Considerando a grande importância do seqüestro de carbono (C) nos solos florestais, observa-se pequena quantidade de projetos de MDL que incluem esse compartimento como agente da mitigação do aquecimento global. Isso ocorre pelo fato da quantificação dos estoques de C do solo representar maiores desafios se comparada aos demais componentes dos ecossistemas florestais. Sabendo-se das dificuldades econômicas e ambientais envolvidas na adoção desse tipo projeto e da importância das florestas na mitigação da mudança do clima, o objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho de metodologias para a obtenção do estoque de C do solo em duas áreas de reflorestamento e suas respectivas linhas de base (usos do solo anteriores aos plantios, i.e. pastagens e vegetações nativa), como base para diminuir a relação custo-benefício de projetos de MDL. Para alcançar o objetivo principal, a presente pesquisa foi composta das seguintes etapas: (i) estudo da variabilidade espacial do C do solo em uma área de reflorestamento com espécies nativas, estabelecida em Cotriguaçú/MT (Área I) e em uma cronossequência de plantio de eucalipto, localizada em Avaré/SP (Área II); (ii) determinação do tamanho da parcela e do nº ideal de amostras a partir da dependência espacial do C nos reflorestamentos; (iii) estimativa dos teores de C e densidades do solo (Ds) pela Espectroscopia de Reflectância no Infravermelho Próximo (NIRS) e Médio (MIRS), visando a redução dos custos analíticos sem prejuízo da qualidade dos resultados; e (iv) cálculo dos estoques de C do solo nas áreas e estimativa do balanço de carbono do projeto de MDL conduzido na Área II, utilizando a ferramenta EX-ACT (Ex-Ante Carbon Balance Tool). Os resultados obtidos confirmaram a existência de importante variabilidade espacial do C do solo nas áreas e dependência espacial forte em todos os sistemas de manejo estudados. A análise do número ideal de amostras de solo indicou que a coleta de cinco pontos por parcela é tão precisa quanto uma amostragem com mais pontos. O tamanho ideal das parcelas variou de 361-841 m2 nos plantios da Área I e de 900-3721 m2 nos plantios da Área II. O desempenho dos métodos NIRS e MIRS na estimativa do teor de C dos solos foi bastante satisfatório, principalmente quando os modelos testados foram calibrados com quantidades entre 5-10% do conjunto de dados total. Os resultados da estimativa da Ds foram um pouco inferiores aos do C. Os estoques de C do solo obtidos na Área I foram superiores aos da Área II. Considerando apenas o solo, é possível afirmar que o potencial de geração de créditos de C é maior no reflorestamento com espécies nativas sob solo argiloso do que no reflorestamento com eucalipto em solo arenoso. O balanço de C do projeto conduzido na Área I indicou o seqüestro de quase três milhões de toneladas de CO2eq em 40 anos. Espera-se que este estudo contribua para o aumento da inclusão do solo em projetos de MDL, uma vez comprovada a possibilidade de redução dos custos associados à obtenção e determinação dos estoques de C nesse compartimento / Considering the great importance of carbon sequestration (C) in forest soils, there are few CDM projects that include this compartment as an agent of global warming mitigation. This occurs because the quantification of soil C stocks represents a bigger challenge when compared to other components of forest ecosystems. Considering the economic difficulties and environmental issues involved in adopting this type of project and the importance of forests in mitigating climate change, the objective of this study was to evaluate the performance of methods for obtaining soil C stocks in two forestry areas and their respective baselines (land use prior to planting, i.e. pastures and native vegetation) as a basis for reducing the cost-benefit ratio of CDM projects. To achieve the main objective, this research was composed of the following steps: (i) estimating the spatial variability of soil C in an area reforested with native species, established in Cotriguaçú, MT (Area I) and a Eucalyptus chronosequence, located in Avaré, SP (Area II), (ii) determining the optimal amount of soil samples and the plot size from the soil C spatial dependence range in the reforestation areas, (iii) estimating soil C content and bulk density (BD) by Near and Mid Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS and MIRS, respectively) to reduce analytical costs without affecting the quality of the results, and (iv) calculating soil C stocks in both areas and estimating the carbon balance of a CDM Project conducted in Area II, using EX-ACT (\"Ex-Ante Carbon Balance Tool\"). The results confirmed the existence of significant soil C spatial variability in both areas and a strong spatial dependence at all plots. The analysis of the optimal number of soil samples indicated that the sampling procedure with five points per plot is as accurate as intensive sampling. The optimum size of plots ranged from 361-841 m2 at Area I plantations and from 900-3721 m2 at Area II. The performance of MIRS and NIRS to estimate the soil carbon content was very satisfactory, especially when the models were calibrated with amounts between 5-10% of the total data set. The estimations of BD were slightly less precise than those of soil C content. The soil C stocks obtained at Area I were higher than Area II. Considering only the soil compartment, it is clear that the potential for C credit generation in a reforestation with native species on a clayey soil is higher than in a reforestation with eucalyptus on a sandy soil. The C balance of the CDM project conducted in Area I is expected to sequester almost three million tones of CO2 eq in 40 years. We hope this study contributes to the increased inclusion of soil in CDM projects, by confirming the feasibility of reducing the costs associated with both sampling and analytical procedures

Objetivando estudar o seqüestro de carbono em sistemas de restauração florestal e discutir suas potencialidades e entraves perante MDL florestal, este trabalho teve dois objetivos principais: i) quantificar taxas iniciais de seqüestro de carbono nos compartimentos aéreo, radicular, solo e serapilheira, de plantios de restauração da Mata Atlântica, com 20 espécies (10 pioneiras, 10 não pioneiras), submetidos a manejos contrastantes (usual e intensivo), instalados sobre pastagem de Brachiaria no espaçamento de 3 m x 2 m; e ii) comparar os estoques de carbono destes sistemas, ao final do sexto ano, com valores determinados em fragmento de floresta madura vizinho ao ensaio. Ambos localizados em Anhembi/SP (Estação Experimental de Anhembi/USP e Mata do Barreiro Rico). O tratamento usual consistiu em adubação de base e capina mecânica na linha de plantio até dois anos, e, o intensivo teve adubações complementares e capina química em área total até dois anos. Foram desenvolvidos modelos alométricos de estimativa da biomassa através de amostragem destrutiva de 80 árvores, sendo quatro indivíduos por espécie, selecionados por classes de área seccional. Determinaram-se massa seca e teor de C, para os compartimentos copa, lenho e raízes. Através das equações, do inventário ao sexto ano e dos teores de carbono, foram calculados os estoques de carbono por compartimento, nos dois tratamentos. Determinaram-se os estoques de carbono na biomassa herbácea, serapilheira e solo. Foi calculada a variação de carbono por compartimento nos dois tratamentos. Os estoques de carbono na floresta madura foram quantificados utilizando dados de 10 parcelas de inventário, aplicados em modelo alométrico adequado para Mata Atlântica. A densidade da madeira variou até 3 vezes entre espécies (0,22 a 0,70 gcm-3), o teor de C foi pouco variável (46,5%). Foram adequadamente ajustadas equações de biomassa lenhosa, raiz e copa com base na área seccional, altura e densidade da madeira. A porcentagem de raízes é expressiva (30%) na biomassa total, mas as espécies não pioneiras mostraram maior razão raiz:parte aérea (0,32) que as pioneiras (0,28). A silvicultura intensiva elevou o crescimento do compartimento lenhoso em 250% (1,85 para 6,45Mg ha-1ano-1), devido a maior eficiência da copa e alocação de C no tronco. O carbono no solo embora representativo, não propiciou seqüestro em 6 anos, dada alta variabilidade espacial. O tratamento intensivo obteve maior seqüestro de C, atingindo 4,22Mg C ha-1 ano-1 (64% no tronco e galhos, e 20% nas raízes). Os estoques de C no solo e serapilheira foram próximos entre o sistema intensivo de restauração e floresta madura, sendo os estoques no tronco, galhos e raízes, o diferencial entre os sistemas. Com base no crescimento médio das árvores e estoque de C nas restaurações até sexto ano (7 e 21kg árvore-1 e 5,2 e 18,2Mg C ha-1, respectivamente no sistema usual e intensivo), e no tamanho médio das árvores e estoque de C na floresta madura (204kg árvore-1 e 138Mg C ha-1) estimou-se cerca de 50 anos para o sistema intensivo atingir maturidade, embora haja necessidade de estudos relacionados à biodiversidade e sustentabilidade destes sistemas de restauração a longo prazo. / In order to study carbon sequestration in forest restoration systems and discuss its potential and barriers to the CDM forestry, this paper had two main objectives: i) quantify the initial rate of carbon sequestration in compartments aboveground, roots, soil and forest floor, on Atlantic forest restoration, with 20 native species (10 pioneers and 10 non pioneer), submitted to contrasting management conditions (usual and intensive), installed on Brachiaria decumbens pasture in 3 x 2 m spacing, and ii) comparing the carbon stocks of these two systems, observing the end of the sixth year of restoration, with values determined in a fragment of mature forest adjacent to the test. Both studies are located in Anhembi, São Paulo (USP Anhembi Experimental Station and the Barreiro Rico reserve). The usual treatment consisted of only fertilizer at planting and mechanical weeding only in the row up to two years, while the intensive treatment had additional fertilization beyond crop fertilization and chemical weed control also in the entire area until two years after planting. We developed allometric equations for estimating biomass through destructive sampling of 80 trees. Four individuals per species were selected based on classes of sectional area. Dry weight were determined and the carbon content for wood and roots. Through the equations, and carbon content we calculated carbon stocks per compartment, in both treatments. Carbon stocks in herbaceous, in the litter and soil were also determined. With these estimates we calculated the variation of carbon per compartment in the two restoration systems. Carbon stocks in mature forest were quantified using data from 10 permanent plots of inventory and applying appropriate allometric models. The wood density varied between species by up to 3 times (0.22 to 0.70 g cm-3) while the C content was relatively constant (46.5%). Appropriately adjusted equations for aboveground woody biomass, root and crown biomass were established using cross-sectional area, height and wood density. The percentage of roots is significant (30%) compared to the total, and non-pioneer species showed a higher ratio root / shoot (0.32) than the pioneer (0.28). The intensive forestry increased growth of woody compartment by 250% (1.85 to 6.45 Mg ha-1 yr-1), given the greater efficiency of the canopy and allocation of C to the trunk. The carbon content in the soil although representative in the total stock, did not result in C sequestration in the six years period, given its high spatial variability. The largest C sequestration was observed in the intensive treatment, reaching 4.22 Mg C ha-1 yr-1, 64% on the trunk and branches, and 20% in roots. The values of C stock in soil and litter were similar between the intensive system of forest restoration and mature forest, and indeed the trunk, branches and roots stocks, the major difference between the systems. Based on the average growth of trees and carbon stocks in the restoration and the first 6 years (7 and 21 kg tree-1 in the usual system and intensive, and 5.2 and 18.2 Mg C ha-1 in these same treatments), and the average tree size and carbon stocks in mature forest (204 kg tree-1 and 138 Mg C ha-1), a 50 years period was estimated for the intensive system to reach forest maturity although there is a need for studies relating biodiversity and sustainability of these restored systems in the long run.

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O desmatamento e a fragmentação decorrentes da expansão das atividades humanas nas paisagens florestais tropicais promovem mudanças na estrutura da paisagem, em geral com perda de florestas antigas para a agricultura ou pastagem, parcialmente compensada regionalmente com a regeneração das florestas secundárias jovens. Tal processo gera paisagens heterogêneas, com florestas secundárias em diferentes estádios de sucessão e perturbação. O estoque de carbono nestas florestas pode, assim, variar muito e essa variação pode ocorrer em diferentes escalas espaciais. O presente estudo buscou entender como as diferentes condições locais e da paisagem contribuem para o estoque de carbono. O estudo foi realizado em florestas secundárias da Mata Atlântica, no Sistema Cantareira (região sudeste do Brasil). A biomassa acima do solo (BAS) foi estimada a partir de dados de inventário florestal e modelos alométricos de biomassa. A fim de testar como a biomassa de uma floresta tropical varia em paisagens antropizadas, foram construídos modelos lineares generalizados (GLM, distribuição Gaussiana) com quatro grupos de variáveis: idade da floresta; perturbações humanas; topografia (declividade e altitude); e estrutura da paisagem. Foram construídos modelos simples, compostos, com e sem interação, além do modelo nulo. O modelo mais plausível foi selecionado pelo critério de Akaike corrigido para pequenas amostras (AICc). Numa escala mais local, a variação da BAS em função da distância à borda foi analisada. A BAS variou amplamente entre os locais de estudo e isso foi parcialmente explicado pelas variáveis explanatórias, uma vez que todos os modelos e variáveis selecionadas foram melhores do que os modelos nulos. O resultado mais surpreendente foi o baixo estoque geral de carbono nas áreas de estudo (30,91 ± 11,00 Mg.ha-1). Os resultados sugerem que este padrão está principalmente relacionado com efeitos de borda e com a influência de fatores diretamente impulsionados pela ocupação humana (como, por exemplo, florestas mais perturbadas, paisagens com baixa cobertura florestal e ocorrência relativa alta de florestas mais jovens). Os resultados indicam ainda que nesta condição de alta perturbação os fatores abióticos, tais como a localização topográfica, podem ter uma importância menor do que seria de esperar por estudos anteriores. Os baixos estoques de carbono e alta variabilidade espacial observada indicam a necessidade de se incorporar estimativas de carbono em escalas espaciais mais finas em programas de mitigação climática e de manutenção de serviços ecossistêmicos em paisagens fragmentadas / Deforestation and fragmentation resulting from the expansion of human activities in tropical forest landscapes promote changes in landscape structure, usually with loss of mature forests for agriculture or pasture, partially offset regionally with the regeneration of young secondary forests. This process generates heterogeneous landscapes with secondary forests in different stages of succession and disturbance. The stock of carbon in these forests can thus vary greatly and this variation may occur at different spatial scales. This study aimed to understand how the different local and landscape conditions contribute to carbon stock. The study was performed in secondary Atlantic Forest fragments in Cantareira System (southeastern Brazil). The above-ground biomass (AGB) was estimated by forest inventory data and allometric biomass models. In order to test how the biomass of a tropical forest varies in disturbed landscapes, generalized linear models (GLM, Gaussian distribution) were constructed with four groups of variables: forest age; human disturbances; topography (terrain slope and elevation); and landscape structure. We constructed simple and compound, with and without interaction, models beyond to the null model. The most plausible model was selected by Akaike criterion corrected for small samples (AICc). On a more local scale, the variation of AGB according to the distance to the edge was analyzed. AGB varied widely among study sites and this was partly explained by the explanatory variables, since data suited better to all models and selected variables than the null model. The most surprising result was the low overall carbon stock in the study areas (30.91 ± 11.00 Mg.ha-1). The results suggest that this pattern is mainly related to edge effects and the influence of factors directly driven by human occupation (e.g. more disturbed forests, landscapes with low forest cover and high relative occurrence of younger forests). The results also indicate that this condition of high disturbance abiotic factors, such as the topographical location, may have less importance than would be expected from previous studies. Low carbon stocks and high spatial variability indicate the need to incorporate in carbon stock estimates a finer spatial scale for climate mitigation and maintenance of ecosystem services programs in fragmented landscapes

O Brasil se destaca como o maior produtor de cana-de-açúcar do planeta. Como resultado do aumento da demanda de açúcar e etanol, cerca de 4 milhões de hectares foram convertidos em áreas de cana-de-açúcar nos últimos 10 anos. Espera-se que outros 6 milhões de hectares sejam convertidos nos próximos 10 a 20 anos para suprir a demanda nacional de derivados dessa cultura. Estas modificações podem ocasionar a emissão de gases do efeito estufa, resultantes principalmente da decomposição da matéria orgânica do solo, o que pode levar a dívida de carbono. Por outro lado, a substituição de áreas degradadas pelo cultivo da cana-de-açúcar pode acarretar no incremento dos estoques de carbono dos solos promovendo o sequestro de carbono. O principal objetivo foi proceder a metodologia proposta pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) da Organização das Nações Unidas para avaliar o impacto ocasionado pela expansão do cultivo da cana-de-açúcar sobre a matéria orgânica do solo e seu resultado em emissão de CO2 ou em sequestro de carbono. O total de 142 situações de campo foram avaliadas na região Centro Sul do Brasil, onde a cana-de-açúcar vem substituindo outros usos da terra gerando o total de 6318 amostras de solo que foram analisadas considerando as três principais conversões existentes para cana-de-açúcar no país: i) Cerrado; ii) Pastagens e iii) Áreas de cultivo anual. Os resultados obtidos indicam o decréscimo dos estoques de carbono dos solos quando o cultivo de cana-de-açúcar substitui o cerrado e áreas de pastagens, e promove o incremento quando áreas de culturas anuais são substituídas. Os fatores de mudança de uso da terra referente ao período de 20 anos após a conversão de cerrado para cana-de-açúcar referente às camadas 0-30 cm, 0-50 cm e 0-100 foram respectivamente 0,79 (±0,04), 0,86 (±0,04) e 0,94 (±0,04). Para a conversão de pastagens para o cultivo de cana-de-açúcar, os fatores de impacto de mudança de uso da terra foram 0,91 (±0,04), 0,94 (±0,04) e 0,98 (±0,04), e para a conversão de áreas de cultivo anual os fatores de impacto de mudança de uso da terra foram 1,20 (±0,18), 1,20 (±0,18) e 1,21 (±0,18). O período de compensação da dívida de carbono gerada foi estimado entre 3,5 a 6,3 anos considerando a substituição de cerrado, 1 a 2 anos para áreas convertidas de pastagens e zero para áreas oriundas de cultivo anual, onde não foi observada dívida de carbono. Espera-se que os resultados gerados por este trabalho de pesquisa possam subsidiar os tomadores de decisão como forma de desenvolver políticas apropriadas para a expansão do cultivo da cana de açúcar na região Centro Sul do Brasil promovendo desenvolvimento com baixo impacto ao meio ambiente / Brazil figures as the major sugarcane producer in the world and as result of increasingly demand for sugar and ethanol about 4 millions of hectares were converted into sugarcane systems on last 10 years and others 6 millions of hectares are expected to be converted in next 10 to 20 years. This modification can increase greenhouse gas emissions as result of soil organic matter decomposition and lead to a carbon debt. The aim of this research paper was to perform the IPCC\'s Tier 2 approach to evaluate the impact of sugarcane expansion over the soil organic matter, and their results in CO2 emissions or soil carbon sequestration. A total of 142 field situations were studied in South-Central Brazil where sugarcane substituted other land uses, providing 79 comparison pairs and 6,318 soil samples that were analyzed considering three major conversions to sugarcane: i) Cerrado (Brazilian savannah); ii) Pastures; iii) Annual Cropland (maize or soybean). Our results indicate the decrease of soil carbon stocks when sugarcane overcomes cerrado and pastures, and an increase when annual cropland is replaced. The land use change impact factors after 20 years of conversion from cerrado to sugarcane for 0-30 cm, 0-50 cm and 0-100 cm layers were respectively 0.79 (±0.04), 0.86 (±0.04) and 0.94 (±0.04). For sugarcane replacing pastures the impact factors were 0.91 (±0.04), 0.94 (±0.04) and 0.98 (±0.04), and for the conversion from annual agriculture impact factors were 1.20 (±0.18), 1.20 (±0.18) and 1.21 (±0.18). The repay time for the carbon debt was estimated in 3.5 to 6.3 years considering the substitution of cerrado, 1 to 2 years for areas coming from pastures and zero for areas coming from cropland, where no carbon debt was found. We expect that results of this research paper can subsidize appropriate policies for sugarcane expansion in South-Central Brazil, promoting development with a lower environmental impact

O Brasil se destaca como o maior produtor de cana-de-açúcar do planeta. Como resultado do aumento da demanda de açúcar e etanol, cerca de 4 milhões de hectares foram convertidos em áreas de cana-de-açúcar nos últimos 10 anos. Espera-se que outros 6 milhões de hectares sejam convertidos nos próximos 10 a 20 anos para suprir a demanda nacional de derivados dessa cultura. Estas modificações podem ocasionar a emissão de gases do efeito estufa, resultantes principalmente da decomposição da matéria orgânica do solo, o que pode levar a dívida de carbono. Por outro lado, a substituição de áreas degradadas pelo cultivo da cana-de-açúcar pode acarretar no incremento dos estoques de carbono dos solos promovendo o sequestro de carbono. O principal objetivo foi proceder a metodologia proposta pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) da Organização das Nações Unidas para avaliar o impacto ocasionado pela expansão do cultivo da cana-de-açúcar sobre a matéria orgânica do solo e seu resultado em emissão de CO2 ou em sequestro de carbono. O total de 142 situações de campo foram avaliadas na região Centro Sul do Brasil, onde a cana-de-açúcar vem substituindo outros usos da terra gerando o total de 6318 amostras de solo que foram analisadas considerando as três principais conversões existentes para cana-de-açúcar no país: i) Cerrado; ii) Pastagens e iii) Áreas de cultivo anual. Os resultados obtidos indicam o decréscimo dos estoques de carbono dos solos quando o cultivo de cana-de-açúcar substitui o cerrado e áreas de pastagens, e promove o incremento quando áreas de culturas anuais são substituídas. Os fatores de mudança de uso da terra referente ao período de 20 anos após a conversão de cerrado para cana-de-açúcar referente às camadas 0-30 cm, 0-50 cm e 0-100 foram respectivamente 0,79 (±0,04), 0,86 (±0,04) e 0,94 (±0,04). Para a conversão de pastagens para o cultivo de cana-de-açúcar, os fatores de impacto de mudança de uso da terra foram 0,91 (±0,04), 0,94 (±0,04) e 0,98 (±0,04), e para a conversão de áreas de cultivo anual os fatores de impacto de mudança de uso da terra foram 1,20 (±0,18), 1,20 (±0,18) e 1,21 (±0,18). O período de compensação da dívida de carbono gerada foi estimado entre 3,5 a 6,3 anos considerando a substituição de cerrado, 1 a 2 anos para áreas convertidas de pastagens e zero para áreas oriundas de cultivo anual, onde não foi observada dívida de carbono. Espera-se que os resultados gerados por este trabalho de pesquisa possam subsidiar os tomadores de decisão como forma de desenvolver políticas apropriadas para a expansão do cultivo da cana de açúcar na região Centro Sul do Brasil promovendo desenvolvimento com baixo impacto ao meio ambiente / Brazil figures as the major sugarcane producer in the world and as result of increasingly demand for sugar and ethanol about 4 millions of hectares were converted into sugarcane systems on last 10 years and others 6 millions of hectares are expected to be converted in next 10 to 20 years. This modification can increase greenhouse gas emissions as result of soil organic matter decomposition and lead to a carbon debt. The aim of this research paper was to perform the IPCC\'s Tier 2 approach to evaluate the impact of sugarcane expansion over the soil organic matter, and their results in CO2 emissions or soil carbon sequestration. A total of 142 field situations were studied in South-Central Brazil where sugarcane substituted other land uses, providing 79 comparison pairs and 6,318 soil samples that were analyzed considering three major conversions to sugarcane: i) Cerrado (Brazilian savannah); ii) Pastures; iii) Annual Cropland (maize or soybean). Our results indicate the decrease of soil carbon stocks when sugarcane overcomes cerrado and pastures, and an increase when annual cropland is replaced. The land use change impact factors after 20 years of conversion from cerrado to sugarcane for 0-30 cm, 0-50 cm and 0-100 cm layers were respectively 0.79 (±0.04), 0.86 (±0.04) and 0.94 (±0.04). For sugarcane replacing pastures the impact factors were 0.91 (±0.04), 0.94 (±0.04) and 0.98 (±0.04), and for the conversion from annual agriculture impact factors were 1.20 (±0.18), 1.20 (±0.18) and 1.21 (±0.18). The repay time for the carbon debt was estimated in 3.5 to 6.3 years considering the substitution of cerrado, 1 to 2 years for areas coming from pastures and zero for areas coming from cropland, where no carbon debt was found. We expect that results of this research paper can subsidize appropriate policies for sugarcane expansion in South-Central Brazil, promoting development with a lower environmental impact

O desmatamento e a fragmentação decorrentes da expansão das atividades humanas nas paisagens florestais tropicais promovem mudanças na estrutura da paisagem, em geral com perda de florestas antigas para a agricultura ou pastagem, parcialmente compensada regionalmente com a regeneração das florestas secundárias jovens. Tal processo gera paisagens heterogêneas, com florestas secundárias em diferentes estádios de sucessão e perturbação. O estoque de carbono nestas florestas pode, assim, variar muito e essa variação pode ocorrer em diferentes escalas espaciais. O presente estudo buscou entender como as diferentes condições locais e da paisagem contribuem para o estoque de carbono. O estudo foi realizado em florestas secundárias da Mata Atlântica, no Sistema Cantareira (região sudeste do Brasil). A biomassa acima do solo (BAS) foi estimada a partir de dados de inventário florestal e modelos alométricos de biomassa. A fim de testar como a biomassa de uma floresta tropical varia em paisagens antropizadas, foram construídos modelos lineares generalizados (GLM, distribuição Gaussiana) com quatro grupos de variáveis: idade da floresta; perturbações humanas; topografia (declividade e altitude); e estrutura da paisagem. Foram construídos modelos simples, compostos, com e sem interação, além do modelo nulo. O modelo mais plausível foi selecionado pelo critério de Akaike corrigido para pequenas amostras (AICc). Numa escala mais local, a variação da BAS em função da distância à borda foi analisada. A BAS variou amplamente entre os locais de estudo e isso foi parcialmente explicado pelas variáveis explanatórias, uma vez que todos os modelos e variáveis selecionadas foram melhores do que os modelos nulos. O resultado mais surpreendente foi o baixo estoque geral de carbono nas áreas de estudo (30,91 ± 11,00 Mg.ha-1). Os resultados sugerem que este padrão está principalmente relacionado com efeitos de borda e com a influência de fatores diretamente impulsionados pela ocupação humana (como, por exemplo, florestas mais perturbadas, paisagens com baixa cobertura florestal e ocorrência relativa alta de florestas mais jovens). Os resultados indicam ainda que nesta condição de alta perturbação os fatores abióticos, tais como a localização topográfica, podem ter uma importância menor do que seria de esperar por estudos anteriores. Os baixos estoques de carbono e alta variabilidade espacial observada indicam a necessidade de se incorporar estimativas de carbono em escalas espaciais mais finas em programas de mitigação climática e de manutenção de serviços ecossistêmicos em paisagens fragmentadas / Deforestation and fragmentation resulting from the expansion of human activities in tropical forest landscapes promote changes in landscape structure, usually with loss of mature forests for agriculture or pasture, partially offset regionally with the regeneration of young secondary forests. This process generates heterogeneous landscapes with secondary forests in different stages of succession and disturbance. The stock of carbon in these forests can thus vary greatly and this variation may occur at different spatial scales. This study aimed to understand how the different local and landscape conditions contribute to carbon stock. The study was performed in secondary Atlantic Forest fragments in Cantareira System (southeastern Brazil). The above-ground biomass (AGB) was estimated by forest inventory data and allometric biomass models. In order to test how the biomass of a tropical forest varies in disturbed landscapes, generalized linear models (GLM, Gaussian distribution) were constructed with four groups of variables: forest age; human disturbances; topography (terrain slope and elevation); and landscape structure. We constructed simple and compound, with and without interaction, models beyond to the null model. The most plausible model was selected by Akaike criterion corrected for small samples (AICc). On a more local scale, the variation of AGB according to the distance to the edge was analyzed. AGB varied widely among study sites and this was partly explained by the explanatory variables, since data suited better to all models and selected variables than the null model. The most surprising result was the low overall carbon stock in the study areas (30.91 ± 11.00 Mg.ha-1). The results suggest that this pattern is mainly related to edge effects and the influence of factors directly driven by human occupation (e.g. more disturbed forests, landscapes with low forest cover and high relative occurrence of younger forests). The results also indicate that this condition of high disturbance abiotic factors, such as the topographical location, may have less importance than would be expected from previous studies. Low carbon stocks and high spatial variability indicate the need to incorporate in carbon stock estimates a finer spatial scale for climate mitigation and maintenance of ecosystem services programs in fragmented landscapes

Research leading to this thesis aims to assess the policy relevant mitigation potential of Indian forests as well as aims to assess the impact of climate change on carbon stocks, vegetation boundary shifts, Net Primary Productivity (NPP) and the mitigation potential of Indian forests. To project the impact of climate change we chose a dynamic global vegetation model ‘Integrated Biosphere Simulator’ (IBIS V.2.6b4). We selected A2 and B2 scenarios for projecting the impacts. Mitigation potential was assessed using the ‘Generalized Comprehensive Mitigation Assessment Process’ (GCOMAP) model. We assess the mitigation potential of Indian forests in the light of India’s long-term policy objective of bringing 33% of its total geographical area under forest cover. We analyzed the mitigation potential of this policy objective under two scenarios: the first comprising of rapid afforestation scenario with the target to achieving the goal by 2020 and the second a moderate afforestation scenario in which this goal is achieved by 2030. We estimate that afforestation could offset about 9% of India’s average national emissions over the 2010-2030 period, while about 6.7% could be mitigated under the moderate afforestation scenario over the same period. We analyze the impact of climate change on the four key attributes of Indian forests, i.e. impact on vegetation distribution, impact on forest productivity (NPP), impact on soil carbon (SOC) and impact on biomass carbon. IBIS simulations suggest that approximately 39% and 34% of forest grids are projected to experience change in vegetation type under A2 and B2 climate scenarios, respectively over the period 2070¬2100. Simulations further indicate that NPP is projected to increase by an average of 66% under the A2 scenario and 49% under the B2 scenario. The increase is higher in the northeastern part of India. However, in the central and western Indian forests NPP remains stable or increases only moderately, and in some places even decreases. Our assessment of the impact of climate change on Soil Organic Carbon (SOC) suggests a trend similar to NPP distribution, which is to be expected as increased NPP is the primary driver of higher litter input to the soil. However, the quantum of increase in this case is lower, around 37% and 30%, for the A2 and B2 scenario respectively (averaged over India). The biomass carbon is also projected to increase all over India on the lines similar to NPP gains. However, projected gains in biomass, NPP and SOC should be viewed with caution as IBIS tends to simulate a fairly strong CO2 fertilization effect that may not necessarily be realized under conditions of nutrient and water limitations and under conditions of increased pest and fire outbreaks. Further we analyzed the impact of climate change on the mitigation potential of Indian forests by linking impact assessment models to mitigation potential assessment model GCOMAP. Two impact assessment models BIOME4 and IBIS are used for simulating the impact of climate change. IBIS is a dynamic vegetation model while BIOME4 is an equilibrium model. Our assessment suggests that with the BIOME4 simulations the cumulative mitigation potential increases by up to 21% under the A2 scenario over the period 2008 to 2108, whereas, under the B2 scenario the mitigation potential increases only by 14% over the same period. However cumulative mitigation potential estimates obtained from the IBIS simulations suggest much smaller gains, where mitigation potential increases by only 6% and 5% over the period 2008 to 2108, under A2 and B2 scenarios respectively. To enable effective policy analysis and to build a synergy between the mitigation and adaptation efforts in the Indian forest sector, a vulnerability index for the forested grids is constructed. The vulnerability index is based on the premise that forests in India are already subjected to multiple stresses including over extraction, insect outbreaks, live¬stock grazing, forest fires and other anthropogenic pressures -with climate change being an additional stress. The forest vulnerability index suggests that nearly 39% of the forest grids in India are projected to be vulnerable to the impacts of climate change under the A2 scenario, while 34% of the forest grids are projected to be vulnerable under the B2 scenario. The vulnerability index suggests that forests in the central part of India, a significant part of the western Himalayan forests and northern and central parts of the Western Ghats are particularly vulnerable to the impacts of climate change. Forests in the northeastern part of India are seemingly resilient to the impacts of climate change. It also suggests that given the high deforestation rate in northeast, this region be prioritized for reducing deforestation and forest degradation (REDD) projects under the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) mechanisms.

Orientador: Rafael Montanari / Resumo: A qualidade do solo não é algo que se pode medir diretamente, no entanto, pode ser avaliada pelos atributos que caracterizam seu estado físico, químico e biológico. A escolha de atributos mais relevantes e a interpretação das medidas obtidas não é algo simples, devido aos efeitos da mudança de uso da terra e as interações entre eles e as condições climáticas e serviços ecossistêmicos de cada região. O objetivo desse estudo foi fornecer uma visão geral de alguns indicadores de qualidade física e química do solo no contexto de restauração de pastagens do Cerrado Brasileiro. A tese é disposta em capítulos, compondo além das considerações gerais apresentadas no Capítulo 1, os Capítulos 2 e 3, que são estudos científicos de avaliação da qualidade física e química do solo. Os experimentos foram desenvolvidos no município de Selvíria – MS em duas áreas destinadas à pecuária extensiva de corte, subsidiadas pela planta forrageira Urochloa brizantha cv. Marandu. Malhas experimentais de 2,7 e 1,4 hectares, com 70 e 65 pontos, respectivamente, foram instaladas nas áreas e amostras de solo de estrutura deformada e indeformada foram tomadas para avaliação dos atributos físicos e químicos. Também se avaliou os estoques de carbono orgânico total, suas frações granulométricas e a emissão de CO2 nas áreas, visando enxergar os efeitos da reforma sob o aporte de carbono e as emissões de gases de efeito estufa. Em uma das áreas avaliou-se a curva de retenção de água do solo e índice S em todos os... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Soil quality is not something that can be directly measured; however, it can be assessed by the attributes that characterize its physical, chemical and biological state. The choice of more relevant attributes and the interpretation of the measures obtained is not a simple matter, due to the effects of land use change and the interactions between them, the climatic conditions and ecosystem services of each region. The aim of this study was to provide an overview of some indicators of physical and chemical quality of the soil in the context of pasture restoration in the Brazilian Cerrado. The thesis is laid out in chapters, composing in addition to the general considerations presented in Chapter 1, Chapters 2 and 3, which are scientific studies to assess the physical and chemical quality of the soil. The experiments were carried out in the municipality of Selvíria – MS in two areas for extensive beef cattle, subsidized by the forage plant Urochloa brizantha cv. Marandu. Experimental meshes of 2.7 and 1.4 hectares, with 70 and 65 points, respectively, were installed in the areas and soil samples of deformed and undeformed structure were taken to assess the physical and chemical attributes. The total organic carbon stocks, their particle size fractions and the CO2 emission in the areas were also evaluated, aiming to see the effects of the reform under the carbon input and the greenhouse gas emissions. In one of the areas, the soil water retention curve and S index were evaluated ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

The warming of our planet is a direct consequence of anthropogenic emissions with carbon dioxide as the main driver. A need to mitigate carbon emissions is urgent and forests can be a part of the solution since they sequester and stock carbon during their lifetime This study has shown that production forests can sequester carbon to a higher degree since they consist of younger trees which are better at sequestration than older trees. But the study also show that older forests keep sequestering carbon and might not be carbon neutral as previously thought. Old growth forests contain higher carbon stocks than younger production forests since they often remain unmanaged and can continuously accumulate carbon into living and dead biomass as well as the soil. Production forests also accumulate carbon, but it is not nearly the same amount as in old growth forests. With regard to meeting the 1,5-degree goal set by the IPCC, i.e., cutting emissions with half until 2030 and having net zero carbon dioxide emissions until 2050. Harvesting with clear-cutting was found to be worse compared with harvesting at a lower frequency which causes less emissions but still supplies wood products to the industry. The result also show that we must protect more old growth and unmanaged forests that can sequester and stock carbon longer to be able to succeed with the 1,5-degree goal. The debate climate in Sweden is heated and opinions often differ. The difference may depend on the time frame or how results are interpretated.