Orientador: Newton La Scala Júnior / Coorientador: Alan Rodrigo Panosso / Coorientador: Gener Tadeu Pereira / Banca: Carlos Eduardo Pellegrino Cerri / Banca: Glauco de Souza Rolim / Resumo: A emissão de CO2 do solo (FCO2) apresenta alta variabilidade espacial, sendo devida a grande dependência espacial existente nas propriedades do solo que a influenciam. Neste estudo objetivou-se (i) caracterizar e relacionar a variabilidade e a distribuição espacial da FCO2, temperatura do solo, porosidade livre de água (PLA), teor de matéria orgânica do solo (MO) e densidade do solo (Ds), (ii) avaliar a acurácia dos resultados fornecidos pelo método da krigagem ordinária (KO) e simulação sequencial Gaussiana (SSG), e (iii) avaliar a incerteza na predição da variabilidade espacial das FCO2 e demais propriedades utilizando a SSG. O estudo foi conduzido em uma malha amostral regular de 60 x 60 m2 com 141 pontos, com espaçamento mínimo variando de 0,50 a 10 m, instalada em área de cana-de-açúcar. Nestes pontos foram avaliados a FCO2, temperatura do solo, PLA, determinadas com base na média de 07 dias de avaliação, MO e Ds. Todas as variáveis apresentaram estrutura de dependência espacial, sendo ajustados modelos Gaussianos, esféricos e exponenciais. A configuração da malha amostral e possivelmente a presença de espessa camada de resíduos da cultura sobre o solo influenciaram a estrutura de variabilidade espacial da FCO2, temperatura e MO. FCO2 apresentou correlações positivas com a MO (r = 0,25, p < 0,05) e PLA (r = 0,27, p < 0,01) e negativa com a Ds (r = - 0,41, p < 0,01). No entanto, quando os valores digitais estimados espacialmente (N=8.833) são considerados, a PLA passa a ser a principal variável responsável pelas características espaciais da FCO2, apresentando correlação de 0,26 (p < 0,01). As simulações individuais propiciaram, para todas as variáveis analisadas, melhor reprodução das funções de distribuição acumuladas (fdac), e dos variogramas em comparação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The soil CO2 emission (FCO2) has high spatial variability, which caused due to the strong spatial dependence in soil properties that influence it. This study aimed to (i) to characterize the variability and spatial distribution of FCO2, soil temperature, air-filled pore space (AFPS), soil organic matter (OM) and soil bulk density (BD) and related properties, (ii) evaluate the accuracy of the results provided by the method of ordinary kriging (OK) and sequential Gaussian simulation (SGS), and (iii) evaluate the uncertainty in predicting the spatial variability of FCO2 and other properties using the SSG. The study was conducted on an regular sampling grid with 141 points, with spacing ranging from 0.50 to 10 m, installed in a sugarcane area. In this place were evaluated FCO2, soil temperature, AFPS, were based on the average of 07 days of evaluation, OM and BD. All variables showed spatial dependence structure, and models adjusted Gaussian, spherical and exponential. The configuration of the sampling grid and the presence of intense layer of crop residues in the soil influenced the structure of spatial variability of FCO2, temperature, and OM. The FCO2 showed positive correlations with OM (r = 0.25, p <0.05) and AFPS (r = 0.27, p <0.01) and negatively with Ds (r = - 0.41, p <0.01). However, when the estimated spatially values are considered, the AFPS becomes the main variable responsible for the spatial characteristics of FCO2, showing correlation of 0.26 (p <0.01). The individual simulations led to all variables, better reproduction of the cumulative distribution functions (cdf), and variograms compared to OK and E-type estimate. The analysis results show strong similarities between the E-type estimates to those generated by the procedure of OK. The major uncertainties in predicting FCO2 were associated with areas with the highest... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Newton La Scala Júnior / Coorientador: Alan Rodrigo Panosso / Coorientador: Gener Tadeu Pereira / Banca: José Garcia Vivas Miranda / Banca: Zigomar Menezes de Souza / Resumo: A emissão de CO2 do solo (FCO2) é influenciada por processos físicos, químicos e biológicos que afetam a produção de CO2 no interior do solo e o seu transporte para a atmosfera, variando no tempo e no espaço em função das condições ambientais e do manejo agrícola da área. O objetivo deste estudo foi investigar a correlação existente entre os padrões de estrutura de variabilidade espacial e temporal de FCO2 e atributos do solo, em área de cana-de-açúcar sob sistema de manejo cana crua, por meio de dimensão fractal (DF), derivada a partir de variogramas isotrópicos e anisotrópicos em diferentes escalas espaciais. A área experimental constituiu-se de uma malha regular de 60 × 60 m contendo 141 pontos espaçados em distâncias mínimas que variaram de 0,5 a 10 m. A emissão de CO2, temperatura e umidade do solo foram avaliadas durante 7 dias, sendo determinados os atributos físico e químicos do solo em amostragem na profundidade de 0,0 a 0,1 m. A média de FCO2 variou de 1,26 a 1,77 μmol m-2 s-1 ao longo dos dias, com dependência temporal na média e longa escalas, em alcances superiores a 20 m. Apesar do comportamento isotrópico observado para FCO2, seus valores de DF, calculados para diferentes direções, evidenciaram maior variabilidade temporal na direção paralela à linha de plantio, indicando influência das práticas de manejo adotadas na área. A variabilidade espacial de FCO2 foi mais bem evidenciada na média (20 a 30 m) e longa (40 a 60 m) escalas, com sua estrutura de variabilidade, caracterizada pelo fractograma, correlacionando-se significativamente com a maioria dos atributos do solo e apresentando comportamento similar à observada para a temperatura do solo e volume total de poros. Além disso, os fractogramas permitiram observar o comportamento da dependência espacial e temporal de FCO2 e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Soil CO2 emission (FCO2) is influenced by physical, chemical and biological factors that affect the production of CO2 in the soil and its transport to the atmosphere, varying in time and space as a function of environmental conditions and agricultural management. The aim of this study was to investigate the correlation between spatial and temporal variability patterns of FCO2 and soil properties in sugarcane area under green management by using fractal dimension (DF), derived from isotropic and anisotropic variogram at different spatial scales. The experimental area consisted of a regular grid of 60 × 60 m containing 141 points spaced at minimum distances ranging from 0.5 to 10 m. Soil CO2 emission, soil temperature and soil moisture were evaluated over a period of 7 days, and soil physical and chemical properties were determined by sampling at a depth of 0.0 to 0.1 m. The average of FCO2 ranged from 1.26 to 1.77 mol m-2 s-1 throughout the days, with temporal dependence in the medium and large scales, at ranges of more than 20 m. Despite the isotropic behavior observed for FCO2, their DF values, calculated for different directions, showed greater temporal variability in the direction parallel to the row, indicating the influence of area management. Spatial variability of FCO2 was better evidenced in the medium (20 to 30 m) and long (40 to 60 m) scales, with its variability structure, characterized by fractogram, significantly correlated with most soil properties and similar behaving to that observed for the soil temperature and total pore volume. In addition, fractograms allowed to observe the behavior of the spatial and temporal dependence... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

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

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

Resumo: 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 ...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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) / Orientador: Newton La Scala Júnior / Coorientador: José Marques Júnior / Banca: Carlos Eduardo Pellegrino Cerri / Banca: Zigomar Menezes de Souza / Banca: Gener Tadeu Pereira / Banca: Wanderley José de Melo / Doutor