Resumo: A caracterizacao da variabilidade espacial de atributos do solo de areas agricolas e uma tarefa importante, pois somada a influencia dos aspectos pedologicos temos uma grande contribuicao do manejo. Neste trabalho foi determinada a estrutura da variabilidade espacial da emissao de CO2, temperatura e umidade em Latossolo Vermelho eutroferrico em tres localidades sob cultivo da cana-de-acucar em sistemas de manejos de cana crua e de cana queimada, no nordeste do Estado de Sao Paulo. As maiores emissoes foram observadas no local sob manejo de cana queimada, num valor medio de 2,05 Êmol m-2 s-1, porem dependencia espacial na emissao de CO2 foi encontrada somente nas areas sob manejo de cana crua. Os modelos de semivariancia foram exponenciais, esfericos e gaussianos sendo a dependencia espacial classificada como forte ou moderada em todos os casos. Os mapas de krigagem da emissao de CO2, temperatura e umidade do solo sob manejo de cana queimada mostraram correspondencia a declividade do terreno, com as maiores emissoes e temperaturas e menores umidades localizadas na parte mais alta do local estudado. Os resultados indicaram correlacao linear entre a emissao de CO2 com a temperatura e com a umidade do solo somente no local com manejo de cana queimada, e nao no sistema de cana crua, onde a presenca de palhada na superficie certamente impede a acao direta da radiacao solar e o escoamento de chuvas. / Abstract: The characterization of spatial variability in agricultural soils is an important task, because added to the pedological aspects the soil management also influences such variability. In this work the spatial variability structure of a bare Dark Red Latosol CO2 emission, temperature and moisture were determined in three locations used with sugar cane crop culture, submitted to slash and burn or no till management systems in northeastern of Sao Paulo State. The highest emissions were observed in the slash and burn plot, with mean value of 2,05 Êmol m-2 s-1, but no spatial variability structure was seen for the CO2 emission in this plot. The variability models were exponential, spherical and gaussian, being the spatial dependence classified as strong and moderate in all the cases. In the slash and burn system, the kriging maps of soil CO2 emission, temperature and moisture had shown similarities to the land declivity, with the higher emissions and temperatures and the lower moisture values located in the highest parts of the studied place. The results indicated linear correlation between soil emission with temperature and moisture only in the slash and burn plot, and not in the no-till plots where crop residues were left in soil surface and certainly modified the direct action of the solar radiation and the rain draining. / Orientador: Newton La Scala Júnior / Coorientador: Gener Tadeu Pereira / Banca: José Marques Júnior / Banca: Marisa de Cássia Piccolo / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-01-30Bitstream added on 2014-06-13T19:04:50Z : No. of bitstreams: 1 brito_lf_dr_jabo.pdf: 1108537 bytes, checksum: 980659ce6ae61be1c376f0ca8bf81d20 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A variação espacial e temporal da emissão de CO2 do solo é influenciada por atributos do solo relacionados à produção e ao transporte do gás soloatmosfera. Entretanto, ainda são escassos estudos visando compreender o efeito da topografia sobre a variabilidade da emissão de CO2 do solo, especialmente em área de conversão para o sistema de colheita da cana-de-açúcar mecanizada sem queima. Este trabalho tem como objetivo estudar as variações da emissão de CO2 do solo, em área cultivada com cana-de-açúcar, com histórico de colheita mecanizada sem queima, sob diferentes formas do relevo e posições na encosta. Foram selecionadas uma área situada numa superfície côncava (CONC) e outras duas em posições contrastantes numa superfície linear (encosta superior – ESUP e encosta inferior – EINF). Foram conduzidas avaliações da emissão de CO2 e de atributos do solo, nas três áreas, em duas situações distintas: (1) em 2004, um mês após plantio da cana-de-açúcar, foram conduzidas avaliações em pontos aleatórios em cada uma das três áreas, num mesmo dia, sendo a emissão de CO2, temperatura e umidade do solo avaliados ao longo de 7 meses e, (2) em 2005, um mês após o corte mecanizado da cana-de-açúcar crua, foi caracterizada a variabilidade espacial da emissão de CO2 e demais atributos do solo, por meio da semivariância, nas mesmas posições topográficas. A emissão total de CO2 no período de 7 meses de estudo em 2004 foi 19,26, 23,03 e 22,29 Mg CO2 ha-1 nas áreas CONC, ESUP e EINF, respectivamente. A variação temporal da emissão foi explicada por uma relação exponencial com temperatura, e uma relação linear com umidade do solo. O valor de 10 Q , calculado para as posições CONC, ESUP e EINF, foi de 1,98 (±0,34), 1,81 (±0,49) e 1,71 (±0,31). O efeito da forma do relevo e da posição topográfica sobre a variação da emissão de CO2 do... / The spatial and temporal variation of soil CO2 emission is influenced by several soil attributes related to CO2 production and gas transport from soil to atmosphere. However, few studies aiming to understand the effect of topography on the variability of CO2 emissions exist, especially on the sugarcane harvest system without prior burning. The objective of this work was to study the spatial and temporal changes of the soil CO2 emission in an area cultivated with sugar cane, having a mechanized crop system, under different relief forms and slope positions. In a landscape it was selected one area located in a concave form (CONC) and two others located at superior (ESUP) and inferior (EINF) positions in a linear form. It was conducted measurements of soil CO2 emission and soil attributes at the three different locations in two different situations: (1) in 2004, one month after sugarcane plantation, measurements were conducted with randomized repetitions for each area in each sampling day, and soil CO2 emission, soil temperature and soil moisture were also monitored during a period of 7 months, and (2) in 2005, one month after sugarcane harvesting without burning, the spatial variability of soil CO2 emission and soil attributes were characterized by the semivariance in the same topographic positions. Total soil CO2 emission during this period was 19,26, 23,03 e 22,29 Mg CO2 ha-1 for CONC, ESUP e EINF areas, respectively. Temporal variability of soil CO2 emission was explained by an exponential function with soil temperature and a linear function with soil moisture. The 10 Q values were 1.98 (±0.34), 1.81 (±0.49) and 1.71 (±0.31) for CONC, ESUP and EINF, respectively. The effect of relief form and topographic position on soil CO2 emission variation was dependent on the time of measurement. Bulk density, macroporosity, penetration resistance, aggregation and oxidizable organic ...(Comlete abstract, click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-01Bitstream added on 2014-06-13T20:45:35Z : No. of bitstreams: 1 panosso_ar_dr_jabo.pdf: 805581 bytes, checksum: ae9e7cfe85602f581a11930028a83d72 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho, foram avaliados aspectos diversos da emissão de CO2 (FCO2) em um Latossolo Vermelho em áreas de cana-de-açúcar sobre os sistemas de manejo de cana queimada (CQ) e cana crua (CC), no nordeste do Estado de São Paulo. No experimento 1 (ano de 2007), a média da FCO2 foi 39% superior na área de CQ (2,87 μmol m-2 s-1) quando compara à CC (2,06 μmol m-2 s-1) ao longo de um período de 70 dias de avaliação. Os modelos ajustados aos semivariogramas experimentais de FCO2 foram, na sua maioria, exponenciais em ambas as áreas. Os mapas de emissão foram homogêneos após um período de seca. O teor de matéria orgânica do solo e o estoque de carbono do solo (0-0,25 m) foram 13 e 20%, respectivamente, superiores em CQ quando comparados à CC. O grau de humificação da matéria orgânica do solo e a sua interação com a densidade do solo foi um importante fator, não somente na diferenciação da emissão de CO2 entre os diferentes sistemas de manejo. No experimento 2 (ano de 2008), foi conduzida a caracterização anisotrópica das variáveis estudadas por meio da dimensão fractal (DF), para diferentes direções (0o, 45o, 90o e 135o) em relação às linhas de plantio (0o). A propriedade porosidade livre de água (PLA) foi um dos principais fatores relacionados à variabilidade espacial de FCO2, independentemente das direções. Os valores de DF foram significativamente inferiores no sentido de plantio da cultura da cana-de-açúcar, indicando, além de anisotropia dessa propriedade, maior homogeneidade de FCO2 na direção de 0o. A PLA mostrou ser uma importante propriedade na compreensão da variabilidade espaçotemporal de FCO2, especialmente nas áreas de cana queimada / In this work was studied various aspects of soil CO2 emission (FCO2) of a bare Dark Red Latosol in sugarcane areas submitted to burned (B) and green (G) management systems in northeastern of São Paulo State. In the experiment 1 (year 2007), mean FCO2 emission was 39% higher in the B plot (2.87 μmol m-2 s-1) when compared to the G plot (2.06 μmol m-2 s-1) throughout the 70-day period after harvest. FCO2 Semivariogram models were mostly exponential in both areas. The emission maps are clearly more homogeneous after a drought period in both sites. Organic matter content and carbon stock (0-25 cm) were 13% and 20% higher in B, respectively, when compared to G. Regression analysis indicates that the humification index of soil organic matter, and its interaction with soil bulk density, is an important factor not just to differentiate emissions in each plot. In the experiment 2 (2008) the anisotropic characterization of the studied variables, was performed by deriving the fractal dimension (DF) calculated for different directions (0o, 45o, 90o and 135o) in relation to the crop line (0o). The air-filled pore space (AFPS) was the main factor affecting the spatial variability of FCO2 in all directions. The FCO2 DF values were significantly lower in the direction of planting of sugarcane crop, indicating anisotropy of this property and greater homogeneity in this direction. The AFPS was an important property in understanding the spatiotemporal variability of FCO2, especially in the areas submitted to burn

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-09-12Bitstream added on 2014-06-13T20:50:12Z : No. of bitstreams: 1 panosso_ar_me_jabo.pdf: 2194382 bytes, checksum: c6f96722456045aaddb9ac21be01b595 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A caracterizacao da variabilidade espacial de atributos do solo de areas agricolas e uma tarefa importante, pois somada a influencia dos aspectos pedologicos temos uma grande contribuicao do manejo. Neste trabalho foi determinada a estrutura da variabilidade espacial da emissao de CO2, temperatura e umidade em Latossolo Vermelho eutroferrico em tres localidades sob cultivo da cana-de-acucar em sistemas de manejos de cana crua e de cana queimada, no nordeste do Estado de Sao Paulo. As maiores emissoes foram observadas no local sob manejo de cana queimada, num valor medio de 2,05 Êmol m-2 s-1, porem dependencia espacial na emissao de CO2 foi encontrada somente nas areas sob manejo de cana crua. Os modelos de semivariancia foram exponenciais, esfericos e gaussianos sendo a dependencia espacial classificada como forte ou moderada em todos os casos. Os mapas de krigagem da emissao de CO2, temperatura e umidade do solo sob manejo de cana queimada mostraram correspondencia a declividade do terreno, com as maiores emissoes e temperaturas e menores umidades localizadas na parte mais alta do local estudado. Os resultados indicaram correlacao linear entre a emissao de CO2 com a temperatura e com a umidade do solo somente no local com manejo de cana queimada, e nao no sistema de cana crua, onde a presenca de palhada na superficie certamente impede a acao direta da radiacao solar e o escoamento de chuvas. / The characterization of spatial variability in agricultural soils is an important task, because added to the pedological aspects the soil management also influences such variability. In this work the spatial variability structure of a bare Dark Red Latosol CO2 emission, temperature and moisture were determined in three locations used with sugar cane crop culture, submitted to slash and burn or no till management systems in northeastern of Sao Paulo State. The highest emissions were observed in the slash and burn plot, with mean value of 2,05 Êmol m-2 s-1, but no spatial variability structure was seen for the CO2 emission in this plot. The variability models were exponential, spherical and gaussian, being the spatial dependence classified as strong and moderate in all the cases. In the slash and burn system, the kriging maps of soil CO2 emission, temperature and moisture had shown similarities to the land declivity, with the higher emissions and temperatures and the lower moisture values located in the highest parts of the studied place. The results indicated linear correlation between soil emission with temperature and moisture only in the slash and burn plot, and not in the no-till plots where crop residues were left in soil surface and certainly modified the direct action of the solar radiation and the rain draining.

Resumo: Neste trabalho, foram avaliados aspectos diversos da emissão de CO2 (FCO2) em um Latossolo Vermelho em áreas de cana-de-açúcar sobre os sistemas de manejo de cana queimada (CQ) e cana crua (CC), no nordeste do Estado de São Paulo. No experimento 1 (ano de 2007), a média da FCO2 foi 39% superior na área de CQ (2,87 μmol m-2 s-1) quando compara à CC (2,06 μmol m-2 s-1) ao longo de um período de 70 dias de avaliação. Os modelos ajustados aos semivariogramas experimentais de FCO2 foram, na sua maioria, exponenciais em ambas as áreas. Os mapas de emissão foram homogêneos após um período de seca. O teor de matéria orgânica do solo e o estoque de carbono do solo (0-0,25 m) foram 13 e 20%, respectivamente, superiores em CQ quando comparados à CC. O grau de humificação da matéria orgânica do solo e a sua interação com a densidade do solo foi um importante fator, não somente na diferenciação da emissão de CO2 entre os diferentes sistemas de manejo. No experimento 2 (ano de 2008), foi conduzida a caracterização anisotrópica das variáveis estudadas por meio da dimensão fractal (DF), para diferentes direções (0o, 45o, 90o e 135o) em relação às linhas de plantio (0o). A propriedade porosidade livre de água (PLA) foi um dos principais fatores relacionados à variabilidade espacial de FCO2, independentemente das direções. Os valores de DF foram significativamente inferiores no sentido de plantio da cultura da cana-de-açúcar, indicando, além de anisotropia dessa propriedade, maior homogeneidade de FCO2 na direção de 0o. A PLA mostrou ser uma importante propriedade na compreensão da variabilidade espaçotemporal de FCO2, especialmente nas áreas de cana queimada / Abstract: In this work was studied various aspects of soil CO2 emission (FCO2) of a bare Dark Red Latosol in sugarcane areas submitted to burned (B) and green (G) management systems in northeastern of São Paulo State. In the experiment 1 (year 2007), mean FCO2 emission was 39% higher in the B plot (2.87 μmol m-2 s-1) when compared to the G plot (2.06 μmol m-2 s-1) throughout the 70-day period after harvest. FCO2 Semivariogram models were mostly exponential in both areas. The emission maps are clearly more homogeneous after a drought period in both sites. Organic matter content and carbon stock (0-25 cm) were 13% and 20% higher in B, respectively, when compared to G. Regression analysis indicates that the humification index of soil organic matter, and its interaction with soil bulk density, is an important factor not just to differentiate emissions in each plot. In the experiment 2 (2008) the anisotropic characterization of the studied variables, was performed by deriving the fractal dimension (DF) calculated for different directions (0o, 45o, 90o and 135o) in relation to the crop line (0o). The air-filled pore space (AFPS) was the main factor affecting the spatial variability of FCO2 in all directions. The FCO2 DF values were significantly lower in the direction of planting of sugarcane crop, indicating anisotropy of this property and greater homogeneity in this direction. The AFPS was an important property in understanding the spatiotemporal variability of FCO2, especially in the areas submitted to burn / Orientador: Newton La Scala Júnior / Coorientador: Marcel Bellato Spósito / Coorientador: José Marques Junior / Coorientador: Gener Tadeu Pereira / Banca: Carlos Eduardo Pellegrino Cerri / Banca: Zigomar Menezes de Souza / Banca: José Garcia Vivas Miranda / Banca: José Eduardo Corá / Doutor

Resumo: O preparo do solo tem sido apontado como uma das práticas que causam perda adicional de carbono do solo para a atmosfera na forma de CO2, o principal gás do efeito estufa ampliado. Neste trabalho são estudados alguns aspectos da emissão de CO2 do solo de áreas agrícolas na região de Jaboticabal, SP, Brasil. Os experimentos foram realizados em duas áreas onde estudou-se o efeito do preparo do solo com arado de disco seguido de grade niveladora (convencional), escarificador de arrasto conjugado com rolo destorroador (reduzido) e enxada rotativa sobre as emissões de CO2 do solo. No experimento conduzido com a enxada rotativa, foi considerada sua aplicação sobre parcela com e sem palha de cana-de-açúcar, sendo o efeito da presença ou não de palha na superfície do solo sobre as emissões de CO2 também investigada. Já no experimento que contemplou o preparo convencional e reduzido as emissões totais indicaram que o sistema de preparo arado de disco seguido de grande niveladora foi o mais impactante, resultando em uma perda de carbono do solo próxima a 71 g m-2 (260 g CO2 m-2) em 2 semanas. Com relação à influência da palha sobre as emissões após preparo, essas foram significativas aumentando a emissão em 36% acima daquela da parcela após preparo sem palha. Os resultados apresentaram, invariavelmente, uma queda da emissão de CO2 do solo ao longo do tempo após preparo, que foi melhor modelada em um dos experimentos a partir de uma função exponencial decrescente no tempo somente, enquanto no outro experimento por uma função combinada, exponencial decrescente no tempo e dependência linear com temperatura e umidade do solo, foi a que melhor ajustou-se as variações temporais da emissão após preparo / Abstract: Soil tillage has been presented as one of the practices responsible for the additional release of carbon from soil to atmosphere as CO2, the major gas of the enhanced greenhouse effect. This work investigates several aspects of soil CO2 emission in agricultural areas in Jaboticabal region, São Paulo State, Brazil. The experiments were conducted in two fields, where the effect on soil CO2 emissions was studied for tillage employing disk plow followed by offset disk harrow, chisel plow followed by clod break roller and rotary tillage. In the rotary tillage experiment, plots with and without sugarcane trash on the surface were considered, being the effect of the presence of crop residues on soil CO2 emission also evaluated. In the experiment comparing conventional and reduced tillage, total emissions indicated that the conventional tillage (disk plow followed by offset disk harrow) was the most impacting tillage system, resulting in a total carbon emission of 71 grams m-2 (260 g CO2 m-2) in 2 weeks after tillage. Concerning the influence of sugarcane trash on emissions after tillage, emissions were significant, increasing 36% over the plot without residues of the crop. In all cases, results consistently showed a decrease in soil CO2 emission in time after tillage, which was best modeled by an exponential decay in time after tillage only, for one of the experiments, while a combined function of exponential decay in time and linear dependence on temperature and soil moisture, in the other experiment, was the best for fitting the temporal variation of emission after tillage / Orientador: Newton La Scala Júnior / Coorientador: Afonso Lopes / Banca: José Marques Júnior / Banca: Maurício dos Santos Simões / Mestre

Annotation: Soil respiration represents an important flow of CO2 between atmosphere and soil. Carbon bounded in the process of photosynthesis may be fixed in soil, but also may be released back to atmosphere in the form of CO2. An accurate evaluation of global carbon balance is a key for the estimation of future development of atmospheric concentration of CO2 and prediction of climate changes. The soil respiration of selected wetland biotopes with graminoid vegetation was studied in relation to concentration of soil carbon, nutrient availability, soil moisture and soil temperature during the vegetation season 2008. The observed wetlands included a locality located near the village of Hamr with mineral soil and the nature reserve Záblatské meadows with organic soil. Soil respiration was measured as CO2 release from soil with the use of the equipment LiCor 6400 with soil chamber. The influence of fertilizer application on CO2 release was not proved for either locality. A relationship between soil respiration and soil moisture was found on Záblatské meadows, where the CO2 release declined with increasing soil moisture.

A major argument for incorporating deciduous tree species in coniferous forest stands is their role in the amelioration and stabilisation of biogeochemical cycles. Current forest management strategies in central Europe aim to increase the area of mixed stands. In order to formulate statements about the ecological effects of mixtures, studies at the stand level are necessary. In a mixed stand of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and silver birch (Betula pendula Roth) in the Ore Mountains (Saxony, Germany), the effects of these two tree species on chemical and microbial parameters in the topsoil were studied at one site in the form of a case study. Samples were taken from the O layer and A horizon in areas of the stand influenced by either birch, spruce or a mixture of birch and spruce. The microbial biomass, basal respiration, metabolic quotient, pH-value and the C and N contents and stocks were analysed in the horizons Of, Oh and A. Significantly higher contents of microbial N were observed in the Of and Oh horizons in the birch and in the spruce-birch strata than in the stratum containing only spruce. The same was found with respect to pH-values in the Of horizon and basal respiration in the Oh horizon. Compared to the spruce stratum, in the birch and spruce-birch strata, significantly lower values were found for the contents of organic C and total N in the A horizon. The findings of the case study indicated that single birch trees have significant effects on the chemical and microbial topsoil properties in spruce-dominated stands. Therefore, the admixture of birch in spruce stands may distinctly affect nutrient cycling and may also be relevant for soil carbon sequestration. Further studies of these functional aspects are recommended.

Tato dizertační práce je napsána jako termoanalytická studie humifikovaných substrátů, tj. huminových látek a půdních vzorků, získaných z několika různých zdrojů tak, aby byl pokryt co nejširší rozsah primárních charakteristik. Práce hledá lineární korelace (s využitím Pearsonova korelačního koeficientu) mezi kinetikou termo-oxidační degradace (sledovanou pomocí termogravimetrie (TGA) a vyjádřenou konverzním časem stanoveným neizotermickou izokonverzní metodou) a standardními charakteristikami, jako je množství aromatického a karboxylového uhlíku přítomného v huminových látkách stanoveného spektroskopií nukleární magnetické rezonance (NMR). Hlavním cílem této práce je objasnit proces termo-oxidační degradace humifikované části přírodní organické hmoty a hledat závislosti mezi primární a sekundární strukturou huminových látek. Dalším úkolem je nalezení korelace mezi termogravimetrickým úbytkem hmotnosti půdních vzorků a jejich mikrobiální stabilitou měřenou v laboratorních experimentech jakožto půdní respirace (tedy uvolňování oxidu uhličitého). Účelem je zjistit, zdali vzájemné propojení vůbec existuje, a objasnit jaké druhy procesů, které provázejí půdní respiraci, je možné jednoduše odhalit pomocí TGA. Výsledky práce skýtají detailnější pohled na termickou analýzu půdních vzorků a jiných humifikovaných materiálů. Hlavním přínosem této práce je prezentace vyskytujících se aplikací termické analýzy pro charakterizaci půdní organické hmoty a dále také příspěvek k rozvoji aplikací technik termické analýzy v půdní vědě.

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