O desmatamento da floresta amazônica tem causado preocupação na sociedade civil e científica mundial demandando pesquisas que busquem mitigar os impactos ambientais provocados por esse fenômeno. Esta tese tem como objetivo central analisar o uso dos sistemas agroflorestais à base de cacau como alternativa para recuperação de áreas degradadas pelo desmatamento da floresta Amazônica brasileira. Portanto, são aprestados três trabalhos que abordam essa temática. O primeiro estudo realiza uma pesquisa documental da produção científica na Amazônia brasileira sobre os sistemas agroflorestais com cacau (Theobroma cacao L.) buscando identificar os principais escopos nos quais essas pesquisas estão inseridas, assim como, subsidiar a prospecção de escopos complementares para futuras pesquisas. O segundo estudo analisa a utilização de sistemas agroflorestais à base de cacau como alternativa de cobertura vegetal sustentável para recuperação das áreas degradadas na Amazônia brasileira, assim como, compara os rendimentos de dois sistemas agroflorestais, um indicado pela pesquisa agropecuária e outro alternativo, implantado em área de produtor rural. Finalmente, o terceiro estudo analisa o crescimento e rendimento de madeira das plantas de mogno (Swietenia macrophylla King) utilizadas como sombreamento definitivo em sistemas agroflorestais à base de cacau implantadas em uma propriedade rural localizada no Estado do Pará, na Amazônia brasileira, em solos do tipo Terra Rocha Estruturada e Podzólico Vermelho Amarelo. Os resultados mostram que mais de 47 espécies vegetais de valor comercial nativas da região ou exóticas são contempladas nos diferentes sistemas agroflorestais à base de cacau cultivados na região. Os indicadores de rentabilidade obtidos dos dois sistemas analisados indicam que esses sistemas são viáveis financeiramente e podem ser financiados pelo programa oficial de crédito rural destinado a implantação de sistemas agroflorestais na Amazônia, o FNO-Biodiversidade, assim como, que as quantidades de carbono atmosférico sequestrada por esses sistemas se aproximam as das florestas nativas. E finalmente, que as plantas de mogno utilizadas como sombreamento nesses sistemas tiveram bom desenvolvimento em altura e diâmetro e o rendimento de madeira foi superior ao encontrado em condições naturais nas florestas da região. Esses resultados sugerem que os sistemas agroflorestais à base de cacau são uma alternativa econômica e ecologicamente sustentáveis para recompor a cobertura vegetal das áreas degradadas pelo desmatamento na Amazônia brasileira, além de proporcionar a mitigação dos danos ambientais provocados pelo desmatamento. / The deforestation of the Amazon rainforest has caused concern in civil society and global scientific research in fact demanding mitigate environmental impacts caused by this phenomenon. This thesis aims to analyze use of central agroforestry to cocoa as an alternative for recovery of degraded areas by deforestation of the Amazon rainforest in Brazil. So are three works that discuss this dressed. The first study performs a documentary research of the scientific production in the Brazilian Amazon on agroforestry systems with Cacao (Theobroma cacao l.) seeking to identify the main scopes in which these searches are included, as well as subsidizing the prospect for additional scopes for further research. The second study examines the use of agroforestry systems based on cocoa as an alternative sustainable vegetation cover for recovery of degraded areas in the Brazilian Amazon, as well as, compares the income of two agroforestry systems, an agricultural research and indicated another alternative, deployed in the area of rural producer. Finally, the third study examines the growth and yield of wood plants of mahogany (Swietenia macrophylla King) used as final shading in agroforestry cocoa base deployed in a country estate in the Pará State, in the Brazilian Amazon, in soils of the Earth type Structured Rock and Red Yellow Podzolic. The results show that over 47 species of plants native to the region or business value are considered exotic in different agroforestry systems based on cacao grown in the region. The profitability indicators obtained from two systems analyzed indicate that these systems are financially viable and can be financed by the program officer rural credit aimed at implementation of agroforestry systems in the Amazon, the FNO-biodiversity, as well as the amounts of atmospheric carbon sequestered by these systems approach the native forests. And finally, the plants of mahogany used as shading on these systems have had good development in height and diameter, and yield of wood was superior to that found in natural conditions in the forests of the region. These results suggest that the cocoa-based agroforestry systems are an economically and ecologically sustainable alternative to recompose the vegetal covering of areas degraded by deforestation in the Brazilian Amazon, in addition to providing the mitigation of environmental damage caused by deforestation.

The carbon fixation potentials from some forest species from Seasonal Deciduous Forest, in Santa Tereza, RS, were studied. Based on the biomass accumulation data, which were sampled through the cut of five individuals of each specie, distributed in the diameter variation from each one and segregated in five different fractions (leaves, live branches, dead branches, bark and wood) and its respective amount of organic carbon, obtained through laboratorial analysis; as well as the in growth evaluations from the arboreous individuals with Circunference at Breast Height Q 10 cm, done in 1996, 1999 and 2003, in permanent plots; models were elaborated to describe the carbon accumulation for seven arboreous species. For Matayba eleagnoides, the selected models for carbon amount description were: C=b0+b1.hc 2 (leaves), C=b0+b1.hc 2+ b2 1/1,3-d (branches), C=b0+b1.d (barks) and C=b0+b1.d2 (live branches and wood). For Machaerium stiptatum: lnCf=b0+b1.d2hc (leaves); lnCgv=b0+b1.d2+b2.1/d2 (live branches), Cc=b0+b1.ht 2 (barks) and Cm=b0+b1.ht+b2.ht 2+b3.1/ht (wood). For Trichilia claussenii: C=b0+b1.d (leaves and barks), lnCgv=b0+b1.d (live branches) and lnCm=b0+b1.1/d2 (wood). For Allophilus edulis: Cf=b0+b1.d3 (leaves), Cgv=b0+b1.d (live branches), Cgm=b0+b1.1/hc 2 (dead branches); Cc=b0+b1.d2 (barks) and Cm=b0+b1.d+b2.d2 (wood). For Campomanesia xanthocarpa: Cf=b0+b1.d3 (leaves), lnCgv=b0+b1.d2+b2.hc 2+b3.1/hc (live branches), lnC=b0+b1.1/d2 (barks and wood). For Gymnanthes concolor: Cf=b0+b1.d3 (leaves), lnCgv=b0+b1.d2+b2.1/d2+b3.1/hc 2 (live branches), Cc=b0+b1.1/d2 (barks) and Cm=b0+b1.d2 (wood). For Trichilia elegans: Cf=b0+b1.hc (leaves), Cgv=b0+b1.1/1,3-d+b2.1/1,3-hc (live branches) and Cm=b0+b1.d3 (wood). Based on these models, the carbon accumulation was estimated (kg ha-1) in different fractions, for Matayba elaeagnoides: 6,1; 256,4; 20,0; 203,7; 1389,8 and 1876,0, respectively, for leaves, live branches, dead branches, bark, wood and total biomass For Machaerium paraguariense, in 1,2; 41,1; 16,5; 143,8 and 202,6, respectively, without dead branches in this specie. For Trichilia claussenii, in 96,8; 192,1; 33,1; 347,6 and 669,6, respectively, without dead branches. For Allophilus edulis, in 58,5; 527,2; 78,6; 133,8; 1995,0 and 2793, 1, respectively. For Campomanesia xanthocarpa in 27,2; 567,6; 55,0; 670,5 and 1320,3, respectively, without dead branches. For Gymnanthes concolor, in 9,9; 38,2; 5,0; 45,8 and 98,9, respectively, without dead branches. For Trichilia elegans, in 24,9; 95,9; 151,4; 471,0 and 743,2, respectively, also without dead branches. The species totalized, in Secondary Forest, 7,7 Mg ha-1 of carbon in the biomass; the accumulation decreases in the following way: : Allophilus edulis, Matayba elaeagnoides, Campomanesia xanthocarpa, Trichilia elegans, Trichilia claussenii, Machaerium paraguariense and Gymnanthes concolor. The biomass fractions that compose the studied species showed a preferential accumulation in the following sequence: wood>live branches>barks>leaves>dead branches. The species that showed the higher amounts of carbon in the leaves were Matayba elaeagnoides and Trichilia claussenii. For dead and live branches, also Matayba elaeagnoides. For bark was Trichilia elegans. For wood there were not statistical differences among the amounts of carbon. The carbon accumulation varied a lot in function of the input taxes and also the mortality of the species, during the evaluation period and also as a function of the individuals growth and consequently change in diameter class. / Estudou-se a dinâmica do carbono orgânico na biomassa acima do solo, de espécies arbóreas componentes de floresta secundária em uma região de Floresta Estacional Decidual, em Santa Tereza, RS. Com base em dados de acúmulo de biomassa, os quais foram coletados através do abate de cinco indivíduos de cada espécie, distribuídos na variação de diâmetros de cada uma das mesmas e segregadas em cinco diferentes frações (folhas, galhos vivos, galhos mortos, casca e madeira) e dos seus respectivos teores de carbono orgânico, obtidos em análise laboratorial; bem como em avaliações de crescimento dos indivíduos arbóreos com Circunferência à Altura do Peito Q 10 cm, realizadas nos anos de 1996, 1999 e 2003, em parcelas permanentes, elaborou-se modelos para descrever o acúmulo de carbono para sete espécies arbóreas. Para Matayba elaeagnoides, os modelos selecionados para a descrição da quantidade de carbono foram: C=b0+b1.hc 2 (folhas), C=b0+b1.hc 2+ b2 1/1,3-d (galhos mortos), C=b0+b1.d (cascas) e C=b0+b1.d2 (galhos vivos e madeira). Para Machaerium paraguariense: lnCf=b0+b1.d2hc (folhas); lnCgv=b0+b1.d2+b2.1/d2 (galhos vivos), Cc=b0+b1.ht 2 (cascas) e Cm=b0+b1.ht+b2.ht 2+b3.1/ht (madeira). Para Trichilia claussenii: C=b0+b1.d (folhas e cascas), lnCgv=b0+b1.d (galhos vivos) e lnCm=b0+b1.1/d2 (madeira). Para Allophilus edulis: Cf=b0+b1.d3 (folhas), Cgv=b0+b1.d (galhos vivos), Cgm=b0+b1.1/hc 2 (galhos mortos); Cc=b0+b1.d2 (cascas) e Cm=b0+b1.d+b2.d2 (madeira). Para Campomanesia xanthocarpa: Cf=b0+b1.d3 (folhas), lnCgv=b0+b1.d2+b2.hc 2+b3.1/hc (galhos vivos), lnC=b0+b1.1/d2 (cascas e madeira). Para Gymnanthes concolor: Cf=b0+b1.d3 (folhas), lnCgv=b0+b1.d2+b2.1/d2+b3.1/hc 2 (galhos vivos), Cc=b0+b1.1/d2 (cascas) e Cm=b0+b1.d2 (madeira). Para Trichilia elegans: Cf=b0+b1.hc (folhas), Cgv=b0+b1.1/1,3-d+b2.1/1,3-hc (galhos vivos) e Cm=b0+b1.d3 (madeira). Com base nestes modelos, estimou-se o acumulo final de carbono (kg ha-1), nas diferentes frações, para Matayba elaeagnoides em 6,1; 256,4; 20,0; 203,7; 1389,8 e 1876,0, respectivamente, para folhas, galhos vivos, galhos mortos, casca, madeira e biomassa total. Para Machaerium paraguariense, em 1,2; 41,1; 16,5; 143,8 e 202,6, respectivamente, sem ocorrer galhos mortos nesta espécie. Para Trichilia claussenii, em 96,8; 192,1; 33,1; 347,6 e 669,6, respectivamente, sem galhos mortos. Para Allophilus edulis, em 58,5; 527,2; 78,6; 133,8; 1995,0 e 2793,1, respectivamente. Para Campomanesia xanthocarpa em 27,2; 567,6; 55,0; 670,5 e 1320,3, respectivamente, sem galhos mortos. Para Actinostemon concolor, em 9,9; 38,2; 5,0; 45,8 e 98,9, respectivamente, sem galhos mortos. Para Trichilia elegans, em 24,9; 95,9; 151,4; 471,0 e 743,2, respectivamente, também sem a ocorrência de galhos mortos. As espécies citadas totalizaram, na floresta secundária, 7,7 Mg ha-1 de carbono na biomassa, com o acúmulo sendo decrescente, da seguinte forma: Allophilus edulis, Matayba elaeagnoides, Campomanesia xanthocarpa, Trichilia elegans, Trichilia claussenii, Machaerium paraguariense e Gymnanthes concolor. As frações componentes da biomassa das espécies estudadas apresentaram acúmulo preferencial de carbono da seguinte forma: madeira>galhos vivos>cascas>folhas>galhos mortos. As espécies que apresentaram maiores teores de carbono nas folhas foram Matayba elaeagnoides e Trichilia claussenii. Para galhos vivos e mortos foi novamente Matayba elaeagnoides. Para casca foi Trichilia elegans. Para madeira não ocorreram diferenças estatísticas entre os teores de carbono. O acúmulo de carbono variou muito em função das taxas de ingresso e mortalidade das espécies, no decorrer do período de avaliação, mas também em função do crescimento dos indivíduos e da conseqüente mudança de classe de diâmetro.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-05Bitstream added on 2014-06-13T19:33:32Z : No. of bitstreams: 1 sauerbronn_wm_me_rcla.pdf: 7206084 bytes, checksum: a5da4b70f950a8c305478ed492fa97bd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A redução das emissões de gases de efeito estufa representa um grande desafio tecnológico aos modelos industriais vigentes. Neste sentido, os mecanismos de desenvolvimento limpo (MDL’s) e o seqüestro de CO2 fundamentam os planos de crescimento sustentável. Atualmente, inovadoras pesquisas consideram também o seqüestro de CO2 por meio da carbonatação mineral, onde minerais silicáticos ricos em magnésio, cálcio, ferro e manganês são convertidos em carbonatos, por meio de reações com o CO2 em estado supercrítico ou em solução. Nas proximidades do distrito industrial de Paulínia (SP), ocorrem rochas metabásicas e metaultramáficas relacionadas aos Complexos Amparo e Itapira, que representam terrenos metamórficos de grau médio a alto. Nessa área as metabásicas são representadas por anfibolitos, actinolita-xistos e hornblenditos, e são encontradas sob a forma de lentes ou camadas estiradas intercaladas a rochas quartzo-feldspáticas. As metaultramáficas ocorrem em corpos pequenos e descontínuos, muitas vezes de estrutura maciça e composição mineralógica rica em olivina, piroxênio e anfibólio. O potencial destas rochas, em duas áreas selecionadas, foi avaliado para uso em processos de carbonatação mineral, com base em análises petrográficas e litogeoquímicas, fornecendo valores da ordem 73 x 106 toneladas de CO2 seqüestrável. / Greenhouse effect gas emission reduction has been a great technological challenge to the industrial models standings. Furthermore, the clean development mechanism (CDM) and CO2 sequestration are fundamental on sustainable development in order to reach safer levels of CO2. Nowadays, innovate researchers have also considered the CO2 sequestration by mineral carbonatation, where silicates rich in Mg, Ca and Fe are transformed into carbonates. Nearby to the industrial district of Paulinia (São Paulo), high grade metabasic and ultramaphics rocks of Amparo-Itapira Complex occur. The metamorphic rocks consisting of amphibolites, actinolite-schist and hornblend-rich amphibolite are found intercalated with quartz-feldspatic rocks as lenticular layers. The ultramafic rocks present as discontinuous massive bodies are rich in olivine, pyroxene and amphibole. Carbon sequestrating potential of two selected areas, based on petrographic and litogeochemical analyses are estimated to be capable of capturing approximately 73 x 106 tons of CO2.

O desmatamento da floresta amazônica tem causado preocupação na sociedade civil e científica mundial demandando pesquisas que busquem mitigar os impactos ambientais provocados por esse fenômeno. Esta tese tem como objetivo central analisar o uso dos sistemas agroflorestais à base de cacau como alternativa para recuperação de áreas degradadas pelo desmatamento da floresta Amazônica brasileira. Portanto, são aprestados três trabalhos que abordam essa temática. O primeiro estudo realiza uma pesquisa documental da produção científica na Amazônia brasileira sobre os sistemas agroflorestais com cacau (Theobroma cacao L.) buscando identificar os principais escopos nos quais essas pesquisas estão inseridas, assim como, subsidiar a prospecção de escopos complementares para futuras pesquisas. O segundo estudo analisa a utilização de sistemas agroflorestais à base de cacau como alternativa de cobertura vegetal sustentável para recuperação das áreas degradadas na Amazônia brasileira, assim como, compara os rendimentos de dois sistemas agroflorestais, um indicado pela pesquisa agropecuária e outro alternativo, implantado em área de produtor rural. Finalmente, o terceiro estudo analisa o crescimento e rendimento de madeira das plantas de mogno (Swietenia macrophylla King) utilizadas como sombreamento definitivo em sistemas agroflorestais à base de cacau implantadas em uma propriedade rural localizada no Estado do Pará, na Amazônia brasileira, em solos do tipo Terra Rocha Estruturada e Podzólico Vermelho Amarelo. Os resultados mostram que mais de 47 espécies vegetais de valor comercial nativas da região ou exóticas são contempladas nos diferentes sistemas agroflorestais à base de cacau cultivados na região. Os indicadores de rentabilidade obtidos dos dois sistemas analisados indicam que esses sistemas são viáveis financeiramente e podem ser financiados pelo programa oficial de crédito rural destinado a implantação de sistemas agroflorestais na Amazônia, o FNO-Biodiversidade, assim como, que as quantidades de carbono atmosférico sequestrada por esses sistemas se aproximam as das florestas nativas. E finalmente, que as plantas de mogno utilizadas como sombreamento nesses sistemas tiveram bom desenvolvimento em altura e diâmetro e o rendimento de madeira foi superior ao encontrado em condições naturais nas florestas da região. Esses resultados sugerem que os sistemas agroflorestais à base de cacau são uma alternativa econômica e ecologicamente sustentáveis para recompor a cobertura vegetal das áreas degradadas pelo desmatamento na Amazônia brasileira, além de proporcionar a mitigação dos danos ambientais provocados pelo desmatamento. / The deforestation of the Amazon rainforest has caused concern in civil society and global scientific research in fact demanding mitigate environmental impacts caused by this phenomenon. This thesis aims to analyze use of central agroforestry to cocoa as an alternative for recovery of degraded areas by deforestation of the Amazon rainforest in Brazil. So are three works that discuss this dressed. The first study performs a documentary research of the scientific production in the Brazilian Amazon on agroforestry systems with Cacao (Theobroma cacao l.) seeking to identify the main scopes in which these searches are included, as well as subsidizing the prospect for additional scopes for further research. The second study examines the use of agroforestry systems based on cocoa as an alternative sustainable vegetation cover for recovery of degraded areas in the Brazilian Amazon, as well as, compares the income of two agroforestry systems, an agricultural research and indicated another alternative, deployed in the area of rural producer. Finally, the third study examines the growth and yield of wood plants of mahogany (Swietenia macrophylla King) used as final shading in agroforestry cocoa base deployed in a country estate in the Pará State, in the Brazilian Amazon, in soils of the Earth type Structured Rock and Red Yellow Podzolic. The results show that over 47 species of plants native to the region or business value are considered exotic in different agroforestry systems based on cacao grown in the region. The profitability indicators obtained from two systems analyzed indicate that these systems are financially viable and can be financed by the program officer rural credit aimed at implementation of agroforestry systems in the Amazon, the FNO-biodiversity, as well as the amounts of atmospheric carbon sequestered by these systems approach the native forests. And finally, the plants of mahogany used as shading on these systems have had good development in height and diameter, and yield of wood was superior to that found in natural conditions in the forests of the region. These results suggest that the cocoa-based agroforestry systems are an economically and ecologically sustainable alternative to recompose the vegetal covering of areas degraded by deforestation in the Brazilian Amazon, in addition to providing the mitigation of environmental damage caused by deforestation.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Soil carbon (C) sequestration in agriculture soil is a low cost option to mitigate global climatic change. No-till (NT) associated with good husbandry practices could compensate up to 15% of the anthropogenic CO2 emissions by storing the C from atmosphere as soil organic carbon (SOC). To be fully accepted as a mitigation alternative, research must be conducted to improve the accuracy of soil C sequestration estimates on field experiments as well as those made by mathematical models at regional and local scales. Complementarily, is necessary to improve the knowledge about the SOC stabilization mechanisms, delimiting the real soil´s capacity into accumulate C, quantifying how much of the stored C could be re-emitted to the atmosphere by changes in soil management. The present work is divided in four chapters with the objective to answer these questions. The first chapter has the objective to discuss the importance of sampling depth (0-0.30, 0-0.60, and 0-0.90 m) and the definition of a reliable and adequate baseline for the calculation of the C sequestration rates. Two long-term field experiments from a temperate (Mollisol) and a sub-tropical (Oxisol) climate soil were selected for this research. The experiments tested soil tillage systems (conventional tillage (CT) and NT) (Mollisol and Oxisol) and sources and rates of nitrogen amendment on corn in the Mollisol (control without N, 168 kg N ha-1 as ammonium sulfate, and 168 kg N ha-1 as organic fertilizer) and different crop rotation systems in the Oxisol (R0:soybean-wheat, R1:soybean-wheat-soybean-oat, and R2:soybean-oat-soybean-oat+vetch-corn-radish-wheat). The increase of sampling depth provided limited contribution to the estimates of C sequestration rates due to the increase of the error on SOC stocks estimates at deeper soil depths. To improve the C sequestration rate estimates, SOC temporal dynamic analysis should be preferred rather than the comparison of the SOC stocks of paired plots at a unique time point. The second chapter had the objective to apply simple mathematical equations to describe the SOC dynamics and improve the estimates of C sequestration rates and also to understand the role of the macroaggregate formation on SOC accumulation and saturation. The use of linear and kinetic (exponential growth) equation was adequate to describe the SOC dynamics increasing the accuracy of the C sequestration rate estimates by reducing errors promoted by soil spatial variability. The SOC accumulation was a function of the amount of C input to the soil and the macroaggregate formation to protect SOC. The SOC saturation process occurred from the smaller to the larger aggregate size fraction, limiting the capacity of a given superficial soil layer to accumulate SOC. However, the SOC saturation at superficial soil layers did not indicate the end of C sequestration in the soil, since the SOC accumulation occurred at sub-superficial soil layers. In the third chapter, the mathematical approach to determine changes on SOC stocks and the SOC saturation-induced limitation for C sequestration were applied to improve the accuracy of the Hénin e Dupuís (1945) one- 8 compartmental mathematical model into predict future soil C sequestration rates. The long-term field experiment from the Mollisol was selected for this research because of the better data availability (sampling years) and also by the presence of two treatments under CT and NT with SOC saturated soil layers. The mathematical adjustment (by linear equations) of the SOC dynamic coefficients improved the adjustment of the model‟s predictions. The SOC saturation-induced restriction for SOC accumulation on the mathematical model avoided the overestimation of the soil‟s potential for C sequestration. The predictions of the mathematical models indicate that the Mollisol‟s superficial layer (0-0.05 m) under NT could maintain significant C sequestration rates for up to 50 years as a function of the amount of C input to the soil. For the fourth chapter, a detailed study of the SOC pools in water-stable aggregate size fractions by granulometric and densimetric fractionation was carried out. The objective was to identify the pools where SOC accumulation was occurring and what SOC stabilization mechanisms were present. This will provide estimates of the NT potential to promote long-term C sequestration. SOC accumulation occurred preferentially in the more stable and recalcitrant SOC fractions (Mollisol and Oxisol) or in microaggregate and macroaggregate physically protected fractions (Mollisol). In the Oxisol, the SOC enrichment occurred mostly in the mineral associated-SOC fractions extra-microaggregates occluded within meso- and macroaggregates, while in the Mollisol, the SOC accumulation occurred in both intra- and extra-microaggregate mineral associated-SOC fractions. More than 78 and 92% of the C sequestration verified in the Mollisol and Oxisol, respectively, were considered as long-term by occurring in stable SOC fractions. / O seqüestro de carbono (C) em solos agrícolas é uma opção de baixo custo para mitigação das mudanças climáticas globais. O plantio direto (PD), associado a boas práticas agronômicas, pode compensar até 15% das emissões antrópicas de CO2 ao armazenar o C drenado da atmosfera na forma de carbono orgânico (CO) do solo. Para ser amplamente aceito como alternativa de mitigação, pesquisas devem ser conduzidas a fim de melhorar a precisão das estimativas de taxas de seqüestro de C em experimentos de campo, assim como as previsões feitas por modelos matemáticos em escalas regionais e locais. Complementarmente, é necessário aprimorar o conhecimento sobre os mecanismos de estabilização do CO, delimitando a capacidade real do solo em acumular C e quantificando quanto do C acumulado no solo pode ser re-emitido para atmosfera por mudança no manejo do solo. Desta maneira, o presente trabalho se divide em quatro capítulos com o objetivo de abordar estas questões. O primeiro capítulo tem por objetivo discutir a importância da profundidade de amostragem (0-0,30; 0-0,60; 0-0,90 m) e da definição de situações de linhas-base confiáveis a adequadas para o cálculo das taxas de seqüestro de C. Para isto, foram utilizados dois experimentos de longa duração sobre um solo de clima temperado (Mollisol) e outro de clima sub-tropical (Oxisol). Os experimentos testaram efeitos de sistema de preparo do solo (preparo convencional (PC) e PD) (Mollisol e Oxisol) e fontes e doses de nitrogênio para o milho no Mollisol (testemunha (T), 168 kg N ha-1 na forma de sulfato de amônia (AM) e 168 kg N ha-1 na forma de adubo orgânico (AO)) e diferentes sistemas de rotação de culturas no Oxisol (R0:soja-trigo, R1:soja-trigo-soja-aveia e R2:soja-aveia-soja-aveia+ervilhaca-milho-nabo-trigo). O aumento da profundidade de amostragem não contribuiu com a melhoria das estimativas de taxas de seqüestro de C devido ao aumento do erro nas estimativas dos estoques de CO nas camadas mais profundas de solo. Para melhoria das estimativas das taxas de seqüestro de C devem-se preferir análises temporais da dinâmica do CO no solo ao invés da comparação de estoques de CO em um único momento. O segundo capítulo tem por objetivo aplicar equações matemáticas simples para descrever a dinâmica do CO e melhorar as estimativas taxas de seqüestro de C e também entender o papel da formação de macroagregados no acúmulo e saturação de CO no solo. O uso de equações lineares e cinéticas (crescimento exponencial) foi adequado para descrever a dinâmica do CO, aumentando a precisão das estimativas de taxas de seqüestro de C ao reduzir os erros de estimativa por variabilidade espacial do solo. O acúmulo de CO no solo mostrou-se uma função da quantidade de C aportada ao solo por resíduos vegetais e a formação de macroagregados no solo para proteção do CO. O processo de saturação do solo ocorreu das menores para as maiores frações de agregados do solo, limitando a capacidade de uma 6 determinada camada de solo em acumular CO. No entanto, verificou-se que a saturação de camadas superficiais de solo não indica o fim do seqüestro de C neste solo, visto que o acúmulo de CO passa a ocorrer em camadas sub-superficiais. No terceiro capítulo, a aproximação matemática para determinar mudanças nos estoques de CO e a limitação na capacidade do solo em acumular CO promovida pelo processo de saturação dos agregados do solo foram aplicados para melhorar a precisão do modelo matemático uni-compartimental de Hénin e Dupuís (1945) em prever futuras taxas de seqüestro de C. O Mollisol foi escolhido para este estudo em função da maior disponibilidade de dados (anos de amostragem) e também pela presença de dois tratamentos em PC e PD com camada de solo saturada por CO. O ajuste matemático (por equações lineares) dos coeficientes da dinâmica do CO melhorou o ajuste das previsões do modelo com os dados observados. A restrição do modelo matemático quanto à capacidade do solo em acumular CO (saturação de CO) evitou a superestimação do potencial de seqüestro de C deste solo. As previsões do modelo matemático indicam que a camada superficial (0-0,05 m) do solo sob PD pode apresentar taxas significativas de seqüestro de C por até 50 anos, em função da quantidade de C adicionada ao solo. No quarto capítulo, foi realizado um estudo detalhado dos compartimentos do CO em função da sua distribuição em classes de tamanhos de agregados estáveis em água e o fracionamento granulométrico e densimétrico do CO. O objetivo foi identificar em quais compartimentos está ocorrendo o acúmulo de CO no solo, os mecanismos de estabilização do CO, estimando o potencial do PD em promover sequestro de C de longa duração. Verificou-se que o acúmulo de C ocorre preferencialmente em frações mais estáveis e recalcitrantes do CO (Mollisol e Oxisol) ou em frações protegidas fisicamente por micro e macroagregados (Mollisol). No Oxisol, o enriquecimento de CO ocorre principalmente nas frações de CO associadas aos minerais extra-microaggregados oclusas em meso e macroagregados de solo, enquanto que no Mollisol, o acumulo de CO ocorre tanto na fração intra como extra microagregados. Mais de 78 e 92% do seqüestro de C verificado no Mollisol e Oxisol, repectivamente, foi considerado de longa duração por ocorrer em frações estáveis do CO.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-12-16T11:07:22Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9493696 bytes, checksum: 003e65f9c63c788e9c02aac195ff795e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-16T11:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9493696 bytes, checksum: 003e65f9c63c788e9c02aac195ff795e (MD5) Previous issue date: 2003-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O trabalho foi realizado no município de Paracatu, região de cerrado do Estado de Minas Gerais, na fazenda Riacho, pertencente à Companhia Mineira de Metais – CMM, com o objetivo de estudar a fixação de carbono (C) pelo sistema agrissilvipastoril com eucalipto, atento às possibilidades de esse sistema ser utilizado como alternativa de projeto de MDL (mecanismo de desenvolvimento limpo), envolvendo as atividades de uso da terra, recuperação de áreas degradadas, substituição de fonte energética, substituição de fonte de C, florestamento e reflorestamento. Esse sistema consiste no plantio escalonado no tempo de eucalipto (espaçamento 10 x 4 m) e culturas agrícolas (arroz e soja), na formação de pastagem e na criação de animais em uma mesma área. Para este estudo, determinou-se a biomassa florestal por meio do modelo 3-PG e, posteriormente, calculou-se a quantidade de C fixado na matéria seca do eucalipto. Para executar o modelo 3-PG foram utilizados dados de solo, clima e do povoamento florestal. Foram coletadas amostras de material vegetal das culturas agrícolas e da pastagem em parcelas distribuídas em diferentes distâncias da linha de plantio de eucalipto (1, 2,8 e 4,6 m), em pontos de amostragem casualizados. O material coletado foi pesado e colocado para secar em estufa, para posterior determinação de C. Os resultados mostraram a rotação técnica e a rotação econômica (venda de madeira para energia), calculada em função do volume de madeira, ocorrendo aos 6 e 7 anos, respectivamente. Nessas idades, a madeira foi o componente da árvore que apresentou maior quantidade de biomassa, seguida pelo litter, pela raiz, pela casca + galho e pela folha. A quantidade de C fixado pelo eucalipto no sistema agrissilvipastoril foi de 52,82 t/ha na rotação técnica e de 59,25 t/ha na rotação econômica. O litter de eucalipto mostrou-se com grande potencial de fixação de C, aumentando em 16,57 e 16,36% o total fixado nas idades de rotação técnica e rotação econômica, respectivamente. Porém, o componente da árvore que mais contribuiu para a fixação de C no sistema agrissilvipastoril foi a madeira. Por isto, a parte aérea (madeira + folha + casca + galho) representou 73,26% do C total fixado (parte aérea + raiz + litter) na idade de rotação técnica e 74,65% na idade de rotação econômica. De modo geral, o eucalipto no sistema agrissilvipastoril conseguiu fixar maior quantidade de C que nos espaçamentos 3 x 2 m e 3 x 3 m. A rotação técnica, com base no C total do eucalipto, incluindo o litter, ocorreu aos 5 anos de idade tanto no sistema agrissilvipastoril como nos espaçamentos 3 x 2 m e 3 x 3 m, mostrando que esse sistema foi o mais indicado para projetos de MDL, uma vez que fixou maior quantidade de C nessa idade que aqueles dois espaçamentos. Com relação às culturas agrícolas e à pastagem, notou-se que a distância da linha de plantio de eucalipto não afetou a fixação de C. Por outro lado, essas culturas agrícolas provocaram a antecipação da rotação técnica de C no sistema agrissilvipastoril, que ocorreu aos 4 anos de idade. Quando se considerou somente o C da madeira, a rotação passou para o ano 5. Em comparação com o monocultivo de eucalipto (espaçamentos 3 x 2 m e 3 x 3 m), com os monocultivos de arroz e soja e com a pastagem a céu aberto, o sistema agrissilvipastoril conseguiu fixar maior quantidade de C, tornando-se assim uma ótima opção para projetos de MDL no Brasil. / The work was carried out in the Municipality of Paracatu, in the cerrado region of Minas Gerais state, Brazil, in the Riacho farm, owned by the Companhia Mineira de Metais – CMM. The objetive of this work was to study the carbon (C) fixation by the eucalypt agrosilvopastoral system, viewing the possibility of this system to be used as an alternative MDL (clean development mechanism) project, involving the land use, degraded area reclamation, energetic source substitution, C source substitution, forestation and reforestation activities. This system consists in planting eucalypt (spacing of 10 x 4 m) in various time periods and agricultural crops (rice and soybeans), in the pasture formation and cattle rising in the same area. For this study, the forest biomass was determined by means of the 3-PG model, and, later, the fixed C amount was calculated from the eucalypt dray matter. To perform the 3-PG model data from soil, climate and forest stand were used. Samples of the agricultural crops and pasture vegetal material were collected in plots distributed at various distances from the eucalypt planting line (1, 2.8 and 4.6 m), in randomized sampling points. The collected material was weighed and oven dried to determined carbon content. The results showed the technic rotation and the economic rotation (wood sales for energy), which were calculated in function of wood volume, at 6 and 7 years, respectively. In these ages, the wood was the tree component that presented the greatest biomass amount, followed by the litter, roots, bark + branches and leaves. The amount of fixed C by the eucalypt in the agrosilvopastoral system was of 52.82 t/ha in the economic rotation. The eucalypt litter showed to have a great potential to fix carbon, increasing in 16.57 and 16.36% the total fixed C in the technic rotation and economic rotation ages, respectively. But the tree component that contributed the most for carbon fixation in the agrosilvopastoral system was the wood. Thus, the aerial part (wood + leaf + bark + branch) represented 73.26% of the total fixed C (aerial part + root + litter) in the technic rotation age, and 74.65% in the economic rotation age. In a general manner, the eucalypt in this system was able to fix a greater amount of C than in spacings of 3 x 2 and 3 x 3 m. The technic rotation, based of the eucalypt total C, including litter, occurred at the age of 5 year old, both in the agrosilvopastoral system and the other spacings, showing that this system was the best choice for the MDL projects, since it fixed a greater amount of C in this age than on the other two spacings. In relation to the agricultural crops and pasture, it was obsorved that the distance to the eucalypt planting line did not affect the C fixation. On the other hand, these crops caused the anticipation of the C technic rotation in the agrosilvopastoral system, which occurred at 4 years old. When only the wood carbon was considered, the rotation was at 5 years old. In comparison to the eucalypt monoculture (spacing of 3 x 2 and 3 x 3 m), to the monocultures of rice and soybean and to the pasture alone, the agrosilvopastoral system was able to fix the greatest amount of C, thus becoming one of the best choice for MDL projects in Brazil.

Orientador: Juliano Carlos Calonego / Resumo: A calagem é uma pratica agrícola indispensável para a correção da acidez em solos tropicais contribuindo para o aumento da produção de grãos e biomassa. A aplicação superficial de calcário e gesso em sistema de semeadura direta (SSD) tem sido uma estratégia usada para melhorar as propriedades químicas do solo em subsuperficie, todavia, existem poucas informações sobre os efeitos dessa prática no balanço de carbono no sistema solo-planta-atmosfera. Dessa forma, o trabalho teve como objetivo avaliar a emissão acumulada anual de C-CO2, o estoque de C e N no solo, a qualidade da matéria orgânica do solo (MOS) e a atividade biológica, bem como a deposição de C e N pela biomassa do sistema radicular e pelos resíduos produzidos no final do ciclo das culturas na superfície do solo, em função da aplicação superficial de calcário e gesso em um SSD de longa duração. O experimento foi instalado em 2002 em um delineamento experimental em blocos casualizados no esquema de parcelas subdivididas e 4 repetições. A aplicação de calcário e gesso ocorreu nos anos de 2002, 2004, 2010 e por último em 2016 quando foi dado início a condução do presente trabalho. As parcelas foram constituídas por quatro níveis de calcário (ausência de aplicação, 3260, 6520 e 13040 kg ha-1) e as subparcelas por dois níveis de gesso agrícola (ausência de aplicação e 10000 kg ha-1). Ao final dos dois anos agrícolas a aplicação de calcário promoveu um aporte médio de 2,70 Mg ha-1 de C e 150 kg ha-1 de N pelo sistema rad... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Liming is an indispensable agricultural practice for the correction of acidity in tropical soils contributing to the increase in the production of grains and biomass. The superficial application of lime and gypsum in a direct seeding system (NT) has been a strategy used to improve the chemical properties of the soil in subsurface, however, there is little information about the effects of this practice on the carbon balance in the soil-plant-atmosphere system. Thus, the work aimed to evaluate the accumulated annual emission of C-CO2, the stock of C and N in the soil, the quality of soil organic matter (SOM) and the biological activity, as well as the deposition of C and N by the biomass of the root system and by the residues produced at the end of the crop cycle on the soil surface, due to the superficial application of lime and gypsum in a long-term NT. The experiment was installed in 2002 in a randomized block design in a split plot and 4 replications scheme. The application of lime and gypsum occurred in the years 2002, 2004, 2010 and lastly in 2016 when the conduction of the present work began. The plots consisted of four levels of lime (no application, 3260, 6520 and 13040 kg ha-1) and the subplots by two levels of agricultural gypsum (no application and 10,000 kg ha-1). At the end of the two agricultural years, the application of lime promoted an average supply of 2.70 Mg ha-1 of C and 150 kg ha-1 of N by the root system of the soybean, corn and U. ruziziensis in relatio... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O estudo foi dividido em quatro partes. Na primeira parte analisou-se o impacto do clima na estocagem de carbono em solos de canaviais sem a queima da palhada. Foram escolhidos três regimes climáticos contrastantes do centro-sul do Brasil. O potencial de seqüestro de carbono orgânica no solo (COS) foi determinado, em cada regime climático, de acordo com a taxa anual de carbono remanescente no solo proveniente da palhada depositada. Para obter esta taxa, compararam-se os estoques de COS em canaviais com e sem queima da palhada. Esse ganho anual foi comparado com a entrada anual de carbono via palhada depositada. O ganho anual de COS (0-30 cm) em canaviais sem queima da palhada não resultou em diferenças significativas por clima: 1, 97 Mg ha-1 (clima norte), 2,00 Mg ha-1 (clima centro) e 1,70 Mg ha-1 (clima sul). Os regimes climáticos estudados também não revelaram diferenças significativas entre suas temperaturas e precipitações médias anuais. Porém, o aumento anual de COS um pouco menor no clima sul levou à conclusão que o potencial de seqüestro de carbono diminui ligeiramente em latitudes mais altas, devido à maior precipitação no centro-sul do Brasil. Na segunda parte avaliou-se o impacto da palhada sobre a estabilidade de agregados dos solos, que foi calculada pelo método de fracionamento proposto por Six et al. (2000a). A estabilidade de agregados no solo do canavial sem a queima da palhada aumentou, em média, 15,3% por ano na profundidade 0-30 cm. Na terceira parte, avaliou-se a diferença da estabilidade de agregados entre canaviais e mata nativa. O solo da mata nativa mostrou uma estabilidade de agregados significativamente maior (7,2 vezes). Supõe-se que a estabilidade de agregados seja maior na mata nativa como resultado da maior presença de matéria orgânica e biota no solo. Na quarta parte avaliou-se a origem do carbono nos agregados estáveis em água de fluxo contínuo para determinar que forma de agregação possui a melhor proteção contra a decomposição de carbono. Houve uma diferença significativa de \'delta\'13C entre os macroagregados e microagregados na camada superior, com 10% mais \'delta\'13C nos macroagregados. Isto indica mais carbono derivado da cobertura vegetal atual (C4), ou seja, mais incorporação da palhada nos macroagregados. O \'delta\'13C da fração de partículas livres ou agregados não estáveis em água de fluxo contínuo é menor em todas as profundidades, indicando que a matéria orgânica recente (C4) encontra-se no solo principalmente de forma agregada estável em água, evidenciando seu papel fundamental na estabilidade dos agregados. Constatou-se também, que quanto mais novo o macroagregado, maior o seu teor em carbono. Nos microagregados verificou-se o efeito contrário. Quanto mais velho o microagregado, maior o seu teor em carbono. Isso indica que o microagregado possui uma melhor proteção contra a decomposição de carbono, e também a capacidade de um aumento no teor de carbono, no decorrer do tempo, em virtude da assimilação de carbono mais novo. Conclui-se, que em termos de seqüestro de carbono de longa duração, é propício avaliar mecanismos de proteção do carbono recalcitrante dentro dos microagregados e estudar como técnicas agrícolas podem proteger melhor esta fração / The study was divided in four parts. The first part investigated climate impact on soil carbon stocks in sugar cane fields cultivated without green trash burning. For this purpose, three contrasting climates were chosen in Central and Southern Brazil. The sequestration potential of soil organic carbon (SOC) was determined for each climate, calculating how much of the carbon derived from deposited green trash remains in the soil every year. To obtain this rate, SOC stocks of sugar cane fields cultivated with and without green trash burning were compared. The annual difference (0-30 cm) did not differ significantly between climates: 1, 97 Mg ha-1 (Northern Climate), 2,00 Mg ha-1 (Central Climate) and 1,70 Mg ha-1 (Southern Climate). The climates did not show significant differences between their average annual temperatures and their annual precipitation. Nevertheless, a slightly smaller gain of SOC stocks in the Southern Climate leads to the conclusion that higher latitudes tend to stock slightly less COS due to higher annual precipitation. The second part evaluated the impact of green trash deposition on soil aggregate stability, which was calculated according to Six et al. (2000a). Soil aggregate stability under sugar cane fields cultivated with green trash burning had an average increase of 15,3% for soil depth 0-30 cm. The third part studied soil aggregate stability between sugar cane and natural forest vegetation. The forest soil revealed significantly higher (7,2 times) aggregate stability, supposedly due to higher organic matter content and more soil biota. The forth part examined the origin of carbon inside water-stable aggregates to determine which aggregation form provides better protection against carbon decomposition. The top soil layer showed a significant difference in \'delta\'13C between macro-aggregates (10% more \'delta\'13C) and microaggregates which means that more carbon derived from green trash (C4) was incorporated in macro-aggregates. \'delta\'13C of free soil particles or water-unstable aggregates is smaller for all soil layers indicating that fresh organic matter (green trash) is predominantly encountered in a water stable aggregated form in the soil. Furthermore, a correlation analysis revealed that more recent macro-aggregates had higher C content. The opposite was observed for micro-aggregates: the older the micro-aggregate, the higher its carbon content, leading to the conclusion that microaggregates protect carbon better against decomposition and are also capable to enrich their carbon pool through C assimilation. Given its long-term soil carbon sequestration potential, it is recommended to investigate carbon protection mechanisms for the recalcitrant C pool in micro-aggregates and also to study how agricultural techniques could improve the protection of the recalcitrant C pool

The present work had as objective to determine the changes in soil carbon stocks and to evaluate soil organic matter dynamics in eucalyptus forests implanted from the sugarcane area in the state of Alagoas. The study was based on the hypothesis that the conversion of sugarcane with burning harvest system to eucalyptus crop in Alagoas conditions promotes the improvement of the soil quality through the increase of soil organic carbon stocks and the improvement of the soil organic matter dynamic. Therefore, four situations were selected: i) area cultivated with sugarcane (Cana) for approximately 20 years with the manual harvesting and burning system, which was used as reference area; (ii) area under eucalyptus with one year (E1); (iii) area under eucalyptus with three years (E3); iv) area under eucalyptus with six years (E6). Soil samples were collected and analyzed at six depths 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60 and 60-80 cm. Soil density, particle size, soil organic carbon, total nitrogen, microbial carbon, mineralizable carbon, and oxidizable carbon were determined. The results showed that the conversion of sugarcane with manual harvesting and burning for eucalyptus cultivation was efficient in promoting the soil carbon sequestration, as well as improving the soil quality by increasing the levels of soil organic matter and improve their dynamics. More specifically, eucalyptus cultivation with three and six years promoted a substantial increase in soil organic carbon stocks, there was also an increase in the light fraction of organic matter in the soil, and an improvement in the biological indicator qCO2 (metabolic quotient) which suggests that there is a more balanced and favorable environment for soil microbial activity. It is also worth mentioning the decrease in soil density in the treatments E3 and E6, which is another indication of the benefits of the increase in SOM. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho teve como objetivo determinar as mudanças nos estoques de carbono do solo e avaliar a dinâmica da matéria orgânica do solo em florestas de eucalipto implantadas a partir de área de cana-de-açúcar no estado de Alagoas. O estudo se baseou na hipótese de que a conversão do cultivo de cana-de-açúcar com queima para o cultivo de eucalipto nas condições de Alagoas, promove a melhoria da qualidade do solo por meio do aumento dos estoques de carbono orgânico no solo e da melhoria da dinâmica da matéria orgânica. Com este intuito, quatro situações foram selecionadas para o estudo, foram elas: i) área cultivada com cana-de-açúcar (Cana) por aproximadamente 20 anos com o sistema de colheita manual e queima, a qual foi usada como área de referência do estudo; ii) área cultivada com eucalipto a um ano (E1); iii) área cultivada com eucalipto a três anos (E3); iv) área cultivada com eucalipto a seis anos (E6). As amostras de solo foram coletadas e analisadas em seis profundidades 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-60 e 60-80 cm. Foram realizadas as determinações da densidade do solo, granulometria, carbono orgânico do solo, nitrogênio total, carbono microbiano, carbono mineralizável, e carbono oxidável. Os resultados demonstraram que a conversão do cultivo de cana-de-açúcar com colheita manual e queima para o cultivo do eucalipto foi eficiente em promover o sequestro de carbono do solo, assim como, melhorar a qualidade do mesmo por meio do aumento dos teores e estoques de matéria orgânica do solo e melhorar sua dinâmica. Mais especificamente, o cultivo com eucalipto com três e seis anos promoveu substancial aumento nos estoques de carbono orgânico do solo, houve incremento também da fração mais leve da matéria orgânica do solo, e melhoria do indicador biológico qCO2 (quociente metabólico) o qual sugere que existe um ambiente mais equilibrado e favorável a atividade microbiana do solo. Vale ressaltar ainda, a diminuição da densidade do solo nos tratamentos E3 e E6, a qual é mais um indicativo dos benefícios do aumento da MOS.

The no-tillage adoption combined with the presence of crop residues on soil surface and minimum soil disturbance increase the soil organic matter content, that associated with broadcast fertilization, change the nutrient dynamic and its relationship with plant nutrition. This study was carried out in a long term experiment (1997 to 2007) in Cruz Alta (RS) aim to select cropping systems efficient in nutrient cycling of N,P and K and maintain crop yield under no-tillage. The experimental design was randomized blocks with four replications. The cropping systems were composed by cover crops and cash crops: 1) radish oil/maize/radish oil/wheat/ soybean; 2) black oat/maize/black beans/wheat/soybean; 3) common vetch/maize/ radish/wheat/soybean; 4) common vetch/maize/sunhemp/wheat/soybean; 5) common vetch/maize/radish/wheat/soybean; 6) common vetch/maize/sunhemp/ wheat/soybean. In treatments 3 and 4 were applied 324 kg ha-1 P2O5 and K2O during the experimental period. The N fertilization wasn t used in all treatments. With the objective to evaluate the NPK fertilization response in 9 and 10th year were applied the N rates (0, 40, 80, 120 kg ha-1), P (0, 30, 60, 90 kg ha-1) and K (0, 30, 60, 90 kg ha-1) in maize and wheat. In soybean only residual effect was evaluated. The yields, nutrient balance trough inputs (biologic fixation of N and P and K mineral fertilization) and outputs (N, P and K exported by harvest), nutrient cycling (nutrients uptake by cover crops and commercial crops) was determined. The higher N input, nutrient uptake, nutrient exported in grain and corn, wheat and soybean yield were higher in cropping systems with legumes. The sucession of radish oil/radish oil and black oat/beans had lower N input, nutrient uptake, nutrient cycling, nutrient exported in grain and yield. The cropping systems with common vetch before maize and radish oil between maize and wheat were efficient in maintain the crop yield. The nutrient cycling had high relationship with crop yield. The cropping systems show different yield potential to the same content of soil nutrient. The increment of soil organic carbon among cropping systems ranged from 0.31 and 1.00 Mg ha-1 year-1. The carbon input were 31.7%, 20.4%, 19.5%, 14.8% and 13.7% to maize, summer cover crops, winter cover crops, soybean and wheat respectively in average of 8 years. / A adoção do sistema plantio direto com a manutenção dos resíduos culturais na superfície do solo e a redução do seu revolvimento provocam um aumento do teor da matéria orgânica do solo, que, associado à localização superficial dos fertilizantes, induz a modificações na dinâmica dos nutrientes e suas relações com as plantas. Um experimento de longa duração foi conduzido de 1997 a 2007, em Cruz Alta (RS), com o objetivo de selecionar sucessões de culturas mais eficientes na ciclagem de N, P e K, acúmulo de carbono orgânico do solo e na manutenção da produtividade. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com quatro repetições. As sucessões de culturas são constituídas por combinações de plantas de cobertura de inverno e de verão intercaladas com culturas produtoras de grãos: (1) nabo/milho/nabo/trigo/soja; (2) aveia/milho/feijão/trigo/soja; (3) ervilhaca+adubação/ milho/nabo/trigo/soja; (4) ervilhaca+adubação/milho/crotalária/trigo/soja; (5) ervilhaca/ milho/nabo/trigo/soja; (6) ervilhaca/milho/crotalária/trigo/soja. Nos tratamentos 3 e 4, foram aplicados, no período de estudo, 324 kg ha-1 de P2O5 e de K2O. Com o objetivo de avaliar a resposta à adubação com NPK em sucessões de culturas com e sem adubação, por 8 anos, no 9º e 10º anos, foram realizados estudos de doses de N (0, 40, 80, 120 kg ha-1), de P2O5 (0, 30, 60, 90 kg ha-1) e de K2O (0, 40, 80 kg ha-1), objetivando avaliar o efeito da adubação e da ciclagem de nutrientes nas diferentes sucessões de culturas. Foram avaliados a produtividade e os balanços N, P, K, determinados com base nas estimativas de entradas (adição via fixação biológica de N, adubação com P e K), saídas (exportação de N, P, K nos grãos colhidos), ciclagem N, P, K (nutrientes contidos nos resíduos culturais). As maiores adições de N, absorção, ciclagem, exportação de N, P, K e produtividade de milho, trigo e soja são observadas nas sucessões de culturas que incluem leguminosas. As sucessões nabo/nabo e aveia/feijão mostraram-se inferiores na adição de N, absorção, ciclagem, exportação de N, P, K e produtividade. As sucessões de culturas que incluem ervilhaca antes do milho e nabo forrageiro entre milho e trigo, foram mais eficientes em manter a produtividade. A ciclagem de nutrientes teve alta relação com a produtividade. As sucessões de culturas apresentaram diferentes comportamentos na expressão do rendimento para um mesmo teor do nutriente no solo. O incremento dos estoques de COS pelas sucessões de culturas variou de 0,31 a 1,00 Mg ha ano-1. A contribuição das culturas de milho, plantas de cobertura de verão, de inverno, da soja e do trigo, foi de 31,7%, 20,4%, 19,5%, 14,8% e 13,7%, respectivamente, da adição de C no período de 8 anos.