RESUMO

Biochar is a carbon-rich material that increases soil C sequestration and mitigates climate change. However, due to the variability of experimental conditions, types of biochar and soil, the influence of biochar on the accumulation of different soil carbon fractions remains unclear. Therefore, a meta-analysis was performed that included 586 paired comparisons obtained from 169 studies conducted in various countries around the globe. The data set average showed significant relative increases of 64.3, 84.3, 20.1, 22.9 and 42.1% for total C, organic C, microbial biomass C, labile C and fulvic acid, respectively. The dissolved organic C, humic acid and humin fractions showed no significant variations. The relative increase in TC was favored by increasing biochar rates applied to fine-textured soils with low C content in temperate climate regions seen through short-term experiments conducted under controlled conditions. This behavior was different for each soil C fraction. Therefore, variations between experimental conditions, types of biochar and soil show that it is necessary to consider multiple factors when choosing the conditions of biochar use to maximize C sequestration in the soil and/or the increase of labile C fractions in the soil.

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One of the main alternatives for the rational exploitation of the Caatinga biomes natural resources is sustainable forest management. Soil organic carbon (SOC) and its fractions can be used to evaluate the conservation status of forest ecosystems after anthropic interventions. Therefore, the objective of this study was to evaluate the short-term effect of different forest management practices on the distribution of SOC fractions in the Caatinga area located in Contendas do Sincorá National Forest (BA). Three forest management practices (clear cutting, selective cutting by diameter and selective cutting by species) were evaluated, using the unmanaged Caatinga as a control. Soil samples were collected at the 0-10cm depth. The SOC was fractionated into four fractions (F1, F1, F2 and F3), adopting the chemical wet oxidation method based on increasing degrees of oxidation. The forest management caused a short-term change in the oxidizable fraction distribution of the SOC, which was reflected by a reduction of the most labile fractions.(AU)

Umas das principais alternativas para a exploração racional dos recursos naturais da Caatinga é o manejo florestal sustentável. O carbono orgânico do solo (COS) e suas frações podem ser utilizados para avaliar o estado de conservação de ecossistemas florestais após intervenções antrópicas. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de curto prazo de diferentes práticas de manejo florestal sobre a distribuição das frações do COS em área de Caatinga arbórea, localizada na Floresta Nacional Contendas do Sincorá (BA). Foram avaliadas três práticas de manejo florestal (corte raso, corte seletivo por diâmetro e corte seletivo por espécie), utilizando como testemunha a Caatinga não manejada. As amostras de solo foram coletadas na profundidade de 0-10cm. O COS foi fracionado em quatro frações (F1, F1, F2 e F3), adotando-se o método químico da oxidação úmida baseada em graus crescentes de oxidação. O manejo florestal ocasionou alteração em curto prazo na distribuição das frações oxidáveis do COS, que se refletiu em redução das frações mais lábeis.(AU)

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ABSTRACT: One of the main alternatives for the rational exploitation of the Caatinga biome's natural resources is sustainable forest management. Soil organic carbon (SOC) and its fractions can be used to evaluate the conservation status of forest ecosystems after anthropic interventions. Therefore, the objective of this study was to evaluate the short-term effect of different forest management practices on the distribution of SOC fractions in the Caatinga area located in Contendas do Sincorá National Forest (BA). Three forest management practices (clear cutting, selective cutting by diameter and selective cutting by species) were evaluated, using the unmanaged Caatinga as a control. Soil samples were collected at the 0-10cm depth. The SOC was fractionated into four fractions (F1', F1, F2 and F3), adopting the chemical wet oxidation method based on increasing degrees of oxidation. The forest management caused a short-term change in the oxidizable fraction distribution of the SOC, which was reflected by a reduction of the most labile fractions.

RESUMO: Umas das principais alternativas para a exploração racional dos recursos naturais da Caatinga é o manejo florestal sustentável. O carbono orgânico do solo (COS) e suas frações podem ser utilizados para avaliar o estado de conservação de ecossistemas florestais após intervenções antrópicas. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de curto prazo de diferentes práticas de manejo florestal sobre a distribuição das frações do COS em área de Caatinga arbórea, localizada na Floresta Nacional Contendas do Sincorá (BA). Foram avaliadas três práticas de manejo florestal (corte raso, corte seletivo por diâmetro e corte seletivo por espécie), utilizando como testemunha a Caatinga não manejada. As amostras de solo foram coletadas na profundidade de 0-10cm. O COS foi fracionado em quatro frações (F1', F1, F2 e F3), adotando-se o método químico da oxidação úmida baseada em graus crescentes de oxidação. O manejo florestal ocasionou alteração em curto prazo na distribuição das frações oxidáveis do COS, que se refletiu em redução das frações mais lábeis.

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The deposition of organic residues through mechanical harvesting of cane sugar is a growing practice in sugarcane production system. The maintenance of these residues on the soil surface depends mainly on environmental conditions. Nitrogen fertilization on dry residues tend to retard decomposition of these, providing benefits such as increased SOM. Thus, the object of this research was to evaluate the effect of different doses of nitrogen on sugar cane crop residues, as its decomposition and contribution to carbon sequestration in soil. The experiment was conducted in Dourados-MS and consisted of a randomized complete block design. Dried residues were placed in litter bags and the treatments were arranged in a split plot, being the four nitrogen rates (0, 50, 100 and 150 kg ha-1 N) the plots, and the seven sampling times (0, 30, 60, 90, 120, 150 and 180) the spit plots. Decomposition rates of residues, total organic carbon and labile carbon on soil were analysed. The application of increasing N doses resulted in an increase in their decomposition rates. Despite this, note also the mineral N application as a strategy to get higher levels of labile carbon in soil.(AU)

A deposição de resíduos orgânicos através da colheita mecanizada da cana-de-açúcar é uma prática crescente no sistema de produção canavieiro. A manutenção desses resíduos na superfície do solo depende principalmente das condições ambientais. A adubação nitrogenada sobre os resíduos secos tendem a retardar a decomposição desses, proporcionando benefícios como o aumento da MOS. Diante disto, o objetivo da pesquisa foi avaliar o efeito da aplicação de diferentes doses de nitrogênio sobre os resíduos culturais de cana-de-açúcar, quanto a sua decomposição e contribuição para o sequestro de carbono no solo. O experimento foi realizado em Dourados-MS e consistiu de um delineamento experimental em blocos casualizados. Os resíduos secos foram colocados em litter bags e os tratamentos foram arranjados em parcelas subdivididas, sendo as quatro doses de nitrogênio (0,50, 100 e 150 kg ha-1 N) as parcelas, e as sete épocas de coleta (0, 30, 60, 90, 120, 150 e 180 dias) as subparcelas. Foram analisados a taxa de decomposição dos resíduos, carbono orgânico total e carbono lábil no solo. A aplicação de doses crescente de N proporcionou aumento nas suas taxas de decomposição. Apesar disso, destaca-se a aplicação de N-mineral como uma estratégia de manejo para obter maiores teores de carbono lábil no solo.(AU)

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The deposition of organic residues through mechanical harvesting of cane sugar is a growing practice in sugarcane production system. The maintenance of these residues on the soil surface depends mainly on environmental conditions. Nitrogen fertilization on dry residues tend to retard decomposition of these, providing benefits such as increased SOM. Thus, the object of this research was to evaluate the effect of different doses of nitrogen on sugar cane crop residues, as its decomposition and contribution to carbon sequestration in soil. The experiment was conducted in Dourados-MS and consisted of a randomized complete block design. Dried residues were placed in litter bags and the treatments were arranged in a split plot, being the four nitrogen rates (0, 50, 100 and 150 kg ha-1 N) the plots, and the seven sampling times (0, 30, 60, 90, 120, 150 and 180) the spit plots. Decomposition rates of residues, total organic carbon and labile carbon on soil were analysed. The application of increasing N doses resulted in an increase in their decomposition rates. Despite this, note also the mineral N application as a strategy to get higher levels of labile carbon in soil.

A deposição de resíduos orgânicos através da colheita mecanizada da cana-de-açúcar é uma prática crescente no sistema de produção canavieiro. A manutenção desses resíduos na superfície do solo depende principalmente das condições ambientais. A adubação nitrogenada sobre os resíduos secos tendem a retardar a decomposição desses, proporcionando benefícios como o aumento da MOS. Diante disto, o objetivo da pesquisa foi avaliar o efeito da aplicação de diferentes doses de nitrogênio sobre os resíduos culturais de cana-de-açúcar, quanto a sua decomposição e contribuição para o sequestro de carbono no solo. O experimento foi realizado em Dourados-MS e consistiu de um delineamento experimental em blocos casualizados. Os resíduos secos foram colocados em litter bags e os tratamentos foram arranjados em parcelas subdivididas, sendo as quatro doses de nitrogênio (0,50, 100 e 150 kg ha-1 N) as parcelas, e as sete épocas de coleta (0, 30, 60, 90, 120, 150 e 180 dias) as subparcelas. Foram analisados a taxa de decomposição dos resíduos, carbono orgânico total e carbono lábil no solo. A aplicação de doses crescente de N proporcionou aumento nas suas taxas de decomposição. Apesar disso, destaca-se a aplicação de N-mineral como uma estratégia de manejo para obter maiores teores de carbono lábil no solo.

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The crop-livestock integration system (CLIS) associated to a no-tillage system (NTS) may increase mineralizable carbon, organic carbon and nitrogen of soil macroaggregates when compared with only NTS area, without grazing. The aim of this study was to quantify mineralizable carbon, total organic carbon (TOC) and nitrogen of macroaggregates in different land management systems in Cerrado region, Goias State. Were evaluated two areas with crop rotation: CLIS (Brachiaria+corn/bean/cotton/soybean) and NTS (sunflower/millet/soy/corn). A Cerrado area with natural vegetation was taken as reference for the original soil. Undisturbed soil samples were taken at 0-5 and 5-10 cm depth, and then incubated in laboratory in a randomized design. There were evaluated the amount of C-CO2 detached from each sample daily (up to 37 days) and total respiration of C-CO2 accumulated were also analyzed. Before and after incubation of soil aggregates (0 to 5 and 5 to 10 cm), the TOC, N and C/N were quantified. The CLIS area showed higher C-CO2 (0-5 cm) immediately after incubation when compared to other areas. At 7 days after incubation, in the three systems, there was an increase of C-CO2 liberation and, after the 25th day the microbial respiration was stabilized. Comparing the cultivated areas, CLIS showed higher C-CO2 accumulation and the highest TOC, N (before and after incubation), and lower C/N ra

A integração lavoura-pecuária (ILP) em sistema plantio direto (SPD) pode aumentar o teor de carbono mineralizável, carbono orgânico e nitrogênio dos macroagregados do solo quando comparada a áreas de SPD, sem pastejo. O objetivo deste trabalho foi quantificar o carbono mineralizável e os teores de carbono orgânico total (COT) e nitrogênio (N) de macroagregados de Latossolo sob diferentes sistemas de uso do solo no Cerrado Goiano. Foram avaliadas duas áreas com rotação de culturas: ILP (milho+braquiária/feijão/algodão/soja) e SPD (girassol/milheto/soja/milho). Uma área de Cerrado natural foi tomada como condição original do solo. Foram coletadas amostras indeformadas nas camadas de 0-5 e 5-10 cm, sendo posteriormente incubadas em laboratório em delineamento inteiramente casualizado. Avaliou-se a quantidade de C-CO2 desprendida de cada amostra de agregados diariamente (até 37 dias) e, também, a respiração total de C-CO2 acumulada. Antes e após a incubação foram quantificados os teores de COT, N e a relação C/N. A área de ILP apresentou maiores valores de C-CO2 (0-5 cm) logo após a incubação quando comparada às demais áreas. Aos 7 dias após a incubação, nos três sistemas avaliados, observou-se um aumento na liberação de C-CO2 e, a partir do 25º dia ocorreu a estabilização da respiração microbiana. Entre as áreas cultivadas, a área de ILP apresentou maior acúmulo de C-CO2 e maiores

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The crop-livestock integration system (CLIS) associated to a no-tillage system (NTS) may increase mineralizable carbon, organic carbon and nitrogen of soil macroaggregates when compared with only NTS area, without grazing. The aim of this study was to quantify mineralizable carbon, total organic carbon (TOC) and nitrogen of macroaggregates in different land management systems in Cerrado region, Goias State. Were evaluated two areas with crop rotation: CLIS (Brachiaria+corn/bean/cotton/soybean) and NTS (sunflower/millet/soy/corn). A Cerrado area with natural vegetation was taken as reference for the original soil. Undisturbed soil samples were taken at 0-5 and 5-10 cm depth, and then incubated in laboratory in a randomized design. There were evaluated the amount of C-CO2 detached from each sample daily (up to 37 days) and total respiration of C-CO2 accumulated were also analyzed. Before and after incubation of soil aggregates (0 to 5 and 5 to 10 cm), the TOC, N and C/N were quantified. The CLIS area showed higher C-CO2 (0-5 cm) immediately after incubation when compared to other areas. At 7 days after incubation, in the three systems, there was an increase of C-CO2 liberation and, after the 25th day the microbial respiration was stabilized. Comparing the cultivated areas, CLIS showed higher C-CO2 accumulation and the highest TOC, N (before and after incubation), and lower C/N ra

A integração lavoura-pecuária (ILP) em sistema plantio direto (SPD) pode aumentar o teor de carbono mineralizável, carbono orgânico e nitrogênio dos macroagregados do solo quando comparada a áreas de SPD, sem pastejo. O objetivo deste trabalho foi quantificar o carbono mineralizável e os teores de carbono orgânico total (COT) e nitrogênio (N) de macroagregados de Latossolo sob diferentes sistemas de uso do solo no Cerrado Goiano. Foram avaliadas duas áreas com rotação de culturas: ILP (milho+braquiária/feijão/algodão/soja) e SPD (girassol/milheto/soja/milho). Uma área de Cerrado natural foi tomada como condição original do solo. Foram coletadas amostras indeformadas nas camadas de 0-5 e 5-10 cm, sendo posteriormente incubadas em laboratório em delineamento inteiramente casualizado. Avaliou-se a quantidade de C-CO2 desprendida de cada amostra de agregados diariamente (até 37 dias) e, também, a respiração total de C-CO2 acumulada. Antes e após a incubação foram quantificados os teores de COT, N e a relação C/N. A área de ILP apresentou maiores valores de C-CO2 (0-5 cm) logo após a incubação quando comparada às demais áreas. Aos 7 dias após a incubação, nos três sistemas avaliados, observou-se um aumento na liberação de C-CO2 e, a partir do 25º dia ocorreu a estabilização da respiração microbiana. Entre as áreas cultivadas, a área de ILP apresentou maior acúmulo de C-CO2 e maiores

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To further understand the impact of tillage on CO2 emission, the applicability of two conceptual models was tested, which describe the CO2 emission after tillage as a function of the non-tilled emission plus a correction due to the tillage disturbance. Models assume that C in readily decomposable organic matter follows a first-order reaction kinetics equation as: dCsoil (t) / dt = -k Csoil (t), and that soil C-CO2 emission is proportional to the C decay rate in soil, where Csoil(t) is the available labile soil C (g m-2) at any time (t) and k is the decay constant (time-1). Two possible assumptions were tested to determine the tilled (F T) fluxes: the decay constants (k) of labile soil C before and after tillage are different (Model 1) or not (Model 2). Accordingly, C flux relationships between non-tilled (F NT) and tilled (F T) conditions are given by: F T = F NT + a1 e-a2t (model 1) and F T = a3 F NT e-a4t (model 2), where t is time after tillage. Predicted and observed CO2 fluxes presented good agreement based on the coefficient of determination (R² = 0.91). Model comparison revealed a slightly improved statistical fit of model 2, where all C pools are assigned with the same k constant. Rotary speed was related to increases in the amount of labile C available and to changes of the mean resident labile C pool available after tillage. This approach allows describing the temporal variability of tillage-induced emissions by a simple analytical function, including non-tilled emission plus an exponential term modulated by tillage and environmentally dependent parameters.

Para entendimento do impacto do preparo do solo sobre as emissões de CO2 desenvolvemos e aplicamos dois modelos conceituais que são capazes de prever a emissão de CO2 do solo após seu preparo em função da emissão da parcela sem distúrbio, acrescida de uma correção devido ao preparo. Os modelos assumem que o carbono presente na matéria orgânica lábil segue uma cinética de decaimento de primeira ordem, dada pela seguinte equação: dCsoil (t) / dt = -k Csoil (t), e que a emissão de C-CO2 é proporcional a taxa de decaimento do C no solo, onde Csolo(t) é a quantidade de carbono lábil disponível no tempo (t) e k é a constante de decaimento (tempo-1). Duas suposições foram testadas para determinação das emissões após o preparo do solo (Fp): a constante de decaimento do carbono lábil do solo (k) antes e após o preparo é igual (Modelo 1) ou desigual (Modelo 2). Conseqüentemente, a relação entre os fluxos de C das parcelas sem distúrbio (F SD) e onde o preparo do solo foi conduzido (F P) são dadas por: F P = F SD + a1 e-a2t (modelo 1) e F P = a3 F SD e-a4t (modelo 2), onde t é o tempo após o preparo. Fluxos de CO2 previstos e observados relevam um bom ajuste dos resultados com coeficiente de determinação (R²) tão alto quanto 0,91. O modelo 2 produz um ajuste ligeiramente superior quando comparado com o outro modelo. A velocidade das pás da enxada rotativa foi relacionada a um aumento na quantidade de carbono lábil e nas modificações do tempo de residência médio do carbono lábil do solo após preparo. A vantagem desta metodologia é que a variabilidade temporal das emissões induzidas pelo preparo do solo pode ser descrita a partir de uma função analítica simples, que inclui a emissão da parcela sem distúrbio e um termo exponencial modulado por parâmetros dependentes do preparo e de condições ambientais onde o experimento foi conduzido.

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To further understand the impact of tillage on CO2 emission, the applicability of two conceptual models was tested, which describe the CO2 emission after tillage as a function of the non-tilled emission plus a correction due to the tillage disturbance. Models assume that C in readily decomposable organic matter follows a first-order reaction kinetics equation as: dCsoil (t) / dt = -k Csoil (t), and that soil C-CO2 emission is proportional to the C decay rate in soil, where Csoil(t) is the available labile soil C (g m-2) at any time (t) and k is the decay constant (time-1). Two possible assumptions were tested to determine the tilled (F T) fluxes: the decay constants (k) of labile soil C before and after tillage are different (Model 1) or not (Model 2). Accordingly, C flux relationships between non-tilled (F NT) and tilled (F T) conditions are given by: F T = F NT + a1 e-a2t (model 1) and F T = a3 F NT e-a4t (model 2), where t is time after tillage. Predicted and observed CO2 fluxes presented good agreement based on the coefficient of determination (R² = 0.91). Model comparison revealed a slightly improved statistical fit of model 2, where all C pools are assigned with the same k constant. Rotary speed was related to increases in the amount of labile C available and to changes of the mean resident labile C pool available after tillage. This approach allows describing the temporal variability of tillage-induced emissions by a simple analytical function, including non-tilled emission plus an exponential term modulated by tillage and environmentally dependent parameters.

Para entendimento do impacto do preparo do solo sobre as emissões de CO2 desenvolvemos e aplicamos dois modelos conceituais que são capazes de prever a emissão de CO2 do solo após seu preparo em função da emissão da parcela sem distúrbio, acrescida de uma correção devido ao preparo. Os modelos assumem que o carbono presente na matéria orgânica lábil segue uma cinética de decaimento de primeira ordem, dada pela seguinte equação: dCsoil (t) / dt = -k Csoil (t), e que a emissão de C-CO2 é proporcional a taxa de decaimento do C no solo, onde Csolo(t) é a quantidade de carbono lábil disponível no tempo (t) e k é a constante de decaimento (tempo-1). Duas suposições foram testadas para determinação das emissões após o preparo do solo (Fp): a constante de decaimento do carbono lábil do solo (k) antes e após o preparo é igual (Modelo 1) ou desigual (Modelo 2). Conseqüentemente, a relação entre os fluxos de C das parcelas sem distúrbio (F SD) e onde o preparo do solo foi conduzido (F P) são dadas por: F P = F SD + a1 e-a2t (modelo 1) e F P = a3 F SD e-a4t (modelo 2), onde t é o tempo após o preparo. Fluxos de CO2 previstos e observados relevam um bom ajuste dos resultados com coeficiente de determinação (R²) tão alto quanto 0,91. O modelo 2 produz um ajuste ligeiramente superior quando comparado com o outro modelo. A velocidade das pás da enxada rotativa foi relacionada a um aumento na quantidade de carbono lábil e nas modificações do tempo de residência médio do carbono lábil do solo após preparo. A vantagem desta metodologia é que a variabilidade temporal das emissões induzidas pelo preparo do solo pode ser descrita a partir de uma função analítica simples, que inclui a emissão da parcela sem distúrbio e um termo exponencial modulado por parâmetros dependentes do preparo e de condições ambientais onde o experimento foi conduzido.

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Objetivou-se com este estudo avaliar a suscetibilidade à oxidação pelo permanganato de potássio do carbono presente em Latossolo Vermelho distroférrico típico, cultivado com cafeeiro (Coffea arabica L.), em diferentes espaçamentos de plantio, em experimento localizado na Fazenda Experimental da EPAMIG, em Machado (MG). Os tratamentos avaliados, instalados a campo em 1992, consistiram na combinação de quatro espaçamentos entre linhas (2,0, 2,5, 3,0 e 3,5 m), com três espaçamentos entre plantas (0,5, 0,75 e 1,0 m). Uma área de mata próxima ao experimento foi amostrada e usada como referência. Para a avaliação do grau de oxidação do carbono orgânico (CO), as amostras de solo foram coletadas na entrelinha (EL) e na projeção da copa (PC) do cafeeiro, nas camadas de solo de 0-0,05 e 0-0,1 m. Na camada superficial do solo (0-0,05 m), os teores de C lábil na entrelinha são, em geral, maiores do que os observados nas amostras coletadas na projeção da copa do cafeeiro. A amplitude de variação dos teores de C nas frações orgânicas obedece à seguinte ordem decrescente: C lábil> C não lábil > C orgânico, o que indica o maior potencial do C lábil em avaliar o impacto de diferentes sistemas de adensamento e manejo do cafeeiro, sobre os compartimentos de matéria orgânica. Os teores de C lábil e C não lábil não são influenciados pelo número de plantas por área, mas são dependentes da largura de rua do cafeeiro, da profundidade e do local de coleta das amostras de solo.

The present work was carried out to evaluate soil carbon susceptibility to oxidation by potassium permanganate in adystroferric Red Latosol (Oxisol) cultivated with coffee (Coffea arabica L.) at different planting spacings. The experiment was installed in 1992 at the Experimental Farm of EPAMIG, in Machado (Minas Gerais State-Brazil). Treatments consisted of a combination of four row spacings (2.0, 2.5, 3.0, and 3.5 m) with three spacings within the row (0.5, 0.75, and 1.0 m). As a reference, soil samples were also collected in an area under native forest. For assessing the degree of oxidation of the organic carbon (OC), soil samples were collected at the inter-row and in the coffee canopy projection, at the 0-0.05 and 0-0.1 m soil depths. Labile C in inter-row samples located at the soil surface layer(0-0.05 m) is, in general, higher than that measured in samples collected in the coffee canopy projection. The amplitude of variation of C in different soil organic fractions follows the order: labile C > non labile C > Organic C.Thus, labile C could be used as a sensitive index to evaluate the impact of different coffee planting systems and management practices on soil organic matter pools. Labile and non labile C contents are not influenced by the number of coffee plants per area. However, these indexes are dependent on coffee plants inter-row spacings, soil depth and sampling location.