the role of organic matter and thixotropy in complex fluid rheological properties. In that purpose, an experimental methodology was defined to ensure reliable results. This allowed to highlight the impact of experimental setups on rheological measurements and to define a robust experimental methodology that ensures the repeatability and the reproducibility of the measurements. Then, thanks to this experimental methodology, it has been shown that thixotropy is a solid-like characteristic, viscous properties being independent of material history. In addition, this approach has made it possible to demonstrate that the thixotropic behavior is intrinsically connected to the organic matter content: the higher the organic matter, the more thixotropic the sludge. Moreover, from the solid matter and the ratio of organic matter in the solid, a criterion (more relevant than the solid content) has been established to compare the rheological properties between sludge of different origins. This criterion, called equivalent consistency, appears to be sufficient to take into account the impact of the composition on sludge rheological properties. Finally, it has been shown that the rheological behavior of sewage sludge can be considered as Newtonian, simple non-Newtonian (with negligible thixotropic effects) or non-Newtonian with thixotropic effects depending the value of the equivalent consistency.

Made available in DSpace on 2017-07-10T14:38:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tassia.pdf: 1244152 bytes, checksum: 94c85e90bbbe81a039be502cd6b74f66 (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Different land uses directly affect the characteristics of a river basin, reflecting the health and integrity of the aquatic environment, and consequently influence the aquatic biota and ecosystem processes. This study aimed to analyze the structure and community composition of aquatic invertebrates and the role of these organisms in the process of decomposition of leaf litter in streams with different land uses. Samples were collected in the period from September to December 2013 in five streams of western Paraná. At each stream were placed 18 bags containing litter for colonization by aquatic invertebrates during the exposure times of 15, 30, 45, 60, 75 and 90 days. Significant spatial differences in the structure and composition of the community of aquatic invertebrates in the studied streams were recorded. There were no significant differences in the activity of aquatic invertebrates in the leaf decomposition process streams with different land uses. But there were differences in the variability of decomposition between the streams, and the reference stream showed lower variability in the decomposition process. This result may have been influenced by habitat quality, availability of organic matter, and the structure and composition of benthic community present in the reference stream, which differs significantly between locations with different types of land use. The results of this study demonstrate that human interference in the aquatic environment through land use can influence negativity in ecosystem processes, particularly in invertebrate activity during the processing of allochthonous material, as well as modify the structure and composition of the biota. / Diferentes usos do solo afetam diretamente as características de uma bacia hidrográfica, refletindo na saúde e integridade do ambiente aquático, e, consequentemente, influenciam a biota aquática e os processos ecossistêmicos. Este trabalho teve como objetivo analisar a estrutura e composição da comunidade de invertebrados aquáticos e o papel desses organismos no processo de decomposição de detritos foliares em riachos com diferentes usos do solo. As coletas foram realizadas no período de setembro a dezembro de 2013 em cinco riachos da região oeste do Paraná. Em cada riacho foram colocadas 18 bolsas contendo folhiço para a colonização por invertebrados aquáticos durante os tempos de exposição de 15, 30, 45, 60, 75 e 90 dias. Foram registradas diferenças espaciais significativas na estrutura e composição da comunidade de invertebrados aquáticos entre os riachos estudados. Não houve diferenças significativas na atividade de invertebrados aquáticos durante o processo de decomposição foliar em riachos com diferentes usos do solo. Porém houve diferenças na variabilidade da decomposição entre os riachos, sendo que o riacho de referência apresentou menor variabilidade no processo de decomposição. Esse resultado pode ter sido influenciado pela qualidade do hábitat, disponibilidade de matéria orgânica, e pela estrutura e composição da comunidade bentônica presente no riacho de referência, a qual difere significativamente entre os locais com diferentes tipos de ocupação do solo. Os resultados deste estudo demonstram que a interferência humana no ambiente aquático, por meio do uso do solo, pode influenciar negatividade nos processos ecossistêmicos, em especial na atividade de invertebrados durante o processamento de material alóctone, além de modificar a estrutura e composição da biota.

abstract: Dissolved organic matter (DOM) is an important part of aquatic foodwebs because it contains carbon, nitrogen, and other elements required by heterotrophic organisms. It has many sources that determine its molecular composition, nutrient content, and biological lability and in turn, influence whether it is retained and processed in the stream reach or exported downstream. I examined the composition of DOM from vascular wetland plants, filamentous algae, and riparian tree leaf litter in Sonoran Desert streams and its decomposition by stream microbes. I used a combination of field observations, in-situ experiments, and a manipulative laboratory incubation to test (1) how dominant primary producers influence DOM chemical composition and ecosystem metabolism at the reach scale and (2) how DOM composition and nitrogen (N) content control microbial decomposition and stream uptake of DOM. I found that differences in streamwater DOM composition between two distinct reaches of Sycamore Creek did not affect in-situ stream respiration and gross primary production rates. Stream sediment microbial respiration rates did not differ significantly when incubated in the laboratory with DOM from wetland plants, algae, and leaf litter, thus all sources were similarly labile. However, whole-stream uptake of DOM increased from leaf to algal to wetland plant leachate. Desert streams have the potential to process DOM from leaf, wetland, and algal sources, though algal and wetland DOM, due to their more labile composition, can be more readily retained and mineralized. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Biology 2018

Em todo o mundo existe uma crescente competição pelo uso de água entre diversos setores da sociedade. O consumo de água na agricultura é grande em relação a outros tipos de uso, podendo afetar a disponibilidade deste recurso para a população urbana se este não for bem administrado. No Brasil, a agricultura consome cerca de 61% da água doce total. Entre as diferentes alternativas utilizadas pelas sociedades contemporâneas para solucionar ou minimizar este problema, visando à utilização racional e eficiente desse precioso recurso natural, o reuso de águas residuárias (efluentes) é uma opção viável econômica e ambientalmente correta. O objetivo desse trabalho foi estudar as alterações na matéria orgânica de um Argissolo Vermelho Distrófico Latossólico cultivado com capim-Bermuda Tifton 85 submetidos à adição de efluentes gerados na estação de tratamento de esgoto. As amostras utilizadas foram coletadas no município de Lins/SP em experimento já em andamento. O delineamento experimental empregado foi o de blocos completos casualizados com seis tratamentos e três repetições. Os seis tratamentos estudados foram: (1) SI - sem irrigação e sem fertilização nitrogenada mineral (FNM) - (branco); (2) E100 - irrigação com efluente e 100% (520 Kg ha-1 ano-1) da dose recomendada de FNM para o capim Tifton - 85; (3) E66 - irrigação com efluente e 66% (343,2 Kg ha-1 ano-1) da FNM; (4) E33 - irrigação com efluente e 33% (171,6 Kg ha-1 ano-1) da FNM; (5) E0 - irrigação com efluente e 0% (0 Kg ha-1 ano-1) da FNM; (6) W100 - irrigação com água de consumo e 100% (520 Kg ha-1 ano-1) da FNM. Dessas amostras foram extraídos os ácidos húmicos (AH) para observar os efeitos da adição do efluente de esgoto tratado (EET) utilizando ressonância magnética nuclear de 13C (13C RMN), infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), fluorescência de luz uv-visível, ressonância paramagnética eletrônica (RPE) e análise elementar (C, H, N, S). Para análise do solo intacto utilizou-se a fluorescência induzida por laser e os teores de carbono foram determinados pelo carbono orgânico total (COT). Através dos resultados obtidos pela análise elementar, FTIR e 13C RMN não foi possível obter informações a respeito das alterações na composição dos AH após a adição do EET, pois estas técnicas não foram sensíveis às mudanças da MO. Tanto os experimentos de FTIR como o de 13C RMN forneceu espectros com bandas características de grupos alifáticos, comprovando seu alto grau de alifaticidade. Os resultados da espectroscopia de fluorescência em solução demonstraram que a irrigação com EET aumenta tanto a concentração de estruturas complexas quanto o grau de humificação dos AH. Os resultados de FIL para solos inteiros, entretanto, não mostraram alteração significativa com a irrigação com EET (exceto o tratamento E33), indicando que as alterações das substâncias húmicas no solo analisado ocorreram preferencialmente nos AH e afetando muito pouco da humina, que representa mais de 80% das SH do solo. Os resultados obtidos por RPE demonstraram que os tratamentos irrigados com EET apresentaram um aumento na concentração de radicais livres do tipo semiquinona, com o aumento da adubação, exceto o tratamento E33. Sendo assim, em relação a MOS, a irrigação com EET por um período de quatro não causa mudanças significativas, e neste aspecto pode ser indicada como alternativa de irrigação não impactando significativamente a matéria orgânica e proporcionando benefícios econômicos, ambientais e sociais. / Around the world there is a growing competition for the use of water among several sectors of society. Water consumption in agriculture is large when compared to other types of use and can affect the availability of water for the urban population unless it is well administered. In Brazil, agriculture consumes about 61% of the total freshwater. Among the different ways tried by contemporary societies to solve or minimize this problem, aiming to use rationally and efficiently this precious natural resource, reuse of wastewater (effluents) is an economically viable and environmentally correct option. The aim of this work was to study the changes in organic matter in a Typic Hapludults cultivated with Tifton 85 Bermudagrass submitted to addition of effluent generated by sewage treatment. The utilized samples were collected at Lins / SP, being part of a previously started experiment. The experimental design employed was the randomized complete blocks, with six treatments and three replications. The analyzed six treatments were: (1) WI - without irrigation and without nitrogen as mineral fertilizer (NMF) - (white), (2)E100 - irrigation with effluent and 100% (520 kg ha-1 year-1) of the recommended dose of NMF for the Bermudagrass Tifton - 85, (3) E66 - irrigation with eflluent and 66% (343.2 kg ha-1 year-1) of the NMF, (4)E33 - irrigation with effluent and 33% (171.6 Kg ha-1 year-1) of the NMF,(5) E0 - irrigation with effluent and 0% (0 kg ha-1 year-1) of the NMF,(6) W100 - irrigation with water for consumption and 100% (520 Kg ha-1 year-1) of the NMF. Humic acids (HA) were extracted from these samples in order to observe the effects of adding treated sewage effluent (TSE) using nuclear magnetic resonance of 13C (13C NMR) spectroscopy, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, UVvisible and fluorescence spectroscopy, electronic paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy and elementary analysis (C, H, N, S). In order to analyze the whole soil, laser induced fluorescence (LIF) was utilized, and the carbon levels were determined through total organic carbon (TOC). Through the results obtained by elementary analysis, FTIR and 13C NMR, it was not possible to obtain information about changes in the composition of HA after adding the TSE, because these techniques were not sensitive to changes in OM. Both 13C NMR and FTIR provided spectra with bands typical of aliphatic groups, showing their high degree of aliphaticity. The fluorescence spectroscopy results for samples in solution demonstrated that the irrigation with TSE increases both the concentration of complex structures and the humification degree of HA. The results of LIF for the whole soil, however, showed no significant change with irrigation with TSE (except for the treatment E33), indicating that changes of humic substances in the analyzed soil occurred mainly in HA, and affecting very little on humin, which represents more than 80% of the soil HS. The results obtained by EPR demonstrated that the treatments irrigated with TSE showed an increase in the concentration of semiquinone-type free radicals, with increasing fertilization, except for the treatment E33. Therefore, regarding SOM, irrigation with TSE along a four years period did not cause significant changes, and, under this viewpoint, it can be indicated as an alternative irrigation not significantly impacting the organic matter and providing economic, environmental and social benefits.

A agricultura pode ser uma aliada importante para a mitigação da concentração de gás carbônico (CO2) na atmosfera. Pela fotossíntese pode-se converter o CO2 da atmosfera em massa vegetal, e, além disso, por meio de um manejo adequado desta massa pode-se reter parte do carbono (C) no solo, caracterizando um \"seqüestro de C\" da atmosfera pelo solo. Pesquisas têm se voltado para entender o papel da produção agrícola, como os sistemas conservacionistas de manejo, ou seja, o plantio direto (PD), e das pastagens de Brachiaria sobre a dinâmica do C no solo. Estudos sobre a dinâmica e a estabilidade da matéria orgânica do solo (MOS) são necessários, já que variáveis como estoques de carbono (EC) e graus de humificação podem ser avaliados, e sendo assim, obter parâmetros fundamentais para a mitigação de CO2 na atmosfera, tema que se insere num dos enfoques das Mudanças Climáticas Globais. Nesse contexto, espectroscopias, como por exemplo, a Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), a Fluorescência de luz no ultravioleta-visível (UV-vis) e a Fluorescência Induzida por Laser (FIL) podem ser fundamentais na avaliação da estabilidade da MOS. Este trabalho teve como objetivo verificar o comportamento da MOS em áreas com potencial para seqüestro de C, por meio da avaliação dos estoques deste no solo, em diferentes sistemas de manejo e posterior caracterização por Espectroscopia. Além disso, e em função das dificuldades encontradas na seleção da melhor metodologia para a quantificação de C, foi também possível avaliar métodos de determinação de C, comparando-os entre si pelos coeficientes de variação e análise multivariada, e assim propondo uma melhor metodologia. Em área tropical de pastagens de Brachiaria decumbens, no Brasil, os resultados mostraram que a determinação dos EC foram maiores nesses sistemas, comparado com a vegetação nativa de cerradão, após 27 anos de experimento. Os maiores EC obtidos pelas pastagens foram favorecidos pela constante entrada de material vegetal na superfície do solo, também influenciado pela entrada do nitrogênio (N), além do sistema radicular da gramínea, considerando o tratamento de pastagem com adição anual de N e aplicação de 2 t ha-1 de calcário (com reforço de 1 t ha-1 anual), o melhor tratamento em função do acúmulo da MOS. Os resultados mostraram que essas pastagens bem manejadas podem possibilitar um seqüestro de 6,1 a 12,8 Mg CO2 ha-1 ano-1 da atmosfera. Com a avaliação qualitativa da MOS, também foi possível obter resultados promissores na determinação da estabilidade da MOS. A detecção do aumento do conteúdo de C no solo foi acompanhada pela redução do grau de humificação, por meio da FIL. Esta redução na humificação foi devido à entrada de material orgânico mais lábil, ou seja, menos transformado. Na Fluorescência convencional e RPE, com amostras de AH em solução, os maiores graus de humificação foram obtidos para os AH dos tratamentos de pastagem, principalmente os que tiveram adição de calagem. O Ca2+, além de aumentar a atividade microbiana, pode complexar com os AH, associado ao aumento da estabilidade da MO. No sistema de PD de soja com renovação de cana-de-açúcar, os maiores teores de C foram obtidos nas amostras referentes aos sistemas sob PD após 7 anos sob esse manejo, em comparação com áreas sob manejo convencional. O acúmulo de MOS foi devido principalmente à preservação da cobertura vegetal associada com o não revolvimento do solo, rotação de culturas e a não queimada da cana-de-açúcar. Nessa área experimental, foi possível constatar um seqüestro de 0,15 a 5,29 Mg CO2 ha-1 ano-1 da atmosfera. Com relação à estabilidade da MO avaliada por Espectroscopia de FIL, verificou-se que o sistema de PD apresentou menor grau de humificação, devido à maior entrada de material orgânico lábil. Os resultados obtidos em área experimental de PD com grãos, com até 22 anos de duração, estão provavelmente associados com o tipo de solo analisado. Nos Latossolos com alto conteúdo de argila pode haver proteção física da MO, provavelmente impedindo alterações estruturais desse material, mesmo após longo período sem o revolvimento do solo. Outro fato importante é que o estudo de seqüestro de C depende muito da área avaliada, ou seja, delineamento do experimento, histórico do local, duração, condições climáticas, taxas de decomposição do C, produção de massa vegetal e aporte de resíduos. / Agriculture can play an important role in mitigating carbon dioxide (CO2) concentration in the atmosphere. Through photosynthesis, it is possible to convert CO2 from atmosphere to plant biomass, and moreover, through an adequate agricultural system CO3 can be stored in soil, characterizing \"carbon sequestration\". Nowadays, many researches want to understand the role of agriculture production, as no-tillage, and Brachiaria pastures, in carbon dynamics in soil. Studies about organic matter dynamics and stability are necessary, since variables such as carbon stocks and degree of humification can be evaluated, and as a result, to obtain essential parameters to CO2 mitigation to the atmosphere. This topic is inserted in some Global Climate Change interests. In this context, spectroscopic methods, for example, Electron Paramagnetic Resonance (EPR), UV-Vis light fluorescence and Laser Induced Fluorescence (LIF) can be fundamental in the stability of soil organic matter (SOM) evaluation. The present study aims to examine the SOM behavior in areas with carbon sequestration potential, through evaluation of carbon stocks in soils, in different tillage systems followed by characterization by spectroscopy. Therefore, the knowledge of the organic matter (OM) quantity is important in soil management regarding to a sustainable agriculture. However, little consistent information is found to compare and recommend the most adequate method to obtain satisfactory results for each study. Consequently, it was possible to evaluate the OM quantity in Oxisols by different methods and compare them, using coefficient of variation and principal component analysis, to propose the best methodology. In the tropical regions of Brazil, in Brachiaria decumbens pastureland, the results showed that the greatest SOM content occurred under pastureland, against the native dense Cerrado vegetation, after 27 years of experiment. The highest carbon stocks obtained by pasture samples were favored by accumulations of plant biomass on the soil surface, nitrogen input, besides Brachiaria root systems. According to the results obtained, the annual input of adequate amounts of limestone (2 t ha-1 addition and 1 t ha-1 year-1 reinforcement) and N seemed to be the best treatment regarding different pastureland treatments, mainly due to its higher C accumulation. The results also showed that non-degraded pastures can enable an annual sequestration rate ranging from 6.1 to 12.8 Mg CO2 ha-1 year-1. Qualitative evaluation of SOM also obtained satisfactory results on the soil surface. Results showed that higher C amount was followed by lower degree of humification, obtained by LIF. This lower humification was due to labile organic material, or greater fresh input of crop residues. In conventional fluorescence and EPR, with humic acids, the greatest degree of humification was obtained in pastures treatments, especially in treatments with lime input. Ca2+, in addition to increasing the biological activity, can combine with humic acids, increasing OM stability. In the no-tillage system of soya and sugar cane renovation, higher C amounts were obtained in no-tillage samples, after 7 years of experiment. The maintenance of a permanent vegetal cover, without soil disturbing and without sugar cane burning was essential to SOM accumulation against conventional management. In the no-tillage system, in a period of 7 years, it was possible to verify a sequestration rate ranging from 0.15 to 5.29 Mg CO2 ha-1 year-1. In relation to SOM stability by LIF, no-tillage presented lower degree of humification, due to input labile OM. The results obtained under no-tillage cropping system after 22 years are probably associated with the kind of soil analyzed. In Latossols, with high amount of clay, there may be a physical protection of OM, probably preventing structural changes in this material, even after a long period without soil disturbing. Another important factor is that C sequestration studies depend on the evaluated area, such as experiment outline, historical area, time, climate conditions, C decomposition rates, vegetal biomass production and residue input.

Solos com horizonte A escurecido, com presença de artefatos humanos como cerâmicas, ossos e/ou conchas, alta saturação por bases, carbono orgânico e carvões são denominados comumente de Terras Pretas de Índio (TPI), de ampla ocorrência na região Amazônica. Tais características tornam estes solos muito favoráveis para o cultivo agrícola, sobretudo pelo elevado conteúdo de matéria orgânica do solo (MOS). No entanto, dentre as questões ainda não desvendadas quanto à gênese destes solos, está a natureza e mecanismos de retenção desta matéria orgânica nas TPI. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi elucidar a natureza química da MOS em solos com horizonte A antrópico e em solos de referência (sem horizonte A antrópico). Para isso, dois perfis de TPI e um perfil de referência foram selecionados na área do Campo Experimental do Caldeirão no município de Iranduba - AM. Amostras de todos os horizontes foram coletadas e submetidas ao fracionamento físico e químico da matéria orgânica, gerando as frações: i) (FLL); ii) Leve oclusa (FLO); iii) extraível com NaOH (EX) iv) Resíduo (RES). Todas elas foram caracterizadas por meio da pirólise CG/EM. A FLL e EX estão presentes em quantidades maiores nas TPI, devido, respectivamente, ao maior imput de mateiral fresco promovido intencionalmente pelo homem nestas áreas e à maior humificação deste material. Por outro lado a FLO foi maior no perfil de referência. A FLL possui alta expressão da liteira, sendo constituída, sobretudo por materiais vegetais e carvões. A FLO teve alta variabilidade composicional, no entanto de modo geral possui semelhança com a FLL, mas é menos enriquecida em derviados do BC (compostos poliaromáticos) e maior quantidade de material vegetal fresco (ligninas). No entanto, esta fração contribui muito pouco para o carbono total do solo. Entre os diferentes perfis, a principal diferenciação ocorreu na FLL, que possuiu menos levoglucosan e mais poliaromáticos nos perfis antrópicos, o que mostra, portanto, condições mais avançadas de mineralização e enriquecimento relativo em BC. No entanto, no geral há maior abundância de compostos aromáticos nos perfis de TPI, demonstrando maior contribuição de BC. A fração do resíduo mostrou, grande contribuição de compostos alifáticos. No entanto quando compara-se os diferentes perfis, as TPI são enriquecidas com compostos poliaromáticos, reforçando novamente a contribuição do BC. Não foi possível, com os métodos de extração e fracionamento utilizados, afirmar se os produtos derivados do BC nesta fração estão realmente ligados a fração mineral ou estão presentes no RES por serem insolúveis em alcalino. Nesse sentido, conclui-se que há uma grande contribuição do BC para a estabilização (pelo mecanismo da recalcitrância química) da MO nos perfis de TPI nas diferentes frações e, além disso, verificou-se também nestes perfis estágios mais avançados de decomposição, concordando com o fato de que nas TPI há um maior grau de humificação da MO. / The Anthrosols known as Amazon Dark Earths (ADE) are peculiar soils found in Amazonian Forest, presenting dark coloured A horizons that combine the following features: presence of human artefacts, bones and shells; high levels of organic carbon and coal; and a high base saturation index. Such characteristics are an advantage for agriculture practices, even in the current days. However, their genesis mechanisms are still poorly understood, especially the processes related to organic matter fixation. This contribution aims to elucidate the chemical nature of soil organic matter (SOM) in some Anthrosols and reference soils (without Anthropic A horizons), comparing two pedons with the referred characteristics in the county of Iranduba (Amazon State, Brazil). Soil samples were physically and chemically fractioned, into the following groups: i) FLL, ii) light occluded (FLO), iii) NaOH extractable (EX); iv) residual (RES). SOM samples were chemically characterized using the CG/EM pyrolysis technique. The FLL and EX fractions are more common in IDA soil samples due to the high inputs of fresh plant materials intentionally introduced by human groups in the past, and to the high degree of humification. The FLO fraction was higher in the reference soil samples (without Anthropic A horizons). The FLL fraction was more expressive in the litter samples, consisting of plant materials and coal. The FLO fraction presented a high compositional variability but similar to FLL fraction, less enriched in polyaromatic compounds (BC) and fresh plant materials (lignin). Nevertheless, this fraction represents a minor contribution to total organic carbon of soils. Within the different pedons, the main difference was observed in the FLL fraction, less enriched in levoglucosan and polyaromatic compounds in the Anthrosols. It suggests a rapid mineralization of organic matter and high contribution of BC compounds in these soils. In general, the BC compounds are a major control in Anthrosols. The residual fraction shows high levels of aliphatic compounds. However, in the Anthrosols the BC compounds maintain a high level. It was not possible to determine whether the BC bearing compounds are bound to the mineral fraction or belong to RES fraction (low solubility in high pH values). The BC compounds must contribute significantly to SOM stabilization in the different fractions of Anthrosols pedons (chemical recalcitrance mechanism). Moreover, decomposition degree of SOM is higher in the Anthrosols, in agreement to the high degree of humification.

Os solos tropicais altamente intemperizados apresentam elevada capacidade de adsorção de fósforo. Vários fatores podem influenciar a adsorção de P nestes solos, dentre eles destaca-se o teor de matéria orgânica. Os mecanismos envolvidos neste processo estão relacionados à liberação de ácidos orgânicos oriundos da decomposição da matéria orgânica, podendo ser de baixa massa molecular tais como, malato, oxalato ou citrato, ou de elevada massa molecular como ácidos húmicos e fúlvicos, que atuam na complexação do Fe ou Al em solução ou na superfície dos colóides, que por meio de troca de ligantes reduz assim a adsorção de P. O presente trabalho constou de quatro estudos, ambos realizados em casa-de-vegetação do Departamento de Ciência do Solo da ESALQ/USP, tendo como objetivos: (i) verificar o efeito da adição de ácidos orgânicos e fontes de substâncias húmicas, na disponibilidade de P em solos com diferentes capacidades de adsorção. Os tratamentos compreenderam 2 tipos de solo (Latossolo vermelho amarelo - LVA e LV), 2 fontes de P (Fosfato monocálcico - FMC p.a. e Fosfato natural reativo de Arad - FNR), 2 fontes de ácidos orgânicos de baixa massa molecular - AOBM (ácido cítrico - AC e ácido oxálico - AO), 2 fontes de substâncias húmicas (condicionador orgânico de solo - CO e turfa -TF)). As doses de AOBM foram de 0, 2, 4 e 8 mmol kg-1 e CO de 0, 150, 300, 600 L ha-1 e de TF 0, 20, 40, e 80 t ha-1; (ii) avaliar a eficiência agronômica de fontes de fósforo com solubilidade variável em água, com e sem adição de matéria orgânica. Os tratamentos constaram de 2 tipos de solo (LVA e LV), 2 fontes de P (Superfosfato triplo - SFT e Fosfato natural reativo - FNR), 3 doses de P (0, 50 e 100 mg kg-1 de P) e 3 doses de turfa - TF, correspondendo a 0, 25 e 50 t ha-1; (iii) avaliar o efeito da adição de fontes de substâncias húmicas na eficiência agronômica das fontes de P. Os tratamentos constaram de 2 solos (LVA e LV), 2 fontes de P (SFT e FNR) e 2 fontes de substâncias húmicas - FSH (CO e TF) e (iv) avaliar o efeito da adição e forma de aplicação de ácido cítrico na eficiência agronômica das fontes de P. O ácido cítrico (AC) foi adicionado nas doses de 0, 4 e 8 mmol kg-1 de AC, sendo as formas de aplicação avaliadas foram: (a) plantio (a dose completa de AC foi aplicada no plantio); (b) reposição = plantio + reposição (a dose completa de AC foi aplicada no plantio, sendo feito a reposição aos 7, 14, 21 e 28 dias de AC correspondendo a 50 % das doses iniciais; (c) parcelado (as doses de AC foram parceladas em 4 vezes). Os resultados obtidos permitem concluir que: a adição de ácidos orgânicos de baixa massa molecular e fontes de substâncias húmicas aumentou a disponibilidade de P, com maiores efeitos nos solos de baixa capacidade de adsorção de fósforo. O aumento da eficiência agronômica relativa após a adição de turfa foi maior para o fosfato natural reativo, quando comparado ao superfosfato triplo. A eficiência agronômica das fontes SFT e FNR é maior após a adição de condicionador orgânico a base de substâncias húmicas, quando comparado a adição de turfa. A eficiência agronômica relativa das fontes SFT e FNR é maior com a reposição do AC, quando compara a aplicação em dose única no plantio ou parcelado. / Tropical soils highly intemperized show increased capability on phosphorus (P) adsorption. Several factors may influence P adsorption in such soils, but special attention must be paid on the organic matter level. Mechanisms involved in this process are related to the release of organic acids derived from the decomposition of the organic matter, which may either have low molecular weight such as malic acids, oxalate and citrates; or may have high molecular weight such as humic and fulvic acids, that act in the complexation of ferric iron and aluminum either in solutions or on colloids surfaces, which, due to a shift of ligands, decrease P adsorption. This research work is comprised by four different studies, all of them performed under greenhouse conditions in the Department of Soil Sciences at ESALQ/USP, mainly aiming to: (i) verify the effect of the addition of organic acids and sources of humic substances on the availability of P in soils with different adsorption capacity. Treatments were performed in two types of soils (Red- Yellow Latosol LVA and LV), two sources of P (monocalcium phosphate - FMC p.a. - and Arad-reactive natural phosphate - FNR), 2 sources of low molecular weight organic acids - AOBM - (citric acid and oxalic acid) and 2 sources of humic substances (soil organic conditioner - CO - and peat - TF). Doses of AOBM were 0, 2, 4 and 8 mmol kg-1, doses of CO were 0, 150, 300 and 600 L ha-1 and doses of TF were 0, 20, 40 and 80 t ha-1; (ii) evaluate the agronomic efficiency of phosphorus sources with variable water solubility, with and without the addition of organic matter. Treatments consisted of two kinds of soils (LVA and LV), two sources of P (triple superphosphate - SFT - and reactive natural phosphate - FNR), three doses of P (0, 50 and 100 mg kg-1) and three doses of peat, corresponding to 0, 25 and 50 t ha-1; (iii) evaluate the effect of the addition of humic substances sources on the agronomic efficiency of P sources. Treatments consisted of 2 soils (LVA e LV), 2 sources of P (SFT and FNR) and 2 sources of humic substances - FSH (CO and TF); and (iv) evaluate the effect of the addition and the way of application of citric acid on the agronomic efficiency of P sources. Citric acid was added in doses corresponding to 0, 4 and 8 mmol kg-1 AC, and exposure methods assessed were: (a) planting (full AC dose applied during planting); (b) reposition = planting + reposition (full AC dose was applied during planting, with the reposition of AC on the 7th, 14th, 21st and 28th day corresponding to 50% of initials doses; (c) partitioned (AC doses were partitioned in four times). Results obtained allowed us to conclude that the addition of low molecular weight organic acids and humic substances sources increased the availability of P, with grater effects in soils of low capacity of P adsorption. The increase on relative agronomic efficiency after the addition of peat was higher for reactive natural phosphate, when compared to triple superphosphate. Agronomic efficiency of SFT and FNR sources is higher when compared to peat addition. Relative agronomic efficiency of SFT and FNR sources was higher with the repositioning of AC, when compared to the exposure to a single dose during planting or partitioned.

Stable carbon isotope analyses of the humin fraction of the soil organic matter were conducted on more than 160 soil profiles from Tikal, Guatemala. The profiles were collected from near areas associated with the earthworks of Tikal; an ancient ditch and parapet construction hypothesized to have formed ancient boundaries of the polity. In addition to the isotope analyses, the physical and chemical characteristics of the horizons were determined. Maize, a C4 plant, formed an integral part of the ancient Maya diet and is the only known C4 plant cultivated by the Maya. Prior to and subsequent to the ancient Maya occupation of Tikal, the landscape was dominated by C3 forest vegetation. Over the centuries C4 plant biomass including rhizodeposition decomposed to form soil organic matter that contains a distinct C4 signature reflecting the vegetation history of the area. Forested areas anciently cleared for agriculture were identified through interpretation of significant isotopic shifts that signaled past vegetation changes. Buried horizons were encountered in the upland depressions and bajo wetlands. The aggraded soil deposits were likely the result of increased human activity related to settlement and agriculture. The buried horizons and the overlying sediments exhibited stable carbon isotope shifts associated with forest clearance and maize agriculture. Geospatial analysis of the stable carbon isotope ratios indicated that ancient Maya agriculture was focused on deeper footslope and toeslope soils in both bajos and upland depressions. Some evidence of infield agriculture or food processing was also encountered in connection with ancient settlement at upland locations. The soil data provide insight into ancient land use and sustainability that could potentially contribute to subsistence and population reconstruction models.