The main purpose of this study was to evaluate the effect of alternative cropping systems on farm net returns, and nitrate-N and sediment yields in Thomas Brook Watershed (TBW). The study involved integrated bio-physical and economic optimization modelling. Crop yield and nitrate-N pollution response functions were estimated and then used in trade-off analysis between farm returns and environmental quality improvement. Five crop rotation systems were evaluated for seven fertilizer levels under conventional tillage (CT) and no-till systems (NT). Nitrate-N leached, as well as estimated maximum economic rate of N (MERN) fertilizer level and marginal abatement costs depended on crop type, rotation system, and tillage type. The most cost effective cropping systems that met restrictions on Health Canada maximum limit on nitrate-N in water included corn-corn-corn-alfalfa-alfalfa under NT for corn-based cropping systems, potato-winter wheat-carrot-corn under CT for vegetable horticulture-based and potato-barley-winter wheat-potato-corn under NT for potato-based cropping systems.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / High intensity of rains, associated with inadequate management in agricultural areas, have been caused loss of large volumes of soil by erosion, leading the sediments and nutrients to the hydric sources. The loss of sediments in hydrographic basins is a complex problem that requires studies to enable an understanding this dynamic, however, methods to describe and determine the dynamics of sediments without erosive process in river basins are still expensive and time consuming. One way used to evaluate and describe a dynamic of sediments is by isotope 137Cs, however, this method has a high cost to carry out analyzes, therefore, it is sought alternatives to know how sediment distribution on the slopes and/or hydrographic basins, using procedures that have lowest cost of analyses. One possibility is use the total C and 13C, because they have an uniform distribution in a soil profile and they are strongly associated with the soil mineral particles, being transferred and accumulated depending on how the sediment movement in the basin occurs. The present study evaluated a distribution of the C and 13C in two agricultural slopes with different cropping systems No-tillage (PD) and conventional tillage (PC) and the potential of total C and 13C to be used as alternatives for soil erosion inventory studies. For this, the results obtained by total C and 13C were compared with the results of the 137Cs, seeking to perceive the potential use of C and 13C as a supplier of qualitative information about sediment redistribution in agricultural slopes. In the profiles, layers were evaluated every 3 cm to a depth of 96 cm (or less if the profile it is less than that). The analysis of isotopic abundance of total C and 13C was done by mass spectrometry. The 137Cs were determined by spectrometry, without GeHP - Gamma spectrometry detectors using Germanic crystal. The data of total C and 13C do not show sediment redistribution in the PD, but, into the PC system is possible to perceive that there was intense movement of soil and C along slope. The 13C is efficient to demonstrate in what soil profiles happened the sediment redistribution along the slope, in areas that the vegetation has been replaced. Keywords: Conventional tillage; No-tillage; 137Cs; Soil Erosion; Carbon Loss. / Chuvas de alta intensidade, associadas ao manejo inadequado em áreas agrícolas, vêm causando perda de grandes volumes de solo por erosão, levando sedimentos e nutrientes para os corpos hídricos. A perda de sedimentos em bacias hidrográficas é uma problemática complexa que necessita de estudos para possibilitar o entendimento de sua dinâmica, porém, métodos que descrevam e determinem a dinâmica dos sedimentos no processo erosivo ainda são onerosos e demorados. Um dos principais métodos utilizado para avaliar e descrever a dinâmica de sedimentos é por meio do isótopo 137Cs, contudo, este método possui alto custo para realização das análises, portanto, buscam-se alternativas que possibilitem conhecer como ocorre a redistribuição de sedimentos em encostas e/ou bacias hidrográficas, utilizando procedimentos que possuam análises de menor custo. Uma possibilidade é o uso do C total e do 13C, pois possuem distribuição relativamente padrão no perfil do solo e estão fortemente associados com as partículas minerais do solo, sendo transferidos e acumulados dependendo de como ocorre a movimentação dos sedimentos na bacia. O presente estudo avaliou a distribuição do C e do 13C em duas encostas agrícolas com diferentes sistemas de cultivo, plantio direto (PD) e plantio convencional (PC) e o potencial do C total e do 13C serem utilizados como alternativas para estudos de inventario de erosão do solo. Para isso foi realizado a comparação dos resultados obtidos por meio do C e do 13C com o resultado do 137Cs, buscando perceber o potencial uso do C e do 13C como fornecedor de informações qualitativas acerca da redistribuição de sedimentos em encostas agrícolas. Nos perfis foram avaliadas camadas de 3 em 3 cm até a profundidade de 96 cm (ou menos se o perfil for menor que isso). A análise da abundância isotópica de C total e 13C no solo foi feita por espectrometria de massas. O 137Cs foi determinado por espectrometria, no equipamento GeHP - Gamma spectrometry detectors com uso de cristal germânico. Os dados de C total e 13C não evidenciaram redistribuição de sedimentos na encosta sob PD, já no PC foi possível perceber que houve intensa movimentação de solo e de C ao longo da encosta. O C total e o 13C são eficientes para demonstrar em quais perfis do solo houve a redistribuição de sedimentos ao longo da encosta, em áreas com substituição de vegetação.

Soil organic matter (SOM) constitutes the largest reservoir of carbon (C) and nitrogen (N) of the earth's surface. In agricultural soils, the organic fraction is of great importance in maintaining soil quality, while contributing a small fraction. Thus, the adoption of soil management practices and cover crops are important to promote th e C and N accumulation in the soil and consequently improve its quality. The no - tillage system (NT ) as conservation practice improves the soil structure, water infiltration and increases the contribution of C and N in the soil by deposition of crop residue on the surface. Thus, the soil is kept constantly covered by organic residuce of plants during their vegetative stage. This study aims to evaluate the stocks of C and N in the profile of a very clayey soil . The winter cover crops were grown under two mana gement systems i. e., NT and conventional - tillage system (CT ) in an long - term 26 years experiment. The experiment was started in the winter of 1986 in an Oxisol rich in aluminium , in southwestern Paraná at the Agronomic Institute of Paraná, with eight winter treatments (oat, rye, vetch , hairy vetch, wild radish, wheat, blue lupine and fallow). The collection of the soil samples was conducted in November 2012 at the following depths: 0 5, 5 10, 10 20, 20 30, 30 40, 40 60, 60 80 and 80 100 cm. A soil samples were collected under native forest from an area adjacent the experimental area serving as control . The soil C and N contents through the elemental analyzer. After 26 years of cultivation, the soil under NT showed the highest levels and stocks of C and N in the surface layers compared to the CT . However, b elow 20 cm and even upto 1 meter de p th , the soil C and N stocks did not differ between the soil management systems. Regarding the use of different plant cover, these treatments did not differ in stocks of C and N in both management systems (NT and CT). / A matéria orgânica do solo (MOS) constitui o maior reservatório de carbono (C) e nitrogênio (N) da superfície terrestre. Em solos agrícolas, a fração orgânica tem grande importância na manutenção da qualidade do solo, apesar de contribuir com uma pequena fração. Dessa forma, a adoção de práticas de manejo de solo e plantas de cobertura é importante para promover o acúmulo de C e N no solo e, consequentemente, a melhoria de sua qualidade. O sistema plantio direto (SPD), como prática conservacionista, melhora a estrutura, a infiltração de água no solo e aumenta o aporte de C e N no solo, através da deposição dos resíduos culturais em sua superfície. Assim, o solo é mantido permanentemente coberto por resíduos orgânicos culturais ou pelas plantas em fase vegetativa. O presente trabalho tem como objetivo avaliar os estoques de C e N no perfil de um solo muito argiloso em que foram cultivadas plantas de cobertura de inverno sob dois sistemas de manejo (SPD e sistema cultivo convencional (SCC)), em um experimento de longa duração (26 anos). O experimento foi instalado no inverno de 1986, em um Latossolo Vermelho Aluminoférrico, na região sudoeste do Paraná, no Instituto Agronômico do Paraná, com dois sistemas de manejo, SPD e SCC e com oito tratamentos de inverno (aveia preta, centeio, ervilhaca comum, ervilhaca peluda, nabo forrageiro, trigo, tremoço azul e o pousio). A coleta das amostras de solo foi realizada em novembro de 2012, nas seguintes profundidades: 0 5, 5 10, 10 20, 20 30, 30 40, 40 60, 60 80 e 80 100 cm. Também foram coletadas amostras de solo sob mata nativa, em área contígua à área experimental. Foram determinados os teores de C e N através do analisador elementar. Após 26 anos de cultivo, o solo sob SPD apresentou os maiores teores e estoques de C e N nas camadas superficiais comparativamente com o SCC. Abaixo de 20 cm e até a camada de um metro de profundidade, os estoques de C e N não diferiram entre os sistemas de manejo de solo. Quanto ao uso das diferentes plantas de cobertura, esses tratamentos não apresentaram diferenças nos estoques de C e N em ambos os sistemas de manejo (SPD e SCC).

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The cultivation of plants with different skills of acquisition and absorption of phosphorus (P) under different tillage systems for a long period of time can alter the cycling and distribution of P forms in soil. The aim of this study was to evaluate the dynamics of P in a very clayey soil in the subtropical region, originally covered by Atlantic Forest, under systems of tillage and conventional tillage, with cultivation of different species of winter plants in response to soybeans and corn crops. In 1986 was established the experiment with six winter treatments (blue lupine, hairy vetch, oats, turnip, wheat and fallow) implanted in a Rhodic Hapludox in southern Brazil, under no-tillage system (NT) and conventional tillage system (CT). In October 2009, soil samples were collected at five depths (0-5, 50-10, 10-20, 20-30 and 30-40 cm). The forms of P were determined by chemical fractionation of Hedley, desorption of P by sequential extraction with anion exchange resins, the amount of P stored in soil microbial biomass and activity of the acid phosphatase enzyme. Most of the phosphate applied through fertilizer in rational doses, according to plant needs and soil type, was converted in organic forms by plants and soil microbial biomass, instead of being adsorbed by the soil mineral fraction. The application of phosphate in soil under NT created a strong gradient of P availability in depth, and in soil surface layer promoted an increase of P content in organic and inorganic forms, labile and moderately labile, compared to the CT. Growing plants during the winter period in highly weathered subtropical soil increases the importance of biological reactions in the P cycle, especially in the SPD, where a large amount of vegetable waste is deposited on the soil surface, increasing the content of soil organic P, P content stored in the SMB and acid phosphatase enzyme activity. Growing plants with high biomass production, such as oats, and plants capable of acquiring P from less labile forms, such as the blue lupine, under the NT, increased the content of inorganic labile P in the soil of surface layers, due to the higher amount of P recycled. The same, however, did not occur when the incorporation of crop residues by soil disturbance in the CT, because after being mineralized, P follows the same route of adsorption of P in solution, being retained with strong binding energy, in this system. / O cultivo de plantas com diferentes habilidades de aquisição e absorção de fósforo (P) sob diferentes sistemas de preparo de solo por um longo período de tempo pode alterar a ciclagem e a distribuição das formas de P no solo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a dinâmica do P num solo muito argiloso de região subtropical, originalmente coberto por Mata Atlântica, sob sistemas de preparo de solo convencional e plantio direto, com cultivo de diferentes espécies de plantas de inverno em sequência às culturas de soja e de milho. Em 1986 foi estabelecido o experimento com seis tratamentos de inverno (tremoço azul, ervilhaca peluda, aveia preta, nabo forrageiro, trigo e pousio) implantados num Latossolo Vermelho Aluminoférrico na região sudoeste do Paraná, sob sistema plantio direto (SPD) e sistema de cultivo convencional (SCC). Em outubro de 2009, foram coletadas amostras de solo em cinco camadas (0-5, 5-10, 10-20, 20-30 e 30-40 cm). Determinaram-se o as formas de P pelo fracionamento químico de Hedley, a dessorção de P pela extração sequencial com resinas de troca aniônica, o teor de P armazenado na biomassa microbiana do solo e a atividade das enzimas fosfatases ácidas. A maior parte do fosfato aplicado via fertilizantes em doses racionais, de acordo com as necessidades das plantas e o tipo de solo, foi convertida em formas orgânicas pelas plantas e pela biomassa microbiana do solo, ao invés de ser adsorvido pela fração mineral do solo. A aplicação de fosfato no solo sob SPD criou forte gradiente de disponibilidade de P em profundidade, e no solo da camada superficial promoveu aumento do teor de P em formas orgânicas e inorgânicas, lábeis e moderadamente lábeis, comparativamente ao SCC. O cultivo do solo com plantas durante o período hibernal aumenta a importância das reações biológicas do ciclo do P, em especial no SPD, onde grande quantidade de resíduos vegetais é depositada na superfície do solo, apresentando maior teor de P orgânico, P estocado na BMS e atividade das enzimas fosfatases ácidas. O cultivo de plantas com grande produção de biomassa, como a aveia preta, e de plantas capazes de adquirir P de formas de menor labilidade, como o tremoço azul, sob o SPD, aumentou o teor de P inorgânico lábil no solo das camadas superficiais, devido à maior quantidade de P reciclado. O mesmo, porém, não ocorreu quando da incorporação dos resíduos culturais pelo revolvimento do solo no SCC, pois após ser mineralizado, o P segue a mesma rota de adsorção do P em solução, sendo retido com forte energia de ligação nesse sistema.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / An exploration for economical and sustainable alternatives, to maximize the use of phosphorus present in soil has emphasized against the decline in phosphate fertilizer production reserves. Different physical and chemical characteristics of the soil can be affected by soil preparation and planting of different crops in crop rotation system. However, their effects on soil phosphorus dynamics are not fully clarified, especially in highly weathered regions such as southern Brazil.The objective of this work was to evaluate the influence of the No Tillage System (NTS) and Conventional Tillage System (CTS), associated with different winter cover crops on phosphorus fractions in very clayey oxisol. The experimental area is located at the Experimental Station of the Agronomic Institute of Paraná, in Pato Branco−Paraná.The main plots were treated with different cover crops: ryegrass (Lolium multiflorum L.), rye (Secale cereale L.), common vetch (Vica sativa L.), hairy vetch (Vicia villosa Roth) + black oat (Avena strigosa Schreb), forage turnip (Raphanus sativus L.), wheat and fallow, while (Triticum aestivum L.), in subplots two soil preparation systems (NTS and CTS) were used.Soil samples were collected from 0 to 0.10m depthwith three distinct periods: corn post−harvest (2014-2015), flowering of cover crops (2015) and soybean flowering (2015-2016).The methodologies used for the analyzes were: potentially available P by Mehlich 1 and anion exchange resins (AER); stored P in soil microbial biomass (SMB) through fumigation with chloroform; NaOH (0.5 mol l−1) extractable P, total organic P (Po) by ignition at 550 ° C in muffle furnace and subsequent extraction with sulfuric acid; Total P (Ptotal) by the block digestion method; Total inorganic P (Pi) by difference between P Total and Po total.The NTS in relation to CTS had the highest averages of P extracted in all fractions analyzed.Wheat had the lowest averages of available P by Mehlich (7.9 mg kg−1) and P stored in the SMB (30.8 mg kg−1). The organic P (Po) in both SCC and SPD corresponded to 30% of total P. It was concluded that the cultivation of the soil no tillage with hibernal plants and with high yields of soil, part of the P inorganic applied can accumulate in the form of moderately labile organic. / Os efeitos de diferentes preparos de solo e de plantas cultivadas na dinâmica do fósforo no solo ainda não estão totalmente esclarecidos, especialmente em solos altamente intemperizados sob condições subtropicais, como os da região Sul do Brasil. Somando-se a esse cenário, ocorre o declínio das reservas de matéria-prima para a produção de fertilizante fosfatados. Assim, tem se acentuado a busca por alternativas para aumentar a capacidade de produção e melhorar as condições físicas, biológicas e químicas do solo, de maneira econômica e sustentável. O objetivo desse trabalho foi avaliar a influência do Sistema Plantio Direto (SPD) e do Sistema Cultivo Convencional (SCC), ambos já consolidados, aliados a diferentes plantas de coberturas de inverno, nas frações de P num Latossolo Vermelho muito argiloso. A área experimental está localizada na Estação Experimental do Instituto Agronômico do Paraná – IAPAR, em Pato Branco, Paraná. As parcelas principais tiveram como tratamento as plantas de cobertura: azevém (Lolium multiflorum L.), centeio (Secale cereale L.), ervilhaca comum (Vica sativa L.), ervilhaca peluda (Vicia villosa Roth) + aveia preta (Avena strigosa Schreb), nabo forrageiro (Raphanus sativus L.), pousio e trigo (Triticum aestivum L.), enquanto nas sub-parcelas foram utilizados dois sistemas de preparo do solo: SPD e SCC. As coletas ocorreram em três períodos distintos: pós-colheita do milho (safra 2014-2015), no florescimento das plantas de cobertura (2015) e no florescimento da soja (safra 2015-2016). A profundidade coletada foi de 0 a 0,10 m. A análise química das diferentes frações de P foi realizada com os seguintes métodos: P potencialmente disponível, por Mehlich 1 e resina trocadora de ânions (RTA); P armazenado na Biomassa Microbiana do Solo (BMS), através da fumigação com clorofórmio; P moderadamente lábil, pelo extrator NaOH 0,5 mol l˗1, P orgânico total (Po Total), pela ignição a 550°C em mufla e posterior extração com ácido sulfúrico; P total (P Total), pelo método de digestão em bloco; P inorgânico total (Pi Total), pela diferença entre o P Total e Po Total. Quando comparado ao SCC, o SPD apresentou as maiores médias de P extraído em todas frações analisadas. As parcelas cultivadas com trigo tiveram as menores médias de P disponível por Mehlich (7,9 mg kg˗1) e de P estocado na BMS (30,8 mg kg˗1). O P orgânico (Po), tanto no SCC quanto no SPD, correspondeu a 30% do P total. Concluiu-se que, o cultivo do solo sem revolvimento, com plantas hibernais e com altas produtividades do solo, parte do P inorgânico aplicado se acumula em formas orgânicas moderadamente lábeis.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:40:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 875710 bytes, checksum: f472181a506308fc3a1f1e105cf36417 (MD5) Previous issue date: 2006-09-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work aimed to evaluate, in two experiments, the impact of cropping systems, succession of cultivation and herbicides application on the arthropods community in bean culture. In the first experiment, it was evaluated the impact of the systems (no-tillage and conventional tillage) and the succession of cultivation (succession to corn destined to the production of grain or silage) on the arthropods community of the plants canopy (chapter 1), soil surface (chapter 2) and soil interior (chapter 3) in bean culture. In the second experiment (chapter 4), it was studied the impact of no-tillage and conventional tillage associated to the mixture of the herbicides fomesafen + fluazifop on the arthropods of the soil interior. In the two experiments, the experimental design was in randomized blocks, with five replications. Different impact of the cropping system was verified on the arthropod species on the plant canopy as well as on the soil surface and soil interior. The no-tillage system decreased the attack of insect pests and it provided an increase of predators and parasitoids population in the canopy of bean culture. Also, the no-tillage system increases the detritivorous arthropods and predators in the soil surface and in the soil interior. The cultivation of corn destined to the production of grain, previosly to the bean culture, did not affect the arthropod community in the canopy of the bean but it increased the population of detritivorous arthropods and predators in the soil surface and in the soil interior. The application of the mixture of the herbicides fomesafen + fluazifop reduced the population of arthropods in the soil interior in bean culture. / Avaliou-se neste trabalho, em dois experimentos, o impacto de sistemas de cultivo, sucessão de culturas e aplicação de herbicidas sobre a comunidade de artrópodes na cultura do feijão. No primeiro experimento avaliou-se o impacto de sistemas (plantio direto e convencional) e sucessão de cultivos (sucessão a milho destinado à produção de grãos ou de silagem) sobre a comunidade de artrópodes do dossel das plantas (capítulo 1), superfície do solo (capítulo 2) e interior do solo (capítulo 3) na cultura do feijão. No segundo experimento (capítulo 4) estudou-se o impacto do plantio convencional e direto associado a mistura dos herbicidas fomesafen + fluazifop sobre os artrópodes do interior do solo. Nos dois experimentos utilizou-se o delineamento experimental em blocos casualizados, com cinco repetições. Verificou-se impacto diferenciado do sistema de plantio sobre espécies de artrópodes tanto do dossel quanto da superfície e interior do solo. O plantio direto diminuiu o ataque de insetos-praga e propiciou aumento das populações de predadores e de parasitóides no dossel do feijoeiro e de artrópodes detritívoros e predadores na superfície e no o interior do solo. O uso de cultivo anterior de milho destinado à produção de grãos não afetou a comunidade de artrópodes no dossel do feijoeiro e aumentou as populações de artrópodes detritívoros e predadores na superfície e no o interior do solo. A aplicação da mistura dos herbicidas fomesafen + fluazifop reduziu as populações de artrópodes no interior do solo na cultura do feijoeiro.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:50:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGMS13DA012.pdf: 1980394 bytes, checksum: 6b37fb6e368ae3bf1a366a8d92ac0afa (MD5) Previous issue date: 2013-02-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of different management systems alters the chemical, physical and hydric soil, and time a conditioning variable. Long-term experiments incorporate this variable can inform the development of soil properties and their consequences on crop productivity. The objectives of this study were to evaluate the effects on the chemical, physical, and water in a Brown Oxisol and crop yield in long-term experiment under different land use systems and soil management; to evaluate the degree of compaction of Brown Oxisol limiting the growth and development of soybean. Were evaluated two experiments. The first was established in 1978 and consists of the following systems: no-tillage in winter and summer (without lime, with lime applied in surface and incorporated lime); conventional tillage in winter and summer (without lime and incorporated lime), and native forest. Chemical characteristics were evaluated in layers of 0-2.5; 2.5-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm, and the physical layers of 0-2.5; 2 0.5 to 5, 5-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80 and 80-100 cm. The second experiment was conducted in a greenhouse where pots were mounted with 30 cm height, compressing layer of 10-20 cm to obtain the densities of soil: 0.9; 0.96; 1.02; 1.08; 1.14; 1.20 and 1.27 Mg m-3, corresponding to degrees of compaction between 75 and 105%. The use of the soil for long periods with conventional tillage increases the density in subsurface and decreases the aggregate stability (DMG) when compared with no-tillage and forest. However, the no-tillage system increases the stability of aggregates (DMG) to a level equal to the forest, in the layer 0 to 10 cm. It also increases the microporosity, the volumetric water content, water retention and water available to plants, mainly in the upper soil layers, compared to conventional tillage and forest. Generally, liming does not alter the soil physical and hydric properties. The conservation systems improve the soil chemical properties in relation to conventional system, observed by the higher content of exchangeable cations, extractable P, organic carbon and CEC, mainly in the layer 0 to 5 cm. The liming applied in surface in the no-tillage is effective in correcting soil acidity, since soil pH, in the layer 5-40 cm, is the same when lime was surface applied or incorporated. In no-tillage, the recovery in physical properties and the higher nutrient content increases crop yields. The degree of compaction that restricts the soybean crop depends on the attribute being evaluated. When the degree of compaction is over: 75% reduces root growth; 82% plant height is lower; 87% dry mass of shoots is lower; 93% reduces evapotranspiration; and 105% root growth ceases / O uso de diferentes sistemas de manejo altera os atributos químicos, físicos e hídricos do solo, sendo o tempo uma variável condicionante. Experimentos de longa duração incorporam esta variável e podem informar sobre a evolução dos atributos do solo e suas conseqüências na produtividade das culturas. Os objetivos desse trabalho foram: avaliar os efeitos nos atributos químicos, físicos e hídricos num Latossolo Bruno Alumínico típico e na produtividade das culturas agrícolas, em experimento de longa duração sob diferentes sistemas de uso e manejo do solo; avaliar o grau de compactação do Latossolo Bruno Alumínico típico limitante ao crescimento e desenvolvimento da cultura da soja. Foram avaliados dois experimentos. O primeiro foi implantado em 1978 e constitui-se nos seguintes sistemas: plantio direto no inverno e no verão (sem calcário, com calcário aplicado em superfície e com calcário incorporado); preparo convencional no inverno e verão (sem calcário e com calcário incorporado); e mata nativa. Os atributos químicos foram avaliados nas camadas de 0-2,5; 2,5-5; 5-10;10-20 e 20-40 cm e os atributos físicos nas camadas de 0-2,5; 2,5-5; 5-10; 10-20; 20-40; 40-60; 60-80 e 80-100 cm. O segundo experimento foi conduzido em casa de vegetação onde foram montados vasos com 30 cm de altura, compactando a camada de 10-20 cm para obtenção das densidades do solo: 0,9; 0,96; 1,02; 1,08; 1,14; 1,20 e 1,27 Mg m-3, o que corresponde a graus de compactação entre 75 e 105%. O uso do solo por longos períodos com preparo convencional aumenta a densidade em subsuperfície e diminui a estabilidade de agregados (DMG) quando comparado com os sistemas de plantio direto e a mata. Todavia, o sistema de plantio direto aumenta a estabilidade de agregados (DMG) para um patamar igual ao da mata, na camada de 0 a 10 cm. Também aumenta a microporosidade, a umidade volumétrica, a retenção de água e a água disponível às plantas, principalmente nas camadas superficiais do solo, em relação ao preparo convencional e a mata. De maneira geral, a calagem não altera os atributos físicos e hídricos do solo. Os sistemas conservacionistas melhoram os atributos químicos do solo, em relação ao sistema convencional, observado pelo maior teor de cátions trocáveis, P extraível, carbono orgânico e CTC, principalmente na camada de 0 a 5 cm. A calagem superficial realizada no plantio direto é eficiente na correção da acidez, uma vez que não houve diferença no pH do solo, na camada de 5 a 40 cm, quando a calagem foi superficial ou incorporada. No plantio direto, a recuperação nos atributos físicos e o maior teor de nutrientes aumenta o rendimento das culturas. O grau de compactação que restringe a cultura da soja depende do atributo que está sendo avaliado. Quando o grau de compactação é superior a: 75% reduz o crescimento de raízes; 82% a altura das plantas é menor; 87% a massa seca da parte aérea é menor; 93% reduz a evapotranspiração; e 105% cessa o crescimento radicular

A intensificação da agricultura convencional que ocorreu nas últimas décadas na região Sudeste da Província de Buenos Aires (Argentina), provocou degradação das propriedades do solo e redução da fertilidade nitrogenada, apesar dos níveis relativamente elevados de matéria orgânica nesse solo. A inclusão de pastagens (P) nas rotações agrícolas e a adoção da semeadura direta (SD), como manejos alternativos à lavoura convencional (LC), visaram deter a degradação desse solo. A adoção de diferentes sistemas de manejo influem na dinâmica do nitrogênio no solo, modificando a sua disponibilidade às plantas. Com base nesta hipótese, o objetivo geral deste trabalho foi o de quantificar os processos de mineralização, nitrificação e consumo brutos do nitrogênio em um Molisol do SE da Província de Buenos Aires, manejado durante 17 anos com LC e transformado para P ou SD. Os processos brutos do ciclo do nitrogênio foram quantificados pela técnica da diluição do isótopo 15N. Foram realizados os seguintes experimentos: (a) avaliação em laboratório de taxas de mineralização bruta (TMB), consumo bruto (TCB) e nitrificação bruta (TNB) em amostras deformadas e em condições de umidade e temperatura constantes; (b) avaliação dos efeitos do manejo na distribuição das frações granulométricas da matéria orgânica; (c) avaliação das relações entre os processos brutos do ciclo do nitrogênio e as frações granulométricas da matéria orgânica, (c) avaliação em laboratório dos efeitos da temperatura e da umidade do solo nas TMB e TCB e (d) determinações de TMB e TCB em campo durante o ciclo da cultura de milho nos manejos SD, LC e pastagem. A metodologia de diluição do isótopo 15N permitiu a determinação de taxas de mineralização e de consumo bruto em solo com diferentes sistemas de manejo, tanto em condições de laboratório, com amostras deformadas, quanto diretamente em campo, com amostras indeformadas. Na quantificação da taxa de nitrificação bruta, a marcação do solo com amônio-15N não se mostrou adequado, levando a resultados muito variáveis, com evidencias de estimulação pelo substrato. Em todos os experimentos a TCB foi maior que a TMB e as quantidades totais consumidas superaram àquelas mineralizadas. Após seis anos da implantação dos manejos alternativos á LC (SD e P), os processos brutos de transformação do nitrogênio no solo apresentaram marcante estratificação, sendo maiores nas camadas superficiais do solo. As TMB da pastagem foram maiores às da LC, indicando melhora na condição biológica do solo, enquanto que SD somente manifestou uma tendência nesse sentido. Nos três manejos, grandes quantidades de C e N estiveram presentes nas frações <50 &#956;m, nas quais, a matéria orgânica tem alta proteção física e não foi modificada pelo manejo. A pastagem acumulou maior quantidade de C e de N nas frações leves >50 &#956;m que LC. Não se encontrou um padrão simples relacionando a TMB e a TCB com as variáveis das frações granulométricas. Equações de regressão múltiplas para LC incluíram o C e N das frações mais finas, enquanto que para P apareceram as frações leves maiores que 50 µm, sugerindo recuperação da MO do solo. A temperatura e a umidade do solo modificaram as TMB e TCB, sendo que as maiores taxas ocorreram a 25°C e a 70% MCR. LC não apresentou resposta nem a temperatura nem a umidade de solo. Em determinações feitas em campo, após de 9 anos de instalados os manejos, as variações das TMB e TCB foram associadas, principalmente, às variações na umidade do solo. As TMB e TCB na pastagem foram geralmente maiores que as de LC e SD. SD apresentou maiores TMB e TCB que LC no final do ciclo do milho. As quantidades mineralizadas e consumidas acumuladas por SD foram significativamente maiores às correspondentes de LC, embora a cultura de milho não foi beneficiada por essas diferenças devido a disponibilidade de N no solo não coincidir com os estádios de máxima demanda pelas plantas. / The intensification of conventional agriculture in Southeast of Buenos Aires Province (Argentina), caused (conducted to) soil degradation and reduction of nitrogen fertility, despite the relatively high levels of organic matter on this soil. No tillage systems (SD) and inclusion of pastures (P) in agricultural rotations are alternative soil managements to reduce the effects of conventional tillage (LC). Management systems affect the soil nitrogen dynamics modifying its availability to the plants. The objective of this work was to quantify the gross nitrogen mineralization, nitrification and consumption processes in a Molisol, which was previously under LC for 17 years. In 1994 it was transformed to P, SD or continued on LC. The gross nitrogen cycle processes were quantified using the isotope 15N dilution technique. The following experiments were carried out: (a) laboratory evaluation of gross mineralization (TMB), consumption (TCB) and nitrification rates (TNB) in disturbed soil samples with constant soil moisture and temperature conditions; (b) evaluation of the effect of management systems in the size distribution of soil organic matter; (c) evaluation of the relationships between the gross nitrogen processes and in the size fractions of organic matter, (c) laboratory evaluation of the effect of temperature and soil moisture on TMB and TCB, and (d) determination of TMB and TCB on field conditions during the growing season of maize under SD and LC and in a pasture during the same period. The isotope 15N dilution technique allowed the determination of gross mineralization rates for different management practices both in laboratory conditions with disturbed samples, and on field conditions with intact soil samples. For measurements of gross nitrification rates, soil label with 15N-ammonium was not adequate, producing highly variable results and evidences of substrate stimulation. In all the experiments, the TCB was greater than TMB and the consumed total amounts were higher than the mineralized ones. After six years since management’s installation, both the TMB and TCB gross nitrogen processes in soil were strongly depending of the soil depth, being the highest in the top 0-5 cm layer. The pasture TMBs were higher than LC ones, suggesting improvement in the soil biological condition, while SD only presented a trend in this way. For the three management systems, high levels of C and N contents were determined in <50 &#956;m fractions, in which, the organic matter has a high level of physical protection and it was not modified by the management. The largest relative increase in C and N contents occurred in light > 50 &#956;m fractions of pasture. A simple pattern relating the TMB and TCB with the organic matter size fractions was not found. Linear multiple regression analysis for LC included C and N content on the <50 &#956;m fractions, however for P models, the C and N contents on light >50 &#956;m are frequently included variables, suggesting recovery of soil OM. The TMB and TCB were affected by soil moisture and temperature, appearing as optimal conditions to gross mineralization temperature of 25°C and soil moisture of 70% of field capacity. For field determinations, after 9 years of management installation, the variations of TMB and TCB were mainly associates to the soil moisture variations. Pasture TMB and TCB values were higher than LC and SD.TMB and TCB values of SD management system were higher than LC only on the February and March soil samplings. For all the management systems TCB was higher than TMB, being the total consumed amounts, higher than the mineralized ones. Total mineralized N was higher on SD than LC; however, the corn crop was not benefited since N availability did not meet the period of highest N demand.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2018-03-13T18:38:52Z No. of bitstreams: 1 Tese_Renata_Barreto.pdf: 1872522 bytes, checksum: 0cfc34585aa71696e1eae1cec2ece8cf (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-13T18:38:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Renata_Barreto.pdf: 1872522 bytes, checksum: 0cfc34585aa71696e1eae1cec2ece8cf (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / Atualmente, há uma preocupação mundial com o aumento dos gases do efeito-estufa (GEE’s) na atmosfera, devido ao seu papel nas rápidas mudanças no balanço de energia terrestre. Práticas de mudança do uso do solo estão cada vez mais frequentes, o que pode tornar possível o aumento ou diminuição de emissões dos GEE’s para a atmosfera. Estudos da qualidade de carbono (C) em solos e a distribuição deste em compartimentos mostram aspectos relacionados à sua acumulação no solo. Já as medidas de respiração do solo, emissões de gás carbônico (CO2), indicam a taxa de oxidação do C. Estima-se que 70% da região do Cerrado é agricultável, sendo 9 milhões de hectares cultivados sob sistemas de plantio direto. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar e comparar os efeitos das operações e atividades do cultivo agrícola, tais como a semeadura e colheita, no estoque de C no solo e nas emissões líquidas de GEE’s, em dois tipos de tratamento do solo (Plantio Direto, PD, e Plantio Convencional, PC) em um experimento situado em Rio Verde, sudoeste de Goiás, região do Cerrado brasileiro. O solo da mata nativa também foi avaliado como referência às áreas agrícolas. Foram avaliados os parâmetros físicos, químicos do solo, a distribuição dos agregados do solo, a biomassa microbiana, o estoque de C e nitrogênio (N) e as emissões de CO2 e óxido nitroso (N2O) através de medições dos fluxos (in situ) e em incubações em laboratório de amostras de solo total e de agregados do solo. Os resultados de Diâmetro Médio Ponderado (DMP) mostraram uma melhor agregação dos solos agrícolas, indicando que a presença do cultivo promoveu a incorporação da Matéria Orgânica do Solo (MOS). Os estoques de C total, as emissões de CO2 efetivamente iguais em solos sob PC e PD, a pouca diferença nos seus estados de agregação e a ausência de aumento de C estabilizado em agregados do solo sob PD, indicam que este solo não responde bem ao PD. A emissão de N2O e o estoque de N nos solos e em seus agregados também foram avaliada / Currently, there is a global concern with the increase of greenhouse gases (GHGs) in the atmosphere due to its role in the rapid changes in energy balance. Practice change of land use are becoming more frequent, which may make it possible to increase or decrease in emissions of GHGs to the atmosphere. Studies on the quality of carbon (C) in soils and distribution of aggregates show features related to its accumulation in the soil. Since the measures soil respiration, carbon dioxide emissions (CO2), indicate the rate of oxidation of C. It is estimated that 70% of the Cerrado region is susceptible to agriculture, being 9 million hectares under notillage. The objective of this study was to evaluate and compare the effects of the operations and activities of farming, such as sowing and harvest on carbon storage in soil and net emissions of GHGs in two types of soil treatment (No-tillage, PD, and conventional tillage-PC) in an experiment located in Rio Verde, Goias, Brazilian Cerrado. The soil of the native forest was also evaluated by reference to agricultural areas. We evaluated the physical, chemical properties and the distribution of aggregates on soil, microbial biomass, carbon and nitrogen (N) storage, the emissions of CO2 and nitrous oxide (N2O) through-flow measurements (in situ) and laboratory incubations of bulk soil samples and soil aggregates. The results of mean weight diameter (MWD) showed a better aggregation of agricultural soils, indicating that the presence of the crop may have improved the quality of the soil, promoted the incorporation of soil organic matter (SOM). C stocks total CO2 emissions effectively equal in soils under CT and NT, the little difference in their states of aggregation and the absence of increased C stabilized the soil aggregates in NT indicate that this soil does not respond well to the NT in terms of accumulation and preservation of C. The N2O emissions and N stocks were also evaluated. In addition to lower emissions of N2O in soils under NT and CT, the soil under native forest in Rio Verde also had low emissions, even immediately after rain events, suggesting that the soil in the region have little tendency to emit N2O. The largest stock of N was observed in aggregates of soil under CT, but these values were not reflected in the analysis of the stock of total nitrogen.

Orientador: Mara de Andrade Marinho Weill / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-10T23:57:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_SebastiaoRovilson_M.pdf: 2012881 bytes, checksum: 02fe84fe830500a896bdf7b4ca236c55 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O crescimento populacional e o desenvolvimento sustentam a demanda por alimentos e fibras e elevam a pressão sobre o uso da terra. O uso intensivo das terras comumente traz como conseqüência a degradação dos recursos naturais. A erosão, um importante processo de degradação, leva ao empobrecimento do solo, à diminuição da capacidade de produzir boas safras e ao aumento dos custos de produção. Esses fatores em conjunto condicionam menores rendimentos para o produtor rural. O objetivo geral do trabalho foi o de avaliar comparativamente dois sistemas de manejo agrícola, plantio direto e plantio convencional com grade aradora, em termos dos efeitos sobre o controle da erosão, a qualidade do solo e indicadores biométricos e de produtividade da cultura do milho. A pesquisa foi desenvolvida no Campo Experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas-SP, em parcelas experimentais dotadas com sistemas coletores de enxurrada, sendo o solo,o Latossolo Vermelho Distroférrico típico (Typic Latosol), pertencente à Unidade Barão Geraldo, e a cultura o milho. Foram determinados os atributos edáficos granulometria, estabilidade de agregados, densidade do solo, porosidade (total, macro e microporosidade), retenção de água, pH, nutrientes e matéria orgânica. As amostragens ocorreram em duas épocas, antes da instalação do ensaio, para caracterização da condição presente do solo, e após a implantação do mesmo, para avaliação das variações ocorridas por efeito do manejo. Nas comparações relativas à qualidade do solo, a condição do solo sob vegetação natural de mata tropical subcaducifolia foi adotada como referência. Durante o ciclo da cultura, foi feita a coleta do material erodido das parcelas, para determinação quantitativa e qualitativa das perdas de terra. O desenvolvimento da cultura foi avaliado com base em parâmetros biométricos e na produtividade. Os resultados já mostram na fase de pré-ensaio que o solo das parcelas experimentais apresentou degradação física decorrente do uso agrícola anterior quando comparado com a condição original do solo sob mata tropical. Em termos comparativos, a qualidade do solo no que se refere à densidade do solo e à porosidade total, piorou em relação aos mesmos atributos do solo sob mata. O período de pousio e regeneração da vegetação na parcela referida como Memória não foi suficiente para diferenciar a qualidade do solo nessa parcela em relação à qualidade do solo nas outras parcelas experimentais. Os resultados do primeiro ano de ensaio atual indicam a ocorrência de maiores valores de densidade do solo e menores valores de macroporosidade e de porosidade total no solo sob sistema plantio direto (SPD) em comparação com o sistema convencional (SC). Não ocorreram diferenças significativas entre os sistemas de manejo com relação à retenção de água no solo, mas sim entre camadas do solo, para ambos sistemas, com maior retenção de umidade nos microporos na camada de 0-20cm. Com relação aos atributos de fertilidade, o solo sob SPD apresentou maiores valores para cálcio e potássio, indicando maior concentração de nutrientes sob este sistema. Com relação à erosão, observaram-se maiores valores de perda de terra no SC, embora a diferença observada entre tratamentos não seja significativa. A análise de fertilidade do material erodido proveniente das parcelas sob SC mostrou haver maior concentração de nutrientes em relação ao material erodido proveniente das parcelas sob SPD. Apesar dos indicadores físicos mostrarem uma condição menos favorável da qualidade do solo sob SPD, esse fato não restringiu o desenvolvimento da cultura nesse sistema, dado que a altura média das plantas e o peso de 1000 grãos foi significativamente superior em relação ao SC. Ainda, a produtividade média do milho sob SPD foi 13% superior à produtividade média sob SC, muito embora, em virtude da grande variabilidade dos dados, não tenha sido determinada significância estatística. Admite-se que a grande variabilidade dos dados tenha mascarado o efeito dos tratamentos, podendo esta variabilidade ser reportada à influência do ensaio anterior, uma vez se tratar do primeiro ano de implantação do ensaio atual / Abstract: Population growth and development sustain the need for food and fibers and raise the pressure for land use. The intensive and inadequate use usually promotes the degradation of natural resources. The erosion, an important land degradation process, leads to the nutrient depletion of soil, lowers its capacity of producing good yields and raises production costs. All these factors promote lower income for the producer. The main goal of this work was to evaluate two agricultural management systems, no-tillage (NT) and conventional tillage with heavy harrow (CT), in terms of erosion control, soil quality, crop biometric indicators, and crop productivity. The research was conducted at Agricultural Engineering College of Campinas State University- SP, in experimental plots which have systems for runoff collect. The soil is a Red Latosol (Typic Hapludult) (Barão Geraldo Soil Mapping Unit) and maize was the installed crop. The determined soil attributes were size grains, soil density, porosity (overall, macro and micro porosity), water retention, pH, nutrients and organic matter. The soil samplings have occurred in two occasions, before the experiment installation, to characterize the present soil condition, and after this, to evaluate the changes due to the management systems. For comparisons referred to soil quality, the soil condition under natural vegetation of tropical forest was adopted as a reference. During the lifecycle of the crop, the eroded material from the experimental plots was collected, and the soil losses were analyzed qualitatively and quantitatively. The crop development was evaluated considering biometric parameters and productivity. The results already show in the pre-essay phase that the soil in experimental plots was degraded in comparison with soil under tropical forest as a consequence of previous agricultural use. In comparative terms, soil quality dealing with soil density and overall porosity has declined in relation to these same soil attributes under forest. The fallow period and vegetation regeneration in experimental plot referred as Memory wasn¿t sufficient to differentiate soil quality in this plot in relation to the soil in the other experimental plots. The results from first year of the present essay indicate that under no-tillage system the values of soil density are greater and the values of overall soil porosity are minor comparing with conventional system. The differences are not significant between management systems in relation to water retention, but they are significant between layers for both systems, as the water retention in micro pores is bigger at the 0-20cm layer. In relation to the fertility attributes, the soil under NT system has major values of calcium and potassium, indicative of greater nutrient concentration under this system. In relation to the erosion control, the soil losses were bigger under CT, although this difference was not significant. The fertility analysis of the eroded material from the CT experimental plots has showed that nutrient concentration was major in comparison with NT. In spite of the fact of physical indicators have showed an more unfavorable condition of soil quality under NT, this fact didn¿t affect the crop development, as the average height of plants and mass of 1000 grains were significantly greater in NT in relation to the CT. Thus, the average yield of maize under NT system was 13% superior in relation to the CT system, even though this difference was not significant, probably as an influence of the high variability of the data. The great variability of data has affected the effect of the management systems. This variability might be related to the influence of previous essay, once analyzed data were derived from the first year of implementation of the current essay / Mestrado / Agua e Solo / Mestre em Engenharia Agrícola