Made available in DSpace on 2014-07-29T14:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FABIANO ANDRE PETTER.pdf: 2453719 bytes, checksum: da5399318ecc7cdd53eb39e42af320d6 (MD5) Previous issue date: 2010-07-02 / The effect of biochar on the chemical and biological soil properties, on the physiological response and productivity of soybean and upland Rice and on N2O emission was investigated. The study was carried out in Nova Xavantina, Mato Grosso state between September 2006 and May 2009 on two different soil types: Haplic Ferralsol (soybean) and Dystric Cambisol (rice). The experimental design was a combination of strips and random blocks where 5 doses (0 kg ha-1, 100 kg ha-1, 200 kg ha-1, 300 kg ha-1 e 400 kg ha-1) of NPK (0-20-20) were distributed in strips and 5 doses of biochar (0 Mg ha-1, 2 Mg ha-1, 4 Mg ha-1, 8 Mg ha-1 e 16 Mg ha-1) in random a manner in the case of soybean and 4 doses (0 kg ha-1, 100 kg ha-1, 200 kg ha-1 and 300 kg ha-1) of NPK (05-25-15) were distributed in strips and 4 doses of biochar (0 Mg ha-1, 8 Mg ha-1, 16 Mg ha-1 and 32 Mg ha-1) in random a manner in the case of rice. For rice urea was applied as top dressing corresponding the NPK doses: 0 kg ha-1, 15 kg ha-1, 32 kg ha-1 e 50 kg ha-1 de N, respectively. Every treatment had 4 replications. The biochar was applied only once, before the instalation of the experiments to the 0-15 cm soil layer. Soil fertility parameters were evaluated in samples collected at 0-10 cm, 10-20 cm and 20-30 cm and pH, Ca, Mg, Al, H+Al, P, K, Cu, Zn, Fe, Mn, SOM and total C and N were measured. Among physiological parameters the height and dry mass of plants were evaluated plus the nutrient levels in plant tissue at flowering and yield. The evaluation of soil biological parameters included the basal respiration rate of the soil (C-CO2) and the microbial biomass carbon (MBC). Nitrous oxide (N2O) emissions were also measured. Total C was significantly higher at 0-10 cm in the 1st year after biochar application and at 10-20 cm in the 3rd year in the treatment with 16 Mg ha-1 biochar. There was interaction between biochar and NPK, resulting in increase in K levels at 0-10 cm, 1st and 3rd year after application of biochar and decrease in exchangeable acidity in the 1st year. The 8 Mg ha-1 and 16 Mg ha-1 biochar doses resulted in higher values of plant height and dry mass both in the 1st and 3rd year, however, biochar had no effect on nutrient levels in plant tissue. Soybean yields were, again, significantly affected by biochar doses in a positive and quadratic manner both in the 1st and 3rd year. There was a significant increase in P, Ca, levels and pH, and Al and exchangeable acidity (H+Al) were reduced at 0-10 cm in the treatments with 32 Mg ha-1 biochar. Similar effect was observed for (H+Al) and K at 10-20 cm. Biochar had no effect on other soil chemical parameters. It negatively affected the dry mass of the plants at 25 and 55 DAP, however, did not have influence on plant height. Rice yield was directly and linearly influenced by biochar doses. Increase in nutrient use efficiency (N, P, K) was also observed at the highest biochar dose (32 Mg ha-1). Biochar had no effect on C-CO2 and MBC but seu uso resulted in higher emission rates of N2O at the 32 Mg ha-1 dose. In conclusion, in general, biochar had similar effects on soil chemical properties and yields, however its effect was manifested in a greater manner (larger contrast) in the more sandy soil. It increased nutrient use efficiency. As of plant height and dry mass, soybean gave better response for biochar application than rice. Finally, biochar seems to maintain its effect on yield and increases its effect on SOM accumulation over time. / Estudou-se o efeito do carbono pirogênico nas características químicas e biológicas do solo, na fisiologia e produtividade das culturas da soja e do arroz de terras altas e na emissão de N2O para a atmosfera. Os experimentos foram realizados em Nova Xavantina, MT, em dois diferentes tipos solos: Latossolo Vermelho Amarelo (soja) e Cambissolo Háplico (arroz) em delineamento experimental com junção de faixas e blocos ao acaso, em que 5 doses (0 kg ha-1, 100 kg ha-1, 200 kg ha-1, 300 kg ha-1 e 400 kg ha-1) de NPK (0-20-20) e 5 doses de carvão vegetal (0 Mg ha-1, 2 Mg ha-1, 4 Mg ha-1, 8 Mg ha-1 e 16 Mg ha-1), no caso da soja, e 4 doses (0 kg ha-1, 100 kg ha-1, 200 kg ha-1 e 300 kg ha-1) de NPK (05-25-15) e 4 doses de carvão (0 Mg ha-1, 8 Mg ha-1, 16 Mg ha-1 e 32 Mg ha-1), no caso do arroz, foram aplicadas, para o carvão ao acaso, em 4 repetições (blocos). Combinado com NPK na cultura do arroz foi realizada aplicação de 0, 15, 32 e 50 kg ha-1 de N em cobertura, respectivamente. Para avaliação de fertilidade do solo foram coletadas amostras de solo nas camadas de 0-10 cm, 10-20 cm e 20-30 cm e analisados os seguintes atributos: pH, Ca, Mg, Al, H+Al, P, K, Cu, Zn, Fe, Mn, M.O., C orgânico e N total. Os parâmetros fisiológicos avaliados foram: altura, matéria seca, teor foliar dos nutrientes P, K, Ca e Mg, Fe, Cu, Zn e Mn em pleno florescimento e produtividade. A avaliação dos parâmetros biológicos do solo consistiu na determinação da taxa de respiração basal do solo (C-CO2) e carbono da biomassa microbiana (CBM). Foi avaliado a emissão de N2O para a atmosfera. Na cultura da soja houve aumento significativo nos teores de C total de 0-10 cm no 1° ano e 10-20 cm no 3° ano com a aplicação de 16 Mg ha-1de carvão. Verificou-se efeito na interação carvão e NPK, com aumento de K e na camada de 0-10 cm no 1° e 3° ano e acidez potencial apenas no 1° ano. As doses de 8 Mg ha-1 e 16 Mg ha-1 proporcionaram maiores alturas e massa seca nas épocas avaliadas. Não se verificou efeito nos teores foliares de nutrientes. A produtividade foi significativamente aumentada em razão da aplicação de 16 Mg ha-1. Na cultura do arroz houve aumento significativo nos teores de P e Ca e no pH e redução de Al e H+Al na camada de 0-10 cm com a aplicação de 32 Mg ha-1de carvão. Esse efeito se repetiu para H+Al na camada de 10-20 cm e com aumento nos teores de K. Verificou-se efeito negativo do carvão na matéria seca aos 25 e 55 DAP, todavia não influenciou a altura das plantas. A produtividade foi aumentada à medida que se aumentou as doses de carvão. Observou-se maior eficiência no uso do N, P e K na dose de 32 Mg ha-1. Não se verificou efeito significativo do carvão no C-CO2 e CBM. Observou-se os maiores fluxos de N2O para a atmosfera na presença de 32 Mg ha-1. Como conclusão geral, o carvão vegetal teve efeito similar nas propriedades de fertilidade do solo e produtividade das plantas nos dois experimentos, entretanto seu efeito foi mais fortemente manifestado (maior contraste) no solo mais arenoso. Aumentou ainda a eficiência de uso de nutrientes. Considerando a altura das plantas e a massa seca a soja apresentou melhor resposta para a aplicação de carvão no solo. Finalmente, o carvão vegetal manteve seu efeito na produtividade e aumentou a acumulação da M.O. no solo com o passar do tempo.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:13:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Luciano Muniz.pdf: 1589101 bytes, checksum: 4ed47c785cea4fb76d874ca98dbd4467 (MD5) Previous issue date: 2010-07-30 / When approaching the crop-livestock integration (CLI) theme, the present thesis had as one of its main objectives to evaluate the alterations in the soil-plantanimal- environment components exercised by the crop and pasture rotation dynamics in crop and livestock integration system. Two adjacent areas, one representing the natural environment (original cerrado vegetation) and other the degraded pastures served as reference ( control ) to the inferences performed. The experiment was performed at a 92 ha area, divided into six paddocks of approximately 15 ha, where the annual crops and pastures rotation was made. The soil samplings were collected at the 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 and 40-50 cm layers. There was an increase in the carbon contents of the microbial biomass, in the microbial quotient and in the organic matter on the soil and reduction in the metabolic quotient at the pastures chronological sequence environments, at the crop-livestock integration system, in comparison with the degraded pasture. The different pastures stages within the crop-livestock integration system stocked the average of 17,67 Mg ha-1 carbon more than the degraded pasture up to a 50 cm depth. The Cerrado contained the most carbon stock and the degraded pasture the least among all the environments studied. There was a significant decrease in the phosphor and potassium contents in relation to the pasture age increase and an increase in the calcium and magnesium contents. Micronutrients contents among the treatments evaluated presented values above the demand for capim- Marandu. The capim-Marandu samplings were performed in five different seasons of the year (winter, beginning and end of spring, summer and autumn). Quantitative and qualitative alterations at the forage were observed during the experimental period. Changes on the structural components green leaf, green stem and dead material, as well as on DM (Dry Matter), GP (Gross Protein), TDN (Total Digestive Nutrients) and FND (Fiber in Neutral Detergent) contents, among others, characterized the forage on the different periods. The qualitative variations among the forages are of high magnitude, being outlined the significant drop on GP (Gross Protein) and TDN (Total Digestive Nutrients) contents according to the pasture maturity development. All pastures chronological sequence treatments, after 2,5 years of crop, resulted in favorable evaluations, having P1 treatment as the best investment option with NPV (Net Present Value) equals to R$144,34 followed by P2 treatment with R$112,61 and P3 with R$58,54, indicating to be a favorable Project. There is indication on the present work that the biggest loss in relation to the obtained economic advantages happens already from the second year after the pastures establishment. Such results may constitute important implications at CLI systems planning. Carbon bonus at pasture based animal production system may be a financial incentive for the producer to join the pastures rotation with annual crops. Nevertheless it is necessary that studies are performed to quantify emissions of gases responsible for greenhouse in order to verify whether the result represents a bonus or an environmental onus to the producer. / A presente tese, ao abordar o tema integração lavoura-pecuária (ILP), teve como um de seus principais objetivos avaliar as alterações nos componente solo-planta-animal-ambiente exercidas pela dinâmica de rotação de culturas e pastagens em sistema de integração lavoura e pecuária. Duas áreas adjacentes, uma representativa do meio ambiente natural (vegetação de cerrado original ) e outra de pastagens degradadas, serviram de referência ( controle ) às inferências realizadas. O experimento foi realizado numa área de 92 ha, dividida em seis piquetes de aproximadamente 15 ha, onde foi feita a rotação de culturas anuais e pastagens. As amostras de solo foram coletadas nas camadas 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 e 40-50 cm. Houve aumento nos teores de carbono da biomassa microbiana, no quociente microbiano e na matéria orgânica no solo e redução no quociente metabólico nos ambientes da cronossequência das pastagens, no sistema integração lavoura-pecuária, em comparação com a pastagem degradada. As diferentes fases das pastagens dentro do sistema de integração lavoura-pecuária estocaram, em média, 17,67 Mg ha-1 mais carbono que a pastagem degradada até a profundidade de 50 cm. O Cerrado conteve o maior, e a pastagem degradada o menor estoque de carbono entre todos os ambientes estudados. Houve um decréscimo significativo nos teores de fósforo e potássio com o aumento da idade da pastagem e aumento nos teores de cálcio e magnésio. Os teores dos micronutrientes entre os tratamentos avaliados apresentaram valores acima da exigência para o capim-Marandu. As amostras de capim-Marandu foram realizadas em cinco épocas do ano (inverno, início e final da primavera, verão e outono). Alterações quantitativas e qualitativas na forragem foram observadas durante o período experimental. Mudanças nos componentes estruturais folha verde, colmo verde e material morto, bem como nos teores de matéria seca (MS), proteína bruta (PB), nutrientes disponíveis totais (NDT) e fibra em detergente neutro (FDN), entre outros, caracterizaram a forragem nos diferentes períodos. As variações qualitativas entre as forrageiras são de alta magnitude, destacando-se a queda significativa nos teores de PB e NDT, com o avanço da maturidade da pastagem. Todos os tratamentos da cronossequência das pastagens, após 2,5 anos de lavoura, resultaram em avaliações favoráveis, sendo o tratamento P1 a melhor opção de investimento, com valor presente líquido (VPL) igual a R$ 144,34, seguido pelo tratamento P2 com R$ 112,61 e P3 com R$ 58,54, indicando tratar-se de projeto favorável. Há indicação no presente trabalho que a maior perda em relação às vantagens econômicas obtidas ocorre já a partir do segundo ano após o estabelecimento das pastagens, podendo constituir implicações importantes no planejamento de sistemas de ILP. O bônus de carbono no sistema de produção animal a pasto pode ser um incentivo financeiro para o produtor aderir à rotação de pastagens com culturas anuais. Porém é preciso que sejam realizados estudos que quantifiquem as emissões de gases responsáveis pelo efeito estufa, para verificar se o balanço representa um bônus ou um ônus ambiental para o produtor.