RESUMO

Mineralization of organic residues deposited on the soil surface in a no-till system (NT) maintains a continuous flow of different forms of carbon (C), which might interfere with densimetric fractions of soil organic matter (SOM). Currently, there are few studies on variations in these fractions in NT areas with different deployment times in the Cerrado region. Thus, the objective of this study was to evaluate the total C, nitrogen (N), and 13C in the soil, as well as to quantify the mass and contents of C, N, and 13C in the light and heavy fractions of SOM extracted using different solutions (water, sodium iodide [NaI], and sodium polytungstate [SPT]) in areas of Cerrado, pastures, and NT with different deployment times with Distroferric Red Latosol soil. The study areas are located in Montividiu, Goiás (GO), Brazil: (1) pasture of Brachiaria decumbens (PA); (2) NT with three years of deployment with soybean in summer and fallow instead of a second crop (NT3); (3) NT with 15 years of deployment with soybean in the summer and maize/sorghum as the second crop (NT15); and (4) NT with 20 years of deployment with soybean in the summer and maize as the second crop (NT20). These areas were compared to an area of native Cerrado sensu stricto (CE). The NT according to the deployment time showed an increase in the contents of C (0-0.05 m) and N (0-0.2 m) in the soil. The origin of C in the soil of the NT areas is associated with C4 plants; however, in up to 0.2 m of the soil profile, the 13C contents reduced according to NT deployment years. Extraction of light-fraction organic matter (LFOM) with SPT better represents this SOM fraction quantitatively and qualitatively than extraction of LFOM with water and NaI. This pattern is evident because of a greater consistency in the mass, C, N, and 13C contents of the LFOM extracted with SPT among the evaluated areas and the lower C content in residual particulate organic matter among the extractants.(AU)

A mineralização dos resíduos orgânicos depositados na superfície do solo no sistema de plantio direto (SPD) mantém um fluxo contínuo de diferentes formas de carbono, podendo interferir nas frações densimétricas da matéria orgânica do solo (MOS). Atualmente, são escassos resultados de pesquisa que avaliem às variações destas frações em áreas de SPD com diferentes anos de implantação na região do cerrado. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar o C, N e 13C total do solo, bem como, quantificar a massa, C, N e 13C das frações leves e pesadas da MOS extraídas com diferentes soluções (água, iodeto de sódio NaI e politungstato de sódio PTS) em áreas de Cerrado, pastagem e SPD com diferentes anos de implantação sob um Latossolo Vermelho Distroférrico. As áreas de estudo encontram-se localizadas em Montividiu (GO), e apresentam as seguintes características: 1) pastagem de Brachiaria decumbens (PA); 2) SPD com 3 anos de implantação com cultivo de soja no verão e pousio na safrinha (SPD3); 3) SPD com 15 anos de implantação com rotação soja no verão milho/sorgo safrinha (SPD15) e 4) SPD com 20 anos de implantação com rotação soja no verão milho safrinha (SPD20); sendo estas áreas comparadas a uma área de cerrado nativo stricto sensu (CE). O SPD em função do tempo de implantação aumentou os teores de C (0,0-0,05 m) e N (0,0-0,20 m) do solo. A origem da carbono do solo nas áreas de SPD é referente à plantas do ciclo fotossintético C4, no entanto, verifica-se que até os 0,20 m do perfil do solo, os resultados de 13C estão reduzindo em função dos anos de adoção do SPD. A extração da matéria orgânica leve (MOL) com PTS melhor representa quantitativamente e qualitativamente essa fração da MOS, quando comparada à extraída com água e NaI.[...](AU)

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Mineralization of organic residues deposited on the soil surface in a no-till system (NT) maintains a continuous flow of different forms of carbon (C), which might interfere with densimetric fractions of soil organic matter (SOM). Currently, there are few studies on variations in these fractions in NT areas with different deployment times in the Cerrado region. Thus, the objective of this study was to evaluate the total C, nitrogen (N), and 13C in the soil, as well as to quantify the mass and contents of C, N, and 13C in the light and heavy fractions of SOM extracted using different solutions (water, sodium iodide [NaI], and sodium polytungstate [SPT]) in areas of Cerrado, pastures, and NT with different deployment times with Distroferric Red Latosol soil. The study areas are located in Montividiu, Goiás (GO), Brazil: (1) pasture of Brachiaria decumbens (PA); (2) NT with three years of deployment with soybean in summer and fallow instead of a second crop (NT3); (3) NT with 15 years of deployment with soybean in the summer and maize/sorghum as the second crop (NT15); and (4) NT with 20 years of deployment with soybean in the summer and maize as the second crop (NT20). These areas were compared to an area of native Cerrado sensu stricto (CE). The NT according to the deployment time showed an increase in the contents of C (0-0.05 m) and N (0-0.2 m) in the soil. The origin of C in the soil of the NT areas is associated with C4 plants; however, in up to 0.2 m of the soil profile, the 13C contents reduced according to NT deployment years. Extraction of light-fraction organic matter (LFOM) with SPT better represents this SOM fraction quantitatively and qualitatively than extraction of LFOM with water and NaI. This pattern is evident because of a greater consistency in the mass, C, N, and 13C contents of the LFOM extracted with SPT among the evaluated areas and the lower C content in residual particulate organic matter among the extractants.

A mineralização dos resíduos orgânicos depositados na superfície do solo no sistema de plantio direto (SPD) mantém um fluxo contínuo de diferentes formas de carbono, podendo interferir nas frações densimétricas da matéria orgânica do solo (MOS). Atualmente, são escassos resultados de pesquisa que avaliem às variações destas frações em áreas de SPD com diferentes anos de implantação na região do cerrado. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar o C, N e 13C total do solo, bem como, quantificar a massa, C, N e 13C das frações leves e pesadas da MOS extraídas com diferentes soluções (água, iodeto de sódio – NaI e politungstato de sódio – PTS) em áreas de Cerrado, pastagem e SPD com diferentes anos de implantação sob um Latossolo Vermelho Distroférrico. As áreas de estudo encontram-se localizadas em Montividiu (GO), e apresentam as seguintes características: 1) pastagem de Brachiaria decumbens (PA); 2) SPD com 3 anos de implantação com cultivo de soja no verão e pousio na safrinha (SPD3); 3) SPD com 15 anos de implantação com rotação soja no verão – milho/sorgo safrinha (SPD15) e 4) SPD com 20 anos de implantação com rotação soja no verão – milho safrinha (SPD20); sendo estas áreas comparadas a uma área de cerrado nativo stricto sensu (CE). O SPD em função do tempo de implantação aumentou os teores de C (0,0-0,05 m) e N (0,0-0,20 m) do solo. A origem da carbono do solo nas áreas de SPD é referente à plantas do ciclo fotossintético C4, no entanto, verifica-se que até os 0,20 m do perfil do solo, os resultados de 13C estão reduzindo em função dos anos de adoção do SPD. A extração da matéria orgânica leve (MOL) com PTS melhor representa quantitativamente e qualitativamente essa fração da MOS, quando comparada à extraída com água e NaI.[...]

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O fracionamento físico da matéria orgânica (MO) do solo é uma alternativa para a obtenção de frações lábeis utilizadas no cálculo do índice de manejo de carbono (IMC). O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do fracionamento físico granulométrico (53µm) e densimétrico, com soluções de iodeto de sódio 1,8Mg m-3 (NaI) ou politungstato de sódio 2,0Mg m-3 (PTS), na separação das frações lábeis (particulada e leve, respectivamente) da MO e o seu uso na estimativa do IMC. Amostras da camada de 0-20cm de um Argissolo Vermelho sob preparo convencional (PC) e plantio direto (PD), combinados com dois sistemas de culturas (aveia/milho e aveia+ervilhaca/milho+caupi), foram avaliadas quanto ao estoque de carbono orgânico total (COT), e nas frações particulada (COP) e leve (C-FL) da MO. No fracionamento físico densimétrico, com a utilização de NaI, foi recuperado menos C-FL em relação ao uso de PTS. A recuperação de COP no fracionamento granulométrico foi intermediária entre a recuperação de FL-NaI e de FL-PTS. O IMC com os dados do fracionamento granulométrico apresentou elevada correlação com o IMC dos dados de fracionamento densimétrico (NaI e PTS), havendo porém uma subestimação dos resultados com o uso de NaI. Os sistemas de manejo sem revolvimento do solo e com maior aporte de resíduos vegetais resultaram em maior IMC, tanto pelo aumento do índice de labilidade quanto do índice de estoque de carbono. O IMC a partir de frações físicas densimétricas da MO demonstra ser um índice eficiente na discriminação de sistemas de manejo, podendo ser utilizado na avaliação das práticas de manejo do solo.(AU)

The physical fractionation of soil organic matter (SOM) is an alternative in assessing the amount of labile fraction that is used to calculate the carbon management index (CMI). The objective this research was to assess the efficiency of particle-size physical fractionation, (53-µm mesh), and density physical fractionation, with sodium iodide 1.8Mg m-3 (NaI) or sodium polytungstate 2.0Mg m-3 (PTS) solutions, at recovering SOM labile fractions (particulate and light, respectively) and at estimating the CMI. Soil samples of the 0-20cm layer of a sandy clay loam Acrisol under conventional tillage (CT) and no-tillage (NT) combined with two cropping systems (oat/maize and oat+vetch/maize+cowpea) were analyzed for stocks of total organic carbon (TOC), particulate organic carbon fraction (POC) and light fraction carbon (LF-C). In density physical fractionation, with the use of NaI was recovered less LF-C than PTS. The recovery of POC by particle-size fractionation was intermediate between the recovery of NaI-LF and PTS-LF. The CMI calculated after particle-size fractionation showed high correlation with CMI after density fractionation with NaI or PTS, although results were rather underestimated with NaI. Conservation management systems without soil disturbance and with higher crop residue addition enhanced the CMI, because of increments of both lability index and carbon pool index. The CMI based on SOM physical densimetrical fraction shows evidence of being and efficient index to discriminate management systems that can be used to assess soil management practices.(AU)

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O fracionamento físico da matéria orgânica (MO) do solo é uma alternativa para a obtenção de frações lábeis utilizadas no cálculo do índice de manejo de carbono (IMC). O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do fracionamento físico granulométrico (53µm) e densimétrico, com soluções de iodeto de sódio 1,8Mg m-3 (NaI) ou politungstato de sódio 2,0Mg m-3 (PTS), na separação das frações lábeis (particulada e leve, respectivamente) da MO e o seu uso na estimativa do IMC. Amostras da camada de 0-20cm de um Argissolo Vermelho sob preparo convencional (PC) e plantio direto (PD), combinados com dois sistemas de culturas (aveia/milho e aveia+ervilhaca/milho+caupi), foram avaliadas quanto ao estoque de carbono orgânico total (COT), e nas frações particulada (COP) e leve (C-FL) da MO. No fracionamento físico densimétrico, com a utilização de NaI, foi recuperado menos C-FL em relação ao uso de PTS. A recuperação de COP no fracionamento granulométrico foi intermediária entre a recuperação de FL-NaI e de FL-PTS. O IMC com os dados do fracionamento granulométrico apresentou elevada correlação com o IMC dos dados de fracionamento densimétrico (NaI e PTS), havendo porém uma subestimação dos resultados com o uso de NaI. Os sistemas de manejo sem revolvimento do solo e com maior aporte de resíduos vegetais resultaram em maior IMC, tanto pelo aumento do índice de labilidade quanto do índice de estoque de carbono. O IMC a partir de frações físicas densimétricas da MO demonstra ser um índice eficiente na discriminação de sistemas de manejo, podendo ser utilizado na avaliação das práticas de manejo do solo.

The physical fractionation of soil organic matter (SOM) is an alternative in assessing the amount of labile fraction that is used to calculate the carbon management index (CMI). The objective this research was to assess the efficiency of particle-size physical fractionation, (53-µm mesh), and density physical fractionation, with sodium iodide 1.8Mg m-3 (NaI) or sodium polytungstate 2.0Mg m-3 (PTS) solutions, at recovering SOM labile fractions (particulate and light, respectively) and at estimating the CMI. Soil samples of the 0-20cm layer of a sandy clay loam Acrisol under conventional tillage (CT) and no-tillage (NT) combined with two cropping systems (oat/maize and oat+vetch/maize+cowpea) were analyzed for stocks of total organic carbon (TOC), particulate organic carbon fraction (POC) and light fraction carbon (LF-C). In density physical fractionation, with the use of NaI was recovered less LF-C than PTS. The recovery of POC by particle-size fractionation was intermediate between the recovery of NaI-LF and PTS-LF. The CMI calculated after particle-size fractionation showed high correlation with CMI after density fractionation with NaI or PTS, although results were rather underestimated with NaI. Conservation management systems without soil disturbance and with higher crop residue addition enhanced the CMI, because of increments of both lability index and carbon pool index. The CMI based on SOM physical densimetrical fraction shows evidence of being and efficient index to discriminate management systems that can be used to assess soil management practices.

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Identificar os mecanismos de estabilização da matéria orgânica (MO) que atuam com maior eficiência em solos hidromórficos é essencial para compreender e avaliar a dinâmica da MO nestes agroecossistemas. O objetivo deste estudo foi avaliar a agregação, o teor de carbono orgânico total (COT) do solo e de carbono nas frações físicas da MO, em Planossolo Háplico Eutrófico solódico, sob diferentes sistemas de manejo; além de caracterizá-la por Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR). O presente estudo foi realizado na Estação Experimental de Terras Baixas da Embrapa Clima Temperado, Capão do Leão, RS. A área experimental foi implantada em 2003. Em novembro de 2007, foram amostradas duas camadas (0,000 - 0,025 m e de 0,025 - 0,075 m) de solo em áreas sob preparo convencional (PC), plantio direto (PD) e campo nativo (CN). A qualidade estrutural na camada superficial do solo sob PC e PD foi afetada nas classes de agregados de 4,76 a 0,50 mm. O PC e o PD apresentaram reduções nos teores de COT do solo, carbono da fração grosseira, fração leve livre (FLL) e fração leve oclusa (FLO). Em curto período de tempo (quatro anos), os sistemas de manejo não influenciaram a fração pesada (FP). As proporções das frações físicas da MO em relação ao COT aumentaram na ordem FLL

To identify the mechanisms of stabilization of organic matter (OM) that act more efficiently in hydromorphic soils is essential to understand and to assess OM dynamics in these ecosystems. The aim of this study was to evaluate the aggregation, the total organic carbon (TOC) in the soil and in the physical fractions of OM, to characterize them by Fourier Transform Infrared (FTIR), and to identify the mechanisms of protection in an Albaqualf soil under different management systems. This study was conducted at the Lowlands Experimental Station of Embrapa Temperate Climate, in Capão of Leão municipality, Rio Grande do Sul State. The experimental area was established in 2003. In November 2007, soil was sampled in two layers (0.000 - 0.025 m and 0.025 - 0.075 m depth) under conventional tillage (CT), no tillage (NT) and native pasture (CN) areas. The structural soil quality under CT and NT, in the surface layer, was affected in the aggregate of diameter classes from 4.76 to 0.50 mm. The CT and the NT showed reductions in levels of soil TOC, C from the coarse fraction, free light fraction (FLF) and occluded light fraction (OLF). In a short period of time (four years), the management systems did not affect the heavy fraction (HF). The proportions of physical fractions of OM in relation to the COT increased in the order FLL

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Land use and soil management may affect both labile and humified soil organic matter (SOM) fractions, but the magnitude of these changes is poorly known in subtropical environments. This study investigated effects of four land use and soil management systems (forest, native pasture, and conventional tillage and no-tillage in a wheat/soybean succession) on (i) total soil organic carbon (SOC) stocks (0 to 250mm depth) and on (ii) carbon (C) stocks in labile (coarse, light) and humified (mineral-associated, humic substances) SOM fractions (0 to 25mm depth), in a Hapludox soil from southern Brazil. In comparison to the adjacent forest site, conventionally tilled soil presented 36% (46.2Mg ha-1) less SOC in the 0 to 250mm depth and a widespread decrease in C stocks in all SOM fractions in the 0 to 25mm depth. The coarse (>53 mum) and light ( 1kg dm-3) SOM fractions were the most affected under no-tillage, showing 393% (1.22Mg C ha-1) and 289% (0.55Mg C ha-1) increases, respectively, in relation to conventional tillage. Similar results were observed for mineral-associated SOM and humic substance C pools (34% and 38% increases, respectively) under no-tillage. Compared with labile SOM fraction results, the percentual increments on C stocks in humified fractions were smaller; but in absolute terms this C pool yielded the highest increases (3.06 and 2.95Mg C ha-1, respectively). These results showed that both labile and humified organic matter are better protected under the no-tillage system, and consequently less vulnerable to mineralization. Humified SOM stabilization process involving interactions with variable charge minerals is probably important in maintaining and restoring soil and environmental quality in tropical and subtropical regions.

O uso e manejo do solo podem afetar as frações lábeis e humificadas da matéria orgânica (MO), mas a magnitude destas alterações é pouco conhecida em ambientes subtropicais. Este estudo avaliou os efeitos de quatro sistemas de uso e manejo do solo (mata, campo nativo, preparo convencional e plantio direto na sucessão trigo/soja) sobre (i) o estoque de carbono orgânico total (COT) (0-250mm), e nos (ii) estoques de carbono (C) em frações lábeis (grosseira, leve) e humificadas (associada aos minerais, substâncias húmicas) da MO na camada superficial (0-25mm) de um Latossolo bruno, no Sul do Brasil. Comparado à mata, o solo sob preparo convencional apresentou 36% (46,2Mg ha-1) menos COT na camada de 0-250mm, bem como um decréscimo generalizado no estoque de C em todas frações da MO na camada de 0-25mm. As frações grosseira (>53 mim) e leve ( 1kg dm-3) da MO foram as mais afetadas pelo sistema plantio direto, com incrementos no estoque de C de 393% (1,22Mg ha-1) e 289% (0,55Mg ha-1), respectivamente, em relação ao preparo convencional. Os estoques de C na MO associada aos minerais e nas substâncias húmicas aumentaram de forma semelhante (incrementos de 34% e 38%, respectivamente) no sistema plantio direto. Apesar dos aumentos percentualmente menores no estoque de C nas frações humificadas do que nas lábeis, em termos absolutos, os maiores incrementos ocorreram na matéria orgânica associada aos minerais e nas substâncias húmicas (3,06 e 2.95Mg C ha-1, respectivamente). O sistema plantio direto resultou num ambiente biologicamente menos oxidativo, favorável à preservação das frações lábeis e humificadas da MO. O processo de estabilização da MO pela sua interação com minerais de carga variável é provavelmente um fator fundamental na manutenção e recuperação da qualidade do solo e do ambiente em regiões tropicais e subtropicais.

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Land use and soil management may affect both labile and humified soil organic matter (SOM) fractions, but the magnitude of these changes is poorly known in subtropical environments. This study investigated effects of four land use and soil management systems (forest, native pasture, and conventional tillage and no-tillage in a wheat/soybean succession) on (i) total soil organic carbon (SOC) stocks (0 to 250mm depth) and on (ii) carbon (C) stocks in labile (coarse, light) and humified (mineral-associated, humic substances) SOM fractions (0 to 25mm depth), in a Hapludox soil from southern Brazil. In comparison to the adjacent forest site, conventionally tilled soil presented 36% (46.2Mg ha-1) less SOC in the 0 to 250mm depth and a widespread decrease in C stocks in all SOM fractions in the 0 to 25mm depth. The coarse (>53 mum) and light ( 1kg dm-3) SOM fractions were the most affected under no-tillage, showing 393% (1.22Mg C ha-1) and 289% (0.55Mg C ha-1) increases, respectively, in relation to conventional tillage. Similar results were observed for mineral-associated SOM and humic substance C pools (34% and 38% increases, respectively) under no-tillage. Compared with labile SOM fraction results, the percentual increments on C stocks in humified fractions were smaller; but in absolute terms this C pool yielded the highest increases (3.06 and 2.95Mg C ha-1, respectively). These results showed that both labile and humified organic matter are better protected under the no-tillage system, and consequently less vulnerable to mineralization. Humified SOM stabilization process involving interactions with variable charge minerals is probably important in maintaining and restoring soil and environmental quality in tropical and subtropical regions.

O uso e manejo do solo podem afetar as frações lábeis e humificadas da matéria orgânica (MO), mas a magnitude destas alterações é pouco conhecida em ambientes subtropicais. Este estudo avaliou os efeitos de quatro sistemas de uso e manejo do solo (mata, campo nativo, preparo convencional e plantio direto na sucessão trigo/soja) sobre (i) o estoque de carbono orgânico total (COT) (0-250mm), e nos (ii) estoques de carbono (C) em frações lábeis (grosseira, leve) e humificadas (associada aos minerais, substâncias húmicas) da MO na camada superficial (0-25mm) de um Latossolo bruno, no Sul do Brasil. Comparado à mata, o solo sob preparo convencional apresentou 36% (46,2Mg ha-1) menos COT na camada de 0-250mm, bem como um decréscimo generalizado no estoque de C em todas frações da MO na camada de 0-25mm. As frações grosseira (>53 mim) e leve ( 1kg dm-3) da MO foram as mais afetadas pelo sistema plantio direto, com incrementos no estoque de C de 393% (1,22Mg ha-1) e 289% (0,55Mg ha-1), respectivamente, em relação ao preparo convencional. Os estoques de C na MO associada aos minerais e nas substâncias húmicas aumentaram de forma semelhante (incrementos de 34% e 38%, respectivamente) no sistema plantio direto. Apesar dos aumentos percentualmente menores no estoque de C nas frações humificadas do que nas lábeis, em termos absolutos, os maiores incrementos ocorreram na matéria orgânica associada aos minerais e nas substâncias húmicas (3,06 e 2.95Mg C ha-1, respectivamente). O sistema plantio direto resultou num ambiente biologicamente menos oxidativo, favorável à preservação das frações lábeis e humificadas da MO. O processo de estabilização da MO pela sua interação com minerais de carga variável é provavelmente um fator fundamental na manutenção e recuperação da qualidade do solo e do ambiente em regiões tropicais e subtropicais.