Land use change (LUC) induces modifications on soil organic matter (SOM), which is one of the main source of uncertainty in life cycle assessments of biofuels. In Brazil, currently the world largest producer of sugarcane and second biggest producer of bioethanol, the potential negative effects of LUC has raised doubts about the sugarcane ethanol as a sustainable option. Recently, most of sugarcane expansion has been placed over extensive pastures. Therefore, we conducted a field study within the south-central Brazil, the largest sugarcane-producing region in the world, to evaluate the effects of the most common LUC sequence in sugarcane expansion areas (i.e., conversions from native vegetation to pasture and from pasture to sugarcane) on SOM. Our main hypothesis is that the conversion of degraded pastures to unburnt sugarcane enhance SOM quantity and quality from sites in Brazil. Long-term conversion from native vegetation to pasture induced significant C stock losses (1.01 Mg ha-1 yr-1). In contrast, the conversion from pasture to sugarcane increased C stocks at a rate of 1.97 Mg ha-1 yr-1 down to 0-1.0 m depth. In addition, our findings indicated that SOM assessments restricted to the surface soil layers can generate bias in studies regarding LUC. The main difference in SOM molecular composition undergoing the conversion pasture-sugarcane was the notably higher contribution from compounds associated to fresh litter inputs in sugarcane areas, probably related to the high litter input in sugarcane fields under green management in Brazil. The conversion of areas under native vegetation to pasture decreases both the labile C (LC) and the C management index (CMI), whilst the conversion of pasture to sugarcane increased the CMI according to all evaluated methods. Additionally, the method used to quantify LC and CMI is critical to infer about the LUC effects on SOM. The DayCent model estimated that the conversion native vegetation-pasture caused C losses of 0.34±0.03 Mg ha-1 yr-1, whilst the conversion pasture-sugarcane resulted in C gains of 0.16±0.04 Mg ha-1 yr-1 down to 0.3 m depth. Moreover, simulations showed C decreases of 0.19±0.04 Mg ha-1 yr-1 in sugarcane areas with straw removal for second-generation (2G) ethanol production. However, our analysis suggested that adoption of some best management practices can mitigate these losses, highlighting the application of organic amendments (+0.14±0.03 Mg C ha-1 yr-1). Overall, our study showed that the conversion of pastures to sugarcane has positive effects on SOM quantity and quality, increasing the C savings of Brazilian sugarcane ethanol. Moreover, our findings endorse the potential of sugarcane production to partially recover SOM in degraded pastures. However, most of these gains greatly depends on the high litter input in sugarcane fields under green management, and straw removal for 2G ethanol production is likely to potentially affect SOM in areas of sugarcane expansion in Brazil. Finally, based on land availability and positive effects on SOM, we believe that stakeholders involved with the governance of bioethanol expansion should consider ways to incentivize sugarcane expansion on degraded pastures in Brazil. / Alterações na matéria orgânica do solo (MOS) associadas à mudança de uso da terra (MUT) estão entre as principais fontes de incerteza em avaliações do ciclo de vida dos biocombustíveis. No Brasil, atualmente o maior produtor de cana-de-açúcar e o segundo maior produtor de bioetanol do mundo, os possíveis efeitos negativos da MUT geram questionamentos sobre a efetividade do bioetanol como uma opção sustentável. Grande parte da expansão da cana-de-açúcar ocorre em áreas de pastagem. Nesse sentido, conduziu-se um estudo no Centro-Sul do Brasil, a maior região produtora de cana-de-açúcar do mundo, objetivando-se avaliar os efeitos da MUT vegetação nativa - pastagem - cana-de-açúcar na MOS. A principal hipótese é que a conversão de pastagens degradadas para o cultivo da cana-de-açúcar melhore a qualidade e a quantidade da MOS. A conversão da vegetação nativa para pastagem induz significativas perdas de C no solo (1,01 Mg ha-1 ano-1). Já a conversão dessas pastagens para cana-de-açúcar associa-se a ganhos de C, a uma taxa de 1,97 Mg ha-1 ano-1 até 1m de profundidade. Além disso, avaliações da MOS restritas a camadas superficias relacionam-se a indesejáveis vieses em estudos de MUT. A principal diferença na composição molecular da MOS após a conversão de pastagens para cana-de-açúcar é o aumento na contribuição de formas menos estáveis de C, aspecto associado a alta adição de material vegetal ao solo em áreas de cana-de-açúcar sem queima. A conversão da vagetação nativa para pastagem diminui o C lábil (CL), bem como o índice de manejo de C (IMC), enquanto a conversão da pastagem para a cana-de-açúcar aumenta o IMC de acordo com todos os métodos avaliados. Nesse sentido, o método utilizado para quantificar o CL e o IMC é determinante ao se inferir sobre os efeitos da MUT na MOS. O modelo DayCent estimou que a conversão vegetação nativa-pastagem associa-se a perdas de C no solo de 0,34±0,03 Mg ha-1 ano-1, enquanto a conversão pastagem - cana-de-açúcar associa-se a ganhos de C a 0,16±0,04 Mg ha-1 ano-1 na camada de 0-0,3 m. Além disso, simulações mostraram decréscimos de 0,19±0,04 Mg ha-1 ano-1 do C do solo nas áreas de cana-de-açúcar com remoção de palha para produção de etanol de segunda gereção (2G). No entanto, a adoção de algumas práticas de manejo podem mitigar essas perdas, com destaque para a aplicação de vinhaça e torta de filtro (+0,14±0,03 Mg C ha-1 ano-1). Nosso estudo mostrou que a conversão de pastagens para cana-de-açúcar apresenta efeitos positivos na qualidade e na quantidade da MOS, favorecendo o balanço de C do etanol brasileiro. Nossos resultados endorsam o potencial da cana-de-açúcar em recuperar, parcialmente, os estoques de C em pastagens degradadas. No entanto, esses ganhos são altamente dependentes da alta adição de resíduos vegetais nas áreas de cana-de-açúcar, e a remoção de palha para produção de etanol 2G poderá afetar a MOS em áreas de expansão. Por fim, com base na disponibilidade de áreas e nos efeitos positivos sobre a MOS, meios para estimular a expansão da cana-de-açúcar em áreas de pastagem degradadas no Brasil devam ser considerados.

Este trabalho se propôs a avaliar o desempenho de um reator com leito de biomassa aderida de fluxo ascensional em escala plena (159 \'M POT.3\') e com aeração contínua a 7 m acima da base do reator para o tratamento do esgoto sanitário. O leito do reator era formado por carvão ativado granular, carvão antracitoso e areia. O trabalho foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa foram feitos ensaios hidrodinâmicos que consistiram da curva de expansão/fluidificação para as biopartículas do leito do reator em escala plena e do ensaio de estímulo-resposta com o traçador \'NA\'CL\'. Na segunda etapa monitorou-se o comportamento do reator com leito de biomassa aderida operado com setor 1 (sem aeração) e setor 2 (com aeração) sobrepostos e foi utilizada a recirculação para expandir o leito. As curvas de expansão/fluidificação das biopartículas constituintes do leito do reator mostraram que o leito do reator no setor 1 encontrava-se sem expansão e no setor 2 estava expandido, sob as condições de operação determinadas para esse trabalho. Do ensaio com o traçador \'NA\'CL\', obtiverem-se tempo de detenção hidráulica médio (TDHM) de 18,45 h para o ensaio sem recirculação e com compressor desligado; e de 16,90 h para o ensaio com recirculação e compressor ligado. Os TDHM obtidos foram maiores que o TDH teórico (igual a 12 h), provavelmente devido à difusão do traçador no biofilme. A Etapa II foi dividida em duas fases, na fase 1 o TDH teórico médio foi de 12 h e na fase 2 foi de 16 h. Verificou-se baixa retenção de sólidos no sistema, visto que o efluente apresentou, durante a maior parte do período de monitoramento, concentrações de sólidos totais e sólidos suspensos totais superiores as do afluente. A maior eficiência de remoção de DQO de amostra bruta aconteceu na fase 2 e foi de 32% sob taxa de carregamento de 0,86kgDQObruta/\'M POT.3\'.d. Os valores médios de DQO de ) amostras filtradas do efluente foram iguais 119 e 116 mg \'O IND.2\'/L, o que equivale a remoções médias de 54% e 63%, respectivamente para a fase 1 e 2. A maior remoção DBO de amostra filtrada no sistema aconteceu na fase 1 e foi de 91%, com o efluente apresentando concentração de 19 mg \'O IND.2\'/L. Com relação à concentração de NTK, o sistema foi pouco eficiente em sua remoção e apresentou concentrações muito baixa de nitrogênio oxidado (menores que 1 mg \'NO IND.3\'POT.-1\'/L). O grau de amonificação foi de 89%, em média, quando considerou a concentração de NTK em amostra filtrada. Concluiu-se que o sistema não é eficiente na remoção de material orgânico e de nutrientes devido ao arraste de sólidos e material biológico no efluente. / This work aimed to evaluate the performance of a full scale up-flow attached biomass bed reactor (159 \'M POT.3\') and with continuous aeration at 7 m above bottom of the reactor to sanitary sewage treatment. The bed of the reactor was constituted for activated granular carbon, anthracite carbon and sand. The work was divided into two stages. In the first stage, hydrodynamics tests were made which consisted of the expansion/fluidization curve for the bioparticles of the bed of the full scale reactor and of the test of stimulus-response with tracer \'NA\'CL\'. In the second stage, it monitored the performance of the attached biomass bed reactor operated with overlapping sector 1 (without aeration) and sector 2 (with aeration) and it utilized the recirculation to expand the bed. The expansion/fluidization curves of the bioparticles of the bed of the reactor showed that the bed of the reactor in the sector 1 was without expansion and in the sector 2 was expanded, under the operating conditions determined for this work. Of the test with \'NA\'CL\' tracer obtained mean hydraulic detention time (HDTM) of 18,45 h for the test without recirculation and compressor off; and of 16,90 h for the test with recirculation and compressor on. The obtained HDTM were bigger than the theoretical HDT (equal at 12 h), probably due to at the diffusion of trace into biofilm. The stage II was divided into two phases, in the phase 1 mean theoretical HDT was of 12 h, and in the phase 2 was of 16 h. It verified low retention of solids in the system, since the effluent presented, during most of the monitoring period, concentrations of total solids and total suspended solids higher than the influent. The greater efficiency of COD removal of raw sample occurred in phase 2 and was of 32% under loading rate of 0,86kgCODraw/\'M POT.3\'.d. The mean amounts COD of filtered samples in the effluent were equal to 119 and 116mg\'O IND.2\'/L, which is equivalent ) to mean removals of 54% and 63%, respectively for phase 1 and 2. The higher efficiency of removal BOD filtered sample in the system was in phase 1 and was of 91%, with effluent presenting concentration of 19mg \'O IND.2\'/L. With respect to the TKN concentration, the system was little efficient in its removal and presented very low concentration of oxidized nitrogen (lower than 1mg \'NO IND.3\'POT.-1\'). The degree of ammonification was 89%, on average, when considered the TKN concentration in the filtered sample. It concluded that the system is not effective removing organic material and nutrients due to drag of solids and biological material in the effluent.

A Plataforma Oeste da Península Antártica (POPA) é uma região onde a produtividade primária na superfície do oceano apresenta padrões altamente sazonais e considerável variabilidade interanual. A dinâmica do gelo marinho é o principal fator condicionante da produtividade e, por consequência, dos fluxos de matéria orgânica da superfície para o leito marinho. A matéria orgânica particulada depositada, chamada de fitodetrito, forma densas camadas de alimento lábil disponível para os organismos bênticos. Essa relação estreita entre os processos da coluna de água e aqueles que ocorrem no bentos é chamada de acoplamento bento-pelágico. Com o objetivo de avaliar as respostas da macrofauna bêntica aos fluxos e deposição de alimento, foi realizada uma série temporal sazonal de amostragens (novembro/1999 a março/2001) na POPA em três estações de coleta perpendiculares à costa. Cerca de 25.000 indivíduos pertencentes a 22 táxons foram coletados em 15 amostras de box corer (0,25 m2 cada). Mesmo com alguma variação ao largo da plataforma (de 10.886 ind.m-2 (estação A) a 2.326 ind.m-2 (B)), atribuída a diferenças na topografia, a macrofauna apresentou pouca variabilidade em termos de composição e abundância ao longo do período estudado. Além disso, diferenças na composição e abundância entre estratos sedimentares também foram notáveis, sendo que 90% dos indivíduos foram encontrados entre 0 e 5 cm. Dentre as 185 espécies identificadas, Aurospio foodbancsia (Polychaeta, Spionidae), uma espécie típica de regiões de plataforma na Antártica, mas muito próxima da espécie de mar profundo A. dibranchiata, foi a espécie dominante em todos os períodos e estações (2.087 ind.m-2). Além de Polychaeta, outros grupos abundantes na POPA foram Bivalvia, Tanaidacea e Oligochaeta. Picos de abundância foram observados para algumas espécies, provavelmente associados a eventos sazonais de recrutamento, porém nem sempre associados à chegada do alimento ao fundo marinho da região. Os grupo funcionais de Polychaeta também não variaram ao longo do período estudado, o que indicou que animais depositívoros de superfície e subsuperfície se alimentam ao longo de todo o ano, aproveitando o alimento que permanece lábil e disponível, mesmo no inverno, quando o fluxo de matéria orgânica para o bentos é mínimo. Os resultados encontrados neste trabalho confirmam os resultados já encontrados dentro do projeto FOODBANCS, que a macrofauna da POPA age como um filtro, respondendo menos às flutuações sazonais. / The West Antarctic Peninsula shelf (WAP shelf) experiences a high seasonal and interannual variability in surface primary production. Sea ice dynamics is the principal factor controlling productivity and, therefore, the downward particulate organic matter (POM) fluxes. The deposited POM, also called phytodetritus, forms dense layers of available labile food for benthic organisms. This straight relationship between water column and benthic processes is called benthic-pelagic coupling. A seasonal time-series study was conducted between November 1999 through March 2001 in tree sites on WAP shelf, to determine this relationship, specially the benthic macrofauna (> 300 µm) response to the POM flux and its posterior deposition. From a total of 15 box-corer samples (0.25 m2 each), approximately 25,000 macrofaunal individuals were collected, belonging to 22 taxa. Even with some variation along the shelf, ranging from 10,886 ind.m-2 (site A) to 2,326 ind.m-2 (B), the abundance and composition of macrofauna showed only modest seasonal changes. Differences in these parameters were clear between the inner and outer shelves, probably owing to the topography, which was composed of a basin in the innermost region and a flat region, in the offshore area. Differences in abundance and composition between sediment layers were also notable, with 90% of all individuals belonging to the 0-5 cm layer. Among the 185 identified species, Aurospio foodbancsia (Polychaeta, Spionidae), a typical species of Antarctic shelf regions and closely related to the deep-sea species A. dibranchiata, was dominant in all seasons and sites (2,087 ind.m-2). Besides polychaetes, bivalves, tanaids and oligochaetes were also abundant in WAP shelf. Peaks in abundance were observed for some species and this is believed to be related to seasonal recruitment, however not always associated with the availability of food. Polychaete functional groups did not vary along seasons, indicating that surface and subsurface deposit feeders were subsisting on the labile POM along the year, even during the winter, when POM flux to the benthos is extremely low. The results are similar to those obtained in other FOODBANCS works, and indicate that the WAP shelf macrofauna act as a low-pass filter, muting the seasonal water column processes.

Plantios mistos de eucalipto com leguminosas arbóreas vêm sendo estabelecidos a fim de aumentar os teores de nutriente no solo, e estimular a ciclagem biogeoquímica. Para tanto, este trabalho teve como objetivo avaliar alguns atributos microbianos e químicos do solo e serapilheira dos primeiros 20 meses de crescimento de uma segunda rotação de plantios puros e mistos de E. grandis e A. mangium. Foram coletadas amostras de solo e raízes (profundidade de 0-10 cm) e serapilheira aos 2, 7, 14 e 20 meses após o plantio dos seguintes tratamentos: monoculturas de A. mangium e E. grandis sem fertilização nitrogenada, monocultura de E. grandis fertilizado com N e plantio misto entre E. grandis e A. mangium (50E:50A). Dentre os atributos microbianos e bioquímicos do solo foram avaliados o C e N da biomassa microbiana, respiração basal, a atividade das enzimas desidrogenase, celulase, urease, fosfatase ácida, fosfatase alcalina, número de esporos e taxa de colonização de fungos micorrízicos arbusculares. Os atributos químicos do solo avaliados foram: C e N total do solo, P disponível, pH e umidade. Na serapilheira foram avaliadas as concentrações de C, N e P total. As informações obtidas revelaram que houve um efeito cumulativo recorrente da primeira rotação, principalmente na área plantada com A. mangium. Foi possível verificar que no inicio dos plantios florestais os teores de C e N total e P disponível no solo não se alteram drasticamente. Em contrapartida, os conteúdos totais desses elementos na serapilheira são extremamente dinâmicos, dissimilares entre os tratamentos e altamente relacionados com os atributos microbianos e bioquímicos do solo. A. mangium apresentou uma serapilheira com menor relação C/N e C/P, e essa característica se manteve quando ela foi planta com E. grandis, que também apresentou diminuição da relação C/N e C/P da serapilheira. Isso pode ter ocorrido em função ao estimulo da microbiota do solo, sobretudo das fosfatases e pela associação com das plantas com fungos micorrízicos arbusculares. Neste caso, presume-se que a A. mangium é a grande responsável por favorecer a maior atividade microbiana e colonização de FMA em E. grandis no plantio misto quando comparado com os plantios puros de E. grandis. As fosfatases ácida e alcalina foram os atributos microbianos que mais se alteraram com o desenvolvimento vegetal, mostrando a sensibilidade dessa variável aos sistemas de plantio. Estes resultados são informações importantes não apenas sobre a capacidade do plantio misto de E. grandis e A. mangium em maximizar a ciclagem de N e P, mas também sobre o conhecimento da dinâmica desses elementos e da microbiota do solo no inicio dos plantios florestais, fato este pouco abordado pela literatura. / Intercropped plantation between leguminous and eucalyptus has been establishment to increase soil nutrients content and stimulate the biogeochemistry cycling. This work aim evaluated some microbial and chemistry attributes of soil and litter in the early stages of the second rotation of mixed and pure plantations of E. grandis and A. mangium. Soil and roots samples (at 0-10 cm depth) and litter samples were collected at two, seven, 14, and 20 months after planting in the following treatments: monocultures of A. mangium and E. grandis, a monoculture of E. grandis with N-fertilizer, and an intercropped plantation with E. grandis and A. mangium (50E:50A). The intercropped plantation area was subdivided and soil samples collected around of the A. mangium and E. grandis individuals in order to compare the rhizosphere effects of each tree species within this treatment. The microbial and biochemistry attributes measured were: microbial biomass C and N, microbial respiration, metabolic quotient (qCO2), metabolic microbial, enzymatic activity (dehydrogenase, cellulase, urease, acid phosphatase and alkali phosphatase), spore diversity and density and root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi. The chemistry soil attributes evaluated were: Total C, total N, available P, pH and moisture. Total C, N and P litter were evaluated. There was a cumulative effect due the first rotation, mainly at A. mangium monoculture. Soil chemistry attributes (total C, total N and available P) were little altered in early stage of the plantations. However, litter attributes were extremely dynamics, dissimilar between treatments and correlated with the soil microbial attributes. A. mangium showed decrease of the litter C/N and C/P ratios (pure and intercropped plantation). In this case, E. grandis also decrease the litter C/N and C/P ratios when planted with A. mangium. Intercropped plantation stimulated the microbial activity, mainly the phosphatases and root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi. Thus, presumably A. mangium is the greater responsible to stimulate the soil microbial community in intercropped plantation, favoring E. grandis. Alkali and acid phosphatase were microbial attributes more drastically altered with plant development, showing the sensibility these variables. These results are important information not only about to intercropped plantation capacity for maximize N and P cycling, but also about the knowledge of the dynamic of these elements and the soil microbial in early stages of the forestry plantations, which is little reported to literature.

Orientador: Hélio Grassi Filho / Banca: Leandro Borges Lemos / Banca: Carlos Henrique dos Santos / Resumo: O lodo de esgoto (LE) é um resíduo do tratamento das águas servidas, sejam domésticas, industriais ou agroindustriais, contendo níveis de matéria orgânica, macro e micronutrientes fundamentais para a fertilidade do solo. O presente trabalho teve como objetivo estudar o comportamento de plantas de café, comparando a utilização de lodo de esgoto, esterco de curral curtido (EC) e adubação mineral, avaliando-se o desenvolvimento das plantas, alterações na fertilidade do solo e o estado nutricional das plantas, bem como o acúmulo de metais pesados que pudessem atingir concentrações fitotóxicas para o solo e às plantas manejadas com as diferentes doses de lodo de esgoto. O experimento foi instalado em vasos de 20 litros preenchidos com LATOSSOLO VERMELHO. Foi utilizado o cultivar de café Tupi, linhagem IAC 1669-33 como planta indicadora. Constituiu de nove tratamentos e oito repetições, totalizando 72 plantas. Foram avaliados a cada dois meses os parâmetros de altura das plantas e diâmetro da copa. Depois de 12 meses foi avaliada a composição química das folhas fisiologicamente maduras, visando determinar N, P, Ca, Mg, S, Cu, Fe, Mn e Zn e Mo e os metais pesados As, Cd, Cr, Hg, Pb, Ni e Se. No mesmo período foram retiradas amostras de solo das parcelas, onde quatro amostras simples foram homogeneizadas, secas ao ar e peneiradas para posteriormente ser retirada uma amostragem composta para se determinar os nutrientes. As médias das características foram avaliadas pelo quadro de análise de variância (ANAVA) e regressão linear múltipla e comparadas pelo Teste de Tukey a um nível de 5% de significância. Os resultados comprovam a eficiência do lodo de esgoto no fornecimento de nutrientes às plantas de café, principalmente, N, P, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn e na redução da acidez ativa e potencial dos solos. A elevação do pH e o aumento dos teores de 2 matéria orgânica... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sewage sludge is a residue of served water treatment (domestic, industrial or agoindustrial water), with organic material levels and basic macro and micronutrients for the soil fertility. This work had the aim of studying the behavior of coffee plants, comparing the sewage sludge, corral manure and mineral fertilization usage, evaluating the plants development, soil fertility alterations and plants nutritional state, as well the accumulation of heavy metal which could reach biotoxic concentrations for the soil and plants treated with the different doses of sewage sludge. The experiment had been installed in 20 liters vases filled with RED LATOSSOIL. It had been used Tupi Coffee, ancestry IAC 1669-33 as indicator plant. The experiment had been constituted of 9 treatments and 8 replications, totaling 72 plants. The biometrics parameters of plants had been evaluated in each 2 months, as plants height, cop diameter. After 12 months, the chemical compound of physiological mature leaves had been evaluated, aiming to determine N, P, Ca, Mg, S, Cu, Fe, Mn Zn, Mo and the heavy metals As, Cd, Cr, Hg, Ni, Pb and Se. In the same period, soil samples had been removed from the plots, in which 4 simple samples had been homogenized, dried in air and sifted, and later, compound samples had been removed to determine the nutrients. The averages of the characteristics had been evaluated by the variation analysis chart (ANAVA) and multiple linear regression and compared by the Tukey Test, with 5% significance level. The results prove the efficiency of sewage sludge to provide nutrients to coffee plants, mainly N, P, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn and reduce the active and potential acidity of soils. The pH elevation and organic material tenors increase provided by the sewage sludge and corral manure treatments conduced a smaller mobility of heavy metals in soils and leaves, 4 not reaching critical levels to the environment or to the coffee plants. / Mestre

Orientador: Alan Rodrigo Panosso / Resumo: As emissões de CO2 do solo (FCO2) tem sido correlacionadas aos atributos do solo que, por sua vez, são fortemente influenciadas pelo uso manejo agrícola. Além disso, a temperatura do solo, a umidade e a relação entre ambos os atributos são as principais variáveis que regem o FCO2. Nesse sentido, este trabalho deve fornecer um conhecimento importante sobre o meca-nismo que regula o padrão FCO2 em sistemas de manejos agrícolas, uma vez que as áreas foram convertidas de Cerrado para usos distintos há trinta anos. O objetivo do trabalho foi foi avaliar a influência dos usos: cerrado nativo (CE), floresta de eucalipto (EU), floresta de pinus (PI) e sistema silvopastoril (SI) sobre o a dinâmica do carbono do solo, bem como sua relação com o HLIFS (Grau de humificação de matéria orgânica) e o EC (estoque de carbono do solo) de um latosolo na região do baixo Cerrado de Selvíria - MS. Dentre os manejos avaliados, o CE foi o que obteve as maiores emissões (4,55 µmol m-2 s-1) em contraste com o PI que exibiu as menores (2,98 µmol m-2 s-1). O EC e HLIFS apresentaram valores divergentes entre os manejos, como exemplo, o SI atingiu os maiores valores de EC (17 t ha-1), enquanto que, o HLIFS desse manejo alcançou as menores taxas, portanto, menos humificado. De modo contrário, o PI obteve os menores valores de EC (11,5 t ha -1) e maiores de HLIFS. Os resultados das variáveis EC, HLIFS, constante de decaimento do carbono (k), estoque de nitrogênio do solo (EN) e relação CN do solo evidenciam... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Soil CO2 emissions (FCO2) has been correlated to soil atributtes, and are strongly influenced by agricultural use and management. Furthermore, soil temperature, humidity and the relationship between both attributes are the main variables that govern FCO2. In this way, this work should provide an important knowledge about the mechanism that regulates the FCO2 standard in dif-ferents management agriculture systems, since the areas were converted from Cerrado to diffe-rent agricultural management for thirty years. The objective of the study was to evaluate the influence of five land use: native vegetation (CE), eucalypt forest (EU), pine forest (PI) and silvopastoral system (SI) on soil carbon dynamic, as well as effects (FCO2), as well as its relation with degree of humification of organic matter (HLIFS) and soil carbon stock (EC) in a oxisol in the Cerrado region of Mato Grosso do Sul. Among the managements evaluated, EC was the one that obtained the highest emissions (4.55 μmol m-2 s-1) in contrast to the PI that showed the smallest ones (2.98 μmol m-2 s-1). The EC and HLIFS presented divergent values among the ma-nagement, for example, the SI reached the highest values of EC (17 t ha-1), whereas, the HLIFS of this management reached the lowest rates, therefore, less humid. Conversely, PI had the lo-west values of EC (11.5 t ha -1) and higher values of HLIFS. The results of the variables EC, HLIFS, carbon decay constant (k), soil nitrogen inventory (EN) and soil CN ratio show... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by MARIÂNGELA BRITO FREIBERGER null (maia_bf@yahoo.com.br) on 2016-04-01T13:08:09Z No. of bitstreams: 1 TESE-MARIÂNGELA BRITO FREIBERGER.pdf: 1663017 bytes, checksum: 79b257695de46e620dc8065c2ad772ce (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-04-05T14:11:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 freiberger_mb_dr_bot.pdf: 1663017 bytes, checksum: 79b257695de46e620dc8065c2ad772ce (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-05T14:11:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 freiberger_mb_dr_bot.pdf: 1663017 bytes, checksum: 79b257695de46e620dc8065c2ad772ce (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O estudo teve por principal objetivo avaliar o estoque de carbono (C), as alterações na quantidade de C microbiano, a qualidade da matéria orgânica (MO) e a emissão de CO2 em decorrência de aplicações de lodos de esgoto em área sob semeadura direta. A área experimental, que apresenta Latossolo Vermelho de textura argilosa e está localizada em Botucatu, SP, tem sido conduzida com os mesmos tratamentos desde 2002. Os resultados constantes no presente estudo, entretanto, foram obtidos no período de outubro de 2012 a outubro de 2014. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso em esquema fatorial 2 x 4, com quatro repetições. Os tratamentos correspondem à aplicação bienal de dois resíduos (lodo biodigerido – LB e lodo centrifugado – LC) em quatro doses: 0, 2, 4 e 8 Mg ha-1 (base seca) e o sistema de produção utilizado nesse período foi a sucessão soja / aveia-preta. Em cada um dos cultivos avaliou-se características nutricionais e de produtividade das culturas e a emissão de CO2 a partir do solo. Ao final do estudo foram coletadas amostras de solo para análise química básica, fracionamento da MO, C microbiano e estoque de C. A aplicação continuada de LC promoveu aumento do pH do solo e do teor de macronutrientes, principalmente Ca, bem como maior produção de matéria seca e acúmulo de nutrientes na parte aérea da aveia-preta. O LC também promoveu maior acúmulo de C nas plantas e maior atividade dos microrganismos do solo, o que acarretou em maior teor de C da biomassa microbiana (até 390 mg kg-1 na camada superficial), maior decomposição de MO leve e, consequente maior fluxo de CO2 para atmosfera (de 4,8 a 6,2 µmol m-2 s-1). Aplicações de longa data de lodo de esgoto (LB ou LC) resultam no aumento do teor de micronutrientes no solo, a ponto de Cu, Fe, Mn e Zn se apresentarem em níveis que podem ser prejudiciais às plantas. A produtividade da soja foi maior (até 3.232 kg ha-1) quando do uso de doses de lodos equivalentes a 4,5 a 5,3 Mg ha-1. A aplicação de lodos de esgoto resulta em aumento dos teores de C orgânico total (até 19,8 g kg-1), C da fração particulada (até 0,88 g kg-1) e C associado a minerais (até 19,0 g kg-1) somente na camada superficial do solo. Dentre as substâncias húmicas, a fração humina foi a que mais contribuiu com o estoque de C no solo (até 13,8 g kg-1). Após seis aplicações de lodo de esgoto, independentemente da dose e tipo de lodo, o estoque de C no solo aumentou apenas na camada superficial, e correspondeu a 106,2 Mg ha-1. / The study had as main objective to evaluate carbon (C) stock, changes in the amount of microbial C, quality of the soil organic matter (SOM) and CO2 emission as affected by sewage sludge applications in area under no-till. The experimental area, which shows a clayey Rhodic Ferralsol and is located in Botucatu, SP, has been conducted with the same treatments since 2002. The results of the present study, however, were obtained in the period from October 2012 to October 2014. A complete randomized blocks design arranged in a 2x4 factorial scheme and with four replicates was used. The treatments are represented by biennial application of two sewage sludge types (biodigested sludge - BS and centrifuged sludge - CS) in four rates: 0, 2, 4 and 8 Mg ha-1 (dry basis). The cropping system used in the study was a soybean/black oat succession. Yield and nutritional aspects of crops and CO2 emissions from soil were evaluated in each one of the cultivations. At the end of the study, soil samples were collected for analysis of soil fertility, OM fractionation, microbial C and C stock. The continued application of CS increased the pH and macronutrient levels in the soil, mainly Ca, as well as increased dry matter production and nutrient accumulation in aerial part of black oat. CS application also promoted greater accumulation of C in plants and greater activity of soil microorganisms, which led to a greater level of microbial biomass C (up to 390 mg kg-1 in the superficial layer), greater decomposition of light OM and consequently greater CO2 fluxes to the atmosphere (from 4.8 to 6.2 µmol m-2 s-1). Long time applications of sewage sludge (either BS or CS) resulted in increase of micronutrients levels in the soil, up to the point of Cu, Fe, Mn and Zn reach levels that may be harmful to plants. The soybean yield was higher (up to 3,232 kg ha-1) when sludge rates equivalent to 4.5 to 5.3 Mg ha-1 were used. The long-term application of sewage sludge increases the levels of total organic C (up 19.8 g kg-1), particulate fraction of C (up to 0.88 g kg-1) and C associated with minerals (up 19.0 g kg-1) only in the superficial layers of soil. Among the humic substances, the fraction that most contributed to the soil organic C (up 13.8 g kg-1) was humin. After six sewage sludge applications, regardless of the rate and type of sludge, the soil C stock increased only in the surface layer, and in total corresponded to 106.2 Mg ha-1. / FAPESP: 2011/21276-9 / CNPq: 152725/2012-1

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The soil management with emphasis in keeping soil residues on surface combined with vegetation growth may reduce carbon (C) emission to the atmosphere. The objective of this study is to measure the effects of the Eucaliptus Forest 20, 44 and 240 months old and native grassland on carbon sequestration in Paleudult, in Santa Maria, RS. The forest production was determined by Smalian method measuring selected trees, chosen from forest inventory based on standard deviation of breast height. The carbon of trees biomass was measured by weighting dry matter of leaves, branches, wood and cork and after converting to C by multiplying by 0.45. The C content in the forest litter, grassland, soil particulate and mineral associated organic matter in six soil layers were determined by CHNS auto analyzer. Soil physical properties as total, macro and microporosity, particle density and size distribution were determined and related to Eucaliptus and grassland. Soil samples were also used to measure some soil chemical properties. The dataset were tested to detect if there were normal distribution and variance homogeneity. To normal or transformed data, analysis of Variance and Tukey test (5%) for variables with significant F was applied. The greatest C stocks were in the wood and cork in all forest ages, however, the proportinal C in leaves and branches decreased with Eucalyptus age.The C stock in forest production added to grassland and litter dry matter increased with substitution of grassland by Eucalyptus Forest, and the difference increased with the age of trees. The content and stock of soil C are low and did not increase with introduction of forest on grassland soil. The soil layers with higher clay content had less C as compared to surface layers with lower clay content and higher C. The particulate organic matter varied the most with forest age and grassland indicating higher sensibility than organic matter associated with soil minerals. The introduction of forest on grassland did not change soil physical properties suggesting that more detailed studies should be done in order to better measure the impact of trees plantation. / O cultivo planejado e consciente do solo com a manutenção do resíduo em superfície e o crescimento equilibrado da vegetação pode amenizar a emissão de carbono (C) para a atmosfera. O objetivo do estudo é conhecer o efeito das florestas de eucalipto aos 20, 44 e 240 meses de idade e do campo nativo no estoque de C em Argissolo Vermelho Distrófico úmbrico, em Santa Maria, Rio Grande do Sul. A produção florestal foi determinada pela cubagem rigorosa por meio do método de Smalian de árvores-amostras selecionadas a partir do cálculo do desvio padrão do diâmetro à altura do peito, obtido por inventário florestal. A estimativa do C na biomassa arbórea foi determinada por pesagem da massa seca dos componentes folhas, galhos, madeira e casca das árvores-amostra, transformados em C considerando um fator de 0,45, conforme Wang et al. (2001). O C presente na serapilheira das florestas, na vegetação do campo nativo, no solo, em seis camadas distribuída em profundidade e nas frações da matéria orgânica particulada e associada a minerais foi determinado por meio de autoanalisador CHNS. As demais propriedades físicas do solo como a porosidade total, macro e microporosidade, densidade de partícula, foram também relacionadas ao efeito das florestas de eucalipto. A caracterização química do solo também foi realizada. Posteriormente à análise de distribuição normal dos dados bem como da homogeneidade de variância, cada variável foi submetida à análise de variância e comparação de médias pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade. Os maiores estoques de carbono estão no componente madeira e na casca independente da idade das florestas, tendendo à diminuição do percentual para os componentes galhos e folhas. A produção do material arbóreo florestal agregado ao material em decomposição, bem como o seu estoque de carbono, aumentam sobremaneira quando da substituição da vegetação nativa de campo para as florestas de eucalipto, adquirindo expressividade no decorrer do crescimento e desenvolvimento das florestas. O teor e estoque de carbono no solo são baixos, indicando que o crescimento das florestas de eucalipto em substituição à vegetação nativa de campo não agregou um aumento significativo, ao contrário das constatações no componente vegetal. As camadas com maior percentual de argila não refletem diferença na presença de C comparado às camadas mais arenosas, ou superficiais, com maior presença de material orgânico. A fração matéria orgânica particulada foi a mais sensível às variações de idade de povoamento e uso da área, e menor variação na fração associada aos minerais do solo devido a suas características de proteção. Para as propriedades físicas do solo, não se observaram variações significativas quando da substituição do campo nativo pelas florestas de eucalipto. Portanto, as proposições para estudos desta magnitude objetivando o mercado de carbono e das florestas como mecanismos de desenvolvimento limpo deverão ser fidedignamente avaliadas e monitoradas durante o crescimento das florestas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Understanding the dynamics of carbon and nitrogen associated with the physical and chemical properties of the soil are important for conscious planning the use and management of land under cultivation of eucalyptus in order to act positively on the quality of the environment. The aim of this study was to evaluate the dynamics of carbon and nitrogen in surface and depth in soils cultivated with Eucalyptus sp., of different ages, in Central Depression and Southeast, Rio Grande do Sul. For this, was evaluated: a) a) through nonparametric and multivariate analyzes, the ratio of total organic carbon and total nitrogen with the physical and chemical properties at the surface and at depth in soils cultivated with Eucalyptus sp., replacing the native grassland; b) the accuracy of the employment Century 4.5 model in simulating the content of total organic carbon and total nitrogen in the 0.0-0.2 m layer of soils cultivated with Eucalyptus sp.; c) the distribution of total organic carbon and of total nitrogen in depth through the negative exponential mathematical model in soils cultivated with Eucalyptus sp. The dynamics of total organic carbon and total nitrogen in Eucalyptus plantations, replacing native grass, is related to the physical and chemical properties, and the use and soil management, recognized by the test nonparametric univariate and multivariate analysis. In surface soil that relationship is expressed by the variables already required at start of the simulation model of the dynamics of soil organic matter (Century Model 4.5). Depth in the profile, this association is more expressive with other properties, such as phosphorus, potassium, pHwater, calcium, magnesium, as well as fine sand, the SMP index and macroporosity. One can also consider, in the background, the coarse sand and clay. In a way this is important in the qualitative assessment of soil, since it makes inferences about the degradation process and the productivity of these soils. The native grassland had the highest similarities in the variations of soil properties in the surface layers, unlike Eucalyptus plantations in that homogeneity is more pronounced in the deeper layers of the profile. The Century Model 4.5 showed a good fit in the simulation of the stock of total organic carbon in the soil and can be used in the simulation of organic matter dynamics in native grassland and Eucalyptus plantations in the different districts. For the stocks of soil total nitrogen, even with the changes of parameters, the Century Model 4.5 could not simulate with acceptable statistical accuracy when compared to the observed data. The content of total organic carbon and total nitrogen in the soil depth of native grassland and Eucalyptus plantations has negative exponential distribution, indicating that the model was able to represent rated this dynamic. However, it should evaluate the quality of the method employed in estimating the rate of decay of these contents, since differences were estimated in the content of total organic carbon and nitrogen along the entire soil profile. Therefore, we suggest the development of new long-term experiments in Eucalyptus plantations of different ages in different soil depths in order to infer the temporal behavior of carbon and nitrogen in soil, based on the processes of migration, degradation, stability and fractions of these elements. / A compreensão da dinâmica do carbono e do nitrogênio, associada às propriedades físicas e químicas do solo são importantes para o planejamento consciente do uso e manejo do solo cultivado com plantações de eucalipto, atuando positivamente na qualidade do ambiente. O objetivo deste estudo foi avaliar a dinâmica de carbono e de nitrogênio em superfície e em profundidade nos solos cultivados com plantações de Eucalyptus sp., de diferentes idades, na Depressão Central e na Serra do Sudeste, do Rio Grande do Sul. Para isso, foi avaliado: a) por meio do teste não paramétrico e das análises multivariadas, a relação do carbono orgânico total e do nitrogênio total com as propriedades físicas e químicas em superfície e em profundidade nos solos cultivados com plantações de Eucalyptus sp., em substituição ao campo nativo; b) a acurácia do emprego do modelo Century 4.5 em simular o conteúdo de carbono orgânico total e nitrogênio total na camada 0,0-0,2 m dos solos cultivados com plantações de Eucalyptus sp.; c) a distribuição do carbono orgânico total e do nitrogênio total em profundidade por meio do modelo matemático exponencial negativo nos solos cultivados com plantações de Eucalyptus sp. A dinâmica do carbono orgânico total e do nitrogênio total nas plantações de eucalipto, em substituição ao campo nativo, está relacionada às propriedades físicas e químicas, e ao uso e manejo do solo, reconhecidos pelo teste univariado não paramétrico e pela análise multivariada. Em superfície no solo essa relação é expressa pelas variáveis já exigidas na inicialização do modelo de simulação da dinâmica da matéria orgânica no solo (Century 4.5). Em profundidade no perfil, essa associação é mais expressiva com outras propriedades, como o fósforo, o potássio, o pHágua, o cálcio, o magnésio, bem como a areia fina, o índice SMP e a macroporosidade. Pode-se ainda considerar, em segundo plano, a areia grossa e a argila. De certo modo isso é importante na avaliação qualitativa do solo, uma vez que se fazem inferências sobre o processo de degradação e da produtividade desses solos. O campo nativo apresentou as maiores semelhanças nas variações das propriedades do solo nas camadas superficiais, ao contrário das plantações de eucalipto, em que essa homogeneidade é mais pronunciada nas camadas mais profundas do perfil. O modelo Century 4.5 apresentou um bom ajustamento na simulação do estoque de carbono orgânico total no solo, podendo ser empregado na simulação da dinâmica da matéria orgânica do campo nativo e das plantações de eucalipto, nos locais estudados. Para os estoques de nitrogênio total do solo, mesmo com as alterações de parâmetros, o modelo Century 4.5 não conseguiu simular com uma acurácia estatística aceitável, quando comparado aos valores observados. Já em profundidade, o conteúdo de carbono orgânico total e do nitrogênio total no solo do campo nativo e das plantações de eucalipto apresenta distribuição exponencial negativa, indicando que o modelo avaliado foi capaz de representar essa dinâmica. No entanto, deve-se avaliar a qualidade do método empregado na estimativa da taxa de decaimento desses conteúdos, uma vez que se evidenciaram diferenças no conteúdo estimado de carbono orgânico total e do nitrogênio total ao longo do perfil do solo. Portanto, sugere-se o desenvolvimento de novos experimentos em longo prazo em plantações de eucalipto de diferentes idades em diferentes profundidades do solo, a fim de inferir sobre o comportamento temporal do carbono e nitrogênio no solo, com base nos processos de migração, degradação, estabilidade e frações desses elementos.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The impact of retorted oil shale (ROS) addition on the dynamics of carbon (C) of crop residues (CR) in the soil is little known. Under laboratory conditions, the present study aimed to evaluate the residual and immediate effects of ROS on C mineralization of CR, water stability aggregates and storage C in the particulate (>53 μm) and associated minerals fractions (<53μm) of organic matter (OM) of a Hapludalf. In experiment 1, treatments consisted of soil samples from plots that received four additions of ROS, totaling 0, 6,000 and 12,000 kg ha-1. In experiment 2, treatments consisted of soil with no history of application of ROS (0 kg ha-1), that in the laboratory received three doses of ROS (0, 1,500 and 3,000 kg ha-1). In both experiments, the treatments were evaluated in the presence (3,000 kg ha-1) and absence of leaves and stalks of soybeans. The release of C-CO2 was evaluated for 80 days and at the end of the experiment determined the aggregate stability and C storage in different OM fractions. The addition of CR in soil with a history of ROS addition did not alter the release of C-CO2 and also did not reduce the apparent mineralization of C of RC compared to addition of these residues in soil with no history. In experiment 2, there was a reduction in the release of C-CO2 compared to the control only the treatment with stalks + 3000 kg ROS ha-1. In experiment 2, the treatment stalks + 3000 kg ROS ha-1 provided an increase in aggregate stability compared with treatment with only stalks. In experiment 1, the ROS addition tended to higher retention of C stalks and leaves in the soil. In experiment 2, the application of CR + ROS promoted greater retention of soil C only in the treatment with leaves. Under laboratory conditions, the soil with a history of ROS addition did not affect mineralization and retention of crop residue C added to soil. Besides, the ROS showed an immediate effect, reducing C mineralization from stalks and increasing retention of C from leaves added to the soil. / O impacto da adição de xisto retortado (XR) sobre a dinâmica do carbono (C) de resíduos culturais (RC) no solo é pouco conhecido. Em condições de laboratório, o presente estudo objetivou avaliar o efeito residual e imediato do XR sobre a mineralização do C de RC, estabilidade de agregados em água e armazenamento de C nas frações particulada (>53 μm) e associada aos minerais (<53 μm) da matéria orgânica (MO) de um Argissolo Vermelho Distrófico arênico. No experimento 1, os tratamentos foram compostos por amostras de solo de parcelas que receberam quatro aplicações de XR, totalizando 0, 6.000 e 12.000 kg ha-1. Já no experimento 2, os tratamentos foram constituídos com solo somente da parcela sem histórico de aplicação de XR (0 kg ha-1), que no laboratório recebeu três doses de XR equivalentes a 0, 1.500 e 3.000 kg ha-1. Em ambos os experimentos os tratamentos foram avaliados na presença (3.000 kg ha-1) e ausência de folhas e talos de soja. A liberação de C-CO2 foi avaliada durante 80 dias e ao final do experimento determinados a estabilidade de agregados e o armazenamento de C nas diferentes frações da MO. A adição de RC no solo com histórico de adição de XR não alterou a liberação de C-CO2 e também não reduziu a mineralização aparente do C dos RC comparado a adição desses resíduos em solo sem histórico. No experimento 2, houve redução na liberação de C-CO2 em relação ao controle somente no tratamento com talos + 3.000 kg de XR ha-1. No experimento 2, o tratamento talos + 3.000 kg de XR ha-1 proporcionou incremento na estabilidade de agregados em comparação com o tratamento somente com talos. No experimento 1, a adição de XR apresentou tendência de maior retenção de C dos talos e folhas no solo. No experimento 2, a aplicação conjunta de resíduos e XR promoveu maior retenção de C no solo apenas no tratamento com folhas. Em condições de laboratório, o solo com histórico de aplicação de XR não afetou a mineralização e a retenção do C de resíduos culturais adicionados ao solo. Além disso, o XR apresentou efeito imediato, reduzindo a mineralização do C de talos e aumentando a retenção do C de folhas adicionadas ao solo.