Estoque de carbono orgânico no solo e emissões de dióxido de carbono influenciadas por sistemas de manejo no sul do Brasil

O C fotossintetizado adicionado ao solo pelos resíduos vegetais (C-resíduo), as emissões de C na forma de dióxido de carbono (C-CO2) e o estoque de C orgânico do solo (C-solo) são componentes do ciclo deste elemento no sistema solo-planta-atmosfera. O efeito de práticas de manejo de solo sobre esses componentes necessita de melhor entendimento, visando à identificação de um sistema com potencial de reter C atmosférico no solo e contribuir para a mitigação do aquecimento global. Neste estudo, as emissões de C-CO2, o estoque de C e as adições de C pelos resíduos vegetais foram avaliados em experimento de longa duração (18 anos), localizado em Eldorado do Sul (RS). O quociente C-CO2/(C-resíduo + C-solo) foi proposto como índice da capacidade de sistemas de preparo e de cultura em conservar C no solo (ICC). A emissão de C-CO2 foi medida durante 17 meses; a quantidade de C-resíduo foi estimada com base em amostragens da massa de plantas de cobertura de inverno e no índice de colheita do milho; e o estoque de C-solo, avaliado na camada de 0-0,2 m do solo submetido aos sistemas de preparo convencional (PC) e plantio direto (PD), associados às sucessões de aveia (Avena strigosa Schreb)/milho (Zea mays L.) (A/M) e ervilhaca comum (Vicia sativa L.)/milho (E/M). Com objetivo de avaliar a relação das emissões de C-CO2 com fatores ambientais, foram monitoradas a temperatura a 0,05 m de profundidade e a umidade gravimétrica do solo nas camadas de 0-0,05; 0,05-0,1; e 0,1-0,2 m. Em comparação ao estoque de C-solo no início do experimento (33,4 t ha-1), o balanço foi negativo no solo em PC (-0,31 t ha-1 ano-1 no A/M e -0,10 t ha-1 ano-1 no E/M) e positivo no solo em PD (0,15 t ha-1 ano-1 ) apenas quando associado ao sistema E/M, o qual apresentou maior aporte de resíduos. As taxas mensais médias das emissões variaram entre 0,27 g m-2 de C-CO2 no inverno (média das temperaturas mínimas = 8 °C) e 1,36 g m-2 de C-CO2 no verão (média das temperaturas máximas = 38º C), que se relacionaram com a temperatura do solo (r > 0,85). A emissão total de C-CO2 no período variou entre 3,6 e 4,0 t ha-1 de C-CO2, não tendo sido verificada diferença significativa entre os sistemas de preparo de solo e de cultura. Entretanto, o ICC evidenciou que o potencial dos sistemas de manejo em conservar C no solo aumentou na ordem PC A/M < PC E/M < PD A/M < PD E/M. As condições menos oxidativas contribuíram para o balanço positivo de C no solo em plantio direto, característica que é potencializada pela utilização de sistemas de cultura com leguminosas como plantas de cobertura, que favorecem o acúmulo de C no solo por permitirem maior produção de massa das gramíneas cultivadas em sucessão, devido ao fornecimento de N.

Frações da matéria orgânica do solo após três décadas de cultivo de eucalipto no Vale do Rio Doce-MG

As mudanças nas distintas frações da matéria orgânica do solo (MOS) sob cultivo do eucalipto são pouco conhecidas. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o impacto do cultivo do eucalipto nos estoques de C das diversas frações da MOS, em solos ocupados anteriormente por pastagens degradadas, bem como verificar qual fração da MOS constitui-se um indicador mais sensível à mudança de uso do solo. O estudo foi realizado em plantações comerciais de eucalipto em dois locais na região do Vale do Rio Doce-MG (Belo Oriente e Virginópolis), onde foram determinados em amostras dos solos: C orgânico total (COT), C da fração leve (leve livre - FLL e leve oclusa - FLO), da fração pesada (areia - AR, silte + argila - S + A e argila - ARG), da biomassa microbiana (BM) e das frações húmicas (ácidos fúlvicos - FAF, ácidos húmicos - FAH e huminas - FH). Os resultados indicaram que, de maneira geral, os solos sob os diferentes tipos de uso em Virginópolis, em virtude da menor temperatura média anual e maior teor de argila, apresentaram maiores estoques de C em todas as frações da MOS em relação a Belo Oriente. Assim, o seqüestro de C no solo pelo cultivo do eucalipto foi maior em Virginópolis (14,2 t ha-1) que em Belo Oriente (10,0 t ha-1), resultando numa taxa de seqüestro de C de aproximadamente 0,42 e 0,29 t ha-1 ano-1 , respectivamente. Em Belo Oriente, o cultivo do eucalipto favoreceu o aumento no estoque de C das frações ARG, S + A e FH no solo. Comportamento semelhante foi observado para o C das FLL, FAF e FAH, em Virginópolis. Dentre todas as frações da MOS analisadas, a BM e a FLO foram indicadores menos sensíveis às alterações na MOS após três décadas da mudança de uso do solo. Com isso, o COT e a fração leve livre, ácidos fúlvicos, ácidos húmicos e humina foram mais eficientes nesse sentido.

Determinação de estoques totais de carbono e nitrogênio e suas frações em sistemas agrícolas implantados em argissolo vermelho-amarelo

Os estoques de C orgânico do solo são definidos pela interação dos fatores que determinam sua formação e aqueles que promovem sua decomposição. Este trabalho teve o objetivo de quantificar a recuperação nos estoques de C nos compartimentos de C orgânico de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico latossólico em conseqüência do seu uso agrícola. Foram avaliadas áreas com seringal, pomar de citros, pastagem e mata secundária. Retiraram-se 20 amostras de solo em cada uso, nas profundidades de 0-10 e 10-20 cm. Para avaliar o efeito dos tratamentos, foram determinadas e calculadas as seguintes propriedades: C orgânico total (COT), N total (NT), C nas frações ácidos fúlvicos (AF), ácidos húmicos (AH) e humina (HN), C orgânico lábil (C L), C da biomassa microbiana (C MICR), matéria orgânica leve (MOL), C e N da MOL (C MOL e N MOL), C solúvel em água (CSA) e índice de manejo de C (IMC). Na profundidade de 0 a 10 cm, o teor de COT variou de 20,9 a 13,3 g kg-1 para mata secundária e pastagem, respectivamente, enquanto de 10 a 20 cm essa variação foi de 13,5 a 9,8 g kg-1, respectivamente. O IMC de 0 a 10 cm foi maior no seringal (69) e pomar de citros (70) e menor na pastagem (54), o que também ocorreu de 10 a 20 cm. Nas profundidades avaliadas, os sistemas com seringal e pomar de citros apresentaram maior potencial para preservar e, ou, recuperar os teores de COT e NT e os compartimentos lábeis, como o C MICR, CSA, MOL, C MOL e N MOL, bem como proporcionaram melhor qualidade da matéria orgânica humificada com o aumento do conteúdo de substâncias húmicas alcalino-solúveis mais condensadas, ao passo que a pastagem mostrou potencial limitado de preservação de C no solo. Isso posiciona o pomar de citros e especialmente o seringal como uma estratégia de manejo importante para conservação da qualidade do solo. Os teores C MICR, CSA, MOL variaram mais intensamente entre os sistemas de uso que o COT, razão por que podem ser considerados indicadores mais sensíveis das mudanças no estado da matéria orgânica do solo.

Propriedades físicas do solo em sistemas de manejo na integração agricultura-pecuária

A qualidade do solo no sistema de integração agricultura-pecuária depende do sistema de manejo do solo e da pastagem. A pesquisa foi realizada em Santa Catarina em um Cambissolo Húmico alumínico, em área com pastagem nativa pastejada por nove anos, dessecada em maio de 2003 para semear pastagem anual de inverno e cultivo de milho no verão. O experimento, conduzido no delineamento com parcelas subdivididas, consistiu da combinação de sistemas de manejo da pastagem e de sistemas de preparo do solo para o cultivo de verão, com os seguintes tratamentos: azevém sem pastejo e dessecado ao final do ciclo e milho em semeadura direta; azevém sem pastejo, roçado e removido ao final do ciclo e milho em semeadura direta; azevém pastejado e milho em semeadura direta; azevém pastejado e milho em preparo convencional; e azevém pastejado e milho em preparo reduzido. O pastejo foi realizado durante dois períodos de 14 e 10 dias, com carga animal de 6,0 Mg ha-1. Amostras de solo foram coletadas em diferentes épocas para determinações físicas e do teor total de C de compostos orgânicos (COT). O preparo do solo com arado ou escarificador foi o fator que mais modificou as propriedades do solo, reduziu o teor de COT, a estabilidade dos agregados, a densidade e a umidade e aumentou a porosidade total, a macroporosidade e a capacidade de aeração do solo, comparado ao sistema de plantio direto, no qual os efeitos do manejo da pastagem não modificaram as propriedades físicas do solo. A transição de pastagem nativa pastejada para o sistema de integração agricultura-pecuária no sistema de plantio direto preserva melhor a qualidade física do solo em relação ao preparo convencional, e o preparo reduzido tem desempenho intermediário.

Influence of early antioxidant supplements on clinical evolution and organ function in critically ill cardiac surgery, major trauma, and subarachnoid hemorrhage patients.

INTRODUCTION: Oxidative stress is involved in the development of secondary tissue damage and organ failure. Micronutrients contributing to the antioxidant (AOX) defense exhibit low plasma levels during critical illness. The aim of this study was to investigate the impact of early AOX micronutrients on clinical outcome in intensive care unit (ICU) patients with conditions characterized by oxidative stress. METHODS: We conducted a prospective, randomized, double-blind, placebo-controlled, single-center trial in patients admitted to a university hospital ICU with organ failure after complicated cardiac surgery, major trauma, or subarachnoid hemorrhage. Stratification by diagnosis was performed before randomization. The intervention was intravenous supplements for 5 days (selenium 270 microg, zinc 30 mg, vitamin C 1.1 g, and vitamin B1 100 mg) with a double-loading dose on days 1 and 2 or placebo. RESULTS: Two hundred patients were included (102 AOX and 98 placebo). While age and gender did not differ, brain injury was more severe in the AOX trauma group (P = 0.019). Organ function endpoints did not differ: incidence of acute kidney failure and sequential organ failure assessment score decrease were similar (-3.2 +/- 3.2 versus -4.2 +/- 2.3 over the course of 5 days). Plasma concentrations of selenium, zinc, and glutathione peroxidase, low on admission, increased significantly to within normal values in the AOX group. C-reactive protein decreased faster in the AOX group (P = 0.039). Infectious complications did not differ. Length of hospital stay did not differ (16.5 versus 20 days), being shorter only in surviving AOX trauma patients (-10 days; P = 0.045). CONCLUSION: The AOX intervention did not reduce early organ dysfunction but significantly reduced the inflammatory response in cardiac surgery and trauma patients, which may prove beneficial in conditions with an intense inflammation. TRIALS REGISTRATION: Clinical Trials.gov RCT Register: NCT00515736.

Bacteria diversity and microbial biomass in forest, pasture and fallow soils in the southwestern Amazon basin

It is well-known that Amazon tropical forest soils contain high microbial biodiversity. However, anthropogenic actions of slash and burn, mainly for pasture establishment, induce profound changes in the well-balanced biogeochemical cycles. After a few years the grass yield usually declines, the pasture is abandoned and is transformed into a secondary vegetation called "capoeira" or fallow. The aim of this study was to examine how the clearing of Amazon rainforest for pasture affects: (1) the diversity of the Bacteria domain evaluated by Polymerase Chain Reaction and Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (PCR-DGGE), (2) microbial biomass and some soil chemical properties (pH, moisture, P, K, Ca, Mg, Al, H + Al, and BS), and (3) the influence of environmental variables on the genetic structure of bacterial community. In the pasture soil, total carbon (C) was between 30 to 42 % higher than in the fallow, and almost 47 % higher than in the forest soil over a year. The same pattern was observed for N. Microbial biomass in the pasture was about 38 and 26 % higher than at fallow and forest sites, respectively, in the rainy season. DGGE profiling revealed a lower number of bands per area in the dry season, but differences in the structure of bacterial communities among sites were better defined than in the wet season. The bacterial DNA fingerprints in the forest were stronger related to Al content and the Cmic:Ctot and Nmic:Ntot ratios. For pasture and fallow sites, the structure of the Bacteria domain was more associated with pH, sum of bases, moisture, total C and N and the microbial biomass. In general microbial biomass in the soils was influenced by total C and N, which were associated with the Bacteria domain, since the bacterial community is a component and active fraction of the microbial biomass. Results show that the genetic composition of bacterial communities in Amazonian soils changed along the sequence forest-pasture-fallow.

Aluminum hydroxy-interlayered minerals and chemical properties of a subtropical Brazilian Oxisol under no-tillage and conventional tillage

No tillage systems significantly influence the soil system, but knowledge about the effects on the mineralogy of tropical and subtropical soils is limited. This study evaluated the long-term effects (26 years) of no-tillage (NT) on aluminum hydroxy-interlayered minerals of a subtropical Oxisol in Southern Brazil (Guarapuava, PR), compared to the same soil under conventional tillage (CT). The clay fraction (< 2 µm) in soil samples of the surface horizons of a field experiment under both management systems was analyzed by X-ray diffraction (XRD) to identify and characterize Al hydroxy-interlayered minerals before and after treatment with sodium citrate to remove intra-layer material. Soil liquid (solution) and solid phases were also characterized. The contents of total organic C, exchangeable cations, P, and the values of extractable acidity and cation exchange capacity as well as electrical conductivity and levels of dissolved organic C, basic cations, aluminum, Si, and sulfur in the soil solution were higher in the NT soil. Under both soil management systems, more than 90 % of the total soluble Al was complexed with organic compounds, with similar Al activity. No significant changes were detected by 2:1 clay mineral XRD analyses in terms of extension or intercalation of Al-hydroxy-polymers in the no-tilled in comparison to the conventionally tilled soil. In both soil management systems, Al and Si activities in the soil solution indicated thermodynamic stability of 2:1 clay minerals with partially occupied by hydroxy-Al, suggesting deceleration in the intercalation process and a tendency of transforming clay minerals from extensive into partial intercalation.

Mudanças na matéria orgânica do solo causadas pelo tempo de adoção de um sistema agrossilvopastoril com eucalipto

Sistemas agrossilvopastoris (SASPs) representam práticas de manejo agroflorestal que têm como principal objetivo permitir maior diversidade e sustentabilidade do sistema. A matéria orgânica do solo (MOS) é uma das principais propriedades indicadoras da sustentabilidade de um sistema de cultivo, principalmente em solos sob condições tropicais. Os objetivos deste trabalho foram estudar o impacto dos SASPs de cultivo do eucalipto em diferentes frações de C e N da MOS ao longo do tempo. Para isso, foi amostrada uma cronossequência composta por seis tempos de implantação dos SASPs. O tempo zero foi representado pela área de referência (Cerrado), e os demais, com dois, três, quatro, sete e 10 anos de implantação. Foram coletadas amostras de solo das camadas de 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 e 60-100 cm, na linha e na entrelinha de cultivo do eucalipto. Foi feita a caracterização física e química desses solos, assim como as determinações de C orgânico total (COT), N total (NT), C na matéria orgânica leve (MOL), N na MOL e C oxidável por permanganato de potássio, como uma medida de labilidade do C (CL). A partir desses dados foram calculados o IMC CL, que é um Índice de Manejo do C, e o IMC CMOL, que é uma modificação do índice original. O estoque total de C orgânico no solo (COS) (0-100 cm) na linha de plantio do eucalipto foi mantido ao longo do tempo, enquanto na entrelinha houve tendência de perda inicial de C, sem que esses estoques retornassem aos valores originais (Cerrado) no final do décimo e último ano estudado. O estoque total de N mostrou comportamento semelhante na linha e na entrelinha de cultivo do eucalipto. Após perda inicial acentuada de N, houve tendência de acúmulo desse elemento ao longo do tempo de implantação dos SASPs. Contudo, esse acúmulo não foi sustentável e, ao final do período estudado, esses valores eram menores que os originais. A fração da MOL foi a que apresentou as maiores alterações, confirmando sua sensibilidade a alterações de manejo. As perdas de C e N da MOL também foram maiores para a entrelinha de plantio de eucalipto do que para a linha. O C lábil (CL), assim como o índice calculado a partir dele (IMC CL), não possibilitou ajustes dos seus resultados como variável do tempo de implantação dos SASPs. Entretanto, o IMC modificado, calculado a partir do C da MOL (IMC CMOL), apresentou bons ajustes para todas as camadas estudadas; além disso, apresentou correlação mais elevada com o COT, mostrando-se mais indicado para a comparação dos sistemas de manejo estudados. Pôde-se perceber a importância de estudar camadas mais profundas do solo, já que elas podem apresentar perdas de C significativas e de difícil recuperação. A implantação dos SASPs acarretou diminuição dos estoques de COT das camadas superficiais, e o tempo necessário para a recuperação dos estoques originais ficou além do período máximo estudado. A fração mais sensível ao manejo adotado foi a MOL livre.

Labile and stable fractions of soil organic matter under management systems and native cerrado

Soil organic matter can be analyzed on the basis of the different fractions. Changes in the levels of organic matter, caused by land use, can be better understood by alterations in the different compartments. The aim of this study was to evaluate the effect of different management systems on the labile and stable organic matter of a dystrophic Red Latosol (Oxisol). The following properties were determined: total organic C and total N (TOC and TN), particulate organic C and particulate N (POC and PN), organic C and N mineral-associated (MOC and NM) and particulate organic C associated with aggregate classes (POCA). Eight treatments were used: seven with soil management systems and one with native Cerrado as a reference. The experiment was designed to study the dynamics of systems of tillage and crop rotation, alternating in time and space. The experimental design was a randomized block design with three replications. The soil samples were collected from five depths: 0-5, 5-10, 10-20, 20-30 and 30-40 cm. Changes in organic C by land use occurred mainly in the fraction of particulate organic matter (> 53 mm). Proper management of grazing promoted increased levels of particulate organic matter by association with larger aggregates (2-8 mm), demonstrating the importance of the formation of this aggregate class for C protection in pasture.

Pedotransfer functions to estimate proctor test parameters under different tillage systems

The Proctor test is time-consuming and requires sampling of several kilograms of soil. Proctor test parameters were predicted in Mollisols, Entisols and Vertisols of the Pampean region of Argentina under different management systems. They were estimated from a minimum number of readily available soil properties (soil texture, total organic C) and management (training data set; n = 73). The results were used to generate a soil compaction susceptibility model, which was subsequently validated using a second group of independent data (test data set; n = 24). Soil maximum bulk density was estimated as follows: Maximum bulk density (Mg m-3) = 1.4756 - 0.00599 total organic C (g kg-1) + 0.0000275 sand (g kg-1) + 0.0539 management. Management was equal to 0 for uncropped and untilled soils and 1 for conventionally tilled soils. The established models predicted the Proctor test parameters reasonably well, based on readily available soil properties. Tillage systems induced changes in the maximum bulk density regardless of total organic matter content or soil texture. The lower maximum apparent bulk density values under no-tillage require a revision of the relative compaction thresholds for different no-tillage crops.

From the Apennines to the Alps: colonization genetics of the naturally expanding Italian wolf (Canis lupus) population

Wolves in Italy strongly declined in the past and were confined south of the Alps since the turn of the last century, reduced in the 1970s to approximately 100 individuals surviving in two fragmented subpopulations in the central-southern Apennines. The Italian wolves are presently expanding in the Apennines, and started to recolonize the western Alps in Italy, France and Switzerland about 16 years ago. In this study, we used a population genetic approach to elucidate some aspects of the wolf recolonization process. DNA extracted from 3068 tissue and scat samples collected in the Apennines (the source populations) and in the Alps (the colony), were genotyped at 12 microsatellite loci aiming to assess (i) the strength of the bottleneck and founder effects during the onset of colonization; (ii) the rates of gene flow between source and colony; and (iii) the minimum number of colonizers that are needed to explain the genetic variability observed in the colony. We identified a total of 435 distinct wolf genotypes, which showed that wolves in the Alps: (i) have significantly lower genetic diversity (heterozygosity, allelic richness, number of private alleles) than wolves in the Apennines; (ii) are genetically distinct using pairwise F(ST) values, population assignment test and Bayesian clustering; (iii) are not in genetic equilibrium (significant bottleneck test). Spatial autocorrelations are significant among samples separated up to c. 230 km, roughly correspondent to the apparent gap in permanent wolf presence between the Alps and north Apennines. The estimated number of first-generation migrants indicates that migration has been unidirectional and male-biased, from the Apennines to the Alps, and that wolves in southern Italy did not contribute to the Alpine population. These results suggest that: (i) the Alps were colonized by a few long-range migrating wolves originating in the north Apennine subpopulation; (ii) during the colonization process there has been a moderate bottleneck; and (iii) gene flow between sources and colonies was moderate (corresponding to 1.25-2.50 wolves per generation), despite high potential for dispersal. Bottleneck simulations showed that a total of c. 8-16 effective founders are needed to explain the genetic diversity observed in the Alps. Levels of genetic diversity in the expanding Alpine wolf population, and the permanence of genetic structuring, will depend on the future rates of gene flow among distinct wolf subpopulation fragments.

Sistemas de manejo e os estoques de carbono e nitrogênio em latossolo de cerrado com a sucessão soja-milho

Os estoques de C e N no solo são determinados pelo balanço entre adição e perda no sistema, sendo o preparo do solo e o sistema de culturas determinantes nesse processo. Este estudo teve por objetivo avaliar o efeito de sistemas de manejo do solo baseados em sistemas de preparo, plantas de cobertura e adubação fosfatada nos estoques de C e N em frações físicas da matéria orgânica do solo e na biomassa e respiração microbiana em um solo cultivado por 11 anos na sucessão soja-milho. O experimento foi iniciado em 1999 em um Latossolo Vermelho argiloso com teor de P adequado para obtenção de 80 a 90 % de rendimentos potenciais de culturas anuais. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso com parcelas divididas, tendo três sistemas de manejo baseados em preparo do solo e plantas de cobertura (sistema de preparo convencional com milheto, sistema plantio direto com milheto e sistema plantio direto com mucuna-preta) nas parcelas e duas doses de P (0 e 100 kg ha-1 ano-1 de P2O5 na forma de superfosfato triplo, aplicados no sulco de semeadura) nas subparcelas. Amostras de solo foram retiradas no enchimento de grãos da soja (março de 2010), nas camadas de 0-5, 5-10 e 10-20 cm de profundidade, e submetidas ao fracionamento físico da matéria orgânica do solo e a análises microbianas. O sistema plantio direto promoveu estratificação de C orgânico e N total, enquanto o preparo convencional promoveu distribuição mais homogênea na camada de 0 a 20 cm de profundidade. A adubação fosfatada por 11 anos promoveu acúmulo de C orgânico e N total em solos com adequada disponibilidade inicial de P, com relação àquele que não recebeu adubação com P, independentemente do sistema de preparo e das plantas de cobertura. O sistema plantio direto apresentou maior estoque de C orgânico e N total, maior C biomassa microbiana e menor respiração microbiana em relação ao sistema de preparo convencional, ambos tendo o milheto como planta de cobertura. Quando sob plantio direto, maior estoque de C orgânico e N total, semelhante C biomassa microbiana e maior respiração microbiana foram obtidos com o milheto como planta de cobertura, em relação à mucuna. A taxa de conversão do C adicionado pelas culturas em C orgânico do solo foi de 4,0, 8,2 e 14,3 % para sistema de preparo convencional com milheto, sistema plantio direto com milheto e com mucuna, respectivamente.

Distribution and vertical stratification of carbon and nitrogen in soil under different managements in the pampean region of Argentina

One of the expected benefits of no-tillage systems is a higher rate of soil C sequestration. However, higher C retention in soil is not always apparent when no-tillage is applied, due e.g., to substantial differences in soil type and initial C content. The main purpose of this study was to evaluate the potential of no-tillage management to increase the stock of total organic C in soils of the Pampas region in Argentina. Forty crop fields under no-tillage and conventional tillage systems and seven undisturbed soils were sampled. Total organic C, total N, their fractions and stratification ratios and the C storage capacity of the soils under different managements were assessed in samples to a depth of 30 cm, in three layers (0-5, 5-15 and 15-30 cm). The differences between the C pools of the undisturbed and cultivated soils were significant (p < 0.05) and most pronounced in the top (0-5 cm) soil layer, with more active C near the soil surface (undisturbed > no-tillage > conventional tillage). Based on the stratification ratio of the labile C pool (0-5/5-15 cm), the untilled were separated from conventionally tilled areas. Much of the variation in potentially mineralizable C was explained by this active C fraction (R² = 0.61) and by total organic C (R² = 0.67). No-till soils did not accumulate more organic C than conventionally tilled soils in the 0-30 cm layer, but there was substantial stratification of total and active C pools at no till sites. If the C stratification ratio is really an indicator of soil quality, then the C storage potential of no-tillage would be greater than in conventional tillage, at least in the surface layers. Particulate organic C and potentially mineralizable C may be useful to evaluate variations in topsoil organic matter.

Microbial biomass and activity in litter during the initial development of pure and mixed plantations of Eucalyptus grandis and Acacia mangium

Studies on microbial activity and biomass in forestry plantations often overlook the role of litter, typically focusing instead on soil nutrient contents to explain plant and microorganism development. However, since the litter is a significant source of recycled nutrients that affect nutrient dynamics in the soil, litter composition may be more strongly correlated with forest growth and development than soil nutrient contents. This study aimed to test this hypothesis by examining correlations between soil C, N, and P; litter C, N, P, lignin content, and polyphenol content; and microbial biomass and activity in pure and mixed second-rotation plantations of Eucalyptus grandis and Acacia mangium before and after senescent leaf drop. The numbers of cultivable fungi and bacteria were also estimated. All properties were correlated with litter C, N, P, lignin and polyphenols, and with soil C and N. We found higher microbial activity (CO2 evolution) in litter than in soil. In the E. grandis monoculture before senescent leaf drop, microbial biomass C was 46 % higher in litter than in soil. After leaf drop, this difference decreased to 16 %. In A. mangium plantations, however, microbial biomass C was lower in litter than in soil both before and after leaf drop. Microbial biomass N of litter was approximately 94 % greater than that of the soil in summer and winter in all plantations. The number of cultivable fungi and bacteria increased after leaf drop, especially so in the litter. Fungi were also more abundant in the E. grandis litter. In general, the A. mangium monoculture was associated with higher levels of litter lignin and N, especially after leaf drop. In contrast, the polyphenol and C levels in E. grandis monoculture litter were higher after leaf drop. These properties were negatively correlated with total soil C and N. Litter in the mixed stands had lower C:N and C:P ratios and higher N, P, and C levels in the microbial biomass. This suggests more effective nutrient cycling in mixed plantations in the long term, greater stimulation of microbial activity in litter and soil, and a more sustainable system in general.

Soil carbon and nitrogen stocks in traditional agricultural and agroforestry systems in the semiarid region of Brazil

In the semiarid region of Brazil, inadequate management of cropping systems and low plant biomass production can contribute to reduce soil carbon (C) and nitrogen (N) stocks; therefore, management systems that preserve C and N must be adopted. This study aimed to evaluate the changes in soil C and N stocks that were promoted by agroforestry (agrosilvopastoral and silvopastoral) and traditional agricultural systems (slash-and-burn clearing and cultivation for two and three years) and to compare these systems with the natural Caatinga vegetation after 13 years of cultivation. The experiment was carried out on a typical Ortic Chromic Luvisol in the municipality of Sobral, Ceará, Brazil. Soil samples were collected (layers 0-6, 6-12, 12-20, 20-40 and 40-60 cm) with four replications. The plain, convex and concave landforms in each study situation were analyzed, and the total organic C, total N and densities of the soil samples were assessed. The silvopastoral system promoted the greatest long-term reductions in C and N stocks, while the agrosilvopastoral system promoted the smallest losses and therefore represents a sustainable alternative for soil C and N sequestration in these semiarid conditions. The traditional agricultural system produced reductions of 58.87 and 9.57 Mg ha-1 in the organic C and total N stocks, respectively, which suggests that this system is inadequate for these semiarid conditions. The organic C stocks were largest in the concave landform in the agrosilvopastoral system and in the plain landform in the silvopastoral system, while the total N values were highest in the concave landform in the native, agrosilvopastoral and silvopastoral systems.