A definição mais amplamente aceita estabelece que compostagem é a decomposição controlada, exotérmica e bioxidativa de materiais de origem orgânica por microorganismos autóctones, num ambiente úmido, aquecido e aeróbio, com produção de dióxido de carbono, água, minerais e uma matéria orgânica estabilizada, definida como composto. Em função do potencial inerente aos compostos orgânicos tem-se observado sua crescente utilização na agricultura, tomando lugar dos fertilizantes minerais. Devido à disponibilidade e baixo custo na região de São Carlos-SP, os compostos a serem utilizados foram provenientes de resíduos de poda de árvores, bagaço de laranja, torta de filtro e esterco bovino. A humanidade produz uma grande quantidade de tipos de resíduos, os quais podem ser utilizados como matéria-prima no processo de compostagem. A poda de árvores é um resíduo facilmente encontrado tanto na zona rural como nas cidades, sendo geralmente descartada. Nas cidades este descarte pode se tornar um problema, na medida em que aumenta o volume de lixo produzido, sobrecarregando os depósitos ou aterros sanitários. O bagaço de laranja é o principal subproduto da indústria de processamento de citrus, correspondendo a cerca de 45% da massa total da fruta e pode se tornar um grande problema para indústria, pois se deteriora muito rápido durante a estocagem. A torta de filtro é um resíduo proveniente da indústria sucroalcooleira e é obtido do processo de clarificação do caldo de cana. O esterco bovino é um resíduo amplamente usado in natura como adubo orgânico, porém, o processo de compostagem torna-o mais estável e otimiza suas propriedades fertilizantes. De maneira geral, a influência dos compostos orgânicos na produção vegetal e na fertilidade do solo requer mais estudos devido à complexidade dos agroecossistemas. O objetivo desse trabalho foi avaliar a influência de diferentes compostos orgânicos nas doses selecionadas, na produção da planta medicinal Ocimum selloi Benth em um solo tropical arenoso (Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico, coletado na Fazenda Canchin, na região de São Carlos-SP), em comparação com fertilizante mineral. Para observar os efeitos da adubação orgânica ou mineral foram analisados os ácidos húmicos extraídos dos solos utilizando espectroscopia na região do infravermelho próximo com transformada de Fourier, fluorescência e análise elementar. Para a análise do solo intacto utilizou-se a fluorescência induzida por laser e espectrsocopia na região do infravermelho médio. Também foram realizadas análises de fertilidade do solo e do tecido vegetal, bem como analíses para avaliação do desenvolvimento vegetal. A análise estatística dos dados (Análise de Componetes Principais) de fertilidade do tecido vegetal e do solo, e dos dados de NIRS, mostraram uma separação dos tratamentos em dois grupos. Foi possível verificar que o tratamento L2 foi o mais próximo do tratamento com adubação mineral, enquanto que os tratamentos L1, L3 e L4 ficaram mais próximos ao tratamento referência (sem adubação). Esses resultados são condizentes com o diagnóstico nutricional das plantas pelo método visual, além de serem similares com as análises químicas e espectroscópicas feitas por Fialho et al. (2010). Experimentos de infravermelho com transformada de Fourier forneceram espectros com bandas características de grupos alifáticos para o ácido húmico extraído do lodo, comprovando seu alto grau de alifaticidade. Dados de fluorescência utilizando diferentes metodologias e fluorescência induzida por laser, de amostras de solo intacto, apresentaram comportamento similar. É importante salientar, que de maneira geral, o tratamento L2 (adubação com composto que possue como material de partida esterco bovino e poda de árvores) é o mais similar ao fertilizante mineral, podendo trazer maiores benefícios quando aplicados ao solo em questão. De modo geral constata-se a viabilidade do uso de compostos orgânicos como alternativa ao uso de fertilizantes minerais, contudo o manejo e as implicações na nutrição de plantas e a plena produtividade das culturas ainda representa desafio importante para as pesquisas. / The most widely accepted definition about composting is that it is a controlled exothermic and bioxidative decomposition of organic materials by autochthonous microorganisms, resulting in a wet, warm and aerobic environment, with production of carbon dioxide, water, minerals and, a stabilized organic matter, defined as compost. Due to the availability and low cost in the region of São Carlos-SP, the organic composts used came from waste of tree pruning, orange bagasse, filter cake and manure. The humanity produces a lot of kinds of residues which can be use as raw material in composting production. Pruning trees is a waste easily found in both rural and urban areas, and they are generally discarded. In the cities, this disposal may become a problem, because it increases the volume of produced waste, overloading quickly deposits or landfills. The orange peel is the main by-product of citrus industry, representing about 45% of the total weight of the fruit and it can becomes a major problem for industry, because it deteriorates very rapidly during storage. The filter cake is a residue from the ethanol industry and is obtained from the solid precipitate from the sugarcane juice clarification (to produce sugar or ethanol) and, the boiler ash. The bovine manure is a waste widely used in natura as organic fertilizer however; the composting process makes it more stable and enhances its fertilizing properties. In general, the influence of organic composts in plant production and soil fertility requires more studies due to the complexity of agroecosystems. The objective of this work was to evaluate the influence of different composts and selected doses, on the production of the medicine plant Ocimum selloi Benth in a tropical sandy soil (colleted at Canchin Farm in the region of the city of São Carlos, São Paulo state), in comparison to mineral fertilizer. The studies showed differences between composts applied in the soil. Non-additional application of mineral fertilizers was done. The results were compared with the former ones observed by Fialho et al. (2010), using chemical and spectroscopic methods to evaluate the compost humification. Analysis of fertility of the soils under organic composts application or not, analysis of fertility of plant tissues (leaves) and analysis for evaluation of plant development were done to evaluate the performance of the tested treatments (L1, L2, L3 and L4). In order to observe the effects of the composts addition, the humic acids extracted from soils were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), fluorescence spectroscopy and elementar analysis. To analyse the intact soil laser induced fluorescence (LIF) and near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) was used. The results obtained with Principal Component Analysis (PCA) of fertility analysis of plant tissues and soils and NIRS, showed the treatments were separated into two main clusters. It was possible to verify the treatment called L2 and were nearest to commercial treatment (mineral fertilizer) and in the L1, L3 and L4 were nearest to the reference samples. These results are consistent with the nutritional diagnosis of plants by the visual method, and are similar to the chemical and spectroscopic analysis made by Fialho et al. (2010).The results obtained by Fourier transformed infrared showed spectra with characteristic bands from aliphaticity groups for humic acid from organic composts, confirming their high aliphacitity degree. Data from fluorescence utilizing different methodologies and laser induced fluorescence, from intact soil, showed similar results. Importantly, that in general, treatment L2 is most similar to mineral fertilizer, and can bring greater benefits when applied to the soil in question. Overall it appears the feasibility of using organic composts as an alternative to the use of mineral fertilizers, but management and the implications for plant nutrition and optimum crop yield still represents an important challenge for research.

Uma das alternativas encontradas para a reutilização de efluentes de esgotos tratados é o emprego deste material na agricultura como adubo orgânico, podendo substituir total ou parcialmente a adubação mineral. Essa prática, que se constitui de benefícios no que tange à reciclagem de nutrientes, representa uma economia de água no setor agrícola, estimada em cerca de 70% do consumo total no Brasil. Neste trabalho, pretendeu-se investigar o impacto na matéria orgânica do solo, submetido à irrigação com efluente proveniente de um biodigestor anaeróbio. <br />Através da realização de um experimento de campo, sob o cultivo de sorgo, realizou-se a comparação, em relação à matéria orgânica, de amostras de solo que receberam irrigação em dosagens diferenciadas do efluente tratado àquela de um solo \"testemunha\" (branco), o qual recebeu apenas irrigação com água ao longo do experimento e de um solo que recebeu anteriormente adubação convencional, segundo as recomendações do Instituto Agronômico de Campinas (IAC). Estabeleceu-se, ainda, comparações com amostras de solo coletadas na mesma propriedade. Avaliou-se a estabilidade (humificação) da matéria orgânica, como indicadora da capacidade fertilizante do efluente, quando incorporado ao solo. A qualidade do efluente do biodigestor foi acompanhada antes do início do experimento, de modo a verificar suas características principais e particularidades. <br />A utilização de ferramentas como a PCA e planejamento fatorial foi de grande relevância para a análise dos resultados e condução dos experimentos. <br />As técnicas químicas e espectroscópicas mostraram que o benefício proporcionado pela adição de efluente ao solo, mesmo em um experimento de curta duração, pode apresentar alterações, mesmo que não sejam tão pronunciadas. <br />Os resultados obtidos para amostras de ácidos húmicos em relação ao tamanho de partículas evidenciaram um comportamento notado em estudos bastante recentes, em relação à estrutura das substâncias húmicas. / An alternative found for treated sewage effluents reuse is to apply this material in agriculture as a fertilizer, in order to replace totally or partially the mineral fertilizers. This practice, beyond inherent benefits due to nutrients recycling promotes agricultural water reuse, which is responsible of around 70% of the total water consumption in Brazil. In this work, it was intended to investigate the soil organic matter impact, under irrigation using effluent from an anaerobic biodigester. Through a field experiment under \"sorgo\" culture, a comparison was established, related to the soil organic matter, of soil samples that had been applied different treated effluent concentrations to soil samples that received only water (\"testemunha\"- blank) or water and mineral fertilizer according to the Campinas Agronomic Institute recommendations. Other comparisons, among soil samples under citrus culture were also established. The soil organic matter humification was evaluated, as an indication of the effluent fertilizing ability when applied in soil. The biodigester effluent features were checked before the experiment beginning, in order to verify its mais features and particularities. <br />Tools as Principal component Analysis and factorial design were of such relevance for the results analysis and experiments execution. <br />The spectroscopic and chemical techniques showed that the benefits from the effluent addition in soil, even in a short-term experiment, can present changes. <br />The results for the humic acids samples concerning the particles size evidenced the behavior presented in recent studies, related to humic substances structures.

The aim of the thesis was to experimentally determine the selected physical parameters of soil samples with the output of data usable for the needs of computer modeling and simulation of soil compaction as a result of soil loading by agricultural machinery. Output data should be expediently consolidated according to the proposed primary data synthesis proposals, taking into account the obviousness and clarity of the operating influences useful under normal agricultural practice. The practical part deals with the diagnosis of relevant factors determining and affecting the technological and consistency properties of soil samples with a focus on the content factor of the added organic soil organic matter. The output of the thesis is both the raw data of the model sample series in the form of graphical dependencies of the selected specification factors within the range of the defined intervals, as well as the outline of the design of a range of cooperative interconnections with the possibility of data evaluation, with the support of a sophisticated program for the creation of computer multiphysical simulations such as COMSOL MULTIPHYSICS?.

<p>Cover crop use, especially in no-till systems, is an evolving practice to maintain or improve soil health. There are many possible indicators of soil health, but this study focuses on the analysis of soil aggregate stability, soil active carbon, and soil organic matter. Soil aggregate stability is related to water infiltration and potential for soil erosion, while active carbon serves as an indicator of a readily-available food source for microbial activity, and soil organic matter serves as a mediator for the soil physical, chemical, and biological processes. The sites include: three Purdue Agricultural Centers, two soil and water conservation district sites, 12 farmer sites with conservation cropping systems, and seven conventional comparison sites. The treatments consisted of cover crop versus no cover crop use, or cover crop use with different tillage systems or nitrogen rates. In 2016 and 2017, soil samples were collected at a depth of 0-5 cm, air-dried, and separated into two soil size fractions: 0-2 mm and 2-8 mm. The wet sieve method was used to measure the mean weight diameter of the water stable soil aggregates from the 2-8 mm size fraction in both years. The potassium permanganate method was used to measure the soil active carbon from both size fractions in both years. The dry combustion method was used to measure the soil organic matter from both soil size fractions in 2017 only. Results showed relatively small improvements in soil active carbon and aggregate stability with the addition of three to four years of cover crops to the long-term no-till systems. However, these improvements were greater when comparing the cover crops plus no-till treatments to the conventional-till without cover crops. More work is needed to understand the dynamics of soil aggregate stability, soil active carbon, and soil organic matter in relation to soil health and cover crop use. Cover crops will likely have more impact on soil aggregate stability, active carbon, and organic matter with a longer duration of use.</p><p></p>

Solos com horizonte A escurecido, com presença de artefatos humanos como cerâmicas, ossos e/ou conchas, alta saturação por bases, carbono orgânico e carvões são denominados comumente de Terras Pretas de Índio (TPI), de ampla ocorrência na região Amazônica. Tais características tornam estes solos muito favoráveis para o cultivo agrícola, sobretudo pelo elevado conteúdo de matéria orgânica do solo (MOS). No entanto, dentre as questões ainda não desvendadas quanto à gênese destes solos, está a natureza e mecanismos de retenção desta matéria orgânica nas TPI. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi elucidar a natureza química da MOS em solos com horizonte A antrópico e em solos de referência (sem horizonte A antrópico). Para isso, dois perfis de TPI e um perfil de referência foram selecionados na área do Campo Experimental do Caldeirão no município de Iranduba - AM. Amostras de todos os horizontes foram coletadas e submetidas ao fracionamento físico e químico da matéria orgânica, gerando as frações: i) (FLL); ii) Leve oclusa (FLO); iii) extraível com NaOH (EX) iv) Resíduo (RES). Todas elas foram caracterizadas por meio da pirólise CG/EM. A FLL e EX estão presentes em quantidades maiores nas TPI, devido, respectivamente, ao maior imput de mateiral fresco promovido intencionalmente pelo homem nestas áreas e à maior humificação deste material. Por outro lado a FLO foi maior no perfil de referência. A FLL possui alta expressão da liteira, sendo constituída, sobretudo por materiais vegetais e carvões. A FLO teve alta variabilidade composicional, no entanto de modo geral possui semelhança com a FLL, mas é menos enriquecida em derviados do BC (compostos poliaromáticos) e maior quantidade de material vegetal fresco (ligninas). No entanto, esta fração contribui muito pouco para o carbono total do solo. Entre os diferentes perfis, a principal diferenciação ocorreu na FLL, que possuiu menos levoglucosan e mais poliaromáticos nos perfis antrópicos, o que mostra, portanto, condições mais avançadas de mineralização e enriquecimento relativo em BC. No entanto, no geral há maior abundância de compostos aromáticos nos perfis de TPI, demonstrando maior contribuição de BC. A fração do resíduo mostrou, grande contribuição de compostos alifáticos. No entanto quando compara-se os diferentes perfis, as TPI são enriquecidas com compostos poliaromáticos, reforçando novamente a contribuição do BC. Não foi possível, com os métodos de extração e fracionamento utilizados, afirmar se os produtos derivados do BC nesta fração estão realmente ligados a fração mineral ou estão presentes no RES por serem insolúveis em alcalino. Nesse sentido, conclui-se que há uma grande contribuição do BC para a estabilização (pelo mecanismo da recalcitrância química) da MO nos perfis de TPI nas diferentes frações e, além disso, verificou-se também nestes perfis estágios mais avançados de decomposição, concordando com o fato de que nas TPI há um maior grau de humificação da MO. / The Anthrosols known as Amazon Dark Earths (ADE) are peculiar soils found in Amazonian Forest, presenting dark coloured A horizons that combine the following features: presence of human artefacts, bones and shells; high levels of organic carbon and coal; and a high base saturation index. Such characteristics are an advantage for agriculture practices, even in the current days. However, their genesis mechanisms are still poorly understood, especially the processes related to organic matter fixation. This contribution aims to elucidate the chemical nature of soil organic matter (SOM) in some Anthrosols and reference soils (without Anthropic A horizons), comparing two pedons with the referred characteristics in the county of Iranduba (Amazon State, Brazil). Soil samples were physically and chemically fractioned, into the following groups: i) FLL, ii) light occluded (FLO), iii) NaOH extractable (EX); iv) residual (RES). SOM samples were chemically characterized using the CG/EM pyrolysis technique. The FLL and EX fractions are more common in IDA soil samples due to the high inputs of fresh plant materials intentionally introduced by human groups in the past, and to the high degree of humification. The FLO fraction was higher in the reference soil samples (without Anthropic A horizons). The FLL fraction was more expressive in the litter samples, consisting of plant materials and coal. The FLO fraction presented a high compositional variability but similar to FLL fraction, less enriched in polyaromatic compounds (BC) and fresh plant materials (lignin). Nevertheless, this fraction represents a minor contribution to total organic carbon of soils. Within the different pedons, the main difference was observed in the FLL fraction, less enriched in levoglucosan and polyaromatic compounds in the Anthrosols. It suggests a rapid mineralization of organic matter and high contribution of BC compounds in these soils. In general, the BC compounds are a major control in Anthrosols. The residual fraction shows high levels of aliphatic compounds. However, in the Anthrosols the BC compounds maintain a high level. It was not possible to determine whether the BC bearing compounds are bound to the mineral fraction or belong to RES fraction (low solubility in high pH values). The BC compounds must contribute significantly to SOM stabilization in the different fractions of Anthrosols pedons (chemical recalcitrance mechanism). Moreover, decomposition degree of SOM is higher in the Anthrosols, in agreement to the high degree of humification.

A agricultura pode ser uma aliada importante para a mitigação da concentração de gás carbônico (CO2) na atmosfera. Pela fotossíntese pode-se converter o CO2 da atmosfera em massa vegetal, e, além disso, por meio de um manejo adequado desta massa pode-se reter parte do carbono (C) no solo, caracterizando um \"seqüestro de C\" da atmosfera pelo solo. Pesquisas têm se voltado para entender o papel da produção agrícola, como os sistemas conservacionistas de manejo, ou seja, o plantio direto (PD), e das pastagens de Brachiaria sobre a dinâmica do C no solo. Estudos sobre a dinâmica e a estabilidade da matéria orgânica do solo (MOS) são necessários, já que variáveis como estoques de carbono (EC) e graus de humificação podem ser avaliados, e sendo assim, obter parâmetros fundamentais para a mitigação de CO2 na atmosfera, tema que se insere num dos enfoques das Mudanças Climáticas Globais. Nesse contexto, espectroscopias, como por exemplo, a Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), a Fluorescência de luz no ultravioleta-visível (UV-vis) e a Fluorescência Induzida por Laser (FIL) podem ser fundamentais na avaliação da estabilidade da MOS. Este trabalho teve como objetivo verificar o comportamento da MOS em áreas com potencial para seqüestro de C, por meio da avaliação dos estoques deste no solo, em diferentes sistemas de manejo e posterior caracterização por Espectroscopia. Além disso, e em função das dificuldades encontradas na seleção da melhor metodologia para a quantificação de C, foi também possível avaliar métodos de determinação de C, comparando-os entre si pelos coeficientes de variação e análise multivariada, e assim propondo uma melhor metodologia. Em área tropical de pastagens de Brachiaria decumbens, no Brasil, os resultados mostraram que a determinação dos EC foram maiores nesses sistemas, comparado com a vegetação nativa de cerradão, após 27 anos de experimento. Os maiores EC obtidos pelas pastagens foram favorecidos pela constante entrada de material vegetal na superfície do solo, também influenciado pela entrada do nitrogênio (N), além do sistema radicular da gramínea, considerando o tratamento de pastagem com adição anual de N e aplicação de 2 t ha-1 de calcário (com reforço de 1 t ha-1 anual), o melhor tratamento em função do acúmulo da MOS. Os resultados mostraram que essas pastagens bem manejadas podem possibilitar um seqüestro de 6,1 a 12,8 Mg CO2 ha-1 ano-1 da atmosfera. Com a avaliação qualitativa da MOS, também foi possível obter resultados promissores na determinação da estabilidade da MOS. A detecção do aumento do conteúdo de C no solo foi acompanhada pela redução do grau de humificação, por meio da FIL. Esta redução na humificação foi devido à entrada de material orgânico mais lábil, ou seja, menos transformado. Na Fluorescência convencional e RPE, com amostras de AH em solução, os maiores graus de humificação foram obtidos para os AH dos tratamentos de pastagem, principalmente os que tiveram adição de calagem. O Ca2+, além de aumentar a atividade microbiana, pode complexar com os AH, associado ao aumento da estabilidade da MO. No sistema de PD de soja com renovação de cana-de-açúcar, os maiores teores de C foram obtidos nas amostras referentes aos sistemas sob PD após 7 anos sob esse manejo, em comparação com áreas sob manejo convencional. O acúmulo de MOS foi devido principalmente à preservação da cobertura vegetal associada com o não revolvimento do solo, rotação de culturas e a não queimada da cana-de-açúcar. Nessa área experimental, foi possível constatar um seqüestro de 0,15 a 5,29 Mg CO2 ha-1 ano-1 da atmosfera. Com relação à estabilidade da MO avaliada por Espectroscopia de FIL, verificou-se que o sistema de PD apresentou menor grau de humificação, devido à maior entrada de material orgânico lábil. Os resultados obtidos em área experimental de PD com grãos, com até 22 anos de duração, estão provavelmente associados com o tipo de solo analisado. Nos Latossolos com alto conteúdo de argila pode haver proteção física da MO, provavelmente impedindo alterações estruturais desse material, mesmo após longo período sem o revolvimento do solo. Outro fato importante é que o estudo de seqüestro de C depende muito da área avaliada, ou seja, delineamento do experimento, histórico do local, duração, condições climáticas, taxas de decomposição do C, produção de massa vegetal e aporte de resíduos. / Agriculture can play an important role in mitigating carbon dioxide (CO2) concentration in the atmosphere. Through photosynthesis, it is possible to convert CO2 from atmosphere to plant biomass, and moreover, through an adequate agricultural system CO3 can be stored in soil, characterizing \"carbon sequestration\". Nowadays, many researches want to understand the role of agriculture production, as no-tillage, and Brachiaria pastures, in carbon dynamics in soil. Studies about organic matter dynamics and stability are necessary, since variables such as carbon stocks and degree of humification can be evaluated, and as a result, to obtain essential parameters to CO2 mitigation to the atmosphere. This topic is inserted in some Global Climate Change interests. In this context, spectroscopic methods, for example, Electron Paramagnetic Resonance (EPR), UV-Vis light fluorescence and Laser Induced Fluorescence (LIF) can be fundamental in the stability of soil organic matter (SOM) evaluation. The present study aims to examine the SOM behavior in areas with carbon sequestration potential, through evaluation of carbon stocks in soils, in different tillage systems followed by characterization by spectroscopy. Therefore, the knowledge of the organic matter (OM) quantity is important in soil management regarding to a sustainable agriculture. However, little consistent information is found to compare and recommend the most adequate method to obtain satisfactory results for each study. Consequently, it was possible to evaluate the OM quantity in Oxisols by different methods and compare them, using coefficient of variation and principal component analysis, to propose the best methodology. In the tropical regions of Brazil, in Brachiaria decumbens pastureland, the results showed that the greatest SOM content occurred under pastureland, against the native dense Cerrado vegetation, after 27 years of experiment. The highest carbon stocks obtained by pasture samples were favored by accumulations of plant biomass on the soil surface, nitrogen input, besides Brachiaria root systems. According to the results obtained, the annual input of adequate amounts of limestone (2 t ha-1 addition and 1 t ha-1 year-1 reinforcement) and N seemed to be the best treatment regarding different pastureland treatments, mainly due to its higher C accumulation. The results also showed that non-degraded pastures can enable an annual sequestration rate ranging from 6.1 to 12.8 Mg CO2 ha-1 year-1. Qualitative evaluation of SOM also obtained satisfactory results on the soil surface. Results showed that higher C amount was followed by lower degree of humification, obtained by LIF. This lower humification was due to labile organic material, or greater fresh input of crop residues. In conventional fluorescence and EPR, with humic acids, the greatest degree of humification was obtained in pastures treatments, especially in treatments with lime input. Ca2+, in addition to increasing the biological activity, can combine with humic acids, increasing OM stability. In the no-tillage system of soya and sugar cane renovation, higher C amounts were obtained in no-tillage samples, after 7 years of experiment. The maintenance of a permanent vegetal cover, without soil disturbing and without sugar cane burning was essential to SOM accumulation against conventional management. In the no-tillage system, in a period of 7 years, it was possible to verify a sequestration rate ranging from 0.15 to 5.29 Mg CO2 ha-1 year-1. In relation to SOM stability by LIF, no-tillage presented lower degree of humification, due to input labile OM. The results obtained under no-tillage cropping system after 22 years are probably associated with the kind of soil analyzed. In Latossols, with high amount of clay, there may be a physical protection of OM, probably preventing structural changes in this material, even after a long period without soil disturbing. Another important factor is that C sequestration studies depend on the evaluated area, such as experiment outline, historical area, time, climate conditions, C decomposition rates, vegetal biomass production and residue input.

Solos com horizonte A escurecido, com presença de artefatos humanos como cerâmicas, ossos e/ou conchas, alta saturação por bases, carbono orgânico e carvões são denominados comumente de Terras Pretas de Índio (TPI), de ampla ocorrência na região Amazônica. Tais características tornam estes solos muito favoráveis para o cultivo agrícola, sobretudo pelo elevado conteúdo de matéria orgânica do solo (MOS). No entanto, dentre as questões ainda não desvendadas quanto à gênese destes solos, está a natureza e mecanismos de retenção desta matéria orgânica nas TPI. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi elucidar a natureza química da MOS em solos com horizonte A antrópico e em solos de referência (sem horizonte A antrópico). Para isso, dois perfis de TPI e um perfil de referência foram selecionados na área do Campo Experimental do Caldeirão no município de Iranduba - AM. Amostras de todos os horizontes foram coletadas e submetidas ao fracionamento físico e químico da matéria orgânica, gerando as frações: i) (FLL); ii) Leve oclusa (FLO); iii) extraível com NaOH (EX) iv) Resíduo (RES). Todas elas foram caracterizadas por meio da pirólise CG/EM. A FLL e EX estão presentes em quantidades maiores nas TPI, devido, respectivamente, ao maior imput de mateiral fresco promovido intencionalmente pelo homem nestas áreas e à maior humificação deste material. Por outro lado a FLO foi maior no perfil de referência. A FLL possui alta expressão da liteira, sendo constituída, sobretudo por materiais vegetais e carvões. A FLO teve alta variabilidade composicional, no entanto de modo geral possui semelhança com a FLL, mas é menos enriquecida em derviados do BC (compostos poliaromáticos) e maior quantidade de material vegetal fresco (ligninas). No entanto, esta fração contribui muito pouco para o carbono total do solo. Entre os diferentes perfis, a principal diferenciação ocorreu na FLL, que possuiu menos levoglucosan e mais poliaromáticos nos perfis antrópicos, o que mostra, portanto, condições mais avançadas de mineralização e enriquecimento relativo em BC. No entanto, no geral há maior abundância de compostos aromáticos nos perfis de TPI, demonstrando maior contribuição de BC. A fração do resíduo mostrou, grande contribuição de compostos alifáticos. No entanto quando compara-se os diferentes perfis, as TPI são enriquecidas com compostos poliaromáticos, reforçando novamente a contribuição do BC. Não foi possível, com os métodos de extração e fracionamento utilizados, afirmar se os produtos derivados do BC nesta fração estão realmente ligados a fração mineral ou estão presentes no RES por serem insolúveis em alcalino. Nesse sentido, conclui-se que há uma grande contribuição do BC para a estabilização (pelo mecanismo da recalcitrância química) da MO nos perfis de TPI nas diferentes frações e, além disso, verificou-se também nestes perfis estágios mais avançados de decomposição, concordando com o fato de que nas TPI há um maior grau de humificação da MO. / The Anthrosols known as Amazon Dark Earths (ADE) are peculiar soils found in Amazonian Forest, presenting dark coloured A horizons that combine the following features: presence of human artefacts, bones and shells; high levels of organic carbon and coal; and a high base saturation index. Such characteristics are an advantage for agriculture practices, even in the current days. However, their genesis mechanisms are still poorly understood, especially the processes related to organic matter fixation. This contribution aims to elucidate the chemical nature of soil organic matter (SOM) in some Anthrosols and reference soils (without Anthropic A horizons), comparing two pedons with the referred characteristics in the county of Iranduba (Amazon State, Brazil). Soil samples were physically and chemically fractioned, into the following groups: i) FLL, ii) light occluded (FLO), iii) NaOH extractable (EX); iv) residual (RES). SOM samples were chemically characterized using the CG/EM pyrolysis technique. The FLL and EX fractions are more common in IDA soil samples due to the high inputs of fresh plant materials intentionally introduced by human groups in the past, and to the high degree of humification. The FLO fraction was higher in the reference soil samples (without Anthropic A horizons). The FLL fraction was more expressive in the litter samples, consisting of plant materials and coal. The FLO fraction presented a high compositional variability but similar to FLL fraction, less enriched in polyaromatic compounds (BC) and fresh plant materials (lignin). Nevertheless, this fraction represents a minor contribution to total organic carbon of soils. Within the different pedons, the main difference was observed in the FLL fraction, less enriched in levoglucosan and polyaromatic compounds in the Anthrosols. It suggests a rapid mineralization of organic matter and high contribution of BC compounds in these soils. In general, the BC compounds are a major control in Anthrosols. The residual fraction shows high levels of aliphatic compounds. However, in the Anthrosols the BC compounds maintain a high level. It was not possible to determine whether the BC bearing compounds are bound to the mineral fraction or belong to RES fraction (low solubility in high pH values). The BC compounds must contribute significantly to SOM stabilization in the different fractions of Anthrosols pedons (chemical recalcitrance mechanism). Moreover, decomposition degree of SOM is higher in the Anthrosols, in agreement to the high degree of humification.

Stable carbon isotope analyses of the humin fraction of the soil organic matter were conducted on more than 160 soil profiles from Tikal, Guatemala. The profiles were collected from near areas associated with the earthworks of Tikal; an ancient ditch and parapet construction hypothesized to have formed ancient boundaries of the polity. In addition to the isotope analyses, the physical and chemical characteristics of the horizons were determined. Maize, a C4 plant, formed an integral part of the ancient Maya diet and is the only known C4 plant cultivated by the Maya. Prior to and subsequent to the ancient Maya occupation of Tikal, the landscape was dominated by C3 forest vegetation. Over the centuries C4 plant biomass including rhizodeposition decomposed to form soil organic matter that contains a distinct C4 signature reflecting the vegetation history of the area. Forested areas anciently cleared for agriculture were identified through interpretation of significant isotopic shifts that signaled past vegetation changes. Buried horizons were encountered in the upland depressions and bajo wetlands. The aggraded soil deposits were likely the result of increased human activity related to settlement and agriculture. The buried horizons and the overlying sediments exhibited stable carbon isotope shifts associated with forest clearance and maize agriculture. Geospatial analysis of the stable carbon isotope ratios indicated that ancient Maya agriculture was focused on deeper footslope and toeslope soils in both bajos and upland depressions. Some evidence of infield agriculture or food processing was also encountered in connection with ancient settlement at upland locations. The soil data provide insight into ancient land use and sustainability that could potentially contribute to subsistence and population reconstruction models.

Carbon isotope studies are commonly used to provide a proxy for past vegetation communities and for evaluating environmental change. Original studies suggested carbon isotope ratios of soil organic matter (SOM) faithfully preserved the isotopic composition of standing vegetation with little or no modification in the pedogenic and shallow burial environment. Recent studies of modern soils and laboratory experiments suggest that this may not necessarily be the case and that degradation of SOM in the burial environment may alter the original C-isotope ratio of bulk SOM. A first step in addressing the issue is to begin to understand the transformations of SOM in the burial environment; of particular interest in this study are transformations involving microbial residues. Sedimentary sequences with stacked buried soils afford the opportunity to study the changes that may occur through time and are especially useful if numerical ages and other environmental proxies are present. The objective of this study is to thoroughly investigate the composition and quantity of organic matter that has been preserved in the surface and buried soils at the Claussen site, using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), which provides an estimate for the abundance of organic matter components preserved in each paleosol's SOM. We can trace the fate of bioavailable OM and determine the magnitude of preferential decay of SOM with time by first comparing the composition of bulk SOM to the composition of physically protected carbon, located in soil microaggregates (Christensen, 1992) of the stacked buried soils. The results of this project suggest differences in the composition of paleosol and surface soil SOM that could impact paleovegetation interpretations derived from δ13C values.

<p>This thesis presents results from several studies that have focused on the carbon and nutrient dynamics in soils at the forest – tundra ecotone in Fennoscandia. The main objectives of the study were: (i) to investigate the links between the physical environment, above-ground vegetation communities, soil carbon storage, nutrient status and the chemical composition of the soil organic matter (SOM), and (ii) to quantify trace gas fluxes (methane and carbon dioxide) between mesic soils and the atmosphere. Four main field areas spanning an 8 degree latitudinal gradient were established at the ecotone in 1998 and studied for four years. In addition to the natural gradients we also established a warming treatment. Decomposition rates (i.e. carbon dioxide efflux and litter decomposition) were higher at our forest sites. This was linked principally to the more favourable physical environment at the forest sites, rather than to SOM quality, despite some indications of higher SOM quality at forest sites based upon conventional chemical analysis and ¹³C NMR techniques. Tundra soils stored large amounts of potentially labile carbon that could readily be accessed by microorganisms when transferred to a forest environment. The interrelation between increased soil temperature and reduced soil moisture content is likely to moderate the response of decomposition rates to increased temperatures. Generally, these mesic soils showed net methane uptake from the atmosphere, which was enhanced by the warming treatment. No differences between forest or tundra soils could be detected.</p><p>The major conclusions presented here are that (1) soil carbon storage is likely to be reduced if mountain birch forest replaces tundra heath and (2), methane uptake in mesic soils in the Fennoscandian mountains represents a negative feedback to further environmental change in a warmer climate.</p>