A Mata Atlântica é reconhecida como área de prioridade de conservação na América do Sul, devido ao grande número de espécies endêmicas e constantes ameças à sua biodiversidade em decorrência da substituição da vegetação natural. Embora várias informações sobre a diversidade vegetal e animal estejam disponíveis, pouco se sabe sobre a diversidade de microorganismos existentes no solo desse bioma. A diversidade de fungos do solo foi avaliada em três unidades de conservação da Mata Atlântica do estado de São Paulo: Parque Estadual de Carlos Botelho (PECB), Estação Ecológica de Assis (EEA) e Parque Estadual da Ilha do Cardoso (PEIC). Ao todo, foram analisadas 90 amostras de solo, coletadas em épocas de alta e baixa pluviosidade, e sob a copa de três espécies arbóreas: Cabralea canjerana, Guapira opposita e Maytenus robusta. Foram utilizados métodos independentes (PCR-DGGE e pirosequenciamento) e um método dependente do cultivo (lavagem de solo e filtração de partículas) para a análise da diversidade e estrutura das comunidades de fungos do solo. Os resultados obtidos foram analisados conjuntamente com os dados de atributos químicos do solo e frações da matéria orgânica do solo a fim de verificar suas possíveis relações com as comunidades de fungos. Os resultados obtidos sugerem uma grande diversidade de fungos no solo da Mata Atlântica. Através do método de cultivo, um total de 142 espécies de fungos foi identificado nas três áreas, sendo que a estrutura das comunidades de fungos não foi influenciada pelas espécies arbóreas, mas sim pelas áreas e épocas de amostragem. As comunidades de fungos cultiváveis do PECB e do PEIC foram mais similares entre si do que em relação às comunidades de fungos do solo da EEA, assim como os valores dos atributos químicos do solo dessas áreas foram mais semelhantes entre si. Pelo método de PCR-DGGE, as estruturas das comunidades de fungos das três áreas sofreram influência das espécies arbóreas sob a copas das quais as amostras foram coletadas. Somente a estrutura das comunidades de fungos no solo do PEIC não sofreu influência da época de amostragem. Usando pirosequenciamento, foram obtidas 39.152 sequências da região ITS de fungos, as quais foram agrupadas em 1.800 Unidades Taxonômicas Operacionais (UTOs). A diversidade de fungos na EEA e no PEIC variou em função das espécies arbóreas e épocas de coleta. A análise de NMS de cada área amostrada indicou que as comunidades de fungos do solo são muito homogêneas. O filo Ascomycota foi mais frequentemente detectado, tanto usando metodologia dependente quanto independente de cultivo. De maneira geral, as comunidades de fungos cultiváveis apresentaram maior relação com atributos químicos do solo, áreas e épocas de coleta, e as comunidades de fungos acessadas por PCRDGGE mostraram maior relação com as épocas de coleta e espécies arbóreas sob as quais as amostras de solo foram coletadas. A análise dos metadados usando rede neural revelou uma dependência da diversidade de fungos em relação às concentrações de ácidos húmicos, ácidos fúlvicos e humina no solo, além do pH e concentração de matéria orgânica total. / Brazilian Atlantic Forest is recognized as a top priority for conservation in South America because of its large number of innate species and the threats for the biodiversity due to vegetation changes. Although a plethora of data on plant and animal diversity in the Atlantic Forest is available, the diversity of soil microorganisms in this biome is still mostly unknown. Therefore, soil fungi diversity was evaluated in three Atlantic Forest conservation areas of São Paulo state: Estação Ecológica de Assis (EEA), Parque Estadual de Carlos Botelho (PECB) and Parque Estadual da Ilha do Cardoso (PEIC). A total of 90 soil samples were analyzed, collected in two different seasons (high and low precipitation seasons), and under the canopy projection of three tree species: Cabralea canjerana, Guapira opposita and Maytenus robusta. Two independent cultivation methods (PCR-DGGE and pyrosequencing) and one dependent method (soil washing and particles filtration method) were used for the analysis of soil fungi diversity and community structure. The results of these methods were analyzed together with the data on soil chemical attributes and organic matter fractions in the same samples, in order to verify the possible relations with soil fungi communities. The results suggest a great diversity of soil fungi in the Atlantic Forest. Through the cultivation method, a total of 142 fungi species were identified for the three areas. The structure of fungi communities was not affected by the tree species, but were affected by the sampling areas and seasons. Cultivable fungi community in PECB and PEIC were more similar to each other than in EEAs soil fungi community. In addition, the values of the chemical properties of these areas were more similar to each other. The structure of soil fungi community accessed by PCR-DGGE showed that the three areas were influenced by the tree species under the canopy where the soil samples were collected. Only the structure of PEICs fungi communities was not influenced by the season. By means of pyrosequencing, 39,152 sequences were retained from the ITS rDNA region, which were clustered in 1,800 Operational Taxonomic Unities (OTUs). Fungal diversity in EEA and PECB areas was influenced by the tree species and seasons. NMS analysis of each sampled area showed that soil fungi communities are very homogenous. Ascomycota was the most frequent phylum detected by both dependent and independent cultivation methods. Overall, the communities of cultivable fungi were more related to soil chemical attributes, sampling areas and seasons. Fungal communities accessed by PCR-DGGE showed greater relation with the seasons and tree species where the soil samples were collected. Analysis of metadata using neural network revealed fungal diversity dependence of humic acids, fulvic acids and humin concentrations in soil, as well as pH and organic matter concentrations.

Um dos principais entraves na cultura da cana-de-açúcar quanto à sustentabilidade do solo é o manejo da cultura e da colheita. O objetivo deste estudo foi avaliar os estoques de C e sua dinâmica em diferentes frações da MOS (matéria orgânica do solo) em áreas cultivadas com cana-de-açúcar sob os manejos com e sem queima e, sob adubação orgânica com diferentes períodos de adoção (4 e 12 anos), tendo uma área de vegetação nativa (Cerradão) como referência. As áreas localizam-se em Goianésia-GO, sendo todas representativas da classe dos Latossolos Vermelho-Amarelo distróficos. Foram avaliados os teores de C e N do solo e seus respectivos estoques, além dos teores de C e N e, das abundâncias isotópicas do 13C e 15N para as frações organominerais < 53 ?m, 75-53 ?m e 2000- 75 ?m (fração orgânica e organomineral) da MOS. De posse desses resultados, objetivou-se simular a capacidade máxima de acúmulo de C, a partir do modelo Century, enfatizando os manejos avaliados e texturas de solos contrastantes. Os teores de C foram maiores para o manejo orgânico-4, em relação às demais áreas de cana-de-açúcar avaliadas. Os estoques de C e N foram maiores para as áreas em que o teor de argila foi superior; com queima e orgânica-4. Devido as diferenças entre texturas foram calculados os estoques em função dos ajustes quanto à massa de solo e teores de argila, utilizando-se como referência a vegetação nativa. Dessa forma os maiores estoques foram observados para o manejo orgânica-12. Os resultados para o conteúdo de C da biomassa microbiana (C-BM) mostrou aumento dos em função da melhoria do manejo. Em relação aos teores de C e N das frações da MOS, os manejos orgânicos (orgânica-12 e -4) resultaram nos maiores valores observados, principalmente para a fração organomineral <53 ?m à 5 cm de profundidade. Tais resultados refletiram diretamente sobre os valores de 13C, sua respectiva proporção de C derivado do resíduo C4 e, do 15N, indicando, respectivamente, maior acúmulo e proporção de C proveniente da cultura de canade- açúcar nas frações da MO, além de evidenciar, a partir do 15N, comportamento, quanto ao grau de humificação da MO, mais próximo ao observado para a vegetação nativa. Os resultados do estudo de modelagem enfatizaram a importância da textura do solo bem como as práticas de manejo para o acúmulo de C no solo. Os sistemas de manejo conservacionistas ao contrário da queima resultaram em estoques de C superiores em 78 % e 98 %, quando simulado solo com maior e menor teores de argila, respectivamente. Os resultados suportaram o uso do modelo Century em aplicações práticas de acúmulo de C em solos cultivados com cana-deaçúcar, principalmente, para os estoques de C e os ?13C dos solos avaliados, indicando que o modelo Century pode ser uma importante ferramenta para estabelecer estratégias apropriadas de manejo para aumentar os estoques de C do solo ao longo do tempo. O longo período de avaliação mostrou que conceitos, como o \"steady state\" de C no solo, podem ser investigados via modelagem, como pelo uso do modelo Century. A partir desse estudo foi possível concluir que práticas de manejos conservacionistas tendem a aumentar os estoques de C e N do solo ao longo do tempo e, que esse aumento é fortemente influenciado pelo teor de argila no solo. / One of the main obstacles of sugarcane production in the soil sustainability is the crop management and harvesting. The aim of this study was to evaluate the carbon (C) stocks and dynamics in different SOM fractions in sugarcane systems with or without burning, and under organic fertilization with different periods of adoption (4 and 12) and an area of native vegetation (Cerradão) used as a reference. The study areas are located in Goianésia, GO, all representatives of Latossolos Vermelho-Amarelo distróficos (Oxisols Hapludox distrofic). We evaluated C and N soil contents and natural isotopic abundances 13C e 15N to organominerals fractions < 53 ?m, 75-53 ?m e 2000-75 ?m (organic and organomineral fractions) of SOM. With these results, we aimed to simulate the maximum accumulation of C, by using the Century model, emphasizing different management practices and contrasting soil textures. The C contents were higher for organic-4, in relation to the other areas of sugarcane evaluated. The stocks of C and N were higher for areas where the clay content was higher (burning and organic-4). Due to the difference between soil texture we calculated stocks according to the adjustments on the equivalent mass of soil and clay content, with reference to the native vegetation and thus the largest stocks were observed for organic-12. The C from microbial biomass (C-BM) showed increased in the (C-BM) levels, due to improved management. Regarding the levels of C and N fractions of SOM, the organic-12 and organic-4 resulted in the highest values, especially for OM fraction < 53 ?m (organomineral) to 5 cm depth. These results reflected directly on the values of 13C, the respective proportion of C derived from C4 residue and the 15N, indicating, respectively, greater accumulation and proportion of C derived from the sugarcane in SOM fractions, and evidence from the 15N closer behavior to that observed for native vegetation, relative of OM humification degree. The results of the modeling study emphasized the importance of soil texture and management practices for soil C accumulation. The conservation management system resulted in higher C stocks, by 78% and 98% when simulated soil with higher and lower clay contents, respectively. The results supported the use of the Century model in practical applications of C accumulation in soils cultivated with sugarcane, especially for C stocks and 13C of soils evaluated, indicating that the Century model can be an important tool to establish appropriate management strategies to increase soil C stocks over time. The long period of evaluation showed that concepts such as the \"steady state\" of soil carbon, can be investigated via modeling. We concluded that the practices of the conservation tillage systems tend to increase the stocks of C and N in the soil over time, and this increase is strongly influenced by the clay content in the soil.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Proenca.pdf: 1478553 bytes, checksum: 110e623f3d19df6239c0f3c3097ce444 (MD5) Previous issue date: 2012-08-01 / Determining the soil organic matter and clay are important to obtain indicators of soil quality. Such measurements are help the agronomic management providing support for the recommendation of lime and fertilizer. For this quantification, analysis of soil becomes a "tool" indispensable, being increasingly used, especially when associated the the precision farming technology, in which the producer performs a higher number of analyzes aiming to identify soil variability of the property. However, laboratory tests bring some disadvantages, such as the time required for the analyses, and also the generation of waste. An option to perform the analyzes of organic matter and clay soil, quickly and without chemical residues, is by the use of visible to infrared spectroscopy and near (vis-NIRS - Visible and Near Infrared Spectroscopy). The aim of this work was to propose a methodology for predicting the soil organic matter and clay, by combining the use of Regression Analysis and Artificial Neural Networks in order to develop models to estimate these attributes. A database with information about soil analysis obtained by the conventional method and the method vis-NIR was used. The first step was to select the spectral bands that presented a better correlation with the response variables (clay and organic matter) by means of multivariate regression model. In order to improve the estimation of soil organic matter and clay, the group that presented the highest coefficient of determination was used as input of the Artificial Neural Networks. The quantity of 111 soil samples were used for calibration the models of soil analysis, and their spectra were obtained on a spectrophotometer FOSS NIR model XDS. The results were evaluated by the coefficient of determination (R2), considering the significance level of 5%. Coeficients of 0,89 and 0,94 were obtained in the prediction of organic matter and clay respectively, with indices highly significant (P <0,001), indicating the proposed methodology could be useful to predict the attributes studied. / A determinação dos teores de matéria orgânica e argila consistem em importantes indicadores da qualidade do solo. Suas quantificações são fundamentais no auxílio do manejo agronômico podendo fornecer subsídios para as recomendações de corretivos e fertilizantes. Para esta quantificação, a análise de solo se torna uma “ferramenta” indispensável, sendo utilizada cada vez mais, principalmente após a chegada da tecnologia da agricultura de precisão, em que o produtor realiza um número muitas vezes superior de análises visando a identificação da variabilidade do solo da sua propriedade. Porém, as análises laboratoriais trazem alguns inconvenientes, como o tempo necessário para as determinações e a geração de resíduos. Uma opção para realizar as análises de matéria orgânica e argila do solo, de forma rápida e sem geração de resíduos químicos é a espectroscopia de infravermelho visível e próximo (vis-NIRS – visible and Near Infrared Spectroscopy). O objetivo deste trabalho foi propor uma metodologia para predição dos teores de matéria orgânica e argila, envolvendo a combinação do uso de Análise de Regressão e Redes Neurais Artificiais com o desenvolvimento de modelos de estimativa destes atributos, utilizando uma base de dados com informações de análises de solo obtidas pelo método convencional e pelo método vis-NIRS. Primeiramente foram selecionadas as bandas espectrais que melhor correlacionavam com as variáveis de resposta (matéria orgânica e argila), por meio de um modelo de regressão multivariada. O grupo que obteve o maior coeficiente de determinação foi utilizado como entrada das Redes Neurais Artificiais visando melhorar a estimativa dos teores de matéria orgânica e argila. Para isto, 111 amostras de solo foram utilizadas para a calibração de modelos de análises de solos, sendo seus espectros obtidos em um espectrofotômetro de infravermelho próximo modelo FOSS XDS. Os resultados dos modelos foram avaliados por meio do coeficiente de determinação (R2), e pelo grau de significância ao nível de 5%. Correlações de 0,89 e 0,94 foram obtidas na predição do teor de matéria orgânica e argila, respectivamente, com índices altamente significativos (P<0,001), o que indica que a metodologia proposta pode ser utilizada para a predição dos atributos estudados.

No Brasil existem diversas áreas agrícolas sob sistema de plantio direto (SPD), cujos solos apresentam pH baixo e teor alto de alumínio trocável. Apesar da aparente condição desfavorável ao cultivo agrícola de tais áreas, geralmente ocorrem altas produções e ausência de resposta das culturas à calagem. Isto está ligado, possivelmente, ao comportamento químico do alumínio em solos manejados no SPD, em que o acúmulo de matéria orgânica (MO) e as interações entre compostos orgânicos solúveis e os minerais do solo geram condições para a complexação do alumínio, deixando-o numa forma menos tóxica às plantas. Estudou-se o comportamento químico do alumínio no SPD em amostras de experimentos de três localidades brasileiras situadas em Rondonópolis/MT, Ponta Grossa/PR e Botucatu/SP, correlacionando-o com a matéria orgânica (quantidade e qualidade) e com a constituição mineralógica dos solos, bem como com a produção das culturas a campo. O alumínio foi estudado em diferentes condições de pH, obtidas após adição de calcário em superfície. Foi realizada a especiação química do Al na solução do solo, e separação e identificação dos ligantes orgânicos de maior efeito na redução da toxidez do elemento. A complexação do Al pela matéria orgânica foi estudada após extração com CuCl2 0,5 mol L-1, e por queima da MO por mufla, peróxido de hidrogênio e hipoclorito de sódio. A maior parte do Al na solução dos solos sob SPD estava ligada aos ânions orgânicos (Al-COD), sendo esta forma não tóxica às plantas. Nos valores de pH menores que 5,0 o Al-COD representou cerca de 70 a 80% do Al total na solução, e cerca de 30 a 40% nos valores de pH superiores a 5,0. Cerca de 75 a 80% do Al-COD estava ligado aos ânions de alta massa molecular na solução do solo. No Latossolo Vermelho distrófico (LVd) de Rondonópolis/MT, em que o pH e o teor de alumínio eram baixos, 96% do Al estava complexado com a MO, enquanto no LVd de Ponta Grossa/PR esse valor foi de 75%. O LVd de Rondonópolis/MT, em que o teor de Al extraído por CuCl2 (complexado pela MO) foi maior, apresentou o maior grau de humificação dos três locais, seguido do Nitossolo Vermelho distroférrico (NVdf) de Botucatu/SP e do LVd de Ponta Grossa/PR. Não houve resposta da soja e do arroz à calagem, nos três locais, nos dois anos agrícolas (2001/2002 e 2002/2003). / Several agricultural areas under no-tillage system (NT) in Brazil present soils with low pH values and higher aluminum content. In spite of the apparently unfavorable condition to agriculture of such areas, high yields and lack of responses of crops to lime application have been observed, probably, because of aluminum chemistry in soils under no-tillage. Organic matter (OM) accumulation and interactions between soluble organic compounds and soil minerals, favor aluminum complexation, reducing Al activity and toxicity to plants. The objective of this work was studying the aluminum chemistry in NT soil samples of three experiments located in Rondonópolis/MT, Ponta Grossa/PR, and Botucatu/SP, and is correlation it with amount and quality of organic matter, mineralogical constitution of the soil and crop yield. Aluminum behavior was studied in different pH values obtained after surface liming. Chemical speciation of Al in the soil solution, and separation and identification of the organic ligants of higher effect in the reduction of Al toxicity were carried out. Aluminum complexation for OM was studied for CuCl2 0.5 mol L-1 extraction, and for KCl 1 mol L-1 extraction after OM oxidation for dry combustion or wet combustion (H2O2 30% or NaOCl 6%). Most Al in soil solutions under NT was complexed to organic anions or dissolved organic carbon (Al-DOC), decreasing Al toxicity to the plants. Al-DOC specie represented about 70 to 80% of total aluminum at pH < 5,0 and about 30 to 40% at pH > 5,0. The major part of Al-COD (about 75 to 80%) was complexed to low molecular organic acids in the soil solution. In the Typic Haplustox of Rondonópolis/MT, in which pH value and aluminum content were low, 96% of the exchangeable aluminum was complexed by OM, while in Rhodic Hapludox of Ponta Grossa/PR only 75%. The Rhodic Haplustox of Rondonópolis/MT, in which the content of Al extracted by CuCl2 (Al organic complexed) was higher, showed the larger humification degree, following by Rhodic Kandiudult of Botucatu/SP, and Rhodic Hapludox of Ponta Grossa/PR. Soybean and rice yields were not influenced by liming in all places, either in 2001/2002 or 2002/2003 cropping seasons.

O Estuário de Caravelas, localizado na costa nordeste brasileira (extremo sul da Bahia) é considerado uma zona relativamente não impactada, com importante papel econômico e ecológico, devido a presença de fragmentos de Mata Atlântica, manguezais e sua localização próxima ao Complexo recifal de Abrolhos, o maior e mais importante do Oceano Atlântico Sul. No entanto, especialmente no último século, este estuário tem sido sujeito a impactos naturais e antrópicos que podem ter contribuído com mudanças neste sistema. Portanto, este estudo, baseado em uma abordagem \"multiproxy\", como análise de metais traço, elementos maiores, mineralogia, parâmetros descritivos da composição da matéria orgânica como COT, NT, razão Corg/Ntotal, &#948;13C, teve o objetivo de avaliar registro deposicional natural e antropogênico, do último século em 3 testemunhos datados por 210Pb e 137Cs. As taxas de sedimentação obtidas através do modelo CRS foram de 1,07 &#177; 0,13 cm ano-1 para o testemunho T2 (estuário médio), 0,65 &#177; 0,06 cm ano-1 para o testemunho T5 e 0,85 &#177; 0,09 cm ano-1 (desembocadura). O testemunho localizado no estuário médio (T2) apresentou uma maior influência terrígena com contribuição de plantas C3 para a matéria orgânica (- 26,50 < &#948;13C < -24,39; 21,38 < Corg/Ntotal < 37,67) e teores maiores do argilomineral caulinita, enquanto os testemunhos T5 e T8, localizados próximo a desembocadura do estuário, apresentaram uma maior influência marinha (- 26,48 < &#948;13C < -23,24; 4,18 < Corg/Ntotal < 21,34). Além disso, uma mudança significativa nos \"proxies\" orgânicos e inorgânicos, no início da década de 1960, mostrou a influência da abertura natural de um canal (Boca do Tomba) na hidrodinâmica e na distribuição dos sedimentos. A distribuição de elementos maiores e metais traço não apresentou um enriquecimento significativo e foi associada ao aporte litogênico, indicando o papel do Grupo Barreiras como uma importante fonte de material terrígeno para o estuário de Caravelas. / The Caravelas estuary, located on the Brazilian northeast coast (extreme South of Bahia) is considered a relatively unimpacted zone, with an important economic and ecological role, due to the presence of fragments of Atlantic Forest and mangroves, and its location next to the Abrolhos Bank, the largest and most important reefs of the south Atlantic Ocean. However, especially in the last century, this estuary has been subject to natural and anthropogenic impacts that may have contributed to changes in this system. Therefore, this study, based on a multiproxy approach, such as analysis of trace metals, major elements, mineralogy, parameters describing the composition of organic matter such as TOC, TN, Corg/Ntotal ratio, &#948;13C, had the main goal of evaluating the natural and anthropogenic depositional record, of the last century, in 3 sediment cores dated by 210Pb and 137Cs. The sedimentation rates obtained through CRS model were 1,07 &#177; 0,13 cm y-1 for sediment core T2 (middle estuary), 0,65 &#177; 0,06 cm y-1 for the T5 and 0,85 &#177; 0,09 cm y-1 for T8 (estuary mouth). The sediment core T2 showed a greater terrigenous influence with C3 plant contribution to the organic matter (- 26,50 < &#948;13C < -24,39; 21,38 < Corg/Ntotal < 37,67) and higher contents of kaolinite, meanwhile sediment cores T5 and T8, located at the mouth of the estuary, had a greater marine influence (- 26,48 < &#948;13C < -23,24; 4,18 < Corg/Ntotal < 21,34) and higher contents of calcite and aragonite. Furthermore, a significant change in the organic and inorganic proxies in the early 1960s showed the influence of the natural opening of an inlet (Boca do Tomba) on hydrodynamics and sediment deposition. Finally, the distribution of major and trace elements did not present a significant enrichment and was associated to lithogenic contribution, indicating the role of the Barreiras Group as an important source of terrigenous material to the Caravelas estuary.

A demanda por informações relativas à ciclagem de nutrientes no solo sob sistema plantio direto (SPD) motivou o estudo das variações da biomassa microbiana do solo (BMS) em áreas com diferentes texturas submetidas há longo tempo a esse tipo de manejo. Na região de Campos Gerais, Tibagi (PR) é adotada a seqüência de culturas soja e milho no verão, seguidos de trigo e aveia preta no inverno há mais de 20 anos. O objetivo foi monitorar as variações do C e N-microbianos durante um ciclo de rotação em quatro áreas, sendo três com histórico de 12 anos sob SPD, com textura muito argilosa (PD12-TmuA), argilosa (PD12-TA), e média argilosa (PD12-TmeA), e uma com histórico de 22 anos sob SPD com textura argilosa (PD22-TA). No período de 18 meses foram realizadas nove amostragens de solo em quatro camadas (0-2,5; 2,5-5; 5-10; 10-20 cm). Foram avaliadas também alguns parâmetros das raízes do milho e da soja no PD22-TA visando determinar a influência de culturas distintas (plantas C4 e C3) sobre a concentração de BM no perfil do solo. A diferença de dez anos no tempo de adoção do SPD determinou aumento do C-microbiano no PD22-TA sobre o PD12-TA nas camadas mais profundas do solo. O PD22-TA também apresentou em média 30,8 kg Nmic.ha -1 mais BM-N que o PD12-TA na camada 0-20cm, com menor amplitude de variação. As diferenças na textura dos solos há 12 anos sob SPD resultou em maiores médias de C e N-microbiano na camada 0-20 cm na área mais argilosa (PD12-TmuA), exceto nos 20 dias após o plantio do trigo (jun/01). O PD12-TA e o PD12-TmeA não apresentaram diferenças significativas nas quantidades de C-microbiano somente na camada de 0-5cm. O C-microbiano apresentou correlação com o N-NH4 + e o N-NO3 - que o N-microbiano, independente da textura, do tempo de adoção SPD e da seqüência de culturas. O sistema radicular fasciculado do milho totalizou 1324 kg C ha -1 e 58 kg N ha -1 , com maior densidade por comprimento e por matéria seca de raízes ativas e raízes em vias de decomposição na camada superficial. O sistema radicular pivotante da soja (392 kg C ha -1 e 21 kg N ha -1 ) teve contribuição maior de raízes finas e densidade por comprimento do que o milho. O efeito das raízes do milho sobre o C-microbiano atingiu camadas mais profundas do que as raízes da soja. O N-microbiano foi estimulado pela concentração das raízes finas ativas e pelas raízes em decomposição ou de forma indefinida, possivelmente devido à maior concentração de C e N de fácil assimilação liberado ao solo. Concluiu-se que em função do tempo de adoção do SPD o C-microbiano aumenta em profundidade e o N-microbiano apresenta menor variação na camada 0-20 cm. A quantidade de C e N-microbiano é influenciada pela textura do solo. Entretanto, solos de classes textural próximas e sob SPD podem apresentar quantidades iguais de C-microbiano na camada 0-5 cm durante o sistema de produção. / The demand for information about the nutrient cycling in soils under no-tillage motivated the study about soil microbial biomass (SMB) variations in different texture soils submitted for a long period to this kind of management system. The usual sequence of crops adopted for more than 20 years in Campos Gerais, Tibagi (PR) is soybean/corn during the summer and wheat/oats during the winter. The objective was to keep track of the microbial-C and N variations during a crop rotation cycle in four areas: three of them have been cultivated for 12 years under the no-tillage system, with a clay (PD12-TmuA), a sandy clay (PD12-TA), and a sandy clay loam (PD12-TmeA) texture, and a fourth, 22 years under the no-tillage system with a sandy clay loam textural class (PD22-TA). Nine soil samplings were performed during a period of 18 months, each time collecting four soil layers (0-2,5; 2,5-5; 5-10; 10-20 cm). Several corn and soybean root parameters were also evaluated in PD22-TA to determine the influence of diverse crops (C4 and C3 plants) on the microbial biomass concentration in the soil profile. The ten-year difference in no-tillage system adoption caused and increase of microbial-C in PD22-TA in relation to PD12-TA in the deeper soil layers. The PD22-TA also showed, on average, 30,8 kg Nmic.ha -1 more microbial-N than the PD12-TA in the 0-20 cm, with a narrower range of variation. The divergence in texture among the 12-year no-till sites resulted in higher microbial-C and N means in the 0-20 cm soil layer, except for 20 days after the wheat sowing. PD12-TA and PD12-TmeA did not show significant differences in the microbial-C amounts only for the 0-5cm layer. Microbial-C was more positively correlated with N-NH4 + and N-NO3 - than microbial-N, independently of soil texture, time since no-till adoption and crop sequence. The corn root system totaled 1324 kg C ha -1 and 58 kg N ha -1 in the upper soil layer, with higher density per length and per active root dry mass, and more roots in decomposition. The soybean root system (392 kg C ha -1 and 21 kg N ha -1 ) contributed more with fine roots and density per length than the corn. The effect of the corn root system on microbial-C reached deeper soil layers than the soybean roots. Microbial-N was stimulated by fine and active root concentration and by roots in decomposition phase, probably due to higher labile C and N concentration released to the soil. It was concluded that the microbial-C increased in depth along the period of no-till adoption, while the microbial-N showed less variation in the 0-20 cm soil layer. Both microbial-C and N are influenced by soil texture, although similar textural classes under no-till can maintain similar microbial-C amounts in the 0-5 cm soil layer during the crop production system.

A evolução da planície costeira do Estado de São Paulo foi influenciada por eventos de transgressões e regressões do mar durante o Quaternário e suas características resultam da interação da dinâmica dos processos geológicogeomorfológicos que agiram continuamente durante esses eventos. Os solos de maior ocorrência nesse ambiente, genericamente chamado de restinga, são os Espodossolos, caracterizados pela presença de horizonte espódico (Bh ou Bhm). São poucos os estudos científicos relacionadas à gênese destes solos em regiões tropicais, assim como há poucos estudos detalhados avaliando as características e a composição química da matéria orgânica (MO) presente nestes solos, bem como as suas relações com a transcorrência do tempo e as condições de drenagem. Os municípios paulistas de Cananéia e Bertioga foram selecionados para o desenvolvimento desta pesquisa devido à presença de diferentes unidades sedimentares e de vegetação remanescente. A caracterização dos ácidos húmicos (AH) extraídos dos horizontes dos diferentes perfis de Espodossolos com o emprego de técnicas espectroscópicas como Ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 13C, Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Fluorescência, bem como o fracionamento quantitativo das substâncias húmicas (SH), foram realizadas com o objetivo de se conseguir um maior detalhamento da matéria orgânica (MO) presente nesses solos e, a partir daí, relacionar os resultados com a estabilidade do carbono e o tempo de residência médio (TRM) da MO. A principal hipótese testada foi a de que os perfis com a MO com maior TRM teriam os maiores conteúdos de compostos mais recalcitrantes e as condições de drenagem dos perfis poderia interferir nas concentrações e características desses compostos. Neste âmbito, os principais resultados relacionados com os objetivos foram: (a) independente do perfil, os espectros de RMN de 13C dos AH apresentaram uma tendência de diminuição das porcentagens de alquil C e O-alifáticos e aumento de aromáticos, carboxílicos e carbonílicos em profundidade; (b) os perfis mais antigos foram os que apresentaram as maiores concentrações de compostos mais recalcitrantes, principalmente nos horizontes subsuperficiais (Bh e Bhm), essa inferência pode indicar que com a transcorrência do tempo a MO presente tende a sofrer alterações na sua composição e se tornar mais recalcitrante; (c) as condições de drenagem e a presença ou não de horizonte cimentado (Bhm) pode, de certa forma, estabelecer uma diferenciação na distribuição das frações húmicas ao longo dos perfis. / The evolution of the coastal plain of São Paulo State was influenced by transgressions and regressions events of the sea during the Quaternary and their characteristics result from the interaction of the dynamics of geologicalgeomorphological processes that acted continuously during these events. The soils of higher occurrence in this environment, generically called restinga, are Espodossolos, have characterized by the presence of spodic horizon (Bh or Bhm). Few scientific studies related to the genesis of these soils in tropical regions, as there are few detailed studies assessing the characteristics and chemical composition of organic matter (OM) present in these soils and their relations with the transcurrent time and conditions drainage. The municipalities of Cananéia and Bertioga were selected for this research due to the presence of different sedimentary units and the remaining vegetation. The characterization of humic acids (HA) extracted from different horizons of Espodossolos profiles with the use of spectroscopic techniques as Nuclear Magnetic Resonance (NMR) of 13C spectroscopy, Fourier Transform Infrared (FTIR) and Fluorescence, as well as the quantitative fractionation humic substance (HS) were conducted with the aim of achieving a greater detail of organic matter (OM) present in these soils and, thereafter, to relate the results with the stable carbon and the mean residence time (MRT) of OM. The main hypothesis tested was that the profiles with the OM with higher MRT would have the higher content of recalcitrant compounds and the drainage of the profiles could influence the concentrations and characteristics of these compounds. In this context, the main results related to the aims were: (a) regardless of the profile, the 13C NMR spectra of the HA showed a tendency to decrease the percentage of alkyl C and O-aliphatic and increased aromatic, carboxyl and carbonyl in depth; (b) older profiles showed the highest concentrations of the more recalcitrant compounds, especially in the subsurface horizons (Bh and Bhm), this inference may indicate that with the transcurrent time the OM tends to change in its composition and becomes more recalcitrant; (c) the drainage and the presence or absence of cemented horizon (Bhm) can somehow make a difference in the distribution of humic fractions along the profiles.

A demanda por biocombustíveis como alternativa energética tem gerado a expansão do setor sucroalcooleiro no Brasil, ocupando a posição de maior produtor mundial de cana-de-açúcar. Fatores legais e ambientais provocam mudanças no setor, com a substituição de áreas com queimada da cana-de-açúcar por colheita mecanizada sem queima e o crescimento da produção orgânica de cana-de-açúcar como um mercado importante, o que gera discussões em relação à produção associada à sustentabilidade e qualidade ambiental. A MOS é considerada um dos indicadores mais importantes de qualidade do solo, porém existem poucas avaliações qualitativas e quantitativas da MOS em sistemas de produção de cana-de-açúcar no Brasil. A primeira etapa deste trabalho comparou os estoques de C e N totais do solo e C da biomassa microbiana (CBM) em sistemas de manejo convencional e orgânico de cana-de-açúcar. Os maiores estoques de C foram da mata nativa (MTN) (27,11 C Mg ha-1), cana-de-açúcar sem queima (CSQ) (23,03 Mg C ha-1) e área orgânica com 12 anos de cultivo (AO4) (21,80 Mg C ha-1) na camada 0-10 cm. Entre as áreas de cana-de-açúcar, os estoques de C variaram de 10,87 a 23,03 Mg C ha-1 para manejo convencional e de 13,62 a 21,80 Mg C ha-1 para manejo orgânico. Os estoques de C em profundidade foram maiores para a MTN nas camadas 0-50 cm e 0-100 cm. A CSQ apresentou o menor estoque de C a 50 e 100 cm de profundidade, seguido pela cana-de-açúcar com queima (CCQ). As áreas AO4 e AO12 apresentaram maiores estoques de C comparadas às áreas CCQ e CSQ. Os estoques de N variaram de 1,56 a 0,75 Mg N ha-1 para o manejo convencional e de 0,87 a 1,88 Mg N ha-1 para o manejo orgânico. Os maiores estoques de N foram observados para AO12 e MTN na camada 0-10 cm; 1,78 e 2,06 Mg N ha-1, respectivamente. Porém, o estoque de N na camada 0-30 cm foi superior para AO12 quando comparado à MTN; 5,24 e 4,56 Mg N ha-1, respectivamente. O maior teor de CBM foi da MTN (608,51 g C g -1 solo). Entre as áreas com cana-de-açúcar, o maior teor de CBM foi observado na área AO12 (506,61 g C g -1 solo) e o menor para a CCQ (144,21 g C g -1 solo). A segunda etapa do trabalho avaliou a influência do manejo do solo na qualidade da MO por meio do fracionamento químico e análises espectroscópicas de amostras das frações húmicas e solo inteiro. As áreas MTN, AO12 e AO4 apresentaram menores índices de humificação. Nas áreas CCQ e CSQ não foi observada variação no HFIL em profundidade. Pode-se inferir também que as principais alterações na MOS como um todo podem estar mais relacionadas a alterações no AF e humina do que no AH. Os resultados desta pequisa fornecem subsídios para avaliação da sustentabilidade ambiental, pegada de carbono e qualidade do solo dos sistemas de produção de cana-de-açúcar, além de ajudar a estabelecer estratégias de manejo que ajudem a promover sustentabilidade agrícola. / The high demand for biofuels as an alternative energy source has generated a wide expansion of etanol industry in Brazil, being considered the largest sugarcane producer worldwide. Legal and environmental issues promote changes in sugarcane production, with the conversion of burned to unburned harvesting and the increase of sugarcane organic production as an important trade generating ongoing discussions associated to production, sustainability and environmental quality. Soil organic matter (SOM) is considered one of the most important indicators of soil quality. However, there is still little information available on a qualitative and quantitative assessment basis in sugarcane production systems. The first stage of this study compared soil C and N contents, soil C and N stocks and soil carbon in microbial biomass (C-MB) in conventional and organic sugarcane systems. Higher values of C stock were observed for native vegetation (NV) (27.11 Mg C ha-1), unburned sugarcane (US) (23.03 Mg C ha-1), 12-year organic sugarcane (OS12) (21.80 Mg C ha-1) in 0-10 cm layer. In sugarcane areas, C stocks varied from 10.87 to 23.03 Mg C ha-1 in conventional and from 13.62 to 21.80 Mg C ha-1 in organic system. In relation to N stocks, higher values were observed for OS12 and NV in 0-10 cm layer; 1.78 and 2.06 Mg N ha-1, respectively. However, N stocks in 0-100 cm were higher in OS12 when compared to NV; 5.24 and 4.56 Mg N ha-1, respectively. The highest MB-C was observed for NV (608.51 g C g -1 soil). In sugarcane areas, the highest C-MB was observed for OS12 (506.61 g C g -1 soil) and the lowest for burned sugarcane (BS) (144.21 g C g -1 soil). The next stage of this study was to assess the influence of soil management in soil oganic matter quality through chemical fractionation and spectroscopic analysis of humic substances and soil samples. Organic sugarcane areas and NV presented lower humification degrees. In burned and unburned sugarcane areas HFIL values did not vary as a function of depth. We can also infer that the main modifications in SOM treated as a whole are more related to modifications in FA and HU than in HA. The results of this study provide basic information to the assessment of environmental sustainability, carbon footprint and soil quality in sugarcane production systems. The approach can also be very useful to establish new strategies to promote agricultural sustainability.

No Brasil, apesar do desenvolvimento mais acentuado na suinocultura, é na bovinocultura que se encontra o maior potencial para a digestão anaeróbia no tratamento de dejetos animais. O último Censo Agropecuário revelou uma tendência de concentração da criação de bovinos de leite e corte, além da migração para a região amazônica, resultando em maior pressão sobre a floresta nativa. Também evidenciou que a maior parte dos dejetos ainda é utilizada in natura. O aproveitamento em biodigestores dos dejetos coletáveis de um rebanho com aproximadamente 200 milhões de bovinos poderia resultar na auto-suficiência energética do setor agropecuário brasileiro. Os principais desafios encontram-se na dispersão destes resíduos e num entendimento limitado dos benefícios dos subprodutos da biodigestão, em especial o valor econômico e ambiental do biofertilizante. As ferramentas disponíveis costumam tratar separadamente as duas vertentes, uma energética associada ao biogás e a outra agronômica associada ao biofertilizante. Este trabalho apresenta uma abordagem original deste problema através do desenvolvimento de uma ferramenta que trata estas vertentes simultaneamente, através da simulação da dinâmica dos nutrientes no sistema solo-planta-animal. Partiu-se do modelo Century, tornando dinâmicos os parâmetros dos seus módulos GRAZING e OMAD (pastejo e adição de matéria orgânica, respectivamente). Para isso foram incorporadas rotinas que simulam o manejo dos animais, nutrição animal, manejo dos dejetos e digestão anaeróbia. O Modelo Century Modificado (MCM) foi capaz de simular a composição dos dejetos (carbono, nitrogênio e lignina), perda de nitrogênio no solo em função de diversas taxas de ocupação, o consumo dos animais em função da qualidade da espécie forrageira, entre muitos outros parâmetros. O MCM foi aplicado ao pastejo de braquiária por bovinos na zona da mata mineira (Coronel Pacheco), no período após a remoção da mata atlântica e conversão em pastagem e revelou que a biodigestão dos dejetos pode contribuir para a sustentabilidade econômica e ambiental dos bovinocultores de diversas formas. A redução das perdas de nitrogênio resulta em menor demanda de adubos nitrogenados e aumenta os benefícios e competitividade dos biodigestores. Na comparação com o manejo tradicional, verifica-se que os compartimentos ativos de C e N são fortemente impactados pela estratégia de manejo dos dejetos. O uso do MCM revela também que a digestão anaeróbia pode viabilizar maiores taxas de ocupação e a suplementação alimentar pode interferir com a estratégia de manejo dos dejetos. O modelo pode auxiliar em análises de emissões de gases de efeito-estufa, inclusive emissões entéricas, por incorporar a dinâmica de carbono em todos os componentes do sistema: solo, plantas e animais. Com parâmetros adequadamente escolhidos pode-se conduzir análises para qualquer região, não se limitando à região alvo do trabalho. / In Brazil, despite greater development with swine manure, anaerobic digestion finds its greatest potential in cattle sector when manure treatment is concerned. The last Livestock and Agriculture Census revealed a clear trend towards more concentrated milk and beef cattle breeding, besides migration to the Amazon Region, leading to higher pressure over the native forest. Also showed that manure is mainly used in natura. Collectable manure treatment with biodigesters considering a herd of approximately 200 million cattle heads would allow Brazilian livestock and agriculture sectors to be energetically self-sustainable. Main challenges are dispersion of manure availability and limited understanding of benefits associated with anaerobic digestion byproducts, especially digestate economic and environmental valuation. Available tools normally focus on two branches separately, one directed to energy associated to biogas and the other, agronomic, linked to the digestate. This thesis presents an original approach to this problem through the development of a tool that addresses these two branches simultaneously through the simulation of nutrients dynamics in soil-plant-animal system. Starting point was the Century Model, turning GRAZING and OMAD modules parameters into dynamic variables. New routines were developed and incorporated aimed at simulating herd evolution, animal nutrition, manure management and anaerobic digestion. The Modified Century Model (MCM) successfully simulated manure composition (carbon, nitrogen and lignin), soil nitrogen losses for different animal occupation rates and intake versus feed characteristics, among many other parameters. MCM was applied to brachiaria grazing by cattle at the zona da mata mineira (Coronel Pacheco) after Atlantic forest removal and revealed that anaerobic digestion can contribute to economic, energetic and environmental sustainability of cattle operations in many ways. Reduction of nitrogen losses leads to lower demand of nitrogenated fertilizers and increases the benefits and competitiveness of biodigestors. In comparison to traditional management, C and N active pools are strongly impacted by manure treatment strategies. MCM also shows that anaerobic digestion can lead to denser animal occupation rates and that supplements can impact manure management strategy. MCM can support greenhouse gases emission analysis, including enteric emissions, considering carbon dynamics in all related elements: soil, plants and animals. With parameters adequately chosen analysis can be developed for any region, not limited to the targeted region of this thesis.

Amostras de sedimento foram coletadas no talude superior e médio da Bacia de Campos para avaliar a quantidade e qualidade da matéria orgânica (MO) disponíveis no ambiente. A partir de dados geoquímicos, sedimentológicos (tamanho médio de grão e razão silte/argila), e microfaunísticos foi possível identificar diferenças no aporte de MO no talude. O talude superior apresentou valores maiores de conteúdo de carbono orgânico (COT) e lipídeos, elevados valores de densidade, baixos valores de diversidade, riqueza, equitatividade, ALD10, e perfil vertical com densidades maiores, predomínio de espécies epifaunais e/ou infaunais rasos, indicando ambiente com maior produtividade primária sobre maior influência de pulsos de fitodetrito, decorrente da influência do Vórtice de Vitória transportando nutrientes para o mar profundo. Já o talude médio, apresentou menores valores de COT, lipídeos e densidade, maiores valores de diversidade, riqueza, equitatividade, ALD10, predomínio de espécies aglutinantes, indicando condições com menor aporte de nutrientes lábeis. Pelos dados microfaunísticos obtidos, o modelo TROX não pode ser aplicado no talude da Bacia de Campos como avaliador de condições tróficas possivelmente pela não inclusão de fatores como disponibilidade de MO lábil, e bioturbação que influenciam na distribuição vertical dos foraminíferos bentônicos vivos no talude superior e médio da Bacia de Campos. / Sediment samples were collected in the upper and middle slope of Campos Basin to evaluate the quantity and quality of organic matter (OM) available in the environment. From geochemical, sedimentological (grain size, ratio and silt/clay), and microfaunistic data was possible to identify differences in the contribution of OM in slope. The upper slope had higher organic carbon content (TOC) and lipids, high density values, low values of diversity, richness, evenness, ALD10, and vertical profile with higher densities, predominance of epifaunal and/or shallow infaunal species, indicating higher primary productivity environment with greater influence on the pulse of phytodetritus, due to the influence of the Vitória Eddy carrying nutrients to the deep sea. The average slope had lower TOC values, lipids and density, higher values of diversity, richness, evenness, ALD10, predominant agglutinated species, indicating conditions with lower input of labile nutrients. Microfaunistic data obtained cannot be applied by the TROX model to the upper and middle slope of Campos Basin as an evaluator of trophic conditions due to non-inclusion of factors such as availability of labile OM, and bioturbation that influence the vertical distribution of living benthic foraminifera in the upper and middle slope of Campos Basin.