Doctor of Philosophy / Department of Agronomy / Charles W. Rice / Increasing atmospheric CO2 concentrations and other greenhouse gases have been linked to global climate change. Soil organic C (SOC) sequestration in both agricultural and native ecosystems is a plausible option to mitigate increasing atmospheric CO2 in the short term. Laboratory and field studies were conducted to (1) understand the influence of soil water content on the temperature response of SOC mineralization (2) investigate burn and nutrient amendment effects on biogeochemical properties of tallgrass prairie and (3) assess perennial and annual plant management practices on biophysical controls on SOC dynamics. The laboratory study was conducted using soils collected from an agricultural field, currently planted to corn (C4 crop), but previously planted to small grain (C3) crops. The changes in cultivated crops resulted in a δ¹³C isotopic signature that was useful in distinguishing older from younger soil derived CO2-C during SOC mineralization. Soils were incubated at 15, 25 and 35 oC, under soil water potentials of -1, -0.03 and -0.01 MPa. Soil water content influenced the effect of temperature on SOC mineralization. The impact of soil water on temperature effect on SOC mineralization was greater under wetter soil conditions. Both young and older SOC were temperature sensitive, but SOC loss depended on the magnitude of temperature change, soil water content and experiment duration. Microbial biomass was reduced with increasing soil water content. The first field experiment investigated burn and nutrient amendment effects on soil OC in a tallgrass prairie ecosystem. The main plots were burned (B) and unburned (UB) tallgrass prairie and split plots were nutrient amendments (N, P or N+P including controls). Vegetation was significantly altered by burning and nutrient amendment. Treatment effects on either TN or SOC were depth-specific with no impact at the cumulative 0-30 cm depth. The P amendment increased microbial biomass at 0-5 cm which was higher in unburned than burned. However, at 5-15 cm depth N amendment increased microbial biomass which was higher in burned than unburned. In conclusion, soil OC in both burned and unburned tallgrass prairie may have a similar trajectory however; the belowground dynamics of the burned and unburned tallgrass prairie are apparently different. Another field experiment assessed SOC dynamics under perennial and annual plant management practices. The main plots were grain sorghum (Sorghum bicolor) planted in no-tillage (NT) or continuous tillage (CT), and replanted native prairie grass, (Andropogon gerardii) (RP). The spit plots were phosphorus (+P) and control without P (-P). The P amendment was used to repress arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), known to influence soil aggregation. The macroaggregate >250 µm, SOC and TN were higher in RP and NT than CT. The relative abundances of AMF and saprophytic fungi were greater with less soil disturbance in RP and NT than in CT. Therefore, less soil disturbance in RP and NT increased AMF and fungal biomasses. The higher relative abundances of AMF and fungi with less soil disturbance increased macroaggregate formation in RP and NT, which resulted in higher SOC sequestration in RP and NT than CT.

Orientador: Rouverson Pereira da Silva / Banca: Teresa Cristina Tarlé Pissarra / Banca: Jorge Wilson Cortez / Resumo: O preparo do solo para o transplantio das mudas de citros do viveiro para o campo afeta diretamente a longevidade, produtividade, saúde fitossanitária e também as operações mecanizadas que deverão ser executadas para garantir o manejo da cultura.O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo avaliar dois sistemas de preparo do solo para o transplantio de citros, por meio da avaliação de indicadores de qualidade e do estudo de tempos e movimentos. O experimento foi conduzido no município de Matão - São Paulo, o delineamento experimental inteiramente casualizado, sendo avaliados dois sistemas mecanizados para o preparo do solo (convencional e conjugado) para o transplantio de citros, com 66 repetições para cada tratamento. Foram avaliados como indicadores de qualidade a patinagem dos rodados do trator, a velocidade de deslocamento e a acurácia do receptor GPS. Também foi realizado um estudo de tempos e movimentos das operações. O sistema de preparo do solo conjugado apresentou o melhor desempenho operacional / Abstract: The soil preparation for planting the seedlings of citrus nursery to the field directly affects longevity, productivity, health and phytosanitary also mechanized operations that must be performed to ensure the crop management. This study was developed to evaluate two systems of soil preparation for transplanting citrus, through the evaluation of quality indicators and the study of time and motion. The experiment was conducted in the municipality of Matão - São Paulo, completely randomized, and evaluated two mechanized systems for soil tillage (conventional and conjugate) for transplanting citrus, with 66 replicates for each treatment. Were evaluated as indicators of quality skating wheels of the tractor, the scroll speed and accuracy of GPS. Also a study of time and motion operations. The system of tillage conjugate showed the best operational performance / Mestre

A produção de algodão (Gossypium hirsutum L.) em sistema adensado iniciou no Brasil na safra 2008/09 com objetivo de aumentar a lucratividade da propriedade, por meio da intensificação de uso do solo e redução de custos. Este sistema é, substancialmente, alterado em relação ao convencional, pelo aumento da população de plantas, semeadura tardia (segunda safra) e em relação a dose do nitrogênio. O objetivo desta pesquisa consiste em conhecer o comportamento do algodoeiro adensado ao fornecimento de nitrogênio, em razão da cultura antecessora. O algodoeiro foi semeado em quatro tipos de sucessão: (i) sobre soja (Glycine max L.) sucedida de milheto (Pennisetum glaucum L.); (ii) sobre resíduo da soja; (iii) sobre resíduo do milheto; e (iv) em pousio, na ausência de cultura antecessora e controle de plantas daninhas. Em cada situação o algodoeiro foi conduzido sem nitrogênio e nas doses de 50 kg ha-1; 100 kg ha-1; e 200 kg ha-1 de N. A dose de nitrogênio para a máxima produtividade do algodoeiro adensado variou com a presença do resíduo, 88 kg ha-1 na sucessão milheto com soja, 127 kg ha-1 na sucessão a soja e na sucessão ao milheto ou ao pousio a produtividade foi inferior, com resposta linear até a dose 200 kg ha-1. O crescimento vegetativo foi maior com a aplicação do nitrogênio, mas a produtividade teve resposta quadrática ao fornecimento do nutriente. A produtividade foi maior quando cultivado sobre palha de milheto com soja (maior quantidade e relação C/N de 26), mesmo em menor doses de N do que nas outras palhas. A presença de palha, independentemente da relação C/N, contribui para o ganho em qualidade da fibra. / In Brazil, the narrow row cotton (Gossypium hirsutum L.) system started in the 2008/09 crop season aiming to increase farms profit, by intensive land use and lower productions costs. This system is substantially altered from the conventional (wide row), due high plant population, late sowing (second crop) and nitrogen management. With a target to know the nitrogen response of narrow row cotton in succession, the cotton was sowed in four situations: (i) after a succession of millet (Pennisetum glaucum L.) and soybeans (Glycine max L); (ii) after soybeans; (iii) after millet; and (iv) without previous culture and with weeds control. In each situation the cotton was farmed without nitrogen application and with rates of 50 kg ha-1; 100 kg ha-1; and 200 kg ha-1 of nitrogen. The nitrogen rate of maximum productivity was dependent on the preceding crop, 88 kg ha-1 after succession of millet and soybeans, 127 kg ha-1 after soybeans and in succession of millet or without previous culture the productivity was lower, with linear response until 200 kg ha-1. The vegetative growth was higher with nitrogen application, but the productivity had quadratic response to nitrogen fertilization. The higher productivity was on cotton sowed upon the millet with soybeans straw (more quantity of straw and relation C/N 26), even with less nitrogen than in the other straws. On the presence of straw, independent of C/N relation, the fiber quality was better.

Neste trabalho efetuou-se um detalhado estudo metodológico das técnicas empregadas para a caracterização espectroscópica e cromatográfica dos ácidos húmicos. Neste estudo demonstrou-se que outros fatores, além de características intrínsecas dos ácidos húmicos, podem afetar os resultados obtidos pelas diferentes técnicas espectroscópicas utilizadas. Dentre estes fatores o mais importante foi o íon vanadila (VO2+) residual que afetou drasticamente os resultados das análises espectroscópicas levando à supressão: dos sinais de RMN de 13C de grupos hidrofílicos; dos sinais de RPE dos radicais livres orgânicos; e da intensidade de fluorescência. Pela supressão seletiva dos sinais de RMN de 13C dos grupos carboxilas e daqueles associados a carboidratos foi possível inferir que estas estruturas possivelmente estejam diretamente envolvidas na complexação do VO2+, assim como a supressão dos sinais de fluorescência e de RPE dos radicais livres orgânicos indicaram que estes radicais e estruturas fluorescentes também podem estar envolvidas na complexação deste íon ou então o efeito do íon paramagnético pode difundir-se facilmente pela estrutura dos ácidos húmicos. Adicionalmente, os ácidos húmicos com maior conteúdo de VO2+ apresentaram um maior tamanho molecular aparente, indicando um possível efeito agregante deste íon. A análise multivariada dos dados obtidos possibilitou o isolamento destes efeitos do VO2+ e as novas variáveis obtidas pela técnica dos componentes principais, independentes do conteúdo deste íon, indicaram que o cultivo mais intenso do solo levou ao acúmulo relativo de estruturas mais recalcitrantes e com maiores conteúdos de estruturas associadas à lignina e C-Alquila de cadeia longa. Além disto, observou-se que o sinal dos radicais livres orgânicos dos ácidos húmicos era devido à pelo menos dois centros paramagnéticos distintos sendo que o VO2+ suprimiu preferencialmente o sinal com maior valor-g, atribuído a radicais livres orgânicos onde o elétron desemparelhado estaria delocalizado sobre átomos de oxigênio. / In this work it was realized a detailed methodological studies of spectroscopic and chromatographic techniques that were applied in the humic substances characterization. In these studies it was demonstrated that, besides the intrinsic characteristics of humic substances, there are other factors which can affect the results obtained with the different spectroscopic techniques utilized. Among these factors, the residual vanadyl ion (VO2+) affected drastically the spectroscopic results causing the suppression of: 13C NMR signals of hydrophilic groups; EPR signals from organic free radicals; and the fluorescence intensity. By the selective suppression of 13C NMR signals from carbohydrates and carboxyl groups it was proposed that these structures could possibly be directly involved in the VO2+ complexation. The suppression of fluorescence signals and EPR ones from organic free radicals indicated that or these radicals and the fluorescent structures can also be involved in the VO2+ complexation, either the paramagnetic ion effect can diffuse through the humic substances structures. In addition, the increase of VO2+ contents resulted in a higher apparent molecular size indicating a possibly aggregating effect of this ion. The multivariate analysis from the obtained data allowed the isolation of these effects from VO2+. The new variables obtained by the principal components technique, independent from that ion content, indicated that the most intense cultivation of the soil lead to the relative accumulation of more recalcitrant structures associated to lignin and long chain C-alkyl. Besides this, we observed that the organic free radicals signal from humic acids was due to at least two paramagnetic centers. The residual VO2+ suppressed preferentially the signal with the highest g-value. This signal was assignment to organic free radicals where the unpaired electron could be delocalized on oxygen atoms.

As emissões anuais de dióxido de Carbono (CO2), considerado o gás efeito estufa mais importante (GEE), aumentaram em torno de 80% entre 1970 e 2004. Esse aumento ocorre, principalmente, devido ao uso de combustíveis de origem fóssil e as atividades agrícolas tal como mudança no uso da terra. Dentre os sistemas agrícolas as práticas de manejo adotadas constituem importantes ferramentas na mitigação da emissão dos GEE para atmosfera. Os solos agrícolas podem funcionar como fonte ou reservatório de GEE. A emissão de CO2 do solo é considerada a segunda maior componente do ciclo global do carbono sendo por tanto relevante nas variações climáticas. O cultivo do solo por métodos tradicionais que englobam aração e gradagem assim como outros métodos de preparo podem influenciar sobre as emissões de CO2, acelerando a mineralizacão do carbono orgânico do solo. O presente trabalho teve como objetivo quantificar as emissões de CO2 derivadas de diferentes sistemas de preparo do solo utilizados na cana-de-açúcar, assim como avaliar a contribuição da incorporação da palhada na emissão de CO2. A pesquisa foi desenvolvida em área de plantio pertencente à Usina Iracema (Município de Iracemápolis-SP). O solo é um Latossolo vermelho escuro, a colheita da cana-de-açúcar é realizada sem queima da palhada. Os sistemas de preparo avaliados foram: Preparo convencional (PC); preparo mínimo (PM); preparo Usina Iracema (PU). Adicionalmente, avaliou-se uma parcela sem qualquer alteração a qual foi utilizada como tratamento controle (TC). Os resultados indicaram interação significativa (p<0,001) entre preparo, palha e tempo após o preparo, sugerindo que o tempo após preparo é importante quando é avaliado o efeito do preparo sobre a emissão de CO2. Incrementos no fluxo de CO2 foram observados nos dias em que ocorreram operações de preparo e em que se apresentaram eventos chuvosos na área. A emissão acumulada ao longo do período de avaliação nos sistemas de preparo com palha foram maiores no PC, na ordem de 881,6 g m-2 de CO2, valor 34% superior ao encontrado no PU (583,2 g m-2 ) e 39% acima do PM (537 g m-2). Entretanto, quando a palha foi retirada observou-se que a emissão em PC foi superior (p<0,05) da encontrada no sistema PM e TC, mas não diferiu da observada no PU. Ao comparar a emissão acumulada encontrada no PC com o valor do TC encontrou-se que 238 g m-2 de CO2 foram emitidas a atmosfera devido às operações de preparo executadas; quantidade equivalente a 649 kg ha-1 de C-CO2 ou 0,68% do C do solo estocado em uma profundidade de 30 cm. O sistema PU emitiu 133,7 g m-2 de CO2 (364,6 kg ha-1 de C-CO2 ou 0,38% do estoque de C na camada 0- 30 cm). A incorporação da palha no PC gerou incremento na emissão de CO2 de 162 g m2, valor equivalente a 441,8 kg ha-1 de C-CO2 o 7,8% do total de C associado a resíduos da cana-de-açúcar. / The annual emissions of carbon dioxide (CO2), considered the greenhouse gas (GHG) more important, increased around 80% between 1970 and 2004. This increment mainly due to the use of fossil fuels, and agriculture as emissions from land use change. Land use management is an important tool to GHG emissions decrease. Agricultural soils can be a source or reservoir of greenhouse gases balance. The CO2 emission from the soil is considered the second largest component of the global carbon cycle by being relevant in climate variations. Traditional soil tillage and other land use management may influence on CO2 emissions, since it accelerates the mineralization of soil organic carbon. This study aimed to quantify the CO2 from different tillage systems used in cane sugar and, to evaluate the influence of the trash soil incorporation in the CO2 emission processes. The study was conducted at Iracema sugarcane mill area (Municipality of Iracemápolis-SP). The soil was an Oxisol; and the harvesting was mechanized, sugarcane unburned field. The tillage systems evaluated were: conventional tillage (CT), minimum tillage (MT); Iracema tillage (IT.) Additionally, it was evaluated a area without disturbance in which was left as control (NT). The results indicate significant interaction (p <0.001) between tillage, trash and time after tillage, it is suggesting that the time after preparation is important when we evaluate the effect of tillage on CO2 emissions. Increases in the CO2 flux were observed when it was done tillage operations and rainfall events. The accumulated CO2 emission across the study period in the tillage system with trash on soil were higher in CT, in order of 881.6 g m2 of CO2, 34% higher than the value found in the IT (583.2 g m-2) and 39% higher than found in PM (537 g m-2). However, when the trash were removed it was observed that the issuance of CT was higher (p <0.05) found in the MT system and NT, but differed from that observed in the IT. By comparing the accumulated emission found in the CT with the value of NT it was found that 238 g m-2 were issued to the atmosphere from the tillage operations performed; amount equivalent to 649 kg ha-1 C-CO2 or 0,68% C stock in soil to a depth of 30 cm. The IT system caused CO2 emission of 133.7 g m-2 (364.6 kg ha-1 C-CO2 or 0.38% of C stock in the layer 0-30 cm). The incorporation of trash in the CT generated increase in CO2 emissions of 162 g m-2, equivalent to 441.8 kg ha-1 C-CO2 or 7.8% of the total C associated with trash from sugar cane.

A agricultura é a atividade humana que mais afeta o meio ambiente. Imensas quantidades de insumos agrícolas são aplicados sobre o solo e grande parte destes degrada os recursos hídricos. Para uma investigação adequada do efeito destes insumos, estudam-se as propriedades hidráulicas do solo, que influem no transporte de solutos neste meio. Medir tais propriedades e modelar os parâmetros correlatos são tarefas extremamente complexas, devido ao tempo requerido, dinheiro, instrumentação e escala. As metodologias convencionais inferem as propriedades hidráulicas em amostras que estão em equilíbrio, através de técnicas invasivas e sob restrições especiais. Esta tese contribui com a ciência do ambiente, via ciência do solo, propondo um novo método de estudo da infiltração da água na região não-saturada do solo, utilizando a tomografia computadorizada (TC). O tomógrafo foi aqui desenvolvido e construído. A TC, neste trabalho, mediu a umidade (teta) durante o fluxo não-saturado e, através da solução numérica da equação de Richards e do modelo de Rossi-Nimmo, obtiveram-se a curva de retenção, a sortividade, k(teta) e a difusividade D(teta). Resultados qualitativos, como imagens 2D e 3D, e resultados quantitativos demonstraram a boa correlação do método proposto com o método tradicional de medida da curva de retenção. Amostras de solo estrurado foram analisadas em laboratório e em campo. / Agriculture is the human activity that most affects the environment. Huge amounts of chemicals are applied on the soil. Pesticides percolation and runoff degrades water resources. Thus, soil hydraulic properties must be known due to their influence on solute transport. The measurement of these properties and the modelling of related parameters are often difficult, if not impossible, due to the involved time, money, instrumentation, and scale. Traditional methodologies infer hydraulic properties in samples that are in equilibrium, through invasive techniques and under some special constraints. This thesis contributes with environmental science, via soil science, as it proposes a new method to study the infiltration in the unsaturated zone of soil, by means of CT. The scanner was developed and constructed in this work. The proposed methodology uses profiling CT to measure the water content (theta) during the water flow, and by means of numerical solution of Richards equation and Rossi-Nimmo model water retention, sorptivity, hydraulic conductivity k(theta), and diffusivity D(theta) are obtained. Qualitative results, as 2D and 3D images, are presented and the quantitative results of water retention show good correlation of the proposed method with the conventional tensiometers method. Structured soil column samples are analyzed in the field and in laboratory.

O objetivo do presente estudo foi avaliar a dinâmica e reatividade da matéria orgânica do solo (MOS) e substâncias húmicas (SH) em duas situações distintas, no que concerne ao manejo de solo, práticas agroflorestais e condições climáticas, avaliando o potencial de sequestro de C e mitigação de efeitos do aumento do efeito estufa. O estudo foi conduzido em dois campos experimentais, sendo o primeiro, instalado em Beltsville - Maryland, Estados Unidos, sob coordenação do Departamento de Agricultura norte-americano (USDA/ARS), composto por sistemas agrícolas convencionais com manejo mínimo (PC), plantio direto sem manejo (PD) e orgânicos com plantio direto (2, 3 e 6 anos, com adição de esterco aviário). O segundo campo experimental, instalado em Itatinga - São Paulo, Brasil, compreende área de reflorestamento de floresta de eucalipto, em duas fazendas (Entre Rios - ER - e Areona - AN) com perfis de solo diferentes (Latossolo e Neossolo quartzarênico, respectivamente) com e sem adição de biossólido. Para o primeiro campo foram coletadas amostras de solo até 30 cm em 5 incrementos, sendo realizado, em seguida, o fracionamento físico da MOS, em matéria orgânica particulada livre (MOPl) e oclusa (MOPo) para análises de espectroscopia na região do infravermelho (MIR) e pirólise acoplada a GC/MS (PY-GC/MS). Para o segundo campo experimental foram coletadas amostras de solo até 20 cm, seguindo de extração de SH para análises espectroscópicas. No campo experimental americano, observou-se maior teor de C nos sistemas de plantio direto, sobretudo nos sistemas orgânicos, em comparação ao sistema convencional (cerca de 24% de aumento). Os dados obtidos através da espectroscopia de MIR mostraram maiores graus de condensação e hidrofobicidade, influindo em maior humificação e resistência à atividade microbiana para as amostras nos sistemas orgânicos. Os resultados de PY-GC/MS foram analisados por testes não paramétricos de Kruskal-Wallis e Mann-Whitney, sendo observada a maior incidência de estruturas moleculares de caráter fenólico aromático em amostras de MOPo para os sistemas orgânicos considerados, e a maior ocorrência de núcleos condensados, oriundos de lignina e outras fontes, ligados a cadeias alifáticas em amostras de MOPl para os mesmos sistemas, em relação aos demais analisados em estudo. Os resultados obtidos para o campo experimental americano ilustrou maior impacto do manejo orgânico do solo, frente aos demais considerados, no que concerne ao potencial acumulo de carbono e incidência de estruturas mais condensadas e de maior recalcitrância. Os dados do segundo campo experimental, em áreas de reflorestamento de eucalipto no estado de São Paulo, demonstraram comportamentos distintos com maior teor de C e menor grau de humificação (cerca de 25 e 30%, respectivamente) para áreas submetidas à adição de biossólido para a fazenda Areona (AN), sendo observado perfil inverso para a fazenda Entre Rios (ER) (decréscimo de cerca de 20% para C e aumento de, aproximadamente, 100% no grau de humificação). Através dos dados obtidos através de espectroscopia de infravermelho, pôde-se observar maiores índices de condensação (grau de humificação), em ambas as fazendas, nas áreas sob adição de biossólido, ao passo que somente na fazenda ER foram observados maiores índices de hidrofobicidade (resistência à degradação microbiana) nestas mesmas áreas. Assim como nos resultados obtidos as amostras de solo intacto, foi observado maior grau de humificação para amostras de AH na fazenda ER, em áreas condicionadas com biossólido, ao passo que menor grau de humificação para as mesmas áreas na fazenda AN. Assim sendo, conforme mencionado, uma das áreas de reflorestamento tratada com biossólido mostrou aumento no teor de carbono no solo (em solo arenoso) e a outra mostrou decréscimo (solo com teor mediano de argila). As análises qualitativas, como determinação do grau de humificação da matéria orgânica em amostras de solos e substâncias húmicas, foram coerentes com o aumento ou decréscimo dos teores de carbono nos dois solos, dando consistência as observações das duas situações de campo analisadas. Dessa maneira, verificou-se o maior impacto da adição da aplicação de biossólido em Latossolos em relação à área de Neossolo quartzarênico. O entendimento e avaliação da resposta da matéria orgânica e seus constituintes húmicos frente a diferentes situações é de extrema importância para obtenção de sustentabilidade ambiental, no que concerne à mitigação de efeitos inerentes às mudanças climáticas globais. / The aim of the following study was to evaluate the dynamics and reactivity of soil organic matter (SOM) and humic substances (HS) in two different situations, regarding soil tillage, forestry practices and climate conditions, considering C sequestration potential and greenhouse effects mitigation. The study was conducted in two different field experiments, being the first one a long-term field trial project installed in Beltsville, Maryland - United States, coordinated by the United States Department of Agriculture (USDA), comprising different soil tillage systems as it follows: chiesel till (CT), no till (NT) and 2, 3 and 6-year organic agriculture (with poultry manure addition). The second experimental field was installed in Itatinga, São Paulo - Brazil, comprising an eucalyptus forestry system being two farms (Entre Rios - ER, and Areona - AN), presenting different soil prolife (Oxisol and Quartzarenic Neosoil) and sewage sludge (SS) amended areas. For the first experimental field soil samples were collected to 30 cm depth in 5 increments, followed by SOM physical fractionation in occluded and free particulate organic matter (oPOM and fPOM, respectively) for mid infrared (MIR) spectroscopy and pyrolysis coupled with gas chromatography/mass spectrometry (PY-GC/MS) analysis. For the second experimental field, soil samples were collected to 20 cm depth, followed by HS extraction and spectroscopic analysis. The results for the first experimental field showed a C content increase (about 24%) for the organic systems, comparing to the others considered. Data obtained by MIR spectroscopy showed higher condensation and hydrophobicity degrees, resulting in higher humification and microbial decomposition resistance, for the organic systems samples. The results obtained by PY-GC/MS were analyzed by Kruskal-Wallis and Mann-Whitney non parametric tests and it was observed a higher incidence of phenolic and aromatic molecular structures in oPOM samples, and a higher occurrence of condensed structures, derived from lignin and other sources, bonded to aliphatic chains, in fPOM samples for the organic systems analyzed, comparing to the others systems considered. This way, the results obtained for the American experimental field showed a higher impact of organic tillage systems, regarding the soil carbon accumulation potential and the incidence of more condensed and recalcitrant structures. The results regarding the second experimental field showed an interesting behavior with C content increase and humification degree decrease in the SS amended areas (about 25 and 30%, respectively) for the Areona (AN) farm, nevertheless, being observed an inverse behavior for the Entre Rios (ER) farm samples (about 20% C content decrease and nearly 100% humification degree increase). From the infrared spectroscopy data it could be observed higher condensation degree (inferring higher humification degree) in the SS amended areas for both farms considered, however only for the ER samples it was noted a higher hydrophobicity degree (higher microbial decomposition resistance). The same way noted for the soil samples, it was observed higher humification degree for humic acids samples in the SS amended areas for the ER farm, while for the AN samples it was noted smaller humification degree for its respective SS amended area. This way, as mentioned before, one of the SS amended forestry areas showed an increase in the soil C content (in the quartzarenic neosoil) while the other one presented soil C content decrease (oxisoil, with about 20% clay content). The qualitative analysis, such as organic matter humification degree determination for soil and HS samples were coherent to the C content increase or decrease observed for both soil profiles, being consistent to the results obtained on the field experiment scenario. This way, the results for the Brazilian experimental field showed a higher impact of the sewage sludge application in the Oxisol area, comparing to the Quartzarenic Neosoil one. The understanding and evaluation about organic matter and humic constituents response regarding different field situations is extremely important to achieve environmental sustainability and climate change effects mitigation.

This diploma thesis deals with deep cultivators which are used in companies of agricultural production. Theoretical part is focused on the history of soil proccessing, soil treatement and loosening machines which are being used today. That includes disc cultivators, tine cultivators, chisel cultivators, rod cultivators and machines with driven work gears. Practical part of theses includes comparison of chisel cultivator and plough doing tillage. The quality of keeping the depth invariable is being evaluated, as well as time-consuming nature, consumption of fuel and drain on resources.

O desgaste de órgãos ativos de máquinas e implementos agrícolas de preparo do solo tem sido alvo de vários estudos pela comunidade científica que relaciona tal ocorrência com o desempenho operacional, vida útil, material e técnica de fabricação. Este desgaste ocorre independentemente do tipo de manejo do solo, porém, determinadas práticas podem potencializá-lo a ponto de comprometer as condições desejadas de implantação de uma cultura em virtude da modificação geométrica da sua extremidade de corte. Órgão ativo comprometido aumenta a força de tração e por conseqüência acarreta aumento no consumo de combustível. Diversas variáveis podem influenciar o desgaste entre as quais se destacam a velocidade de trabalho, teor de água do solo, material de fabricação e tratamento térmico. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi de descrever os principais tipos de ensaios de materiais, bem como construir uma avaliação crítica, com base na literatura encontrada, sobre desgaste de órgãos ativos analisando as metodologias e os resultados. Considera-se tal análise de grande relevância para agricultores, para indústria e para pesquisadores de modo geral. / The wear of tillage tools by agricultural implements has been aim of some studies of scientific community that such occurrence with operational performance relates useful, material and technique manufacture. This wear occurs independently of the type handling of the soil, however, determined practical can to increase it point to compromise the desired conditions of implantation culture in virtue of the geometric modification of the cutting edge. Compromised tillage tool increases the draft force and for consequence it causes increase the fuel consumption. Some variable can influence the wear, among which if they detach the work speed, moisture, manufacture material and heat treatment. Ahead of this, the aim of this work was to describe the main types of tests about subject, as well to make a critical evaluation of joined literature. Such analysis of great relevance for farmers, industry and researchers in general way is considered.

Estudos sobre de métodos de preparo de solo são essenciais pela necessidade em se reduzir os impactos nos solos, decorrentes da intensificação da mecanização agrícola na cultura da cana-de-açúcar e pela busca de modelos que visem proporcionar uma maior qualidade para o solo e, consequentemente, a obtenção de melhores desenvolvimentos vegetativos e maiores produtividades. O presente trabalho teve como principal objetivo, a avaliação por meio de análises micromorfométricas, das alterações na estrutura do solo decorrentes de métodos distintos de preparo de solo. Foram avaliados o preparo convencional, a partir da mobilização do solo em área total, e o preparo profundo canteirizado, com a utilização de um modelo de implemento que permite realizar uma série de operações de preparo de solo de forma simultânea, que não mobiliza a região de passagem do rodado dos maquinários e delimita um canteiro preparado para o desenvolvimento das plantas. O solo da área experimental é classificado como Nitossolo Vermelho Eutrófico latossólico, de textura muito argilosa e foram abertas trincheiras nos tratamentos em momentos distintos do ciclo comercial da cultura, a fim de serem observadas as modificações de forma temporal. Nestas, foram coletadas amostras para análises de densidade do solo e amostras indeformadas de solo para a realização de análises micromorfométricas, para a quantificação e caracterização da área ocupada por poros, tanto na região de desenvolvimento da cultura (canteiro) quanto na área de passagem do rodado. Foi possível observar uma maior área ocupada por poros no canteiro do tratamento do preparo profundo canteirizado na primeira coleta, proporcionado pelo implemento, em relação ao preparo convencional, assim como uma maior participação de poros grandes complexos frente a poros de menor tamanho e arredondados. Porém, notou-se nas áreas sem influência do sistema radicular da planta, como na região de passagem do rodado e centro do canteiro, uma redução da área ocupada por poros entre uma coleta e outra, tanto por conta do tráfego agrícola quanto pela acomodação do solo desestruturado no preparo profundo canteirizado, podendo vir a acarretar em menores desenvolvimentos radiculares horizontalmente e deixando a área mais propicia a menores taxas de infiltração de água no solo, reduzindo o fluxo hídrico internamente e, consequentemente, aumentando os riscos da ocorrência de processos erosivos. Já no preparo convencional, os resultados indicaram uma manutenção da estrutura proporcionada pelo tipo de preparo entre as coletas, com poros menores e arredondados. / Studies about soil tillage methods are essential due to the necessity of reducing impact in soils caused by the intensification of mechanic agricultural operations in sugarcane. These studies are also important by the pursuit of models that enables a better quality to the soil and, as a consequence, obtaining better vegetative development and productivity. This study had as its main objective the evaluation of soil structural changes caused by different methods of soil tillage by micromorphometric analysis. Two soil tillage systems were evaluated, the conventional soil tillage, which mobilizes the soil in the whole area, and the deep bedding tillage, which is done by an agricultural implement that allows a series of operations simultaneously and does not mobilizes the soil in the wheel\'s path, delimiting a bed for the plant development. The soil of the experimental area is classified as a Eutric Nitisol with a high clay texture. Pitches were opened in the treatments in different timings during the commercial cycle of the culture aiming the observation of temporal modifications in the soil. Samples were collected for density analysis and undisturbed samples were collected for micromorphometric analysis, for quantification and characterization of the pore area in either the root development area (bed) or the wheel\'s path. It was possible to observe a largest pore area in the deep bedding tillage system on the first collection due to the implement when compared to the conventional, as well as a largest occurrence of complex pores against smaller rounded pores. However, it was observed in the areas without the direct influence of the root system, as in the wheel\'s path and bed center, a reduction of the pore area between the two collections because of agricultural machinery traffic and accommodation of the unstructured soil in the deep bedding tillage system. This occurrence might incur in lowering root development horizontally and letting the area prone to lower water infiltration, which reduces the water flow internally and increases the risk of erosive processes. As regards the conventional tillage system, the results indicated a structural maintenance enabled by the tillage method between the collections, presenting smaller rounded pores.