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Assessing the role of texture and mineralogy on organic matter protection and cycling in oxisols / Assessing the role of texture and mineralogy on organic matter protection and cycling in oxisols

Souza, Ivan Francisco de 20 April 2016 (has links)
Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-05-16T12:03:22Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2545993 bytes, checksum: aa952389806066c4fc3b646db4e2f40b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-16T12:03:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2545993 bytes, checksum: aa952389806066c4fc3b646db4e2f40b (MD5) Previous issue date: 2016-04-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Em escala global, os estoques de carbono orgânico do solo (COS) preservados na forma de matéria orgânica (MOS), representam valores superiores à soma de todo o C presente na forma de CO 2 na atmosfera e na vegetação. Portanto, em um cenário de aumentos dos níveis de CO 2 atmosférico e seus possíveis efeitos na temperatura m édia global, o entendimento dos fatores que regulam os estoques de COS se faz essencial. Apesar do grande número de fatores que regulam os estoques da MOS no solo, p romover o sequestro de C tem sido considerado fator chave para a mitigação dos níveis de CO 2 atmosférico. Por outro lado, os solos também podem contribuir para elevar ainda mais os níveis de CO 2 atmosférico, caso ocorra aumento significativo nas taxas de decomposição da MOS em resposta ao aumento da temperatura m édia global (feedback positivo). At é então, a comunidade cient ífica não tem respostas completas para estas questões fundamentais. Apesar disso, importantes avanços conceituais e tecnológicos nos últ imos 20 anos, contribuíram de modo significativo para o entendimento da dinâmica da MOS. Consequentemente, ao invés de assumir que a MOS pode resistir a decomposição apenas por sua composição química, existem indícios significativos que mecanismos físicos e químicos que operam na interface mineral -orgânica, exerce papel fundamental na persistência de compostos orgânicos em solos. Além disso, estes mecanismos podem ser considerados solo -específicos e por isso, nosso estudo foi baseado na investigação destes processos em Latossolos. Estes solos predominam em ecossistemas tropicais e sua mineralogia é dominada por argilas de baixa atividade. Os objetivos específicos deste trabalho foram (i) inferir a capacidade para o acumulo de COS em função da textura e satur ação por C (i.e. redução da eficiência de conversão de litter -C em MOS associada aos minerais da fração <53 μ m, com o aumento das doses de C aplicadas); (ii) inferir a influ ência dos minerais na fração <53 μ m na formação e persistência da MOS associada aos minerais em Latossolos. Neste estudo, avaliou -se a incorporação de C e N fração <53 μ m em adicionados via litter de plantas de eucalipto duplamente marcadas com os isótopos estáveis 13 C e 15 N, em experimento de incubação conduzidos por 12 meses. No capitu lo 1, avaliou -se a incorporação do 13 C na fração <53 μ m em função da textura e saturação por C. Nesta etapa do trabalho, ficou demonstrado o efeito da textura na capacidade de ac úmulo de C e a saturação por C da fração <53 μ m. Além disso, a textura do solo afeta os mecanismos de proteção da MOS, com possível aumento da proteção física de compostos em função da agregação de partículas com o aumento do teor da fração <53 μ m. No incorporação dos isótopos ( 1 3 C e 15 segundo capitulo, avaliou -se a N) em função da mineralogia da fração <53 μ m. Nesta etapa, demonstrou -se que os óxi-hidróxidos de Al e Fe de baixa cristalinidade são os principais componentes da matriz mineral envolvidos na formação de associações organo -mineral em Latossolos. Devido à baixa concentração dos óxi-hidróxidos de Al e Fe de baixa cristalinidade na fração <53 μ m e sua importância para proteção da MOS, sugere que os estoques de C nestas regiões podem ser muito sensíveis a alterações ambientais . Portanto, pesquisas adicionais são necessárias para avaliar a ocorrência destas associações organo -mineral em solos tropicais, bem como sua sensibilidade frente a mudanças climáticas e possíveis impactos na taxa de ciclagem da MOS em Latossolos. No terceiro capítulo, utilizou-se scanning tr ansmission eléctron microscopy (STEM) para a avaliar a composição elementar das associações organo -mineral em um Latossolo húmico. Neste estudo, demonstrou-se boa correlação espacial entre a MOS e os óxi-hidróxidos de Al e Fe. Al ém disso, ao se submeter am ostras da fração <53 μ m ao tratamento térmico, observou -se que as reações de desidroxilação dos óxi-hidróxidos de Al e Fe foi acompanhada de reações de oxidação da MOS. Estes dados corroboram os dados da distribuição espacial da MOS e confirma existência d e associações entre os óxi-hidróxidos de Al e Fe e compostos orgânicos em Latossolos. Portanto, estes trabalhos contribuem para melhorar o atual entendimento acerca dos fatores que controlam a formação e persistência de associações organo -mineral em Latossolos. / Worldwide, the soil organic carbon (SOC) stock accounts for more C in the form of organic matter (SOM) than the total C in the atmosphere and in the biomass combined. Therefore, in a context of increasing levels of atmospheric CO 2 and its possible impacts on the average global temperature, understanding the factors controlling SOC stocks is key. Despite the large number of factors regulating SOM stocks , managing soil C sequestration is thought to be critical for offsetting the excess of atmospheric CO 2 . Otherwise, soils also could further contribut e to increase the concentration of CO 2 in the atmosphere if faster decomposition rates of SOM is to become an important climate feedback. Up to now, the scientific communit y has not complete answers for these questions. However, important conceptual and technological developments over the last 20 years have boosted our understanding on SOM dynamics. As a result, rather than rel ying on intrinsic resistance of SOM against decomposers, it seems that physical occlusion and chemical reactions within the mineral matrix play a much more significant role on the persistence of reduced C in soils. In addition, these mechanisms can be soil-specific and as such, we addressed the occurrence of these processes in Oxisols. These are the predominant soils in tropical ecosystems and are dominated by low -activit y clays. The specific objectives of this research were to infer (i) the capacit y for SOC storage as a function of soil texture and C -saturation (i.e. lower conversion efficiency of plant litter -C into mineral -organic associations with increasing C additions ; (ii) infer the influence of reactive minerals within the clay+silt fraction of Oxisols on the formation and persist ence of mineral -organic associations in these soils. incorporation of a labeled plant litter (containing mineral-organic associations in Oxisols by We 13 assessed C and performing 15 the N) into incubation experiments conducted throughout 12 months. In the first chapter, we address the incorporation of the 13 C label into mineral -organic associations as related to soil texture and C -saturation. In this chapter, we deomontrate that soil texture has a strong influence on the capacit y for SOC storage and the C -saturation of the fraction <53 m. Additionall y, we observed evidence of higher the contribution of physical protection of SOM within microaggregates pore-space area, with increasing content of the fine fraction . In the second chapter, we address the incorporation of the labeled plant litter ( 1 3 C and 15 N) into mineral-organic associations as affected by the mineralogy of the mineral mat rix. In this chapter, we demonstrate that amorphous Al -/Fe- (hydr)oxides are the main components within the fine fraction of Oxisols involved in the formation and the persistence of SOM. Given the relativel y low concentration of amorphous Al -/Fe-(hydr)oxides within the fine fraction and their contribution for the protection of SOM , suggests that SOC stocks in the tropics could be very sensitive to environmental changes. Therefore, further resear ch on this subject would evaluate the composition of mineral -organic associations in tropical soils. This would help to predict the possible impacts of climate change on SOM cycling in tropical ecosystems. In the third chapter, we used scanning transmission electron microscopy (STEM) and thermal anal ysis to probe the c hemical composition of mineral -organic associations in a C-rich Oxisol (not included in the incubation experiment). In this chapter, we used elemental mapping to demonstrate that SOM is closel y associated to Al-/Fe-(hydr)oxides. Furthermore, we submitted t he sample to thermal anal ysis to relate mineral dehydroxylation to the oxidation of SOM. Indeed, we observed strong oxidation reactions to overlap with dehydrox ylation of gibbsite, short -range order Al species and goethite. Our results contribute to improv e the current understanding on the minerals and the mechanisms by which these components interact and ultimatel y protect SOM against decomposition in Oxisols.
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Hidróxidos duplos lamelares como matrizes hospedeiras de fosfato e como fonte de fósforo para plantas / Layered double hydroxides as phosphate host matrices and as phosphorus source for plants

Benício, Luíz Paulo Figueredo 18 August 2016 (has links)
Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-05-23T13:55:53Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2922385 bytes, checksum: 38cb586c90586834cb74b0181a54ecea (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T13:55:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2922385 bytes, checksum: 38cb586c90586834cb74b0181a54ecea (MD5) Previous issue date: 2016-08-18 / O fósforo é um importante elemento para o crescimento e desenvolvimento das plantas. No entanto em regiões tropicais apresenta limitações devido aos fenômenos de fixação e adsorção pelas partículas minerais do solo. Este fenômeno, faz com que seja gastas grandes quantidades de fertilizantes, visando corrigir uma deficiência do solo e também suprir a necessidade das plantas. No entanto os fertilizantes fosfatados são oriundos de um recurso não renovável, as rochas fosfáticas, as quais as reservas andam em eminente esgotamento. Por isso é necessário que se desenvolvam tecnologias capazes de melhorar a utilização do fósforo na agricultura. Uma forma de realizar isto é o desenvolvimento de materiais capazes de suprir a demanda de fósforo das plantas, sem que hajam perdas elevadas deste elemento para o solo. O objetivo deste trabalho a intercalação de fosfato em Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs), e testar estes materiais como uma nova tecnologia de fertilizante fosfatado. A tese é composta por três capítulos, onde o primeiro é uma revisão detalhada sobre os HDLs desde sua síntese, caracterização, aplicabilidade até suas potencialidades. O segundo capítulo foi desenvolvida uma investigação científica onde foram sintetizados diferentes HDLs, com diferentes composições (MgAl, MgFe e MgFeAl) em diferentes razões molares entre estes elementos contendo fosfato em sua estrutura. Depois da síntese, estes materiais foram caracterizados quanto a sua composição química e sua estrutura. Depois foram submetidos a testes de cinética de liberação do fósforo, para verificar o caráter de liberação sustentada destes materiais, e qual apresenta melhores características para ser utilizado como fertilizante. No terceiro capítulo também foi desenvolvida uma investigação científica onde a partir dos resultados do segundo capítulo, foi selecionado o melhor material, e sinretizado para que fosse utilizado em um ensaio biológico como fertilizante fosfatado. O ensaio consistiu em utilização de diferentes doses de fósforo em dois solos com textura diferentes, utilizando como fonte de fósforo um HDL e o superfosfatotriplo. Os resultados obtidos mostraram que nas condições que o ensaio foi desenvolvido, o HDL obteve melhores resultados para produção de matéria seca, altura e conteúdo foliar de fósforo, quando comparado ao supertriplo. O HDL também apresentou melhor eficiência agronômica, mantendo-se bem semelhante independente do tipo de solo, enquanto o supertriplo tem sua eficiência reduzida quando é utilizado em solo argiloso, ou seja aquele com maior capacidade de retenção de fósforo. Com os resultados obtidos nos experimentos, pode-se concluir que os HDL, apresentam como materiais potenciais a serem utilizados como fertilizantes fosfatados. No entanto, necessita de mais estudos para contornar algumas limitações e validar a tecnologia. Palavras Chave: Adubação fosfatada, liberação lenta, slow-release, Neubauer, hidrotalcita, milho, fertilizantes inteligentes. / Phosphorus is an important element for the growth and development of plants. However in tropical regions it presents limitations due to the phenomena of fixation and adsorption by the mineral particles of the soil. This phenomenon causes large amounts of fertilizer to be used to correct soil deficiencies and to meet the need of plants. However phosphate fertilizers come from a non-renewable resource, the phosphate rocks, which reserves are in imminent exhaustion. It is therefore necessary to develop technologies capable of improving the use of phosphorus in agriculture. One way to accomplish this is to develop materials capable of meeting the demand for phosphorus from the plants without high losses from this element to the soil. The objective of this work is to intercalate phosphate in Layered Double Hydroxides (LDH), and test these materials as a new phosphate fertilizer technology. The thesis is composed of three chapters, where the first is a detailed review of the LDH from their synthesis, characterization, applicability to their potentialities. The second chapter was developed a scientific investigation where different LDH with different compositions (MgAl, MgFe and MgFeAl) were synthesized in different molar ratios between these phosphate-containing elements in their structure. After the synthesis, these materials were characterized as to their chemical composition and structure. Aftenrvards they were submitted to phosphorus release kinetics tests to verify the sustained release character of these materials, and which presents better characteristics to be used as fertilizer. In the third chapter was also developed a scientific research where from the results of the second chapter, the best material was selected and synthetized to be used in a biological assay as a phosphate fertilizer. The experiment consisted in the use of different doses of phosphorus in two soils with different texture, using as phosphorus source an LDH and the triple super phosphate. The results showed that under the conditions that the test was developed, the LDH obtained better results for dry matter yield, height and leaf content of phosphorus when compared to the triple super phosphate. LDH also presented better agronomic efficiency, remaining very similar independent of the soil type, while the supertriple has its efficiency reduced when it is used in clay soil, that is the one with greater capacity of retention of phosphorus. With the results obtained in the experiments, it can be concluded that LDH present as potential materials to be used as phosphate fertilizers. However, it needs more studies to circumvent some limitations and validate the technology.
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Matéria orgânica e nutrientes de solos em sistemas silvipastoris / Soil organic matter and nutrients in silvopastoral systems

Marquez Peña, Diego Fernando 12 June 2015 (has links)
Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-29T17:06:47Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 603785 bytes, checksum: a202d2db3e4d859564c95de57a76252c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T17:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 603785 bytes, checksum: a202d2db3e4d859564c95de57a76252c (MD5) Previous issue date: 2015-06-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Sistemas silvipastoris (SSP) são uma opção de uso do solo relevante no sequestro de C e N e na recuperação de áreas degradadas.Objetivou-se conhecer a contribuição das árvores em pastagens arborizadas sobre as frações da matéria orgânica e algumas propriedades químicas do solo. Para tanto, pastagens arborizadas com espécies nativas (SSP) e pastagens a pleno sol, bem como remanescentes florestais foram selecionadas em três propriedades de Divino-MG, Zona da Mata mineira, bioma Mata Atlântica. Nessas propriedades predominavam pastagens com gramíneas do gênero Brachiaria e espécies arbóreas diversas, sendo: Pau cebola (Erythrina falcata), Orvalheira (Machaerium stipitatum)e Óleo pardo (Myroxylon peruiferum) no sistema silvipastoril 1 (SSP1); Bico de pato (Machaerium nyctitans), Ipê preto (Zeyheria tuberculosa)e Ipê amarelo (Tabebuia alba) no SSP2; e Jacarandá caviúna (Dalbergia nigra), Cinco folhas (Sparattoperma leucanthum) e Fedegoso (Senna macranthera) no SSP3. Nessas áreas, foram realizadas coletas de solo nas profundidades de 0-10, 10-30 e 30-50 cm,nas quais foram determinados o C orgânico total, N total, C e N lábeis e da biomassa microbiana, a acidez ativa e potencial, P e K disponível, Ca2+ e Mg2+ trocáveis,polissacarídeos, lipídeos e polofenois. Os solos dos SSPs apresentaram estoques de C superiores às pastagens a pleno sol(1 73,86Mg ha-1 ; 103,62 Mg ha-1 ; 137,5Mg ha-1, respectivamente)e intermediários em relação à floresta nativa (148,62Mg ha-1 ; 190,22 Mg ha-1;3 177,45 Mg ha-1, respectivamente) na profundidade de 0-50 cm, sendo maiores no SSP1, seguido do SSP2 e SSP3. Todas as árvores contribuíram de forma diferenciada para a melhoria da qualidade do solo, enquanto umas foram mais importantes para elevar a disponibilidade de nutrientes, outras contribuíram mais para a dinâmica da matéria orgânica. / The silvopastoral systems(SPS) are an important option to use the soil for capturing soil C and N and the recovery of degraded areas, but there is still scarcity of quantitative data. The objective was to determine the contribution of trees in pastures with trees on fractions of the organic matter and soil chemical properties. The study was carried out in pastures with native trees, pastures in full sun without trees and native forests that were selected in three properties in Divino-MG, Zona da Mata, Atlantic Forest biome. In thoseproperties dominated graminaceous pastures of the Brachiaria grasses group and various tree species. These were the tree selected: Erythrina falcata, Machaerium stipitatum and Myroxylon peruiferum in the silvopastoral system 1 (SPS1); Machaerium nyctitans, Zeyheria tuberculosa and Tabebuia alba in the SPS2; Dalbergia nigra, Sparattoperma leucanthum and Senna macranthera in SPS3. In those areas, collections of soil were made in the depths of 0-10, 10-30 and 30-50 cm in which were determined the total organic C, total N, C and N labile, C and N microbial biomass, active and potential acidity, available P and K, exchangeable Ca2+ and Mg2+, polysaccharides, lipids and polyphenols.The soils of the silvipastoris systems showed stocks of C above the pastures to full sun(73,86 Mg ha-1 ; 103,62 Mg ha-1 ; 137,5 Mg ha-1, respectively) and intermediaries in relation to native forest(148,62 Mg ha-1; 190,22 Mg ha-1 ; 177,45 Mg ha-1, respectively) at 0-50 cm depth, being greater in SSP1and SSP2, SSP3. All trees contributed in different ways to improve soil quality, while some were more important to increase the availability of nutrients, other contributed more to the dynamics of organic matter.
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Plant Nitrogen status driving soil organic matter mineralization in the rhizosphere / Os fatores que regulam a dinâmica do Carbono (C) e Nitrogênio (N) do solo na rizosfera são ainda pouco compreendidos

Colocho Hurtarte, Luis Carlos 26 January 2016 (has links)
Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-30T14:01:02Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1950608 bytes, checksum: 86ce9edf2ae6c14704b23eea6f458809 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T14:01:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1950608 bytes, checksum: 86ce9edf2ae6c14704b23eea6f458809 (MD5) Previous issue date: 2016-01-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os fatores que regulam a dinâmica do Carbono (C) e Nitrogênio (N) do solo na rizosfera são ainda pouco compreendidos. A mineralização de C na rizosfera pode ser fortemente influenciada pelo estado nutricional da planta, a concentração de CO2 na atmosfera e a temperatura do ambiente, entre outros. Em este estudo, avaliamos o status nutricional de N em plantas de Eucalyptus spp. e sua influência na dinâmica do C e do N n a rizosfera. Realizamos um experimento usando um rhizobox dividido em dois compartimentos. No compartimento de cima plantas foram cultivadas e areia lavada e supridas com uma solução nutritiva contendo todos o nutrientes e a mesma solução porém sem N . No compartimento inferior o contato das raízes com o solo foi limitado usando uma membrana de nylon com abertura de 5 μm. Observamos uma maior razão raiz:parte aérea e maiores concentrações de CO2 no solo das plantas com deficiência de N. As raízes das plantas deficientes em N, apresentaram maiores concentrações em relação as plantas não deficientes em N, de citrato e tallose, e menores concentrações de sucrose e aminoácidos. A análise de C e N da fração de matéria orgânica ligada aos minerais , junto com os dados obtidos pela termoquimolise indicam um aumento na mineralização de C e uma modificação na dinâmica do N. Devido a impossibilidade de contato físico direto com o solo, pela presença da membrana de nylon, a única forma de modificar o solo seria então pela exsudação de compostos pelas raízes. O contrastante conteúdo de aminoácidos e açúcares na raiz, junto com os dados do extrato da solução do solo e de mineralização de C, indica que a composição destes exsudatos diferiu em razão da deficiência de N. Enquanto as plantas deficientes em N exsudaram mais ácidos orgânicos, as plantas com ótimo status nutricional foram capazes de exsudar compostos energeticamente ricos. Os dados de δ13C da matéria orgânica ligada aos minerais indica que as plantas deficientes em N afetaram um maior volume de solo que as plantas supridas de N. Tudo isto mostra que, diferentes mecanismos de efeito priming foram dominantes, dependendo do status nutricional da planta. Em plantas deficiente de N, a mineralização de C no solo foi dominada pelo mecanismo chamado de “mineração de N”, enquanto no solo das plantas supridas de N o mecanismo dominante foi a “estequiometria microbiana”. Este trabalho demostra pela primeira vez, ao nosso saber, a atuação de diferentes mecanismos de efeito priming n a mesma planta, sobre diferente status de N . Assim ressaltando, a importância do manejo de nutrientes na dinâmica do C da rizosfera. / The factors that regulate the dynamics of soil Carbon (C) and Nitrogen (N) in the rhizosphere are still poorl y understood. The soil C mineralization in the rhizosphere ca n be heavil y influenced by plant’s nutritional status, atmospheric CO2 concentration and temperature, among others. In this study, we assess the influence of Eucalyptus spp. N status on the C and N dynamics in the rhizosphere. We performed an experiment us ing two compartment rhizobox. In the upper compartment, plants were cultivated in washed sand and supplied with a solution containing all nutrients or all nutrients but N. The lower compartment limited the contact of the roots with the soil using a 5 μm mesh nylon membrane. We observed a higher root-shoot ratio for the N deficient plants and an increase in its soil CO2 concentration. The roots of the –N planted treatment had higher concentrations of citrate and tallose and lower concentration of sucrose and aminoacids, when compared to the +N planted treatment. The C and N anal ysis of the mineral associated organic matter fraction, together with the thermochemol ysis data showed an increase in C mineralization in both planted treatments and changes in N dynamics. As the roots had no physical contact with the soil due to the nylon membrane, the changes in the soil must have been consequence of root exudation. The contrasting sugar and aminoacid root content, together with the citrate concentration in soil solut ion extract and the C mineralization data, indicate that exudate composition changed due to the plants N status. The data indicates that the plants in the –N treatment exudated more organic acids than the plants of the +N treatment. Still the exudate comp osition of the plants with the +N treatment may had a higher energetic content and thus affected differentl y the soil microbial communities. The δ13C data indicate that the N deficient plants affected a higher volume of soil than the plants of the +N treatment. All this together shows different priming mechanisms were dominant due to the plants N status. As the plants were N deficient, the mineralization of soil C was driven by the “N-mining” mechanism while in the soil of the +N planted treatment the dominant mechanism was “microbial stoichiometry”. This work demonstrates, to our knowledge, by the first time using the same plants, different priming mechanisms due to the plants N status. Thus highlighting, the importance of plants nutrient management in the rhizosphere C dynamics.
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Harvest residues management and silvicultural operations impact on soil physical and organic matter quality of eucalypt plantations / Impacto do manejo dos resíduos da colheita e de operações silviculturais sobre a qualidade física e da matéria orgânica do solo em plantações de eucalipto

Ferreira, Gabriel William Dias 26 January 2017 (has links)
Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-08-16T16:00:11Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2193125 bytes, checksum: addb63c9a423b7e9fb28376cdaf560ef (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T16:00:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2193125 bytes, checksum: addb63c9a423b7e9fb28376cdaf560ef (MD5) Previous issue date: 2017-01-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de madeira e plantações de eucalipto são responsáveis por boa parte do suprimento dos produtos madeireiros no país. Além disso, essas plantações desempenham papel importante na mitigação do aumento dos gases de efeito estufa na atmosfera. No período compreendido entre a colheita de um ciclo e o estabelecimento de uma nova rotação, ou seja, os seus primeiros dois ou três anos, se concentra a maior parte das operações florestais, que podem definir o sucesso do povoamento e ao mesmo tempo causar impactos negativos em propriedades físicas e orgânicas do solo. Esta tese, dividida em três capítulos, teve como objetivo avaliar o impacto dessas operações sobre a dinâmica das florestas de eucalipto e propriedades do solo. No primeiro capítulo foi abordado como o manejo dos resíduos da colheita do eucalipto pode alterar a sua decomposição e a dinâmica de duas frações (Matéria Orgânica Particulada – MOP e Associada aos Minerais – MAM) da matéria orgânica do solo (MOS). O experimento foi conduzido em área onde pastagens naturais do Pampa Gaúcho foram recentemente convertidas em plantios de eucalipto. Foram simuladas a remoção total dos resíduos (-R), a remoção apenas da casca (-B) e a manutenção total dos resíduos (+B), combinados (+N) ou não (-N) com a adição de 200 kg ha -1 de N mineral, em um fatorial 3x2 completo com 4 repetições. Uma solução enriquecida em 10 % com 15 N foi utilizada como fonte de N para traçar o N mineral em todo o processo. Aos 0, 3, 6, 12 e 36 meses após a instalação amostras dos resíduos e do solo foram coletadas e levadas ao laboratório. Dados de todos os tempos foram utilizados para construir a curva de decomposição dos resíduos, enquanto que os teores de C, δ 13 C, N e δ 15 N associados às duas frações da MOS foram determinados no último tempo nas camadas de 0 -1 e 1 -5 cm do solo. Nessas mesmas camadas, as frações da MOS dos solos de 12 e 36 meses foram submetidas à pirolise associada com cromatografia gasosa e espectrometria de massa (Pi-CG/EM) para caracterização química e tentativa de melhor entendimento sobre os processos de formação da MOS sob os diferentes manejos de resíduos. Ao final dos três anos, cerca de 80 % de todo o resíduo tinha sido decomposto. A presença da casca (p<0,05) e do N-mineral (p=0,06) diminuíram a taxa de decomposição do resíduo. O efeito dos resíduos sobre o C e N das frações da MOS foram mais expressivos na fração particulada e camada de 0 -1 cm. Em geral, a presença dos resíduos aumentou os teores de C e N, e diminuiu os valores de δ 13 C, indicando contribuição dos resíduos para as frações da MOS. A contribuição dos resíduos é maior na presença da casca, especialmente nos tratamentos -N. A contribuição do N mineral para as frações da MOS foi inferior a 4 %, mas foi sempre maior quando os resíduos estavam presentes. Os resultados da Pi- CG/EM indicaram contribuição direta dos resíduos para a fração MOP, enquanto que a influencia na fração MAM parece ser indireta pela alteração da comunidade microbiana e seus produtos. Concluindo, foi mostrado como o manejo dos resíduos altera a composição da MOS e que a manutenção dos resíduos na área acarreta em aumento nos teores de C da MOS. No segundo capítulo, foi avaliado como dois sistemas diferentes de colheita de eucalipto alterariam propriedades físicas do solo, os teores de C e a emissão de CO 2 pelo solo, bem como o crescimento inicial das árvores após a adoção de dois sistemas silviculturais distintos. Para isso, dois talhões adjacentes localizados em Estrela do Sul/MG foram selecionados. Cada talhão foi colhido com um sistema diferente (Feller e Forwarder - F+F, ou Feller e Skidder - F+S) e propriedades físicas [Densidade do Solo (Ds), Micro (Mi), Macro (Ma), Porosidade Total (PT) e Resistência à Penetração (RP)], orgânicas (C lábil, e C associado às frações MOP e MAM), emissão de CO 2 , e mortalidade das cepas foram avaliadas antes e depois da colheita. Posteriormente, cada área foi dividida em dois sistemas silviculturais: talhadia e alto-fuste (reforma), e a emissão de CO 2 pelo solo, frações de C do solo e a altura das árvores foram analisados após um ano para avaliar como cada área se recuperaria dos impactos da colheita. Todas as avaliações foram feitas nas linhas e entrelinhas de plantio. Ambos os sistemas de colheita afetaram negativamente as propriedades físicas do solo, mas de maneira diferente. Enquanto F+F concentra o impacto nas entrelinhas, o sistema F+S não segue linhas de trafego pré-estabelecidas, causando maior compactação nas linhas de plantio e consequentemente maior mortalidade de cepas. A colheita aumentou Ds, Mi, RP e reduziu Ma e PT em todas as posições, sistemas e profundidade. A emissão de CO 2 do solo não foi alterada pela colheita. Diferenças na emissão de CO 2 só foram encontradas após o plantio, quando foi mais elevada no F+S em ambos sistemas silviculturais, e C lábil e C- MOP também estavam mais elevados. Após um ano, a mortalidade ainda era maior no sistema F+S e altura menor no sistema de talhadia. Por outro lado, as árvores no F+S sob reforma eram mais altas. A respiração do solo apresentou padrão semelhante, ou seja, mais alta em área de talhadia no F+F e mais baixa nas áreas reformadas. C lábil, C-MOP e C-MAM foram significativamente mais altos nos sistemas de talhadia. Conclui-se que cada sistema de colheita afeta linha e entrelinha de plantio diferentemente, criando diferentes zonas no talhão, que podem ser exacerbadas com a adoção de diferentes sistemas silviculturais. Essas diferenças devem ser observadas quando são avaliados impactos sobre o solo. No terceiro capítulo foram avaliados o efeito da substituição de pastagens naturais do Pampa Gaúcho por plantios de eucalipto e o efeito da adubação nitrogenada sobre o crescimento inicial, a biomassa e distribuição espacial de raízes finas de eucalipto, e teores de C, δ 13 C e N associados às frações MOP e MAM da MOS. Foram testadas 4 doses de N (24, 36, 48 e 108 kg ha^-1 de N) e o crescimento inicial das árvores foi avaliado até a idade de dois anos. Posteriormente, foram selecionadas árvores representativas que tiveram a biomassa de raízes finas (BRF) avaliadas até a profundidade de 40 cm, ao mesmo tempo em que se realizaram as avaliações da MOS também até 40 cm. Efeitos positivos da adubação nitrogenada foram observados inicialmente sobre diâmetro e altura, mas aos dois anos apenas a altura foi positivamente influenciada. A regressão ajustada para a BRF indicou aumento da BRF até 56 kg ha -1 de N, sendo que após esse nível a BRF diminui e a maior dose de N testada resultou na menor BRF observada. Foi observada anisotropia na distribuição radicular horizontal e verticalmente e, apesar de diferenças entre as doses, não foi possível traçar uma relação clara entre as doses de N e a distribuição espacial de raízes finas. Em geral, a introdução de eucalipto elevou os teores de C do solo. Os efeitos foram maiores nas camadas superficiais. 36 kg ha^-1 resultou nos maiores teores de C-MOP na camada 0 -10, enquanto que 48 kg ha^-1 resultou nos maiores C-MAM nessa camada. As dinâmicas de C e N apresentaram-se fortemente correlacionadas, especialmente na fração MAM. Os teores de C-MOP correlacionaram-se positivamente com BRF. O sistema de preparo do solo influencia os teores de C e N no solo, aumentando-os na linha de plantio, provavelmente por favorecer o desenvolvimento de raízes nessa região. Assim, verificou-se que a adição de N pode afetar positivamente o crescimento inicial do eucalipto, mas os efeitos não parecem ser duradouros. Por outro lado, o efeito do N parece ser observado por mais tempo sobre a biomassa de raízes finas e C e N das frações da MOS. Espera-se que os resultados encontrados na presente tese possam ser utilizados para nortear as práticas de manejo adotadas em plantios de eucalipto no Brasil, trazendo maior produtividade e sustentabilidade à essas florestas. / Brazil is among the world’s largest timber producers and Eucalyptus planted forests are responsible for a significant portion of wood products supply. Furthermore, these forests play an important role on mitigation of increasing atmospheric greenhouse gases. The period between harvesting and new rotation establishment, i.e. its first two or three years, concentrates the major part of forest mechanical operations that may define achievable productivity while causing harmful impacts on soil physical and organic properties. This thesis is divided in three chapters that evaluated and tried to provide a better understanding of these operations impact on eucalypt forest dynamics and soil properties. The first chapter approached how the management of eucalypt harvest residues (HR) could alter its decomposition pattern and the dynamics of two soil organic matter (SOM) fractions (Particulate Organic Matter – POM, and Associated to Minerals – MAOM). The experiment was set up in an area where natural grasslands of Pampa Biome in the Rio Grande do Sul State, Brazil, have been recently converted to eucalypt forests. Removal of all residues (-R), only bark removal (-B) and maintenance of all residues (+B), all of them combined with external 200 kg ha -1 of N addition (+N) or not (-N), were simulated in PVC micro-plots in a 3x2 full factorial with 4 replications. A 10 % 15 N-enriched solution was used as N source to track the role of mineral-N in the process. Whole micro- plots were sampled at 0, 3, 6, 12 and 36 mo. after experiment establishment and taken to the lab for further analysis. All sampling times were used to build decomposition curve, while C, δ 13 C, N and 15 N content associated with both SOM fractions were determined on 36 mo. samples in 0 -1 and 1 -5 cm soil layers. In these same layers, SOM fractions from 12 and 36 mo. samples were characterized with Pyrolysis associated with Gas Chromatography/Mass Spectrometry (Py-GC/MS) to obtain a better understanding of SOM formation pathway under different HR management. Almost 80 % of HR have been decomposed until 3 yr. Bark (p<0.05) and mineral-N (p=0.06) presence slowed down decomposition. Overall, changes in C and N content and δ 13 C due to residues presence were more expressive in 0-1 cm layer and POM fraction. +B tended to increase HR contribution, but its effect was more distinguished in -N treatments. Mineral-N fraction was always higher when HR were present, particularly in +B treatments, but its contribution to SOM fractions was always smaller than 4 %. Py-GC/MS products revealed a direct role of HR on POM formation, but their effect on MAOM seems to be indirect by altering microbial composition and its products. In summary, we showed how HR management drives SOM fractions chemistry and we conclude that a sustainable management of HR can enhance soil C accrual. In the second chapter was evaluated how two different harvest systems would change soil physical properties, soil C content and soil CO 2 efflux, and initial tree growth under two different silvicultural system. To this end, two adjacent stands located in Estrela do Sul/MG were selected. Each stand was harvested and logged with a different system (Feller + Forwarder – F+F; and Feller + Skidder – F+S) and soil physical properties [Soil Bulk Density (Ds), Micro (Mi), Macro (Ma) and Total Porosity (TP), and Penetration Resistance (PR)], SOM properties [Labile- C, C associated with Particulate (C-POM) and Mineral (C-MAOM) fractions] soil CO 2 efflux and stump mortality rate, were assessed after harvesting operations and compared with reference (before harvesting). Afterwards, each stand was divided in coppice and replanting, and we followed soil CO 2 efflux after planting and one year after planting, when trees height (H) and SOM properties were also measured in both areas and system to evaluate how areas would recover from harvesting impacts. All soil variables were assessed at planting and inter-planting row positions. Both systems affected soil density and soil pore configuration, but in different ways. F+F concentrates traffic at inter- planting row position, and therefore causes a slightly higher compaction in this region, while F+S does not follow traffic routes and impacts planting-row similarly, resulting in higher stump mortality. Harvesting operations increased Ds, Mi and PR and reduced Ma and TP at all layers. Soil CO 2 efflux was not affected by harvesting operations. Differences in soil CO 2 were found after planting, when it was higher in F+S system, that also presented higher labile-C and C-POM. One year after planting, mortality rate was still higher under coppice in F+S system, that also presented lower trees. In turn, trees were higher in replanting in this area. Soil respiration behaved similarly, i.e., higher in F+F under coppice and lower under replanting. Overall, after one year coppice system presented higher Labile-C, C-POM and C-MAOM. We concluded that each harvest system affects row and inter-row differently, creating different soil functional zones inside same area, that might be enhanced by the next silvicultural system chosen, and should be observed when assessing ecosystem services and site condition. Lastly, the third chapter evaluated the effect of land use change from natural grasslands of Pampa Biome to eucalypt plantations, as well as N fertilization effects on initial eucalypt growth, fine-root biomass (FRB) and its spatial distribution, and C, δ 13 C and N content associated with SOM fractions (POM and MAOM). 4 N-levels were tested (24, 36, 48 e 108 kg ha^-1 of N) on initial tree growth (until 2 yr.). Afterwards, representative trees were chosen to evaluate FRB until 40 cm depth, and soil samples also until 40 cm depth were collected for SOM evaluation. Positive effect of N on tree growth (diameter and height) was seen initially after fertilization, i.e., 1.5 yr., whereas at 2 yr. N effects were seen only at trees height. The FRB fitted regression showed increase of FRB until 56 kg ha^-1 of N, and after that level a decrease in FRB was observed, and the highest N level used resulted in the lowest FRB. Both horizontal and vertical anisotropy in fine-root distribution were observed, and besides differences among N levels, we could not see a clear relation between N fertilization and fine-root spatial distribution. Overall, land use change to eucalypt plantations increased soil C content, particularly in top-soil layers. 36 kg ha^-1 resulted in higher C-POM in 0 -10, while 48 kg ha^-1 resulted in higher C-MAOM in this layer. C and N dynamics were tightly correlated, especially in MAOM fraction. C-POM was positively correlated with FRB. Tillage had a strong control on soil C and N stocks, enhancing C deposition and turnover at row (ridge) region, most likely for favoring roots development in this region. Therefore, it is shown that N fertilization may alter initial tree growth, but its effects don’t seem to last longer. Nevertheless, N effects can be reflected on fine-root biomass and distribution and C and N of SOM fractions. We hope that our findings could guide the adoption of proper management practices in eucalypt plantations in Brazil, enhancing the productivity and sustainability of these forests.
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Gênese e classificação de solos em ambientes de planícies da região Nordeste do Brasil. / Genesis and classification of soils from lowland environments in the Northeast region, Brazil.

Silva, Rafael Cipriano da January 2012 (has links)
SILVA, R. C. Gênese e classificação de solos em ambientes de planícies da região Nordeste do Brasil. 2012. 162 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Solos e Nutrição de Plantas) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2014-09-17T20:29:18Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_rcsilva.pdf: 4834087 bytes, checksum: 2760e469569b0e1ed77a250b7c635d2b (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-09-24T17:29:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_rcsilva.pdf: 4834087 bytes, checksum: 2760e469569b0e1ed77a250b7c635d2b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-24T17:29:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_rcsilva.pdf: 4834087 bytes, checksum: 2760e469569b0e1ed77a250b7c635d2b (MD5) Previous issue date: 2012 / Soils formed by sediments in lowland environments have distinct genetic characteristics according to the parent material, which can be basically composed of mineral and organic sediments. The first is formed from the weathering of rocks, and the chemical, physical and mineralogical properties are inherited from the source material. The organic sediments are influenced by the type of vegetation dominant in the landscape, and the addition of organic material under water saturation conditions, that favors the accumulation and thickening of organic sediment layers, which can lead to the genesis of organic soils. This study aimed to evaluate the morphological, physical and chemical properties of six organic soil profiles developed in the coastal region of the States of Ceará, Rio Grande do Norte and Paraíba; besides these attributes and the mineralogical and micromorphological characteristics of four soil profiles from alluvial sediments in the lower course of Acaraú river Basin - CE. The properties evaluated were: color, density, texture, fiber content, degree of decomposition of organic matter, C content, organic matter, N, P and micronutrients, sum of bases, T and V value, humic fractions, degree of water repellency, electrical conductivity, soluble salts, X-ray diffraction, among others. For the Histosols, it was found a positive correlation of the C levels with the soil density, with subsidence, potential acidity, N content and hydrophobicity; as well as influencing the CTC and the content of H+ from the organic acids. The different methods for measuring organic carbon were positively correlated with each other. The C content of humin fraction were higher due to the presence of fibers in this fraction, while the fulvic acid contents were lower compared to the humic acids, indicating increased stability of organic compounds present in these soils. With respect to the soils from alluvial sediments, there were observed high levels of soluble salts, conferring them the saline and sodic characters. This is due to the marine influence and the high water table, besides the presence of weatherable minerals. The micromorphological description showed some aspects related to the soil genesis, such as clay illuviation in depth, the allochthonous origin of the parent material and in situ alteration of the alluvial sediments. The geomorphology was the main factor in the greatest expression of pedogenetic processes in the landscape, and the position where the soils are located is a strong indicator of their environmental fragility. / Solos formados por sedimentos em ambientes de planície apresentam características genéticas distintas quanto ao material de origem, podendo ser compostos basicamente por sedimentos minerais e orgânicos. O primeiro é formado a partir do intemperismo das rochas, e as propriedades químicas, físicas e mineralógicas são herdadas do material que lhe deram origem. Já os sedimentos orgânicos são influenciados pelo tipo de vegetação predominante na paisagem, e o aporte de material orgânico em condição de saturação de água, que favorece o acúmulo e o espessamento das camadas de sedimentos orgânicos, podendo levar à gênese dos solos orgânicos. Este estudo teve por objetivo avaliar as características morfológicas, físicas e químicas de seis perfis de solos orgânicos desenvolvidos na região litorânea dos Estados do Ceará, Rio Grande do Norte e Paraíba; e avaliar os mesmos atributos e as características mineralógicas e micromorfológicas de quatro perfis de solos originados de sedimentos aluviais do baixo curso da Bacia do rio Acaraú - CE. Foram avaliadas propriedades tais como: cor, densidade, textura, teores de fibras, grau de decomposição da matéria orgânica, teores de C, matéria orgânica, N, P e micronutrientes, soma de bases, valor T e V, frações húmicas, grau de repelência à água, condutividade elétrica, sais solúveis, difratometria de raio-X, dentre outras. Para os Organossolos, foi verificado que os teores de C estabeleceram correlações positivas com a densidade do solo, com a subsidência, acidez potencial, com os teores de N e com a hidrofobicidade, além de influenciar na CTC e no teor de H+ proveniente dos ácidos orgânicos. Os diferentes métodos para a determinação dos teores de carbono orgânico apresentaram correlação positiva entre si. Os teores de C da fração humina foram mais elevados devido à presença de fibras nesta fração, enquanto que os teores de ácidos fúlvicos foram os menores em relação aos teores de ácidos húmicos, indicando maior estabilidade dos compostos orgânicos presentes nestes solos. Com relação aos solos de sedimentos aluviais, foram observados elevados teores de sais solúveis, conferindo-lhes caráter salino e sódico. Isso se deve à influência marinha e do lençol freático elevado, além da presença de minerais intemperizáveis. Na descrição micromorfológica foram verificados alguns aspectos relacionados à gênese desses solos, tais como a iluviação de argila em profundidade, a origem alóctone do material de origem e a alteração in situ desses sedimentos aluviais. A geomorfologia foi o principal fator na maior expressão dos processos pedogenéticos na paisagem, e a posição em que os solos se encontram é um forte indicativo de sua fragilidade ambiental.
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Emissões de CO2 , particionamento da respiração e qualidade da matéria orgânica em solos sob cultivo de eucalipto no Cerrado / CO2 emissions, respiration partioning and organic matters quality in soils under eucalyptus cultivation in the Cerrado

Vasconcelos, Aline de Almeida 29 August 2014 (has links)
Submitted by Amauri Alves (amauri.alves@ufv.br) on 2015-11-09T16:12:38Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1284945 bytes, checksum: d654adcf387ad28312aaa3e10c390d15 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-09T16:12:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1284945 bytes, checksum: d654adcf387ad28312aaa3e10c390d15 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O Cerrado brasileiro contribuí com 20-30 % da produção primária global, e a conversão de áreas nativas com o corte e queima de vegetação seguida do cultivo do solo resulta em mudanças na dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS), com alterações nas emissões dos gases causadores de efeito estufa (CO 2 ) da biosfera para a atmosfera e na composição da MOS. Sistemas de cultivo conservacionistas que privilegiam o aporte de resíduos ao solo e menor revolvimento deste podem mitigar a redução nos conteúdos de C do solo e ocasionar mudanças na qualidade da MOS causada pela substituição dos sistemas naturais. Plantações de eucalipto estão inseridas neste contexto, como potenciais sequestradoras de C da atmosfera, pela expressiva produção de biomassa vegetal em curto espaço de tempo. No entanto, pouco se sabe sobre as emissões de CO 2 por florestas plantadas de eucalipto. Desta forma, este trabalho objetivou avaliar o potencial das florestas plantadas de eucalipto na emissão de CO 2 , estimar a contribuição relativa da respiração das raízes e da MOS no CO 2 emitido pelo componente solo utilizando a composição isotópica do carbono do CO 2 e determinar a variabilidade sazonal das emissões dos gases CO 2 no capitulo 1 e determinar as alterações moleculares da matéria orgânica do solo pela adição de resíduo de eucalipto por meio da técnica de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) no Capitulo II. Para isso, no experimento do Capitulo I foram feitas determinações dos fluxos CO 2 do solo, e da sua composição isotópica em floresta adulta de eucalipto, mantendo como referência uma de cerrado nativo adjacente. Foram instalados encaixe de câmaras para monitoramento dos fluxos de CO 2 em superfície e razão isotópica do CO 2 dos diversos compartimentos in situ. Além de instalados tubos de coleta de ar em profundidade nas camadas 0 - 10; 10-20; 20-40; 40-60 e 60 - 100 cm, distribuídos na linha e entrelinha, todas as determinações foram realizadas por meio do parelho cavity ringdown laser spectroscopy (CRDS). A umidade e a temperatura do solo foram medidas por ocasião das coletas nas época seca e época chuvosa. O cálculo utilizado para particionamento da respiração foi o proposto por Millard et al. (2010). No experimento do Capítulo II, foram extraídos a matéria orgânica associada aos minerais (MAM) de três solos com diferenças texturais, teores de Fe e teores iniciais de carbono (C) da região de Cerrado provenientes de experimento de incubação com resíduo de plantas de eucalipto enriquecido com 13 C e 15 N para avaliação das alterações da composição molecular via 13 C e 15 N NMR multiple cross polarization (MultCP). As maiores emissões de CO 2 foram encontradas na época chuvosa, sendo que o eucalipto apresentou menores fluxos que a mata nativa na época chuvosa e não diferiu na época seca. Na condição seca, o eucalipto possui menor respiração heterotrófica, enquanto que na época chuvosa não ocorreu diferença. As concentrações de CO 2 em profundidade entre os usos diferiram nas camadas mais profundas. Em relação a qualidade da MOS por meio da 13 C RMN, observou-se maior predominância do grupo O-alkyl C (28%) e que a estabilização da MAM do solo parece estar mais relacionada as características mineralogia e amorficidade dos óxidos de Fe e Al do que ao teor de Fe, textura e déficit de saturação de C. A adição do resíduo vegetal reduziu a aromaticidade em 29%, principalmente pela redução dos compostos aromáticos não protonados. Observou-se por 15 N NMR a predominância de compostos amida e essa foi maior nos solos com maior nos solos com maiores teores iniciais de C e não houve padrão em relação as outras características do solo avaliadas. / The Brazilian Cerrado contributes 20-30% of global primary production and the conversion of native forests by cutting and burning vegetation followed by the cultivation of the soil results in changes in the soil organic matter dynamics (SOM), with changes greenhouse gases emissions (CO 2 ) from the biosphere to atmosphere and SOM composition. Conservation cultivation systems that favor the vegetal residue inputs to the soil and soil tillage reduction could mitigate the losses of C content in soil, and SOM quality modifications, caused by the natural systems substitution. Eucalyptus plantations is inserted in this context, as potential sequester of C from the atmosphere, by the significant biomass production in a short time. However, information about the CO 2 emissions and SOM compositions by planted eucalyptus forests is still incipient. Thus, firstly, this study aimed at evaluating the potential of eucalyptus planted forests in surface soil CO 2 emissions, estimating the relative contribution of root and SOM respiration in the CO 2 emitted by soil component using the isotopic composition of carbon and determining the CO 2 emissions seasonal variability. Secondly, determining the soil organic matter molecular changes by adding eucalyptus residue by Nuclear Magnetic Resonance technique (NMR). For this, in Chapter I experiment was evaluated CO 2 soil surface emissions, and its isotopic composition in adult eucalypt forest, and a native vegetation as reference. Chambers were installed for CO 2 effluxes monitoring in soil surface and CO 2 isotope ratio of different compartments in situ. Besides tubes of depth were installed into the 0-10; 10- 20; 20-40; 40-60 and 60-100 cm layers to collect air, it was distributed in row and interrow, all determinations were performed using cavity ringdown spectroscopy (CRDS). The soil moisture and temperature were measured during both dry and rainy season. The calculation used to soil partitioning respiration was proposed by Millard et al. (2010). In Chapter II experiment, organic matter associated with minerals (MAOM) were extracted from three different representative tropical soil with different textural soil, Fe and Al content and initial carbon (C) located in Cerrado region. These soil were incubated with enriched eucalyptus plant residues 13 C and 15 N to assess the changes in the molecular composition by 13 C and 15 N NMR multiple cross polarization (MultCP). The greater CO 2 emissions were in the rainy season, and the eucalyptus had lower efflux then native forest in the rainy season and did not differ in the dry season. In dry condition, eucalyptus has a lower heterotrophic respiration, while in the rainy season there was no difference. The CO 2 concentrations in depth were higher in native vegetation than eucalypt in high soil moisture condition. Regarding the SOM quality by 13 C NMR, there was a higher prevalence of group O- alkyl C (28%) and the stabilization of MAOM, and seems to be more related to mineralogy characteristics and amorphicity of Fe and Al oxides than the Fe and Al content, texture and saturation deficit C. The addition of plant residue reduced the aromaticity by 29%, mainly by reducing aromatics not protonated. The predominant compound-N was the amide and its contribution was higher in soils with higher initial C content, but was it was not influenced by the soil characteristics evaluated.
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Utilização de biossólido no crescimento inicial de pinhão manso (Jatropha curcas L) cultivado em solo com diferentes texturas

Santos, Jean Nonato Ribeiro dos 30 September 2014 (has links)
The application of biosolids in agricultural soils promotes the recycling of nutrients, improvement in the soil physical, chemical and biological properties through the addition of carbon rich material, thereby improving the environment for plant growth. Furthermore, it is a wise strategy for the waste disposal. However, its use should be handled with caution and taking into consideration mainly soil texture, to avoid problems of contamination of surface and groundwater. The aim of the study was: i) to evaluate the initial growth of Jatropha curcas L in soils with different textures and with different doses of biosolids, ii) to evaluate the absorption of some plant macro and micronutrients; iii) to evaluate the effect of biosolids on soil chemical properties. The study was conducted in a greenhouse using a completely randomized design in a 3 x 4 factorial scheme, with three types of soil textural class (Sand, represented by a Spodosol; Sandy loam, represented by an Ultisol (0-20 cm layer); and Sandy clay loam, represented by an Ultisol (20-40 cm layer) and 4 doses of biosolids (0, 16, 80 and 160 t ha-1), with 3 replications. Plants were grown for 60 days in plastic pots containing 4 kg of soil. Soil moisture was kept at 70% of field capacity. The chlorophyll content and leaf area were measured at harvest. After harvest, shoot and root biomass, and concentrations of P, K, Zn and Cu in plant tissues were determined. Soil samples were collected from each pot after harvest and analyzed for pH, organic matter content, electrical conductivity, cation exchange capacity and concentrations of P, K, Ca, Mg, Na, Al, Zn and Cu . Plant growth was higher in soil with biosolids than in the control soil, regardless of soil texture differences. However, doses over 80 T ha-1 did not cause the plant to growth at the same rate in the soils A and FA, but were more effective in the soil FAA. Biosolids caused increases in soil pH, organic matter, CEC and concentrations of P, Ca, K, Na, Cu e Zn, even though results varied with soil texture and doses of biosolids. The results confirm the advantages of using biosolids, however, they also show the importance of biosolids management in different soils. / A aplicação de biossólido em solos agrícolas se destaca pela viabilização da reciclagem de nutrientes, promoção de melhorias físicas, químicas e biológicas do solo por meio da adição de material rico em carbono, o que proporciona melhor ambiente para o crescimento de plantas e aumento na produtividade agrícola. Além disso, essa prática ainda contribui para a destinação mais racional do biossólido. Porém, seu uso deve ser manejado com cautela e levando-se em consideração principalmente a textura do solo, para evitar problemas de contaminação das águas superficiais e subterrâneas. Os objetivos do estudo foram: i) Avaliar o crescimento inicial de plantas de pinhão manso (Jatropha curcas L) cultivadas em solos com diferentes texturas e tratados com diferentes doses de biossólidos; ii) Avaliar a absorção de alguns macro e micronutrientes pelas plantas; iii) Avaliar o efeito do biossólido nas propriedades químicas do solo. O estudo foi conduzido em casa de vegetação, usando o delineamento experimental inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3 x 4, sendo 3 tipos de classe textural de solo (Areia, representada pelo Neossolo, (solo A); Franco Arenosa, representada pela camada de 0-20 cm do Argissolo (solo FA); Franco Argilo Arenosa, representada pela camada de 20-40 cm do Argissolo (solo FAA) e 4 doses de biossólido (0, 16, 80 e 160 toneladas por hectare), totalizando 12 tratamentos, com 3 repetições. As plantas foram cultivadas por 60 dias em vasos plásticos contendo 4 kg de solo, com umidade mantida a 70 % da capacidade de campo. A clorofila e a área foliar foram medidas no dia da colheita. Após a colheita, foram determinadas a biomassa seca da parte aérea e da raiz, e as concentrações de P, K, Zn e Cu nas plantas. Nas amostras de solo coletadas em cada vaso, após a colheita, foram determinados o pH, teor de matéria orgânica, condutividade elétrica, capacidade de troca de cátions e as concentrações de P, K, Ca, Mg, Na, Al, Zn e Cu. O crescimento das plantas foi melhor na presença de biossólido, independente da textura do solo, porém doses acima de 80 T ha-1 não promoveram grandes incrementos na massa seca da parte aérea das plantas nos solos A e FA, mas tiveram efeito mais acentuado no solo FAA. A adição de biossólido resultou em aumentos no pH, na matéria orgânica, na CTC e nas concentrações de P, Ca, K, Na, Cu e Zn no solo, mas esses resultados variaram muito com a textura do solo e a com a dose de biossólido aplicada. Esses resultados confirmam os benefícios do biossólido, mas reafirmam a necessidade de cuidados quanto à sua aplicação nos diferentes tipos de solo.

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