The effects of land use and soil management on the physical properties of an Oxisol in Southeast Brazil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mapping soil organic carbon storage in deep soil horizons of Amazonian Podzols

The Podzols of the world are divided into intra-zonal and zonal according to then location. Zonal Podzols are typical for boreal and taiga zone associated to climate conditions. Intra-zonal podzols are not necessarily limited by climate and are typical for mineral poor substrates. The Intra-zonal Podzols of the Brazilian Amazon cover important surfaces of the upper Amazon basin. Their formation is attributed to perched groundwater associated to organic matter and metals accumulations in reducing/acidic environments. Podzols have a great capacity of storing important amounts of soil organic carbon in deep thick spodic horizons (Bh), in soil depths ranging from 1.5 to 5m. Previous research concerning the soil carbon stock in Amazon soils have not taken into account the deep carbon stock (below 1 m soil depth) of Podzols. Given this, the main goal of this research was to quantify and to map the soil organic carbon stock in the region of Rio Negro basin, considering the carbon stored in the first soil meter as well as the carbon stored in deep soil horizons up to 3m. The amount of soil organic carbon stored in soils of Rio Negro basin was evaluated in different map scales, from local surveys, to the scale of the basin. High spatial and spectral resolution remote sensing images were necessary in order to map the soil types of the studied areas and to estimate the soil carbon stock in local and regional scale. Therefore, a multi-sensor analysis was applied with the aim of generating a series of biophysical attributes that can be indirectly related to lateral variation of soil types. The soil organic carbon stock was also estimated for the area of the Brazilian portion of the Rio Negro basin, based on geostatistical analysis (multiple regression kriging), remote sensing images and legacy data. We observed that Podzols store an average carbon stock of 18 kg C m-2 on the first soil meter. Similar amount was observed in adjacent soils (mainly Ferralsols and Acrisols) with an average carbon stock of 15 kg C m-2. However if we take into account a 3 m soil depth, the amount of carbon stored in Podzols is significantly higher with values ranging from 55 kg C m-2 to 82 kg C m-2, which is higher than the one stored in adjacent soils (18 kg C m-2 to 25 kg C m-2). Given this, the amount of carbon stored in deep soil horizons of Podzols should be considered as an important carbon reservoir, face a scenario of global climate change

Modelagem da bioconcentração de herbicidas em plantas.

Propriedades físico-químicas de herbicidas e propriedades fisiológicas de plantas foram utilizadas para apresentar um modelo que simula a bioconcentracão e calcula o fator de bioconcentração de herbicidas em plantas. A modelagem supõe que o herbicida na solução do solo é absorvido pela planta no processo de transpiração da solução do solo. Utilizamos o modelo para estimar o fator de bioconcentração dos herbicidas 2,4-D, acetochlor, ametryn, atrazine, clomazone, diuron, hexazinone, imazapyr, metribuzin, pendimethalin, picloram, simazine, sulfentrazone, tebuthiuron e trifluralin em cana-deaçúcar. A modelagem sugere que existe uma correlação negativa entre o fator de bioconcentração e o coeficiente de sorção de herbicidas no carbono orgânico do solo.

Matéria orgânica e agregação de um planossolo sob diferentes coberturas florestais.

A qualidade da serapilheira pode alterar a agregação do solo, modificando a dinâmica de transformação e alocação do carbono (C) do solo em diferentes compartimentos. Avaliou-se neste estudo, a estabilidade de agregados e sua relação com características químicas da serapilheira, com o carbono orgânico e a fração leve livre da matéria orgânica, sob três diferentes tipos de cobertura vegetal floresta secundária (FS) e plantios de Mimosa Caesalpinaefolia (PM) e Carapa guianenses (PA) com posterior regeneração natural. Amostras de serapilheira foram caracterizadas quanto aos teores de polifenóis, lignina, suberina, tanino, holocelulose e relação C/N. Coletaram-se amostras de terra em duas profundidades (0-10 e 10-20 cm) para estimativa da agregação através da análise do diâmetro médio ponderado (DMP), diâmetro médio geométrico (DMG) e índice de estabilidade dos agregados (IEA). Subamostras das mesmas profundidades foram ainda caracterizadas quanto aos teores de C e da fração leve livre (FLL). Os maiores teores de suberina e polifenóis da serapilheira, encontrados nas áreas FS e PM, reduziram a velocidade de decomposição dos resíduos no solo o que acarretou maiores teores da FLL em ambas as coberturas. Esses compostos contribuíram para a estabilização do C à fase mineral, pois os maiores teores de C foram encontrados nessas áreas. Essa afirmativa é confirmada pelos valores de DMP, DMG e IEA entre as áreas, que são maiores para as coberturas PM e FS. Os teores de polifenóis e suberina foram determinantes na compartimentação do C e agregação do solo das áreas de FS e PM.

Carbono da biomassa e atividade microbiana em solo sob manejo orgânico e manga no Pólo de Irrigação Petrolina - PE/Juazeiro - BA.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade microbiana e estabelecer estimativas do carbono proveniente da biomassa microbiana, em solo manejado com diferentes composições de coquetel vegetal e sob cultivo de manga, no Distrito de Irrigação Senador Nilo Coelho, Petrolina, PE, visando avaliar a dinâmica da matéria orgânica deste solo.

Caracterização de paisagens e solos representativos do Estado do Rio de Janeiro para fins de estimativa de estoques de carbono no solo.

Oito áreas representativas do Estado do Rio de Janeiro foram selecionadas para caracterização e amostragem por classe de solo e uso atual, para fins de estudo de estimativa da magnitude do estoque de carbono orgânico sequestrado pelos solos, bem como a sua distribuição vertical nos perfis de solos e a distribuição espacial na paisagem. Dezesseis (16) perfis de solo foram caracterizados, amostrados e analisados quanto à composição química e condições físicas, compreendendo análises completas, granulométrica, densidade do solo e de partículas, e distribuição vertical do carbono orgânico nos perfis, às profundidades de 0-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80 e 80-100 cm.

Sistemas de uso e manejo do solo: acúmulo de carbono e atributos físicos

Pós-graduação em Agronomia (Produção Vegetal) - FCAV

Avaliação de diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado por diesel B5

No Brasil, a contaminação do solo por derramamentos de combustíveis representa um dos mais graves problemas ambientais e o impacto da introdução de novas misturas como diesel/biodiesel na matriz energética requer investigação quanto a tecnologias apropriadas de remediação. O presente estudo teve por objetivo avaliar diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado experimentalmente com óleo diesel B5. Foram conduzidos três experimentos. No primeiro, quatro microcosmos em duplicata, contendo 500 g de solo e 5% (p/p) de óleo diesel B5, todos suplementados com oxigênio através de revolvimento manual e com ajuste de umidade, tiveram como tratamentos: bioestímulo com ajuste de pH (BE1); bioestímulo com ajuste de pH e nutrientes (BE2); bioaumento com ajuste de pH, nutrientes e adição de consórcio microbiano comercial KMA (BAM) e; controle abiótico, com ajuste de pH e solo esterilizado em autoclave (PA). Paralelamente, foi conduzido tratamento por bioaumento com ajuste de pH e nutrientes, suplementação de oxigênio e consórcio KMA, em solo contaminado apenas por diesel a 5% (BAD). A população microbiana foi monitorada através da contagem de UFC e os tratamentos, avaliados pela remoção de carbono orgânico e de hidrocarbonetos de petróleo (n-alcanos C10-C36). No segundo experimento, o metabolismo microbiano aeróbio foi avaliado através da produção de CO2 em respirômetros de Bartha (triplicatas), em solo contaminado com 5% (p/p) de óleo diesel B5, ajustado para pH e umidade, nas seguintes condições: solo com adição do consórcio KMA; solo com adição de cultura microbiana obtida a partir de outro solo proveniente de um posto de combustível com histórico de vazamento de tanques (RES) e; solo esterilizado por adição de azida de sódio a 0,3% (p/p). Como controle, solo sem contaminação, com sua população microbiana autóctone. No terceiro experimento, a capacidade da microbiota autóctone (EX), assim como do consórcio KMA e da cultura RES, em biodegradar óleo diesel B5, diesel e biodiesel de soja foi testada através do uso de indicadores de oxirredução DCPIP e TTC. Os experimentos em microcosmos indicam que houve uma complementaridade metabólica entre a população nativa e o consórcio comercial de microorganismos KMA, cuja presença promoveu um decaimento mais rápido de n-alcanos nas primeiras semanas do experimento. No entanto, após 63 dias de experimento, os tratamentos BAM, BAD e BE2 apresentaram, respectivamente, em média, 92,7%, 89,4% e 81,7% de remoção dos hidrocarbonetos n-alcanos C10-C36, sendo tais diferenças, sem significância estatística. Nos respirômetros, o bioaumento com cultura microbiana RES apresentou a maior produção de CO2 e a maior remoção de hidrocarbonetos (46,2%) após 29 dias. Tanto nos ensaios em microcosmos quanto nos respirométricos, não foi possível estimar a contribuição dos processos abióticos, tendo em vista evidências da existência de atividade microbiana no solo esterilizado térmica ou quimicamente. Os ensaios com os dois indicadores redox mostraram que apenas a microbiota nativa do solo em estudo e a cultura microbiana RES apresentaram potencial para degradar óleo diesel B5, biodiesel de soja ou diesel, quando colocadas em meio mineral contendo tais combustíveis como única fonte de carbono.

Emissão de CO2 do solo e sua correlação com a rizosfera de diferentes paisagens de áreas mineradas do município de Santo Antônio de Pádua-RJ

Objetivando avaliar o comportamento das emissões de CO2 do solo em áreas mineradas do município de Santo Antônio de Pádua-RJ e sua correlação com a rizosfera, este presente estudo utilizou uma câmara fechada com sensor de infravermelho em três diferentes paisagens, a saber: A-1 (área reflorestada há 10 anos), A-2 (área desmatada) e A-3 (área em processo de recuperação). Em cada área foi instalada três cilindros para efeitos de repetição. O monitoramento foi realizado durante os meses representativos de cada estação do ano de 2013, sendo a análise realizada durante dois dias consecutivos. Concomitantemente as coletas de CO2 foram realizadas coletas de dados de temperatura e umidade do solo, sendo também avaliadas informações pedológicas através das análises de granulometria, porosidade, pH, carbono orgânico e matéria orgânica. Informações meteorológicas e microclimatológicas também foram extraídas através de uma estação meteorológica automática e através de sensores portáteis. Os resultados permitem concluir que existe uma variação sazonal dos fluxos de CO2, havendo uma tendência de máximos de emissão durante o verão e de mínimas durante o inverno, sendo o outono e a primavera marcados por valores medianos. A correlação das áreas entre os dois dias monitoramento indicam que as emissões foram semelhantes ao da análise em dia anterior, apresentando uma correlação significativa a 5% para A-1 e A-2 e de 1% para A-3. A-1 e A-2 apresentaram emissões de CO2 mais homogêneas que A-3, havendo, entretanto, um maior fluxo de CO2 durante o verão para todas as áreas. Os dados de MOS, COS e pH demonstraram não haver uma correlação direta com as emissões de CO2. Os dados de porosidade e densidade, porém, apontam para uma possível correlação com as menores emissões de CO2 em A-3 devido a menor porosidade e maior densidade de seus solos. A temperatura do solo foi a variável que mais se correlacionou com as emissões de CO2, havendo um índice igual a r =0,68 para A-1 e de r =0,74 para A-2, sendo que em A-3 esta correlação não foi significativa. A temperatura do ar demonstrou uma correlação somente na área descampada de A-2. No que se refere à correlação da umidade do solo não houve correlações diretas significativas, sendo que somente houve uma correlação negativa (r=-0,50) significativa a 5% em A-3 com a umidade do ar. O diagnóstico ambiental das áreas de monitoramento revela que estas possuem baixos indicadores de qualidade, sendo afetados também pela escassez hídrica da região durante oito meses do ano. A-1 apresenta os melhores indicadores biológicos, químicos e microclimáticos, seguidos por A-2 e A-3 que apresentam diversas deficiências e problemas em termos de estrutura e atividade biológica dos solos. Neste estudo permite-se concluir que áreas próximas, porém com características distintas podem produzir diferentes padrões de emissão de CO2, dificultando, portanto, estimativas globais de emissão de CO2. Os elementos mais associados às emissões de CO2 parecem estar relacionados à temperatura do solo e do ar, umidade do ar e estrutura do solo, havendo, entretanto, outros fatores que podem estar indiretamente relacionados e que exercem diferentes influências de acordo com o ambiente analisado.

Caracterização química de um solo contaminado por resíduos sólidos urbanos na estrada Arroio Pavuna em Jacarepaguá no município Rio de Janeiro

Neste trabalho, escolheu-se a estrada canal Arroio Pavuna, em Jacarepaguá, para avaliar quimicamente a qualidade do solo que recebe diariamente resíduos sólidos urbanos. A região deste estudo é também conhecida como estrada do Urubu, sendo este animal um dos principais vetores presente no local. Para uma caracterização química, foram determinados pH, carbono orgânico, matéria orgânica, concentrações dos metais alumínio, cádmio, chumbo, cobre, cromo, ferro, níquel e zinco, utilizando a técnica de Absorção Atômica por Chama, além da identificação dos principais compostos orgânicos através da técnica de Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massas. Também foi realizado o teste de comportamento com oligoquetas da espécie Eisenia andrei para avaliar a função de habitat do solo analisado. Os resultados obtidos apontaram que a região apresenta um solo ácido na faixa de 5,51 a 6,70, bem como as concentrações de Cobre, Cromo, Níquel e Zinco acima dos valores orientadores de referência de qualidade dos solos, um teor médio de matéria orgânica na faixa de 21,71 g.kg-1 a 29,73 g.kg-1, além de presença de compostos orgânicos com estruturas muito complexas. O solo apresentou função de habitat limitada. E como sugestão para a remediação deste solo, a fitorremediação apresenta bons rendimentos na literatura para remoção parcial ou total desses metais

Estudo da contaminação e da toxicidade do solo do Aterro Metropolitano de Gramacho, Duque de Caxias RJ.

O Aterro Metropolitano de Gramacho, considerado o maior da América Latina, teve encerradas as suas atividades de disposição de resíduos em meados de 2012. A disposição de resíduos no local foi realizada diretamente sobre o solo de fundação desde o início de sua operação (1978). Considerando-se que os contaminantes presentes no lixiviado podem migrar por difusão através da argila organo-salina do aterro e atingir o entorno, foi feita uma investigação da contaminação do solo no perímetro do aterro. Essa investigação foi realizada no líquido intersticial do solo e foi pautada em dois tipos de contaminantes: nitrogênio amoniacal e compostos orgânicos, medidos pelo parâmetro carbono orgânico total (COT). Além disso, foram também realizados ensaios de toxicidade aguda com a espécie Vibrio fischeri para avaliar a toxicidade no solo. Ensaios de sorção e difusão foram executados a fim de melhor compreender o comportamento dos contaminantes investigados. Os resultados apontaram baixos valores de nitrogênio amoniacal e de COT no solo. Os valores de nitrogênio amoniacal são considerados baixos, pois mesmo em amostras de solo da barreira lateral, que é situada próxima à antiga vala de drenagem de lixiviado, estes são menores que 1% do encontrado no lixiviado, indicando a adsorção do solo. Os ensaios de toxicidade aguda apontaram o efeito Hormesis nas amostras de líquido intersticial, indicando a possibilidade de presença de toxicidade crônica.

Uso actual del suelo de los pastizales templados de Argentina : impacto del manejo sobre la provisión de servicios ecosistémicos intermedios relacionados con la dinámica del carbono y el nitrógeno

Las transformaciones realizadas por el ser humano alteran la composición y estructura del ecosistema para dirigir la energía fijada a la obtención de bienes con valor de mercado. Sin embargo, dichas alteraciones en el ambiente también reducen la provisión de servicios ecosistémicos. En esta tesis se analiza el impacto de las transformaciones agrícolas sobre la provisión de servicios ecosistémicos a nivel regional (Región Pampeana), en particular el carbono orgánico del suelo (COS) y las emisiones de N2O. Para ello se evalúa, en la principal zona agrícola del país, la dinámica temporal de las rotaciones agrícola-ganaderas y la importancia relativa de distintos tipos de labranza. La aproximación metodológica incluyó el uso de técnicas de teledetección, ensayos a campo y modelos de simulación. Los resultados obtenidos señalan que en la Pampa Ondulada, la agricultura continua fue el uso dominante y se encontró que un 28 por ciento de la superficie bajo este uso es monocultivo de soja. En cuanto a los sistemas de labranza la siembra directa representa el 70 por ciento del área bajo cultivos de verano. Mediante un modelo de simulación se determinó que de las secuencias de cultivos relevadas en la región la soja1ra/maíz bajo labranza convencional y sin fertilización fue la de mayor pérdida de COS para un período de 60 años (37 por ciento). Por el contrario, rotaciones de soja/trigo-soja2da (6 años) pastura (4 años) bajo siembra directa y altos niveles de fertilización presentaron un aumento del 10 por ciento en el mismo período. La información espacial muestra menores pérdidas de COS hacia el este y mayores hacia el oeste de la zona de estudio. En la pampa interior se comparó la emisión de N2O entre un cultivo de soja, solo y en doble cultivo, con el pastizal. Los resultados no mostraron diferencias significativas entre las diferentes coberturas

Matéria orgânica e agregação do solo na rotação lavoura-pastagem em ambiente tropical

A região Centro-Oeste é muito importante para a produção agropecuária do Brasil. Neste ambiente, o plantio direto (PD), aliado à rotação de culturas e pastagens, é apontado como a forma de manejo do solo mais adequada para conciliar produtividade com sustentabilidade. Para estudar os efeitos de sistemas de manejo sobre a agregação e a dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS), três experimentos de longa duração, localizados em Mato Grosso do Sul, foram avaliados quanto ao teor e os estoques de carbono orgânico total (COT) e de C nas frações da MOS, particulada (MOP) e associada aos minerais do solo (MOM). Foram determinados também, a agregação do solo via peneiramento em água e a seco, o diâmetro médio ponderado (DMP) e o índice de estabilidade dos agregados (IEA). Os sistemas de manejo foram constituídos de lavouras, em PD e preparo convencional (PC), pastagens permanentes e rotação de lavouras (soja) com pastagem em PD, além de área com vegetação natural. Os sistemas de manejo contendo pastagens, de forma isolada ou em rotação com lavouras, apresentaram os maiores estoques de COT e maior agregação do solo. Verificou-se importante efeito das pastagens na formação de macroagregados, cuja estabilidade se relacionou positivamente com a concentração de COT no solo. São discutidas as relações entre o acúmulo de C no solo e a proteção proporcionada pela oclusão da MOP e pela maior dificuldade de decomposição MOM no interior dos agregados. As taxas médias de acúmulo de C no solo (0 a 20 cm) para os sistemas com rotação lavoura-pastagem foram de 0,4 Mg ha-1 ano-1 em relação à lavouras em PD. O teor de C nas frações da MOS, DMP e estoques de COT, possibilitaram o cálculo de indicadores de qualidade dos sistemas de manejo (Índice de Manejo do C, Índice de estratificação e Nível de Ordem), os quais evidenciaram a importância de utilização da rotação lavoura-pastagem em PD neste ambiente.

Atributos químicos do solo afetados por métodos de preparo e sistemas de culturas

Métodos de preparo e sistemas de culturas podem afetar os atributos químicos do solo e, conseqüentemente, sua fertilidade. Com o objetivo de avaliar os efeitos destas práticas, foram analisadas amostras de solo coletadas de seis camadas (0-2,5, 2,5-5, 5-7,5, 7,5-12,5, 12,5-17,5 e 17,5-30 cm), no 13º ano de experimento de longa duração, instalado em 1985, em um Argissolo Vermelho distrófico, localizado na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul, RS. O experimento constitui-se de três métodos de preparo (convencional-PC, reduzido-PR e plantio direto-PD), três sistemas de culturas (aveia/milho-A/M, vica/milho-V/M e aveia+vica/ milho+caupi-A+V/M+C) e duas doses de N mineral no milho (0 kg N ha-1 ano-1 e 180 kg N ha-1 ano-1 na forma de uréia). Houve aumento no estoque de carbono orgânico (CO) do solo no PD e PR quando associados com sistemas de culturas com maior aporte de resíduos vegetais ao solo. Os métodos de preparo sem revolvimento do solo apresentaram maior valor de CTC efetiva e a pH 7,0, em concordância com o teor de CO. Maiores teores de Ca, Mg e P foram determinados na camada superficial do solo (0-5 cm) em PD e PR, enquanto o solo em PC apresentou distribuição homogênea destes atributos na camada arável (0-17,5 cm). Sistemas de culturas que incluíram leguminosas, principalmente o sistema V/M, apresentaram menor valor de pH e maiores valores de Al trocável e saturação por alumínio. Em média, tratamentos com aplicação de N mineral apresentaram menores valores de pH e de saturação por bases e aumento da saturação por alumínio.

Atributos bioquímicos e químicos do solo rizosférico e não rizosférico de culturas em rotação no sistema de semeadura direta

Sistemas autossustentáveis favorecem as populações microbianas devido à conservação e ao aumento da matéria orgânica no solo. Além disso, as plantas que fazem parte desses sistemas promovem o efeito rizosférico, por meio da zona de influência das raízes, que resulta no aumento da atividade e na modificação da população microbiana. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da rotação de culturas de inverno sobre sequências de verão, em sistema de semeadura direta, nos atributos bioquímicos (amilase, urease, celulase e protease) e químicos (carbono orgânico total - COT, carboidratos totais e proteínas totais) em solo rizosférico (SR) e não rizosférico (SNR). Este estudo foi constituído de três culturas de inverno: milho (Zea mays L.), girassol (Helianthus anuus L.) e guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp), que estavam em rotação sobre três sequências de verão: soja/soja (Glycine max L.), milho/milho e soja/milho, e duas posições no solo: solo aderido às raízes das plantas (SR) e solo da entrelinha de plantio (SNR). As atividades da amilase, celulase, protease e urease no SR foram 16, 85, 62 e 100 % maiores do que no SNR; para COT e proteínas totais a diferença foi de 21 %. Das culturas de inverno, o milho foi a que mais estimulou as atividades das enzimas amilase, celulase, urease e protease no SR, bem como a atividade das enzimas amilase, urease e protease no SNR. de modo geral, os teores de proteínas totais não foram influenciados pelas culturas de inverno e pelas sequências de verão; os carboidratos totais foram influenciados pelas culturas de inverno milho e girassol. Para o COT houve influência apenas da sequência de verão milho/milho. Os atributos bioquímicos e químicos avaliados neste estudo podem ser utilizados como indicadores das alterações no solo promovidas pelas culturas de inverno e pelas sequências de verão.