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.

Banca: João Andrade de Carvalho Júnior / Banca: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Marco Antonio Rosa do Nascimento / Banca: Valnei Tito / Bancs: Daneila Helena Pelegrine Guimarães / Resumo: Nesta tese relata-se as linhas de pesquisa em que a docente atuou após o seu doutorado, relacionadas à geração de energia, abordando os seguintes tópicos: características físico-química das matérias primas; processos termoquímicos de conversão e processos de captura de carbono. As produções científicas aqui descritas foram resultados das pesquisas de pós-doutorado da docente e de seus orientados de graduação e pós-graduação, além de supervisões de pós-doutorado e colaborações. Dentre as principais contribuições dos artigos publicados, cita-se o estabelecimento de uma relação direta entre a energia de ativação e o atraso de ignição. A combinação entre os resultados obtidos nas análises físico-químicas e do comportamento da fluidinâmica de combustíveis alternativos renováveis também foi investigada a fim de prever os parâmetros de combustão para os materiais estudados sob condições de combustão em sistema fluidizado. Nas investigações sobre tecnologia de captura e sequestro de carbono, o potencial na aplicação de matérias-primas foi avaliado para minimizar o tempo de testes, uso de recursos e impacto ambiental. Também foi possível obter uma correlação entre a eficiência da dessulfurização com as mudanças nas características físicas da matéria-prima, considerando o desenvolvimento do bloqueio de poros durante a reação gás-sólido entre o dióxido de enxofre e a dolomita. A partir das pesquisas desenvolvidas pela docente foi também possível construir uma infraestrutura adequada no Laboratório de Combustão e Captura de Carbono (LC3) para formar um grupo de pesquisa, visando a área de combustão e mitigação de emissões provenientes da geração de energia / Abstract: This thesis reports the research lines in which the author developed after her doctorate, related to the energy generation, addressing the following topics: physical-chemical characteristics of raw materials; thermochemical conversion processes and evaluation and carbon capture processes. The scientific output described in this thesis have resulted from postdoctoral researches of the author and data obtained by undergraduate, graduate, and postgraduate students advised by the author, as well as results of collaborations. Among the leading contributions of the author's papers, it is mentioned the establishment of a direct relation between the activation energy and the ignition delay. The combination of the results of the physicochemical properties and the hydrodynamic behaviour of alternative renewable fuels were also investigated to predict the combustion parameters for the studied materials under fluidised bed combustion conditions. In the investigations on carbon capture and sequestration technology, the potential in the application of raw materials was evaluated to minimise the time of tests, resource use, and environmental impact. From the researches developed by the author, it was also possible to construct an adequate infrastructure in the Laboratory of Combustion and Carbon Capture (LC3) to form a research group, aiming the area of combustion and mitigation of emissions from the generation of energy

Orientador: Kátia Luciene Maltoni / Resumo: O solo é considerado, na atualidade, o mais importante reservatório e o mais eficiente estabilizador de carbono orgânico. Por outro lado, a agricultura é considerada a segunda maior emissora de carbono, atrás apenas da emissão gerada por combustíveis fósseis. O carbono orgânico (CO) introduzido nos solos, em sua maior parte via matéria orgânica, tem papel relevante em vários atributos e destacada importância ainda mais em solos arenosos. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi verificar as alterações nos teores e no estoque de CO, a influência deste carbono sobre atributos físicos, químicos e microbiológicos do solo, em áreas de conversão pastagem-eucalipto, de reflorestamento com eucalipto e de cerrado conservado, na região leste do Estado de Mato Grosso do Sul. As coletas de solo foram realizadas nos meses de agosto e setembro de 2014, em campo, nas camadas de 0,0-0,05, 0,05-0,10 e 0,10-0,30 m. Em função do objetivo proposto foram realizadas análises de fertilidade do solo (P, MO, pH, K, Ca, Mg, H+Al, Al, S, B, Cu, Fe, Mn, e Zn), carbono orgânico total e o cálculo do Estoque de Carbono (EstC). Avaliaram-se também os atributos estabilidade de agregados, densidade (Ds), macro e microporosidade, porosidade total (PT), velocidade de infiltração da água no solo, infiltração acumulada de água, resistência mecânica do solo à penetração (RP), carbono da biomassa microbiana (CBM), respiração basal (C-CO2) e quociente metabólico (qCO2) do solo. O delineamento experimenta... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The soil is, in nowadays, considered the most important carbon pool and effective carbon stabilizer. On the other hand, the agriculture is considered the second largest carbon emitting, after fossil fuels. This organic carbon (CO) introduced into the soil, mainly via organic matter, has an important role in soil formation and properties, besides detached importance for sandy soil. This study aimed to verify changes in the organic carbon, amounts and storage, the influence of this on some soil physical properties, on areas of conversion pasture-eucalyptus (EU2), pasture-eucalyptus reforestation (EU15) compared to pasture (PAST) and natural vegetation (CC), in the Mato Grosso do Sul State, eastern region. The soil was sampled with four replications, in the depths of 0.0-0.05, 0.05-0.10 and 0.10 - 0.30 m. Due to the proposed objective it was carried out soil fertility analysis ( P, MO, pH, K, Ca, Mg, H+Al, Al, S, B, Cu, Fe, Mn and Zn), total organic carbon, made if the calculation of carbon stock (EstC), it was determined aggregate stability, bulk density (BD), macro and microporosity, total porosity (TP), water infiltration rate in the soil, accumulated water infiltration , mechanical resistance soil penetration (RP) , microbial biomass carbon (MBC), basal respiration (C-CO2) and metabolic quotient (qCO2). The experimental design was a randomized block consisting of 4 blocks, with nine replicates per block, totaling 36 sampling points per management system to be assessed in thi... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Compreender os ciclos de nutrientes e a dinâmica da matéria orgânica no ecossistema da Amazônia é essencial para o domínio do manejo eficiente da floresta e do solo. O desaparecimento de florestas tropicais, acompanhada de acelerados processos de perda de solo e de matéria orgânica, pelo desmatamento, queimadas e avanço da fronteira agrícola despertam preocupações. As características das substâncias húmicas remetem aos processos de gênese da matéria orgânica, à capacidade de sustentabilidade para os usos múltiplos em cultivos e aparece como indicador da qualidade do solo. O objetivo deste trabalho foi relacionar as características das substâncias húmicas do solo com o seqüestro de carbono em sítios de floresta em clímax, em área moderadamente e intensamente antropizada, ambientes de influência da Rodovia BR-163 - Cuiabá-Santarém, região que experimenta um incremento das ações antrópicas em função do anúncio da pavimentação desta rodovia. Foram determinadas as características das substâncias húmicas pelas técnicas de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise elementar, espectroscopia de fluorescência de luz no UV/Visível, espectroscopia de absorção de luz no UV/Visível, espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) e espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica nuclear (EPR). Os resultados de infravermelho das substâncias húmicas do solo do sítio de floresta em clímax, indicam alta complexidade no arranjo conformacional, denotando-se a presença de elevada humificação do material orgânico, o que é corroborado pelos resultados de fluorescência, onde as características das substâncias húmicas deste ambiente apresentaram maior policondensação e grau de humificação. Utilizando-se a espectroscopia de absorção de luz no UV/Visível, constatou-se que a razão E4/E6 é de 2,27 para solo do ambiente de floresta em clímax. Esse é o menor valor das três frações, o que demonstra que as substâncias húmicas deste sítio estão em estágio elevado de policondensação e apresentam maior quantidade de estruturas aromáticas. Os resultados de RMN indicam que a maior percentagem de carbono aromático está exatamente nas substâncias húmicas do solo do sítio de floresta em clímax. Os resultados de EPR demonstram também que as substâncias húmicas dos solos dos sítios em clímax apresentam maiores números de radicais livres do tipo semiquinona (7,52) dos três ambientes estudados. As substâncias húmicas provenientes dos solos dos sítios com intensa atividade antrópica indicam a presença de menor grau de humificação, pelo número de radicais livres do tipo semiquinona (4,68), menor valor dos três ambientes estudados. Desta forma, as características das substâncias húmicas do solo de ambientes em clímax, pela elevada aromaticidade, policondensação e grau de humificação, proporcionam aumento da biodiversidade, incremento da produtividade, melhoria da estrutura deste solo, contribuindo junto à formação de fração húmica não lábil, bem como maior estabilidade dos complexos organominerais, condições favoráveis para o seqüestro de carbono e mitigação do aumento do efeito estufa. / Understanding the cycles of nutrients and organic matter dynamics in Amazons ecosystem is essential for the domain of efficient management of the forest and soil. The disappearance of tropical forests, accompanied by processes of accelerated loss of soil and organic matter, for the deforestation, forest fires and advancement of agricultural frontier arouse concerns. The characteristics of humic substances refer processes of genesis organic matter, capacity of sustainability for multiple uses in cultures appears as indicator the quality of the organic matter. The objective of this work was to relate the characteristics of humics substances in the soil, with the carbon sequestration in sites of forest in climax, in moderately and intensely area in humans use, environments in Influence of highway BR-163 - Cuiaba-Santarem, a region experiencing an increase in action of the human being according to the announcement of paving the road. There were certain characteristics of humic substances by the Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, elemental analysis, ultraviolet-visible fluorescence spectroscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and electronic paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. The results of infrared of humic substances in soil site of a climax forest, show high complexity in conformal arrangement, showing up the presence of high humification of organic material, which is corroborated by the results of fluorescence, where the characteristics of humic substances this environment polycondensation and had greater degree of humification. Using ultraviolet-visible absorption spectroscopy, it was found that the reason E4/E6 is 2.27 for the environment of forest in climax. This is the lowest of the three fractions, which shows that the humic substances from this site are in high stage of polycondensation and the greatest amount of aromatic structures. The results of NMR indicate that the highest percentage of carbon aromatic is exactly humic substances in soil from site of forest in climax. The results of EPR also demonstrate that the soil humic substances in climax\'s sites show the highest numbers of free radicals semiquinonas type (7.52) in the three kinds of environments studied. The humic substances from the soil of sites with intense human activity indicate the lesser presence of degree humification, for the number of free radicals semiquinona\'s type (4.68), lower value of the three environments studied. Thus, the characteristics of humic substances in soil from environments in the climax for the high aromaticity, polycondensation and degree of humification, provide an increase of biodiversity, increasing productivity, improving the structure of the soil, contributing next to the formation of humic fraction not labile, greater stability of organic minerals complexes, favourable conditions for carbon sequestration and mitigation of increased greenhouse effect.

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.

O aumento das concentrações dos gases-estufa, principalmente o dióxido de carbono, e as mudanças climáticas se tornaram assuntos científico, econômico e político importantes nos últimos anos. O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, do Protocolo de Kyoto concede créditos de carbono comercializáveis para projetos que promovam o seqüestro de carbono nos países em desenvolvimento. Portanto, avaliar a capacidade de absorção de CO2 pela vegetação terrestre é um aspecto importante, o que justifica o interesse em desenvolver modelos de fluxo e troca desse gás em diferentes escalas. O desenvolvimento desses modelos é dificultado pela não-linearidade dos processos ecofisiológicos. Este trabalho apresenta um método de modelagem de fotossíntese no nível da folha, como um primeiro passo para um método de quantificação do potencial de seqüestro de carbono. A técnica utilizada foi a de redes neurais artificiais, uma vez que ela permite ajustar relações não lineares entre as variáveis de entrada e de saída. O trabalho foi divido em duas partes: fitomonitoração e modelagem. A fitomonitoração foi realizada em jatobá (Hymenaea courbaril), durante um ano. Medindo-se variáveis fisiológicas: taxa de fotossíntese, taxa de transpiração, condutância estomática, temperatura da folha, e fluorescência, e variáveis ambientais: concentração de CO2, radiação fotossintética ativa, umidade relativa e temperatura do ar. Uma quantidade de dados inédita para esse tipo de experimento e para essa espécie vegetal foi obtida. A análise dos resultados da fitomonitoração mostra características importantes sobre o comportamento das variáveis fisiológicas em plântulas de jatobá e das variáveis ambientais de seu entorno, casa de vegetação, nas quatro estações do ano. Os dados coletados foram utilizados para a modelagem da rede neural. Os treinamentos foram realizados com diferentes combinações de variáveis de entrada para observar qual era o conjunto de variáveis às quais a rede respondia melhor. A análise dos resultados dos treinamentos mostrou que com a técnica de redes neurais é possível atingir uma aproximação da função fotossíntese com 92% de acertos para entradas com dados filtrados. / The increases in greenhouse gas concentrations, mainly carbon dioxide, and the climatic changes have become important scientific, economic, and political subjects in the past years. The Kyoto Protocol establishes the Clean Development Mechanism, which grants carbon credits for projects that promote the sequestration of carbon in developing countries. Therefore, it is important to evaluate the CO2 absorption capacity by terrestrial plants, and this requires the development of gas flow and gas exchange models in different scales. That development is usually complicated, because the ecophysiological processes are non-linear. This work presents a method to model photosynthesis at the leaf level, as a first step toward quantifying the potential of carbon sequestration. The technique used was artificial neural networks (ANNs), as it allows the adjustment of non-linear relationships between input and output variables. The work was divided in two parts: phytomonitoring and modeling. The phytomonitoring was accomplished in jatoba (Hymenaea courbaril) during one year. The following physiologic variables were measured: photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance, leaf temperature, and fluorescence; and environmental variables: CO2 concentration, photosynthetic activity radiation, relative humidity, and air temperature. An unprecedented amount of data for that type of experiment and for that plant species was obtained. The analysis of these data showed important characteristics about the relationship of the physiologic variables in Hymenaea courbaril and the environmental variables, in the four seasons. The data collected were used for the modeling and fine-tuning of the neural network. The network was trained with different combinations of input variables to observe to which group of variables the neural network responded better. The analysis of the training results showed that with the ANN technique it is possible to achieve a very good approximation of the photosynthesis function, with 92% success rate for entries consisting of filtered data.

O desmatamento da floresta amazônica tem causado preocupação na sociedade civil e científica mundial demandando pesquisas que busquem mitigar os impactos ambientais provocados por esse fenômeno. Esta tese tem como objetivo central analisar o uso dos sistemas agroflorestais à base de cacau como alternativa para recuperação de áreas degradadas pelo desmatamento da floresta Amazônica brasileira. Portanto, são aprestados três trabalhos que abordam essa temática. O primeiro estudo realiza uma pesquisa documental da produção científica na Amazônia brasileira sobre os sistemas agroflorestais com cacau (Theobroma cacao L.) buscando identificar os principais escopos nos quais essas pesquisas estão inseridas, assim como, subsidiar a prospecção de escopos complementares para futuras pesquisas. O segundo estudo analisa a utilização de sistemas agroflorestais à base de cacau como alternativa de cobertura vegetal sustentável para recuperação das áreas degradadas na Amazônia brasileira, assim como, compara os rendimentos de dois sistemas agroflorestais, um indicado pela pesquisa agropecuária e outro alternativo, implantado em área de produtor rural. Finalmente, o terceiro estudo analisa o crescimento e rendimento de madeira das plantas de mogno (Swietenia macrophylla King) utilizadas como sombreamento definitivo em sistemas agroflorestais à base de cacau implantadas em uma propriedade rural localizada no Estado do Pará, na Amazônia brasileira, em solos do tipo Terra Rocha Estruturada e Podzólico Vermelho Amarelo. Os resultados mostram que mais de 47 espécies vegetais de valor comercial nativas da região ou exóticas são contempladas nos diferentes sistemas agroflorestais à base de cacau cultivados na região. Os indicadores de rentabilidade obtidos dos dois sistemas analisados indicam que esses sistemas são viáveis financeiramente e podem ser financiados pelo programa oficial de crédito rural destinado a implantação de sistemas agroflorestais na Amazônia, o FNO-Biodiversidade, assim como, que as quantidades de carbono atmosférico sequestrada por esses sistemas se aproximam as das florestas nativas. E finalmente, que as plantas de mogno utilizadas como sombreamento nesses sistemas tiveram bom desenvolvimento em altura e diâmetro e o rendimento de madeira foi superior ao encontrado em condições naturais nas florestas da região. Esses resultados sugerem que os sistemas agroflorestais à base de cacau são uma alternativa econômica e ecologicamente sustentáveis para recompor a cobertura vegetal das áreas degradadas pelo desmatamento na Amazônia brasileira, além de proporcionar a mitigação dos danos ambientais provocados pelo desmatamento. / The deforestation of the Amazon rainforest has caused concern in civil society and global scientific research in fact demanding mitigate environmental impacts caused by this phenomenon. This thesis aims to analyze use of central agroforestry to cocoa as an alternative for recovery of degraded areas by deforestation of the Amazon rainforest in Brazil. So are three works that discuss this dressed. The first study performs a documentary research of the scientific production in the Brazilian Amazon on agroforestry systems with Cacao (Theobroma cacao l.) seeking to identify the main scopes in which these searches are included, as well as subsidizing the prospect for additional scopes for further research. The second study examines the use of agroforestry systems based on cocoa as an alternative sustainable vegetation cover for recovery of degraded areas in the Brazilian Amazon, as well as, compares the income of two agroforestry systems, an agricultural research and indicated another alternative, deployed in the area of rural producer. Finally, the third study examines the growth and yield of wood plants of mahogany (Swietenia macrophylla King) used as final shading in agroforestry cocoa base deployed in a country estate in the Pará State, in the Brazilian Amazon, in soils of the Earth type Structured Rock and Red Yellow Podzolic. The results show that over 47 species of plants native to the region or business value are considered exotic in different agroforestry systems based on cacao grown in the region. The profitability indicators obtained from two systems analyzed indicate that these systems are financially viable and can be financed by the program officer rural credit aimed at implementation of agroforestry systems in the Amazon, the FNO-biodiversity, as well as the amounts of atmospheric carbon sequestered by these systems approach the native forests. And finally, the plants of mahogany used as shading on these systems have had good development in height and diameter, and yield of wood was superior to that found in natural conditions in the forests of the region. These results suggest that the cocoa-based agroforestry systems are an economically and ecologically sustainable alternative to recompose the vegetal covering of areas degraded by deforestation in the Brazilian Amazon, in addition to providing the mitigation of environmental damage caused by deforestation.

O aumento das concentrações dos gases-estufa, principalmente o dióxido de carbono, e as mudanças climáticas se tornaram assuntos científico, econômico e político importantes nos últimos anos. O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, do Protocolo de Kyoto concede créditos de carbono comercializáveis para projetos que promovam o seqüestro de carbono nos países em desenvolvimento. Portanto, avaliar a capacidade de absorção de CO2 pela vegetação terrestre é um aspecto importante, o que justifica o interesse em desenvolver modelos de fluxo e troca desse gás em diferentes escalas. O desenvolvimento desses modelos é dificultado pela não-linearidade dos processos ecofisiológicos. Este trabalho apresenta um método de modelagem de fotossíntese no nível da folha, como um primeiro passo para um método de quantificação do potencial de seqüestro de carbono. A técnica utilizada foi a de redes neurais artificiais, uma vez que ela permite ajustar relações não lineares entre as variáveis de entrada e de saída. O trabalho foi divido em duas partes: fitomonitoração e modelagem. A fitomonitoração foi realizada em jatobá (Hymenaea courbaril), durante um ano. Medindo-se variáveis fisiológicas: taxa de fotossíntese, taxa de transpiração, condutância estomática, temperatura da folha, e fluorescência, e variáveis ambientais: concentração de CO2, radiação fotossintética ativa, umidade relativa e temperatura do ar. Uma quantidade de dados inédita para esse tipo de experimento e para essa espécie vegetal foi obtida. A análise dos resultados da fitomonitoração mostra características importantes sobre o comportamento das variáveis fisiológicas em plântulas de jatobá e das variáveis ambientais de seu entorno, casa de vegetação, nas quatro estações do ano. Os dados coletados foram utilizados para a modelagem da rede neural. Os treinamentos foram realizados com diferentes combinações de variáveis de entrada para observar qual era o conjunto de variáveis às quais a rede respondia melhor. A análise dos resultados dos treinamentos mostrou que com a técnica de redes neurais é possível atingir uma aproximação da função fotossíntese com 92% de acertos para entradas com dados filtrados. / The increases in greenhouse gas concentrations, mainly carbon dioxide, and the climatic changes have become important scientific, economic, and political subjects in the past years. The Kyoto Protocol establishes the Clean Development Mechanism, which grants carbon credits for projects that promote the sequestration of carbon in developing countries. Therefore, it is important to evaluate the CO2 absorption capacity by terrestrial plants, and this requires the development of gas flow and gas exchange models in different scales. That development is usually complicated, because the ecophysiological processes are non-linear. This work presents a method to model photosynthesis at the leaf level, as a first step toward quantifying the potential of carbon sequestration. The technique used was artificial neural networks (ANNs), as it allows the adjustment of non-linear relationships between input and output variables. The work was divided in two parts: phytomonitoring and modeling. The phytomonitoring was accomplished in jatoba (Hymenaea courbaril) during one year. The following physiologic variables were measured: photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance, leaf temperature, and fluorescence; and environmental variables: CO2 concentration, photosynthetic activity radiation, relative humidity, and air temperature. An unprecedented amount of data for that type of experiment and for that plant species was obtained. The analysis of these data showed important characteristics about the relationship of the physiologic variables in Hymenaea courbaril and the environmental variables, in the four seasons. The data collected were used for the modeling and fine-tuning of the neural network. The network was trained with different combinations of input variables to observe to which group of variables the neural network responded better. The analysis of the training results showed that with the ANN technique it is possible to achieve a very good approximation of the photosynthesis function, with 92% success rate for entries consisting of filtered data.

Orientador: Juliano Carlos Calonego / Coorientador: Carlos Alexandre Costa Crusciol / Banca: Fabio Fernando de Araujo / Banca: Rogério Peres Soratto / Resumo: A calagem destaca-se entre as práticas agrícolas mais eficientes em resolver os problemas relacionados à acidez do solo, entretanto resulta em emissões de gases de efeito estufa (GEE), principalmente CO2. É possível que o aumento no desenvolvimento radicular no perfil do solo e da biomassa aérea, decorrente da aplicação de corretivos de acidez, como o calcário, e de condicionadores, como o gesso agrícola, promova maior retorno de C ao solo na forma de resíduos, o que pode favorecer a fixação do CO2 da atmosfera no solo. Desta forma objetivou-se avaliar a emissão de gases de efeito estufa, bem como possíveis alterações no estoque de carbono do solo, em função da correção da acidez do solo utilizando calcário e gesso em sistema semeadura direta (SSD), além da emissão de carbono equivalente por unidade de massa de grãos produzida pelo feijoeiro. O presente trabalho é parte de um experimento de longa duração, instalado em 2002/03, na Fazenda Experimental Lageado, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP, em Botucatu (SP). Após a colheita do trigo em julho de 2014 semeou-se em outubro do mesmo ano milheto para produção de palha, e posteriormente a dessecação da área foi realizada a semeadura da cultura do feijão, no ... / Abstract: Liming stands out among the most efficient agricultural practices in solving the soil acidity-related problems, however results in emissions of greenhouse gases (GHGs), particularly CO2. It is possible that the increase in root development in the soil profile and biomass, resulting from the application of soil correctives such as limestone and conditioners such as agricultural gypsum, promote greater return of C to the soil in the form of waste, which can promote the fixation of CO2 from the atmosphere into the soil. Thus aimed to evaluate the emission of greenhouse gases, and possible changes in the stock of soil carbon, depending on soil acidity correction using lime and phosphogypsum in no-tillage, in addition to carbon emissions equivalent per unit mass of grain produced by bean plants. This work is part of a long-term experiment, installed in 2002/03, at Lageado Experimental Farm, belonging to the College of Agricultural Sciences - UNESP in Botucatu (SP). After the wheat harvest in July 2014 the millet was sown in October of that year to produce straw, and after the desiccation of the area its was held the sowing of bean crop in early December 2014. The experimental design was performed in randomized block, in a split plot scheme, with four repetitions. The plots consisted of four liming rates (0, 1000, 2000 and 4000 kg ha-1) and the subplots of two rates of phosphogypsum (0 to 2100 kg ha-1). The following evaluations were performed: total organic carbon and total soil nitrogen, stock of C and N of the soil, C and N microbial biomass of the soil and the contents of C and N in the dry matter. It were determined the CO2 streams; CH4 and N2O by static chambers in the periods 1; 3; 5; 8; 15; 30 days after sowing of millet and 1; 3; 5; 8; 15; 30; 60; 90 days after sowing the beans, totaling 15 sampling periods. It was observed that the higher CO2 emissions are related to the CMBS content, which is ... / Mestre

SACRAMENTO, J. A. A. S. Estoques e fluxos de C e N em Sistemas agrícolas tradicional e agroflorestais no Semiárido brasileiro. 2012. 76 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Solos e Nutrição de Plantas) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2014-09-11T16:46:18Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_jaassacramento.pdf: 1162810 bytes, checksum: 1709bb3360f0140cdbc1f905255069ac (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-09-11T23:23:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_jaassacramento.pdf: 1162810 bytes, checksum: 1709bb3360f0140cdbc1f905255069ac (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-11T23:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_jaassacramento.pdf: 1162810 bytes, checksum: 1709bb3360f0140cdbc1f905255069ac (MD5) Previous issue date: 2012 / The objective was to assess the changes promoted in the stocks and flows of C and N from the soil by farming systems agroforestry (agrosilvipasture - AGP and silvipasture - SILV) and traditional (TR), compared to natural vegetation of Caatinga (VN), after 13 years, the experiment was installed on a typical Ortic Chromic Luvisol, the city of Sobral, Ceará. Soil samples were collected at depths 0-6, 6-12, 12-20, 20-40 and 40-60 cm, relief in four replicates per. Was determined by the total carbon carbon (TOC); total nitrogen (NT) and bulk density. The gas flow was measured using an analyzer in the field of O2, CO2, NO / NO x and SO 2 (UNIGAS Eurotron 3000). To this end, were used for still cameras based on galvanized steel and PVC cover installed in the field. The sampling was done in three replicates, considering the relief plan, convex and concave in each study situation. For each determination were performed triplicate, totaling nine chambers for relief. Soil samples were collected for determination of soil bulk density (Ds) and particle (Dp) and gravimetric moisture (Ug), which allowed the calculation of total porosity (Pt) and the pore space filled with water (EPPA). Among the agroforestry systems studied, the silvipasture, long-term, promoted greater reductions in C stocks and N, the system promoted agrossilvipastroil lower losses and represents a sustainable alternative to sequestration of soil C and N in the Brazilian semi-arid conditions. The traditional cropping system provided a reduction of 58.87 and 9.57 (Mg ha-1), which meant, a reduction of 6.5 and 1.06 (Mg ha-1), for those of TOC and TN, respectively. These results demonstrate the inadequacy of this system for the Brazilian semi-arid conditions. The concave topography (AGP) and flat (SILV) showed the highest values of TOC. For NT the concave shape (VN, AGP, and SILV) showed the highest values. Flows of C-CO2 varied with the time, AGP and SILV being similar to NV in the wet season, while in the dry season are higher. The TR has a different behavior, being higher during the wet season and similar to AGP and SILV in the dry. The flow behavior of NO present without a tendency similar to C-CO2: AGP and SILV presents similar to each other in the wet season, but smaller than VN. During the dry SILV and VN are larger than AGP. In TR NO was not detected in the two periods. The convex shape of relief TR system showed the highest values of C-CO2 fluxes in the wet season. In the dry season were found higher values of C-CO2 flows in AGP, SILV and RT, compared to NV flat terrain. Soil moisture was the variable most correlated with the fluxes of NO, what might be observed in systems SILV and AGP and VN convex reliefs. / Objetivou-se avaliar as alterações promovidas nos estoques e fluxos de C e N do solo por sistemas agrícolas agroflorestais (Agrossilvipastoril – AGP e Silvipastoril – SILV) e tradicional (TR), comparativamente à vegetação natural de Caatinga (VN), após 13 anos, em experimento instalado sobre um Luvissolo Crômico Órtico típico, no município de Sobral, Ceará. Amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-6, 6-12, 12-20, 20-40 e 40-60 cm, em quatro repetições, considerando os relevos plano, convexo e côncavo em cada situação de estudo. Nestas amostras foram determinados o carbono orgânico total do solo (COT), nitrogênio total (NT), densidades do solo (Ds) e de partícula (Dp) e a umidade gravimétrica (Ug), o que possibilitou o cálculo da porosidade total (Pt) e o espaço poroso preenchido por água (EPPA). O fluxo dos gases foi quantificado no campo utilizando um analisador de O2, CO2, NO/NOX e SO2 (Unigás Eurotron 3000). Para tanto, foram utilizadas câmaras estáticas com base de aço galvanizado e tampa de PVC instaladas no campo em triplicatas, totalizando nove câmaras por relevo. Entre os sistemas agroflorestais estudados, o silvipastoril, em longo prazo, promoveu maiores reduções nos estoques de C e N, enquanto que agrossilvipastoril promoveu menores perdas, representando uma alternativa sustentável para o sequestro de C e N do solo nas condições semiáridas brasileira. O sistema de cultivo tradicional (TR) apresentou redução no período 13 anos de 58,87 e 9,57 Mg ha-1 (6,5 e 1,06 Mg ha-1 ano-1) dos estoques de COT e NT, respectivamente, o que comprova a não adequação deste sistema para as condições semiáridas brasileiras. Os relevos côncavo (AGP) e plano (SILV) apresentaram os maiores valores de estoques de COT, enquanto que para o NT, a forma côncava apresentou os maiores valores, no caso VN, AGP e SILV. Os fluxos de C-CO2 variaram com a época, sendo AGP e SILV semelhantes à VN no período úmido, enquanto no período seco estes mesmos sistemas foram maiores. O TR apresenta comportamento diferenciado, sendo maior no período úmido e semelhante ao AGP e SILV no seco. Os fluxos de NO apresentaram comportamento com tendência diferente do C-CO2: AGP e SILV apresentaram-se semelhantes entre si no período úmido, porém menores que VN. No período seco, SILV e VN foram maiores que AGP. No TR, o NO não foi detectado nos dois períodos. O relevo convexo no TR apresentou os maiores valores de fluxos de C-CO2 no período úmido. No período seco foram encontrados maiores valores de fluxos de C-CO2 em AGP, SILV e TR em relação à VN no relevo plano. A umidade do solo foi a variável que mais se correlacionou com os fluxos de NO, o que pôde ser observado nos sistemas SILV e AGP e na VN relevos convexos.