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

O desmatamento e conseqüente uso da terra para pecuária e agricultura são as principais atividades causadoras das emissões de gases do efeito estufa no território brasileiro. Nos últimos 30 anos essa prática tem sido mais intensa no arco do desmatamento da Amazônia, e em particular, nos Estados de Rondônia e Mato Grosso. Atualmente, essa região se constitui na maior área de expansão agrícola do mundo e por isso, faz-se necessário avaliações mais aprimoradas das emissões de gases do efeito estufa. Para avaliar essas emissões é necessário inicialmente, estimar os estoques de carbono do solo e vegetação, antes da intervenção humana. O objetivo desta pesquisa foi estimar os estoques de carbono dos solos dos Estados de Rondônia e Mato Grosso e assim, auxiliar nos cálculos futuros da emissão de gases do efeito estufa devido à mudança do uso da terra. A presente estimativa foi efetuada através das seguintes etapas: constituição de uma base de dados georreferenciados com informações compiladas da literatura, estimativa das densidades dos solos para os perfis onde essa informação é inexistente, padronização das camadas de solos avaliadas através ajuste vertical da profundidade do perfil e finalmente, cálculo dos estoques de carbono do solo. A superfície dos estados de Rondônia e Mato Grosso foi dividida em 11 ecorregiões geradas através da sobreposição de mapas temáticos sobre solos, clima, vegetação nativa, topografia entre outros utilizando-se um Sistema de Informação Geográfica. Essa divisão em ecorregiões é uma recomendação do manual, produzido pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas, que trata dos procedimentos oficiais para estimativa de emissão de gases do efeito estufa em nível nacional. As estimativas dos estoques de carbono foram efetuadas para cada um dos 15 grupos de solos existentes para cada uma das 11 ecorregiões. Os estoques médios de carbono dos solos (expressos em kg C m-2) para cada ecorregião apresentaram os seguintes valores: Alto Xingu (8,7); Bacia Sedimentar do Paraná (9,6); Chapada dos Parecis (12,3); Depressão Araguaia (6,7); Depressão Cuiabá-Paranatinga e região Serrana (10,4); Depressão Guaporé (15,2); Nordeste do Mato Grosso (11,2); Norte do Mato Grosso (9,8); Norte de Rondônia (8,7); Pantanal (7,5) e Rondônia Central (10,4). A integração dos cálculos dos estoques de carbono dos solos de cada uma das 11 ecorregiões que cobrem 1.128.000 km-2 aponta valores de 5,7±0,7 Pg C e 10,4±1,3 Pg C, respectivamente para as camadas 0-30 cm e 0-100 cm. Considerando apenas a camada 0-100 cm pode-se inferir que o total de 10,4 Pg C representa 0,7% do total de carbono estocado nos solos do globo (1576 Pg C). Esse valor é expressivo uma vez que estão concentrados em uma área de 1,12 milhões de km-2, ou seja, 0,008% da superfície total (cerca de 135,21 milhões de km2) dos solos do mundo. As informações aqui geradas são fundamentais para o projeto temático em desenvolvimento no Laboratório de Biogeoquímica Ambiental do CENA/USP, que trata das emissões de CO2 para atmosfera, geradas a partir da decomposição da matéria orgânica devido ao desmatamento e uso agrícola do solo nos Estados de Rondônia e Mato Grosso. / Deforestation and consequent land use for agriculture and husbandry are the main activities that cause greenhouse gas emissions in the Brazilian territory. In the last 30 years these practices have been more intense at the Amazon deforestation arch, particularly in the States of Rondônia and Mato Grosso. Presently, the region represents the largest area of agricultural expansion in the world; therefore, it is necessary to better assess its greenhouse gas emissions. In order to evaluate those emissions it is initially necessary to estimate carbon stocks in soils and vegetations, previously to human intervention. The main objective of the present research was to estimate soil carbon stocks for Rondônia and Mato Grosso states and then assist in the future calculations of greenhouse gas emissions due to land use change. The present estimates were performed by developing the following tasks: constitution of a georreferenced data base with information compiled from the literature, estimate soil bulk density for profiles in which this information does not exist, standardization of soil layers through vertical adjustment of soil profile depth and finally, calculation of soil carbon stocks. The surface of Rondônia and Mato Grosso states was divided in 11 ecoregions generated by overlying thematic maps of soils, climate, native vegetation, topography and others through a Geographic Information System. This division in ecoregions is a recommendation from the guideline produced by the Intergovernmental Panel on Climate Change, that brings the official procedures to estimate the greenhouse gas emission for national scales. The soil carbon stock estimates were done for each one of the 15 soil groups in each of the 11 ecoregions. The mean soil carbon stocks (expressed in kg C m-2) for each ecoregion presented the following values: Alto Xingu (8.7); Bacia Sedimentar do Paraná (9.6); Chapada dos Parecis (12.3); Depressão Araguaia (6.7); Depressão Cuiabá-Paranatinga e região Serrana (10.4); Depressão Guaporé (15.2); Nordeste do Mato Grosso (11.2); Norte do Mato Grosso (9.8); Norte de Rondônia (8.7); Pantanal (7.5) e Rondônia Central (10.4). The integrated soil carbon stock calculations of each one of the 11 ecoregions that cover 1.128.000 km-2 showed values of 5.7±0.7 Pg C and 10.4±1.3 Pg C, for the 0-30 cm and 0-100 cm soil layers, respectively. Considering only the 0-100 cm soil layer it is possible to infer that the total of 10.4 Pg C represents 0.7% of the total carbon stored in the world soils (1576 Pg C). This is a meaningful value since it is concentrated in an area of 1.12 million km-2, i.e., 0.008% of the global soil surface (about 135.21 million km2). The information generated in the present research is essential for the thematic project that has been carried on by the Laboratório de Biogeoquímica Ambiental - CENA/USP, related to the CO2 emissions to the atmosphere, generated from soil organic matter decomposition due to deforestation and agricultural use of soils from Rondônia and Mato Grosso states.

Land use change (LUC) induces modifications on soil organic matter (SOM), which is one of the main source of uncertainty in life cycle assessments of biofuels. In Brazil, currently the world largest producer of sugarcane and second biggest producer of bioethanol, the potential negative effects of LUC has raised doubts about the sugarcane ethanol as a sustainable option. Recently, most of sugarcane expansion has been placed over extensive pastures. Therefore, we conducted a field study within the south-central Brazil, the largest sugarcane-producing region in the world, to evaluate the effects of the most common LUC sequence in sugarcane expansion areas (i.e., conversions from native vegetation to pasture and from pasture to sugarcane) on SOM. Our main hypothesis is that the conversion of degraded pastures to unburnt sugarcane enhance SOM quantity and quality from sites in Brazil. Long-term conversion from native vegetation to pasture induced significant C stock losses (1.01 Mg ha-1 yr-1). In contrast, the conversion from pasture to sugarcane increased C stocks at a rate of 1.97 Mg ha-1 yr-1 down to 0-1.0 m depth. In addition, our findings indicated that SOM assessments restricted to the surface soil layers can generate bias in studies regarding LUC. The main difference in SOM molecular composition undergoing the conversion pasture-sugarcane was the notably higher contribution from compounds associated to fresh litter inputs in sugarcane areas, probably related to the high litter input in sugarcane fields under green management in Brazil. The conversion of areas under native vegetation to pasture decreases both the labile C (LC) and the C management index (CMI), whilst the conversion of pasture to sugarcane increased the CMI according to all evaluated methods. Additionally, the method used to quantify LC and CMI is critical to infer about the LUC effects on SOM. The DayCent model estimated that the conversion native vegetation-pasture caused C losses of 0.34±0.03 Mg ha-1 yr-1, whilst the conversion pasture-sugarcane resulted in C gains of 0.16±0.04 Mg ha-1 yr-1 down to 0.3 m depth. Moreover, simulations showed C decreases of 0.19±0.04 Mg ha-1 yr-1 in sugarcane areas with straw removal for second-generation (2G) ethanol production. However, our analysis suggested that adoption of some best management practices can mitigate these losses, highlighting the application of organic amendments (+0.14±0.03 Mg C ha-1 yr-1). Overall, our study showed that the conversion of pastures to sugarcane has positive effects on SOM quantity and quality, increasing the C savings of Brazilian sugarcane ethanol. Moreover, our findings endorse the potential of sugarcane production to partially recover SOM in degraded pastures. However, most of these gains greatly depends on the high litter input in sugarcane fields under green management, and straw removal for 2G ethanol production is likely to potentially affect SOM in areas of sugarcane expansion in Brazil. Finally, based on land availability and positive effects on SOM, we believe that stakeholders involved with the governance of bioethanol expansion should consider ways to incentivize sugarcane expansion on degraded pastures in Brazil. / Alterações na matéria orgânica do solo (MOS) associadas à mudança de uso da terra (MUT) estão entre as principais fontes de incerteza em avaliações do ciclo de vida dos biocombustíveis. No Brasil, atualmente o maior produtor de cana-de-açúcar e o segundo maior produtor de bioetanol do mundo, os possíveis efeitos negativos da MUT geram questionamentos sobre a efetividade do bioetanol como uma opção sustentável. Grande parte da expansão da cana-de-açúcar ocorre em áreas de pastagem. Nesse sentido, conduziu-se um estudo no Centro-Sul do Brasil, a maior região produtora de cana-de-açúcar do mundo, objetivando-se avaliar os efeitos da MUT vegetação nativa - pastagem - cana-de-açúcar na MOS. A principal hipótese é que a conversão de pastagens degradadas para o cultivo da cana-de-açúcar melhore a qualidade e a quantidade da MOS. A conversão da vegetação nativa para pastagem induz significativas perdas de C no solo (1,01 Mg ha-1 ano-1). Já a conversão dessas pastagens para cana-de-açúcar associa-se a ganhos de C, a uma taxa de 1,97 Mg ha-1 ano-1 até 1m de profundidade. Além disso, avaliações da MOS restritas a camadas superficias relacionam-se a indesejáveis vieses em estudos de MUT. A principal diferença na composição molecular da MOS após a conversão de pastagens para cana-de-açúcar é o aumento na contribuição de formas menos estáveis de C, aspecto associado a alta adição de material vegetal ao solo em áreas de cana-de-açúcar sem queima. A conversão da vagetação nativa para pastagem diminui o C lábil (CL), bem como o índice de manejo de C (IMC), enquanto a conversão da pastagem para a cana-de-açúcar aumenta o IMC de acordo com todos os métodos avaliados. Nesse sentido, o método utilizado para quantificar o CL e o IMC é determinante ao se inferir sobre os efeitos da MUT na MOS. O modelo DayCent estimou que a conversão vegetação nativa-pastagem associa-se a perdas de C no solo de 0,34±0,03 Mg ha-1 ano-1, enquanto a conversão pastagem - cana-de-açúcar associa-se a ganhos de C a 0,16±0,04 Mg ha-1 ano-1 na camada de 0-0,3 m. Além disso, simulações mostraram decréscimos de 0,19±0,04 Mg ha-1 ano-1 do C do solo nas áreas de cana-de-açúcar com remoção de palha para produção de etanol de segunda gereção (2G). No entanto, a adoção de algumas práticas de manejo podem mitigar essas perdas, com destaque para a aplicação de vinhaça e torta de filtro (+0,14±0,03 Mg C ha-1 ano-1). Nosso estudo mostrou que a conversão de pastagens para cana-de-açúcar apresenta efeitos positivos na qualidade e na quantidade da MOS, favorecendo o balanço de C do etanol brasileiro. Nossos resultados endorsam o potencial da cana-de-açúcar em recuperar, parcialmente, os estoques de C em pastagens degradadas. No entanto, esses ganhos são altamente dependentes da alta adição de resíduos vegetais nas áreas de cana-de-açúcar, e a remoção de palha para produção de etanol 2G poderá afetar a MOS em áreas de expansão. Por fim, com base na disponibilidade de áreas e nos efeitos positivos sobre a MOS, meios para estimular a expansão da cana-de-açúcar em áreas de pastagem degradadas no Brasil devam ser considerados.

A colheita sem queima da cana-de-açúcar favorece o acúmulo de resíduos na superfície, aumentando os teores de C e N no solo. A quantificação do N mineralizado é de grande interesse, pois a matéria orgânica do solo (MOS) é o principal reservatório de N para as plantas. Embora a mineralização da MOS forneça quantidades apreciáveis de N mineral, a fertilização nitrogenada se faz necessária para a manutenção de produtividades elevadas na cultura. Devido à espessa camada de palha, a aplicação dos fertilizantes nitrogenados é realizada geralmente sobre o solo, intensificando o processo de volatilização de NH3 quando a uréia é utilizada. A primeira parte deste estudo avaliou e comparou métodos biológicos para estimativa do N mineralizável em solos cultivados com cana-de-açúcar. Foram utilizadas amostras de cinco solos, coletadas nas profundidades de 0-20, 20-40 e 40-60 cm. As amostras de solo foram incubadas aerobiamente a 35°C, durante 32 semanas, e anaerobiamente (waterlogged) a 40°C, por 7 dias. Os teores de areia, silte e argila foram os melhores índices para estimar o N mineralizável do solo. Na incubação aeróbia de longa duração, o N mineralizado acumulado apresentou maior sensibilidade em relação N potencialmente mineralizável para a predição da mineralização líquida de N. A incubação anaeróbia de curta duração pode ser utilizada em rotina de laboratórios. A manutenção do N-NH4+ pré-existente nas amostras proporcionou melhores estimativas do N mineralizável do solo com o método da incubação anaeróbia. O segundo experimento avaliou a variação temporal do N inorgânico em um LATOSSOLO VERMELHO distrófico (LVd) e LATOSSOLO VERMELHO-AMARELO eutrófico (LVAe) relacionada à fertilização nitrogenada em soqueiras de cana-de-açúcar. Os tratamentos constaram das fontes: Ajifer®, cloreto de amônio, nitrato de amônio, uréia e YaraBela NitromagTM, na dose de 100 kg ha-1 de N; uréia nas doses: 50, 100, 150 e 200 kg ha-1 de N e uma testemunha. No LVd, o Ajifer® e YaraBela NitromagTM inicialmente aumentaram os teores de N-NH4+ na camada de 0-20 cm, enquanto que a aplicação de YaraBela NitromagTM, nitrato de amônio, Ajifer® e as doses de 150 e 200 kg ha-1 de N-uréia incrementaram a quantidade de N-NO3- nas profundidades de 0-20 e 20-40 cm. Após 44 dias, o N mineral do solo decresceu abruptamente devido à absorção pelas plantas e imobilização microbiana. A aplicação de N no LVAe não modificou a disponibilidade do nutriente no solo. O terceiro ensaio avaliou a eficiência de um coletor aberto na quantificação do N-NH3 volatilizado da uréia aplicada sobre a palhada de cana-de-açúcar. As perdas de N-NH3 foram estimadas pelo coletor semi-aberto estático (CSA) e coletor aberto com absorvedor envolto em película de politetrafluoroetileno (CA). A uréia foi aplicada superficialmente e em faixa, em tratamentos que corresponderam às doses de 50, 100, 150 e 200 kg ha-1 de N. O CA não alterou a quantidade de N-NH3 volatilizada em relação ao CSA. A eficiência do CA variou de forma não-linear, em função da taxa de N-NH3 volatilizado, com valor médio de 58,4% na faixa de 100 a 200 kg ha-1 de N-uréia. / Harvesting sugarcane without burning favors the straw surface accumulation and C and N storage. Quantification of N mineralization is of great importance because soil organic matter (SOM) is the major N pool for plants. Although SOM mineralization provide appreciable amounts of mineral N, the fertilization is necessary for maintaining high yields. Due to the thick straw layer, the N fertilizer is applied normally above the residue, enhancing the NH3 volatilization process when urea is used. The first part of this study evaluated and compared biological methods to estimate N mineralization in soils cropped with sugarcane. Five soils samples were collected at 0-20, 20-40 and 40-60 cm depths. The soil samples were incubated aerobically at 35°C for 32 weeks, and anaerobic (waterlogged) at 40°C for 7 days for determination of net soil N mineralization. The sand, silt and clay fractions were the best indices for estimating soil N mineralization. The mineralized N accumulated in the long-term aerobic incubation showed higher sensitivity towards N mineralization potential to predict net N mineralization. The short-term anaerobic incubation can be used in laboratories routine. Maintaining the pre-existing NH4+-N of samples was advantageous to improve the mineralizable soil N estimation with the anaerobic incubation method. The second experiment evaluated the temporal inorganic N variation in a Typic Hapludox (TH) and Typic Eutrustox (TE), related to N fertilization of a sugarcane ratoon. The treatments were the sources: Ajifer®, ammonium chloride, ammonium nitrate, urea and YaraBela NitromagTM, at 100 kg ha-1 N dose; urea rates: 50, 100, 150 and 200 kg ha-1 N and a control. In TH, the Ajifer® and YaraBela NitromagTM initially increased the levels of NH4+-N at the 0-20 cm depth, while Ajifer®, ammonium nitrate, YaraBela NitromagTM and rates of 150 and 200 kg ha-1 urea-N raised the amount of NO3--N at 0-20 and 20-40 cm depths. After 44 days, mineral N decreased sharply due to the N uptake by plants and microbial immobilization. The N sources and N-urea rates in TE did not change the soil N availability. The third trial evaluated the effectiveness of an open collector for quantification of NH3-N volatilized from urea applied on sugarcane trash blankets. The NH3-N losses were estimated by semi-open static collector (SOC) and open collector absorber wrapped in polytetrafluoroethylene film (OC). Urea was applied in band on soil surface at rates of 50, 100, 150 and 200 kg ha-1 N. The OC did not alter the amount of NH3-N in relation to SOC. The OC effectiveness ranged non-linearly with the NH3-N rate and showed an average of 58.4% on the range of 100 to 200 kg ha-1 urea-N.

O cultivo de pinhão manso é indicado como uma opção multi-propósito já que além de ser utilizado como matéria-prima para produção de biodiesel, reduzindo as emissões de gases do efeito estufa (GEE) quando este biocombustível é utilizado em substituição aos combustíveis fósseis, também pode estocar C no solo. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar o potencial de sequestro de C no solo em cultivos de pinhão manso, bem como as alterações na qualidade da matéria orgânica do solo (MOS). Para tanto, foram quantificados os estoques de C e N do solo e os fluxos de GEE em cultivos de pinhão manso. O cálculo das taxas de sequestro de C no solo foi efetuado pela diferença entre o acúmulo de C no solo e as emissões de GEE, expressos em C equivalente (C-eq). A qualidade da MOS foi avaliada por meio da análise isotópica, fracionamento físico, índice de manejo do C (IMC), grau de humificação (HFIL) e teores de C e N na biomassa microbiana. A conversão da vegetação nativa em agroecossistemas alterou a quantidade e composição da MOS nos biomas Cerrado, Mata Atlântica e Caatinga, especialmente nas camadas superficiais. O cultivo de pinhão manso manteve os teores e estoques de C e N do solo, independentemente do uso da terra anterior (pastagem, milho ou vegetação nativa), com tendência de aumento em função do tempo de cultivo da cultura. Adicionalmente, a análise isotópica do C e N demostrou que a partir de dois anos de cultivo do pinhão manso há mudanças na composição da MOS. As contribuições do C derivado dos resíduos vegetais do pinhão manso para o C total do solo atingiram 11,5% após 7 anos de cultivo, na camada 0-30 cm. O cultivo de pinhão manso aumentou os teores de C nas frações da MOS, o IMC e os teores de C e N da biomassa microbiana em função do tempo de implantação da cultura, o que evidencia o potencial de melhoria da qualidade da MOS desse sistema a longo prazo. O HFIL foi menor nas áreas de pinhão manso em relação à vegetação nativa, indicando que os incrementos nos teores de C nessas áreas estão associados ao aumento da matéria orgânica menos estável e que a preservação seletiva não é o principal mecanismo de acumulação de C em solos sob pinhão manso. Os fatores de emissão de N2O variaram de 0,21 a 0,46% para doses inferiores à 150 kg ha-1, sendo emitidos 0,0362 Mg ha-1 ano-1 de C-eq quando aplicada a dose média usual no cultivo de pinhão manso (75 kg ha-1 ano-1). O balanço anual entre o acúmulo de C no solo e a emissão dos GEE mostrou que o cultivo de pinhão manso por 7 anos produz saldo positivo, que significou um sequestro de 0,6 Mg ha-1 ano-1 em C-eq. O presente estudo é pioneiro no Brasil e os resultados gerados nesta pesquisa são base para a análise de ciclo de vida do pinhão manso como matéria prima para a produção de biodiesel. / Jatropha cultivation is pointed as a multipurpose option whether is used for biodiesel production reducing greenhouse gases (GHG) emissions when replaces the need for fossil fuels, and also for storing C in the soil. The overall objective of this work was to evaluate the C sequestration potential of soil cultivated with Jatropha, as well as the variations in soil organic matter (SOM) quality. Therefore, C and N stocks were determined and GHG fluxes were measured in Jatropha cultivation. The difference between results from soil C storage and GHG emissions were used to calculate the C sequestration rates, defined as the C-equivalent (C-eq). SOM quality was assessed by isotopic analysis, physical fractioning, C management index (CMI), humufication degree (HFIL) and microbial C and N content. Land use change from native vegetation to agroecosystems altered the amount and composition of soil organic matter located in biomes of Cerrado, Atlantic Forest and Caatinga, especially within the surface layers. Jatropha cultivation preserved soil N and C stocks and contents, regardless of previous land use management (pasture, maize or native vegetation), proning to increase with cultivation time. Additionally, the isotopic analysis of C and N showed changes in SOM after two years with Jatropha cultivation. After 7 years of cultivation, the contribution of carbon derived from Jatropha residues to the total amount of the element stored within the 0-30 cm layer of soil reached 11.5%. The Jatropha cultivation increased the C contents in SOM, the CMI and microbial C and N contents along with cultivation time, which highlights the potential of Jatropha cultivation to improve SOM quality in the long term. HFIL of the areas with Jatropha cultivation showed lower values compared to the native vegetation. This indicates the increments of C contents for the areas planted with Jatropha are associated to the increase of the less stable portion of SOM and that the selective preservation is not the main mechanism responsible for C accumulation in soils under Jatropha cultivation. The N2O emission factors ranged from 0.21 to 0.46% for the doses up to 150 kg ha-1. Considering the average N fertilization rates applied annually in comercial Jatropha cultivation (75 kg ha-1 yr-1), the crop is responsible for the emission of 0.0362 Mg ha-1 yr-1 of C-eq. Moreover, the annual balance between soil C storage and GHG emission indicated that Jatropha cultivation for 7 years is able to contribute to the carbon sequestration accounting for 0.6 Mg ha- 1 yr-1 of C-eq stored in the soil. This study is pioneer in Brazil and the results generated in this research are basis for life cycle analysis of the Jatropha as a feedstock for biodiesel production in Brazil.

A concentração atmosférica dos gases do efeito estufa (GEE), como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e óxido nitroso (N2O), tem aumentado significativamente desde o início da Revolução Industrial e a agricultura contribui de maneira expressiva para este aumento. O solo é um importante reservatório de carbono (C) e nitrogênio (N) e, em função do manejo, parte deste reservatório pode ser liberado para a atmosfera e contribuir para o aumento da concentração de GEE. Contudo, algumas práticas de manejo favorecem o aumento dos estoques de C e N no solo e são de grande importância para mitigar o aquecimento global. O sistema de colheita da cana-deaçúcar sem queima da palhada é uma prática que aumenta a deposição de resíduos sobre a superfície e afeta os estoques de C e N no solo, enquanto a adubação nitrogenada pode influenciar nas emissões de CO2 e N2O. A primeira etapa deste trabalho comparou os estoques de C e N totais e os teores de C na biomassa microbiana do solo em áreas de cana-de-açúcar colhidas com e sem queima da palhada. Nas profundidades 0-10 cm e 10-20 cm, os estoques de C e N foram maiores para o manejo sem queima. Na camada 0-30 cm, os estoques de C representaram 60 e 53 % e os de N representaram 55 e 50 % dos estoques totais acumulados na camada 0-100 cm, para as áreas sem queima e com queima, respectivamente. Em função da adoção do manejo sem queima a taxa de acúmulo de C no solo foi de 0,7 Mg ha-1 ano-1, enquanto o N apresentou uma taxa de redução de 0,25 Mg ha-1 ano-1. Os teores microbianos de C entre 0 e 20 cm de profundidade variaram de 184,20 a 349,27 mg kg-1 nas áreas sem queima e de 198,85 a 291,77 mg kg-1 nas áreas com queima. O tempo de adoção do sistema sem queima favoreceu o aumento do conteúdo de C microbiano no solo. A segunda etapa deste trabalho consistiu na avaliação das emissões de GEE em função da adubação nitrogenada em cana-de-açúcar. Foram realizados três experimentos, onde se comparou o efeito de duas fontes de N mineral: uréia e nitrato de amônio. Em condições de laboratório, testaram-se as doses de 60, 80 e 120 kg ha-1 de N. Foram observadas influências das fontes e doses de N nas emissões de N2O, sendo as maiores emissões associadas à uréia. Em condições de campo, testando as doses de 60, 90, 120 e 180 kg ha-1 de N, observou-se maiores emissões para o nitrato de amônio nas maiores doses. Um terceiro experimento, conduzido no campo, avaliou a influência destas mesmas fontes e doses de N nas emissões de CO2. Alterações nas emissões de CO2 foram observadas apenas em parcelas que receberam adição de uréia, embora a variabilidade dos dados tenha sido grande, comprometendo o ajuste da curva de regressão. / Concentrations of greenhouse gases (GHG), such as carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O), have increased since Industrial Revolution and the agricultural sector significantly contributes to the mentioned increase. Soils are important sinks of carbon (C) and nitrogen (N) and management practices could release part of these pools to the atmosphere and contribute to the increase of GHG concentrations in the atmosphere. However, some management practices promote increase in soil C and N stocks and are very important in mitigating global warming. No burning sugarcane harvest system is a practice that increases straw deposition at the soil surface and affects soil C and N stocks, while nitrogen fertilization could influence CO2 and N2O emissions from soils. The first part of this work compared C and N stocks and microbial biomass C content in sugarcane areas harvested with and without straw burning. In the 0-10 cm and 10-20 cm layers, C and N stocks were higher under no-burning system. In 0-30 cm layer, C stocks represented 60 and 53 % and N stocks accounted for 55 and 50 % of the total stocks accumulated in 0-100 cm depth, for areas under no-burning and burning systems, respectively. Due to no-burning adoption, soil C accumulation rate was 0.7 Mg ha-1 year-1, while N presented losses of 0.25 Mg ha-1 year-1. Carbon content in the microbial biomass for the 0-20 cm depth varied from 184.20 to 349.27 mg kg-1 at no-burning areas and from 198.85 to 291.77 mg kg-1 at burning sites. The period of time under no-burning favored an increase in the soil microbial C. The second part of this work consisted in the evaluation of GHG emissions from nitrogen fertilization under sugarcane cultivation. Three experiments were carried out, where the effects of two mineral N sources were compared: urea and ammonium nitrate. At laboratory conditions, the rates of 60, 80 and 120 kg ha-1 N were evaluated. Influences of sources and rates of N addition to the N2O emissions were observed and the greater emissions were associated with urea. At the field conditions, testing rates of 60, 90, 120 and 180 kg ha-1 of N, showed greater emissions for ammonium nitrate at the bigger rates. A third experiment, carried out under field conditions, evaluated the influences of the same N sources and addition rates in the CO2 emissions. Alterations in the emissions were observed only in plots that received urea, despite the large data dispersion, which compromises the regression adjustment.

A cana-de-açúcar têm despertado o interesse mundial como fonte alternativa de energia renovável. Para que a cultura se estabeleça globalmente como alternativa à produção de bioenergia, questões de sustentabilidade devem ser consideradas. Nesse sentido, a fertilização nitrogenada desempenha papel fundamental, pois influencia a produtividade do canavial e, por outro lado, pode ocasionar impactos ao ambiente se manejada inadequadamente. O objetivo deste estudo foi elucidar questões recentemente levantadas a respeito do manejo da cana-de-açúcar em áreas colhidas sem queima, tais como (i) a colheita mecanizada sucessiva poderá ocasionar degradação física do solo que comprometerá o desenvolvimento do sistema radicular da cultura? (ii) a aplicação de elevadas doses de N sobre a palha e sem o cultivo das soqueiras irá alterar a arquitetura radicular da cana-de-açúcar? e (iii) é possível desenvolver métodos diagnósticos de N do solo para dar suporte ao manejo da adubação nitrogenada da cana-de-açúcar? Três estudos foram desenvolvidos para elucidar as questões acima descritas. Do primeiro capítulo conclui-se que a colheita mecanizada sucessiva do canavial, sem o cultivo da soqueira, altera as propriedades físicas da camada superficial do solo, com efeito negativo na densidade radicular da cultura. Valores de resistência à penetração (RP) inferiores a 0,75 MPa não comprometem o crescimento radicular da cana, porém RP entre 0,75 a 2,0 MPa diminui a densidade radicular e, a partir de 2,0 MPa, há restrição severa ao crescimento radicular. O segundo capítulo apresentou a variação no crescimeno radicular da cana-de-açúcar no ciclo de primeira soqueira, em duas áreas (Usina Santa Adélia, USA e São Martinho, USM) e em função de doses de N aplicadas no plantio (0 ou 120 kg ha-1 N) e na soqueira (0 e 150 kg ha-1 N). O efeito da adubação nitrogenada no crescimento de raízes da cana-de-açúcar variou entre as áreas. Em ambos experimentos, a variação na biomassa de raízes durante o ciclo foi mais influenciada pelas propriedades dos solos do que pelas doses de N. Na área da USM a adubação nitrogenada de soqueira aumentou a densidade de raízes na camada superficial (0-0,2 m) e próximo às plantas (<0,3 m), enquanto que no experimento da USA nenhum efeito foi observado. Não houve efeito residual da adubação nitrogenada de plantio na biomassa e no acúmulo de N nas raízes e na parte aérea. A aplicação de altas doses de N na superfície do solo e sobre a palha não alterou significativamente a arquitetura do sistema radicular da cultura. O terceiro capítulo avaliou a resposta à adubação nitrogenada de soqueira em dez experimentos de campo no Estado de São Paulo. Os solos foram divididos em altamente responsivo, moderadamente responsivos e não responsivos. Estudos subsequentes em laboratório mostraram que os solos diferiram quanto à capacidade de fornecimento de N. A mineralização bruta separou adequadamente os solos quanto à responsividade ao N, enquanto o testes químicos Illinois Soil Nitrogen Test e Destilação a Vapor Direta apresentaram resultados promissores, podendo ser realizados em laboratórios de rotina de análise de solo em um dia de serviço. Estudos adicionais devem ser realizados para verificar a viabilidade de testes de N no solo para melhorar o manejo da adubação nitrogenada da cana-de-açúcar. / Sugarcane has been a promissing crop for renewable energy production around the world. In order to establish sugarcane as a globally alternative for bioenergy production, sustainability issues should be considered. Synthetic nitrogen (N) fertilizers plays a key role in sugarcane production but, if used improperly, causes environmental threats. The goal of this study was to elucidate current questions about sugarcane management in unburned areas, as follows (i) the sucessive mechanical harvesting could decrease the soil physical quality and thus compromise root system development? (ii) applying high N rates over the sugarcane straw, without further cultivation would modify the sugarcane root architecture? and (iii) is it possible to use soil N mineralization indexes in order to improve the N management of sugarcane? Three studies were carried out in order to elucidate the aforementioned issues. The findings of the first study is that successive mechanical harvesting without further soil cultivation modify the physical properties of the superficial soil layer, with negative effects on root density. No limitations on root growth occurs when penetration resistance (PR) is lower than 0,75 MPa, but PR from 0,75 to 2,0 MPa decreases root density and PR higher than 2,0 MPa causes severe restriction to root growth. The second study shows the variation in sugarcane root growth over the first ratoon cycle in two trials (Santa Adelia Mill, USA and Sao Martinho Mill, USM) as related to N rates applied at planting (0 or 120 kg ha-1 N) and to the ratoon (0 and 150 kg ha-1N). The effect of N fertilizer addition in sugarcane rooting varied between sites. In both trials, the variation in root biomass was more influencied by soil properties than by N supply. At USM site, ratoon N fertilization increased root density in the superficial soil layer (0-0,2 m) and close to the plants (<0,3 m), while at the SA site no effect of N was observed. There was no carry over effect from N applied at planting in the evaluated parameters (root and shoot biomass and N accumullation). Applying high N rates over the sugarcane straw does not affect significantly the sugarcane root architecture. The third study assess the N fertilizer response of sugarcane in ten field trials at Sao Paulo State. The soils were categorized in highly responsive, moderately responsive and non-responsives to N fertilization. Further studies developed under laboratory conditions showed differences in the soil\'s N supplying power. The gross mineralization succesfully identified the soils responsiveness to N, and the chemical tests Illinois Soil Nitrogen Test and Direct Steam Distilation showed promising results and can be performed in routine soil analysis in one work day. Further studies are warranted to assess the feasibility in using soil N tests to improve N fertilizer management in sugarcane.

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

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

O desenvolvimento econômico brasileiro depende da crescente produção agropecuária, aliada ao conservacionismo. O sistema de plantio direto é o manejo de solo que reúne o mais amplo conjunto de preceitos da agricultura conservacionista. As áreas agrícolas cultivadas sob plantio direto, entretanto, têm apresentado duas camadas de solo distintas: uma entre, aproximadamente, 0 e 7 cm de profundidade, com condições físicas e químicas favoráveis ao desenvolvimento radicular; e uma entre, aproximadamente, 7 e 20 cm de profundidade, com menor permeabilidade do solo ao ar e a água, elevada resistência à penetração e baixa fertilidade química do solo. Estas condições promovem a concentração do sistema radicular das plantas agrícolas cultivadas na camada mais superficial do solo (0 a 7 cm), motivando perdas de produtividade por estresse hídrico. A magnitude desse problema se estende a mais de 30 milhões de hectares de lavoura cultivada sob plantio direto no Brasil, colocando em risco as projeções de exuberância da agricultura no país. Assim, o desenvolvimento desta tese teve o objetivo de estudar fatores que, além do processo de compactação mecânica do solo, possam estar promovendo a estratificação física e química de solos altamente intemperizados cultivados sob sistema de plantio direto. Dentre os possíveis fatores causadores deste tipo de degradação, foram avaliados: i) a aplicação excessiva de calcário, exclusivamente em superfície, ocasionando, na camada de 0 a 7 cm, a elevação do pH do solo para além do ponto de carga zero do solo, elevando o potencial eletronegativo do solo e por consequência, promovendo a dispersão de argila; ii) a migração da argila dispersa no perfil do solo, pela água de percolação, como um fator promotor de degradação física em subsuperfície; iii) o aporte de fitomassa ao solo em quantidade e qualidade para manter a estabilidade estrutural dos solos cultivados. Os resultados obtidos mostraram que o movimento de calcário no perfil dos solos estudados é muito lento, limitando o efeito deste produto a poucos centímetros abaixo do local onde ele é depositado ou incorporado (2,5 cm em 130 semanas), independentemente da dose aplicada (até 33,2 Mg ha-1). Assim, a calagem superficial promove e intensifica a estratificação dos atributos químicos no perfil do solo, aumentando, demasiadamente, o pH próximo à superfície e sendo ineficiente em mitigar a acidez na subsuperficie destes solos. A concentração de calcário na camada mais superficial dos solos altamente intemperizados aumenta a eletronegatividade do solo, resultando na dispersão de argila. A migração dos argilominerais dispersos no perfil do solo, pela água de percolação, promove uma série de alterações estruturais, incluindo a diminuição da porosidade total e da continuidade dos poros e o aumento da densidade e da resistência do solo à penetração na camada subsuperficial. A diminuição da estabilidade estrutural dos Latossolos sob cultivo também está ligada ao aporte de material orgânico ao solo em quantidade e qualidade inferiores à que ocorre no solo sob sistema nativo. Os Latossolos cauliníticos são mais propensos a diminuição da estabilidade estrutural quando submetidos ao cultivo. Portanto, a recomendação de calagem em solos altamente intemperizados cultivados sob plantio direto, precisa considerar a mineralogia do solo e a possível degradação estrutural promovida pela calagem em excesso. / The economic development of Brazil depends upon the increasing agricultural production associated with conservation practices. The no-tillage system is the soil management practice that brings together the broadest set of principles for conservation agriculture. Areas under no-till system, however, generally have two completely different soils layers: a surface layer, around 0 to 7 cm, with physical and chemical conditions favorable for root development; and a sub-surface layer, around 7 to 20 cm, with lower permeability to air and water, high soil penetration resistance, and low soil fertility. The existence of these stratified layers dramatically restricts the development of the root system into the sub-surface soil layer, which may result in reducing plant productivity by water deficit. This problem exists on more than 30 million hectares cultivated under no-tillage system in Brazil, and can compromise the optimistic projections of agricultural growth in the country. Therefore, more research is necessary to explore challenges that come with no-tillage. The aim of this thesis was to study the factors that can promote the physical and chemical stratification of highly weathered soils cultivated under no-till system. Among the factors that could cause this degradation, the following were studied: i) the application of excessive lime only on surface soil, or into the uppermost soil layer, which can increase its pH to levels beyond of the zero point of charge of soil, raising its electronegative potential and promoting, as a consequence, the clay dispersion; ii) the dispersed clay migration thtough the soil profile, by the percolation water, as a factor of physical degradation of sub-surface of soil cultiveted under no-tillage; and iii) the aplication of phytomass to the soil in insufficient amount and quality to maintain the soil structural stability of the soil. The results of this study showed that lime movement into the deeper soil profile, is very slow, as its impacts are limited to just a few centimeters below of where it is applied or incorporated (2.5 cm after 130 weeks), independent of the applied amount of lime. Thus, the surface lime application intensifies the chemical stratification of the clayey soils under no-tillage, increasing to much the soil pH of the uppermost soil layer, and being inefficient to decrease the soil acidity in the subsurface soil layer. The concentration of lime into the uppermost soil layer can significantly increase the electronegativity of the soil system and result in clay dispersion in the topsoil layer (0 to 5 cm). The resulting clay migration into the soil profile led to a series of structural alterations in subsurface layers, including: decrease of both soil porosity and pore continuity; and increase of both soil bulk density and soil penetration resistance in the sub-superficial layer. The structural stability decreasing of Oxisols under no-till system also is linked with the low addition of organic matter to the cultivated soil, in relation to the non-cultivated soils. The kaolinitic Oxisols are more susceptible to degradation than the gibbsitic Oxisols. Thus, it could be conclude that liming practices (rate and application methods of lime), mainly under no-till systems, need to consider both type and mineralogy of soil, as well as considering soil structure degradation promoted by over-liming in the uppermost soil layer.