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Previous issue date: 2017-03-02 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Embora a agricultura seja uma importante fonte emissora de CO2 para a atmosfera, o tipo de uso e manejo do solo que vai coordenar o potencial de emissão em áreas agrícolas. Neste contexto, o presente estudo foi realizado em áreas destinadas à produção de cana-de-açúcar e conduzido sob duas condições experimentais de campo. Na primeira condição, o objetivo foi caracterizar o processo de emissão de CO2 do solo (FCO2) em áreas de cana-de-açúcar, nos sistemas de colheita mecanizada crua e manual com queima, bem como investigar a relação entre a emissão de CO2 e os atributos do solo em ambos os sistemas. Foram utilizadas duas áreas adjacentes, apresentando diferentes sistemas de manejo de colheita da cana-de-açúcar: cana crua (CC) com grande quantidade de resíduos da cultura deixados sobre a superfície do solo após a colheita mecanizada, e cana queimada (CQ) com queima do canavial e colheita manual sem resíduo sob a superfície do solo. A FCO2, a temperatura e a umidade do solo foram avaliadas em 20 pontos amostrais em cada área, sendo determinadas em 9 dias de avaliações, compreendidos em um período total de 28 dias. Posteriormente, foram coletadas amostras de solo, na profundidade de 0-0,20 m para a determinação dos atributos físicos, químicos e microbiológicos do solo. A FCO2 na área de cana queimada (2,63 µmol m-2 s-1) foi, em média, 37% superior à emissão na área de cana crua (1,92 µmol m-2 s-1). As variações temporais da FCO2 e da umidade do solo foram correlacionadas nos manejos de cana crua (R2adj=0,64; p<0,05) e cana queimada (R2adj=0,66; p<0,05). O estoque de carbono, a temperatura, a umidade, a porosidade livre de água, a soma de bases e a abundância dos genes funcionais relacionados ao ciclo do carbono (pmoA) e nitrogênio (nifH) foram os atributos do solo mais representativos que ajudaram a caracterizar o processo de emissão de CO2 em solos manejados com cana-de-açúcar sob sistema de colheita da cana crua e queimada. Na segunda condição experimental, o objetivo foi caracterizar os padrões da variabilidade espacial da FCO2 e dos atributos físicos, químicos e microbiológicos do solo em área de cana-de-açúcar após as atividades de reforma. Foram conduzidas 10 avaliações da FCO2, temperatura e umidade do solo, em um gradeado regular de 90 × 90 m contendo 100 pontos amostrais inseridos na área após a reforma do canavial. Foram realizadas análises geoestatísticas para a avaliação da variação espacial e mapeamento dos atributos avaliados. Após o mapeamento da FCO2, foram identificadas duas regiões (R1 e R2) na área em estudo com diferentes valores de emissão, nas quais foram determinadas a abundância dos genes 16S rRNA de Bacteria, pmoA e nifH por PCR quantitativo em tempo real (qPCR), e demais análises da atividade enzimática do solo. Os padrões espaciais da FCO2 foram similares aos dos atributos: macroporos, porosidade livre de água, teor de silte, matéria orgânica e constante de decaimento do carbono do solo. Os resultados também indicaram que o padrão espacial da FCO2 nas regiões R1 e R2 pode não estar relacionado diretamente com a quantidade total da comunidade microbiana (16S rRNA) presente no solo, mas sim, com a função específica que esses microrganismos desempenham em relação a degradação do carbono no solo (pmoA). / Although agriculture is an important emission source of CO2 to the atmosphere, soil use and management will coordinate the emission potential in agricultural areas. In this context, this study was carried out in sugarcane production areas and under two experimental field conditions. In the first condition, the aim was to characterize soil CO2 emission (FCO2) process in areas under mechanized unburned and manual burned sugarcane harvesting systems, as well as investigate the relationship between emission and soil attributes in both systems. Two neighboring areas with different harvest management systems were used: an unburned sugarcane (US) area, with large amounts of crop residues left on the soil surface after mechanical harvest, and a burned sugarcane (BS) area, with manual harvest after burning the sugarcane field and without crop residue on the soil surface. FCO2, soil temperature (Ts), and soil moisture (Ms) were assessed at 20 sampling points in each area with nine assessments over a period of 28 days. Subsequently, soil samples were collected at each point at a depth of 0–0.20 m to determine soil physical, chemical, and microbiological attributes. FCO2 in BS area (2.63 µmol m−2 s −1) was, on average, 37% higher than the emission measured in US area (1.92 µmol m−2 s −1). Temporal variations of FCO2 and Ms was correlated in US (R2 adj = 0.64; p<0.05) and BS (R2 adj = 0.66; p<0.05). Carbon stock, temperature, moisture, air-filled pore space, sum of bases, and abundance of functional genes related to carbon (pmoA) and nitrogen (nifH) cycles are the most representative soil attributes that helped to characterize CO2 emission process in soils under US and BS systems. In the second experimental condition, the aim was to characterize the spatial variability patterns of FCO2 and soil physical, chemical, and microbiological attributes in a sugarcane area after field reform activities. In this area, 10 measurements of FCO2, Ts, and Ms were performed in a regular 90 × 90-m grid containing 100 sampling points inserted in the area after field reform. Geostatistical analyses were performed for assessing the spatial variation and mapping soil attributes. After FCO2 mapping, two regions (R1 and R2) with different emission values were identified in the study area, in which was determined the abundance of 16S rRNA genes of Bacteria, pmoA, and nifH by quantitative real-time PCR (qPCR), in addition to other soil enzymatic activity analyses. The spatial patterns of FCO2 were similar to those of macropores, air-filled pore space, silt content, organic matter, and soil carbon decay constant. The results also indicated that the spatial pattern of FCO2 in the regions R1 and R2 may not be directly related to the total amount of microbial community (16S rRNA) in the soil, but to the specific function that these microorganisms play in relation to soil carbon degradation (pmoA). / FAPESP: 2014/03634-3
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unesp.br:11449/150110 |
| Date | 02 March 2017 |
| Creators | Moitinho, Mara Regina [UNESP] |
| Contributors | Universidade Estadual Paulista (UNESP), La Scala Junior, Newton [UNESP] |
| Publisher | Universidade Estadual Paulista (UNESP) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNESP, instname:Universidade Estadual Paulista, instacron:UNESP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 600, 600 |
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