Carbon content in a yellow Latosol of central Amazon rain forest

Dans un Latosol jaune distrophe et très argileux de la forêt d'Amazonie centrale, région de Manaus, 3,6 tonnes de carbone par hectare sont immobilisées dans la litière, 9,6 tC/ha se trouvent sous forme de racines et 230 tC/ha sont stockées dans le sol sous forme d'humus. Dans le profil on rencontre de l'humus jusqu'à 5 m de profondeur. Seulement un tiers du carbone de cet humus est extractible sous forme d'acides fulviques et humiques ; le reste est représenté par de l'humine. (Résumé d'auteur

Agricultura tropical e aquecimento global: impactos e opções de mitigação

O uso intensivo da terra invariavelmente causa efeitos negativos ao ambiente e produção agrícola se práticas conservativas não forem adotadas. Redução na quantidade de matéria orgânica do solo significa emissão de gases (principalmente CO2, CH4, N2O) para a atmosfera e aumento do aquecimento global. A sustentabilidade do solo é também afetada, uma vez que a qualidade da matéria orgânica remanescente muda. Alterações podem ser verificadas, por exemplo, pela desagregação do solo e mudança na sua estrutura. As consequências são erosão, redução na disponibilidade de nutrientes para as plantas e baixa capacidade de retenção de água no solo. Estes e outros fatores refletem negativamente na produtivade das culturas e sustentabilidade do sistema solo-planta-atmosfera. Ao contrário, a adoção de boas práticas de manejo, tal como o sistema plantio direto, pode parcialmente reverter o processo, uma vez que objetiva o aumento das entradas de material orgânico no solo e/ou diminuição das taxas de decomposição da matéria orgânica do solo.The intensive land use invariably has several negative effects on the environment and crop production if conservative practices are not adopted. Reduction in soil organic matter (SOM) quantity means gas emission (mainly CO2, CH4, N2O) to the atmosphere and increased global warming. Soil sustainability is also affected, since remaining SOM quality changes. Alterations can be verified, for example, by soil desegregation and changes in structure. The consequences are erosion, reduction in nutrient availability for the plants and lower water retention capacity. These and other factors reflect negatively on crop productivity and sustainability of the soil-plant-atmosphere system. Conversely, adoption of "best management practices", such as conservation tillage, can partly reverse the process - they are aimed at increasing the input of organic matter to the soil and/or decreasing the rates at which soil organic matter decomposes

Assessing soil carbon stocks under pastures through orbital remote sensing

The growing demand of world food and energy supply increases the threat of global warming due to higher greenhouse gas emissions by agricultural activity. Therefore, it is widely admitted that agriculture must establish a new paradigm in terms of environmental sustainability that incorporate techniques for mitigation of greenhouse gas emissions. This article addresses to the scientific demand to estimate in a fast and inexpensive manner current and potential soil organic carbon (SOC) stocks in degraded pastures, using remote sensing techniques. Four pastures on sandy soils under Brazilian Cerrado vegetation in São Paulo state were chosen due to their SOC sequestration potential, which was characterized for the soil depth 0-50 cm. Subsequently, a linear regression analysis was performed between SOC and Leaf Area Index (LAI) measured in the field (LAIfield) and derived by satellite (LAIsatellite) as well as SOC and pasture reflectance in six spectra from 450 nm - 2350 nm, using the Enhanced Thematic Mapper (ETM+) sensor of satellite Landsat 7. A high correlation between SOC and LAIfield (R² = 0.9804) and LAIsatellite (R² = 0.9812) was verified. The suitability of satellite derived LAI for SOC determination leads to the assumption, that orbital remote sensing is a very promising SOC estimation technique from regional to global scale.CNP

Conversão do cerrado em agricultura no sudoeste da Amazônia: estoques de carbono e fertilidade do solo

Land use change and land management practices can modify soil carbon (C) dynamics and soil fertility. This study evaluated the effect of tillage systems (no-tillage - NT and conventional tillage - CT) on soil C and nutrient stocks in an Oxisol from an Amazonian cerrado following land use change. The study also identified relationships between these stocks and other soil attributes. Carbon, P, K, Ca and Mg stocks, adjusted to the equivalent soil mass in the cerrado (CE), were higher under NT. After adoption of all but one of the NT treatments, C stocks were higher than they were in the other areas we considered. Correlations between C and nutrient stocks showed positive correlations with Ca and Mg under NT due to continuous liming, higher crop residue inputs and lack of soil disturbance, associated with positive correlations with cation exchange capacity (CEC), base saturation and pH. The positive correlation (r = 0.91, p < 0.05) between C stocks and CEC in the CE indicates the important contribution of soil organic matter (SOM) to CEC in tropical soils, although the exchange sites are - under natural conditions - mainly occupied by H and Al. Phosphorus and K stocks showed positive correlations (0.81 and 0.82, respectively) with C stocks in the CE, indicating the direct relationship of P and K with SOM in natural ecosystems. The high spatial variability of P and K fertilizer application may be obscuring these soil nutrient stocks. In this study, the main source of P and K was fertilizer rather than SOM.Mudanças de uso da terra e práticas de manejo modificam a dinâmica do C e a fertilidade do solo. Este estudo avaliou as implicações dos sistemas de cultivo (NT e CT) nos estoques de C e de nutrientes e identificou inter-relações entre estes estoques e outros atributos da fertilidade do solo em Latossolo após a mudança do uso da terra no cerrado amazônico. Os estoques de C e de nutrientes (P, K, Ca e Mg) ajustados pela massa equivalente do solo sob cerrado (CE), foram maiores principalmente sob NT. Após a adoção do NT, exceto em 2NT, os estoques de C foram maiores em relação às demais áreas avaliadas. Correlações entre estoques de C e de nutrientes revelaram algumas correlações positivas com Ca e Mg nas áreas sob NT, devido ao uso continuo de calcário, à maior quantidade de resíduos culturais e ao não revolvimento do solo, associado à correlações positivas com CTC, saturação por bases e pH. A correlação positiva (r = 0,91, p < 0,05) entre estoques de C e CTC em CE indica a importante contribuição da MOS na CTC de solos tropicais, embora os sítios de troca estejam ocupados principalmente por H + Al. Estoques de P e K mostraram correlações positivas com estoques de C em CE (0,81 e 0,82; respectivamente), indicando a alta relação de P e K com a MOS em ecossistemas naturais. A alta variabilidade espacial associada à aplicação de fertilizantes (P e K) no sulco de plantio pode ter mascarado os resultados dos estoques. A principal fonte destes nutrientes para o solo foi o fertilizante aplicado e não a MOS.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)FAPES

Greenhouse gas emission caused by different land-uses in brazilian Savannah

A conversão de áreas nativas com o corte e queima de vegetação seguida do cultivo do solo resultam em mudanças na dinâmica da matéria orgânica do solo, com alterações nas emissões dos gases causadores de efeito estufa (GEE: CO2, CH4 e N2O) da biosfera para a atmosfera, que causam a elevação da temperatura média e, consequentemente, as mudanças climáticas globais. O objetivo deste estudo foi verificar as relações entre os fluxos de CO2, CH4 e N2O com a umidade, biomassa microbiana e as formas inorgânicas de N no solo com diferentes usos das terras no bioma Cerrado (Rio Verde, Goiás). O clima da região é do tipo Aw (Köppen-Geiger), e o solo foi classificado como Latossolo Vermelho distrófico caulinítico textura argilosa com vegetação original de Cerradão. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado (DIC), com quatro tratamentos (áreas): vegetação nativa - Cerradão (CE); pastagem (PA) de braquiária, semeadura convencional (SC) de soja; e semeadura direta (SD) de milho sucedido por milheto. As emissões anuais de CO2 e N2O não mostraram diferenças significativas entre os tratamentos; isso ocorreu devido à elevada variação nos fluxos dos gases em decorrência da sazonalidade no clima, com as menores emissões observadas durante o inverno, devido à ausência da umidade do solo. A média na emissão de CO2 foi de 108,9 ± 85,6 mg m-2 h-1 , e para o N2O, de 13,5 ± 7,6 µg m-2 h-1. Os fluxos de CH4 apresentaram diferenças significativas somente para a pastagem, com emissão de 32 µg m-2 h-1 , enquanto nas demais áreas foram observados influxos entre 46 e 15 µg m-2 h-1 . Com os resultados das correlações, pode-se verificar que a umidade foi a variável do solo que apresentou maior correlação com o fluxo dos três gases de efeito estufa. O teor de N-NO3- e as emissões de CO2 mostraram correlações para todas as áreas. Quando consideradas as correlações para todos os tratamentos conjuntamente, verificou-se que os fluxos dos três gases apresentaram correlações significativas com os teores de C e N-microbiano. Contudo, a relação Cmicro:Nmicro não mostrou correlação significativa com o fluxo dos gases de efeito estufa. A pastagem foi a única situação em que os fluxos de CO2 e N2O apresentaram correlação com as quantidades de N-inorgânico. Os resultados sugerem que os fluxos dos GEE são dependentes do regime pluvial no bioma Cerrado, principalmente nas áreas cultivadas que recebem altas doses de fertilizantes para o aumento da produtividade.The conversion of native forests by cutting and burning into farming areas leads to alterations in the dynamics of soil organic matter, with changes in emissions of greenhouse gases (GHGs: CO2, CH4 and N2O) from the biosphere to the atmosphere. These cause an average temperature rise and, consequently, global climate change. The aim of this study was to examine relationships between the fluxes of CO2, CH4 and N2O with moisture, microbial biomass and inorganic N forms in soil with different land uses in the Cerrado biome (Rio Verde county, State of Goias - Brazil). The climate (Köppen-Geiger) was classified as Aw and the soil as Latossolo Vermelho distrófico caulinítico / a clayey kaolinitic Oxisol under original Cerrado (Brazilian savanna) vegetation. The experiment was arranged in a completely randomized design (CRD) with four treatments (areas): Native vegetation - Cerrado (CE); brachiaria pasture (PA); soybean in conventional tillage (SC) and no-tillage (NT) corn followed by millet. No significant differences in annual CO2 and N2O emissions were observed between treatments. This can be explained by the variability of gas fluxes due to climate seasonality, with lower emissions in the winter due to low soil moisture. Mean emissions of CO2 were 108.9 ± 85.6 mg m-2 h-1 , and of N2O 13.5 ± 7.6 mg m-2 h-1 . For CH4 significant differences in the fluxes were only observed in pasture (32 mg m-2 h-1 ), while in the other areas inflows between 46 and 15 mg m-2 h-1 were observed. The GHG fluxes showed close correlation with soil moisture. The N-NO3- emissions were significantly correlated with CO2-emissions in all areas. Considering all treatments together, the three GHG fluxes were correlated with the microbial C and N contents. However, the Cmicro: Nmicro ratio was not significantly correlated with the GHG flux. Only for pasture the CO2 and N2O fluxes were correlated with the content of soil inorganic-N. Results suggested that the GHG fluxes in the Cerrado are related to rainfall, mainly in farming areas treated with high fertilizer doses to increase productivity.Fundação AgrisusFAPESPFonds Français pour l'Environnement MondialAFD - Agence Française de DéveloppementMinistério das Relações EstrangeirasCAPES-COFECU

Total soil carbon and chemical attributes under different land uses in the Brazilian savanna

A região do Cerrado representa uma das maiores áreas cultivada do mundo. Os diferentes usos do solo empregados nesta região podem modificar efetivamente as quantidades de matéria orgânica e alterar a ciclagem dos nutrientes no solo. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de diferentes sistemas de manejo nas relações entre o carbono total e os atributos químicos de um Latossolo Vermelho distrófico no Cerrado na região de Rio Verde, Estado de Goiás. As áreas estudadas foram cerradão, pastagem de baixa produtividade, plantio convencional de soja e plantio direto de soja com milho em sucessão. Os valores mais baixos no pH, cátions trocáveis, P-disponível e enxofre foram observados no Cerradão, contudo foram encontrados os maiores teores de C-total, que apresentaram correlação elevada com os teores de H+AL e a CTC potencial. Nas demais áreas, foram encontradas concentrações mais elevadas de cátions trocáveis, P-disponível e enxofre. Nas áreas onde não ocorreu o revolvimento do solo e a aplicação do corretivo e dos fertilizantes foi superficial, a estratificação dos teores de C-total promoveu a retenção dos elementos mais próximos à superfície, o que proporcionou correlações significativas com os atributos químicos do solo.The Brazilian savanna region (Cerrado) is one of the largest cultivated areas of the world. The different land uses in the region can effectively change the quantities of soil organic matter and the cycling of nutrients. The objective of this study was to evaluate the effect of different land use management systems on the relationship between soil organic carbon and the soil chemical attributes of a Red Latosol (Oxisol) under Cerrado in Rio Verde (Goiás state). The treatments studied were native vegetation (cerradão), low-productivity pasture, conventional tillage with soybean, and no-tillage with soybean and maize. The smallest values for pH, available P, K, Ca and Mg were observed for the Cerradão treatment, even if the relatively high C levels increased the potential soil cation exchange capacity. The pasture, conventional tillage and no-tillage treatments showed higher K, Ca, Mg, available P, and S concentrations in the soil. In the areas where soil tillage did not take place and lime and fertilizers were applied superficially, the stratification of the soil organic carbon provides the retention of the elements near to the surface, with significance correlations with the soil chemicals attributes.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação AgrisusFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)French Ministry of Foreign AffairsThe Global Environmental Facilit

Alterações na matéria orgânica de um Podzol Hidromórfico pelo uso com pastagens cultivadas no Pantanal Mato-Grossense

The purpose of this research was to evaluate the changes in the organic matter of a Hydromorphic Podzol after the introduction of Brachiaria decumbens Stapf. Prain., in a non-flooding savannah area in the Pantanal, MS, Brazil. Soil sampling was performed on ten- and twenty-year old pastures cultivated in Savannah areas. In each area, trenches were dug to 1.5 m depth, and soil samples were collected down to 1.0 m, for the study of the C and N distribution on the soil profile. Soil samples were also collected to a depth of 40 cm along two transects to calculate the C and N reserves in each area. All samples were analysed for C and N. Chemical fractionation of soil organic matter was performed on a composite sample from the 0-20 cm layer. After 20 years of introduced pasture the soil organic matter decreased by 28% in the 0-40 cm layer. The relative proportion of the humic fractions also changed with the pasture introduction. In the native savannah the fulvic acid fraction predominated; in the 10-year-old pasture, the humine fraction predominated and in the 20-year-old pasture, fulvic acids predominated again. No statistical difference for the nitrogen content among the three areas was observed.Este trabalho foi conduzido visando avaliar as alterações na matéria orgânica (carbono e nitrogênio) de um Podzol Hidromórfico decorrentes da introdução de Brachiaria decumbens Stapf. Prain., em área de cerrado não-inundável, no Pantanal Mato-Grossense. A amostragem foi realizada em áreas sob pastagem cultivada com 10 e 20 anos de implantação e sob cerrado nativo. Foram abertas trincheiras de 1,5 m de profundidade no topo do terreno de cada área e coletadas amostras de solo até 1m de profundidade, para estudo das variações nos conteúdos de C e N no perfil. Também foram coletadas amostras até a profundidade de 40 cm ao longo de dois transectos, para cálculo dos estoques de C e N das áreas. Foram feitas determinações de C e N para todas as amostras, e fracionamento químico de C para uma amostra composta da camada 0-20 cm para cada área. Foi observada redução de 28% no conteúdo de C na camada de 0-40 cm após 20 anos de cultivo. A proporção relativa das frações húmicas também foi alterada em função da introdução da pastagem. No cerrado nativo predominou a fração ácido fúlvico; sob pastagem de dez anos, humina; e sob pastagem de 20 anos, ácido fúlvico novamente. Com relação ao nitrogênio, não foi observada diferença significativa nos conteúdos entre as áreas estudadas

Total soil carbon and chemical attributes under different land uses in the Brazilian savanna

A região do Cerrado representa uma das maiores áreas cultivada do mundo. Os diferentes usos do solo empregados nesta região podem modificar efetivamente as quantidades de matéria orgânica e alterar a ciclagem dos nutrientes no solo. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de diferentes sistemas de manejo nas relações entre o carbono total e os atributos químicos de um Latossolo Vermelho distrófico no Cerrado na região de Rio Verde, Estado de Goiás. As áreas estudadas foram cerradão, pastagem de baixa produtividade, plantio convencional de soja e plantio direto de soja com milho em sucessão. Os valores mais baixos no pH, cátions trocáveis, P-disponível e enxofre foram observados no Cerradão, contudo foram encontrados os maiores teores de C-total, que apresentaram correlação elevada com os teores de H+AL e a CTC potencial. Nas demais áreas, foram encontradas concentrações mais elevadas de cátions trocáveis, P-disponível e enxofre. Nas áreas onde não ocorreu o revolvimento do solo e a aplicação do corretivo e dos fertilizantes foi superficial, a estratificação dos teores de C-total promoveu a retenção dos elementos mais próximos à superfície, o que proporcionou correlações significativas com os atributos químicos do solo.The Brazilian savanna region (Cerrado) is one of the largest cultivated areas of the world. The different land uses in the region can effectively change the quantities of soil organic matter and the cycling of nutrients. The objective of this study was to evaluate the effect of different land use management systems on the relationship between soil organic carbon and the soil chemical attributes of a Red Latosol (Oxisol) under Cerrado in Rio Verde (Goiás state). The treatments studied were native vegetation (cerradão), low-productivity pasture, conventional tillage with soybean, and no-tillage with soybean and maize. The smallest values for pH, available P, K, Ca and Mg were observed for the Cerradão treatment, even if the relatively high C levels increased the potential soil cation exchange capacity. The pasture, conventional tillage and no-tillage treatments showed higher K, Ca, Mg, available P, and S concentrations in the soil. In the areas where soil tillage did not take place and lime and fertilizers were applied superficially, the stratification of the soil organic carbon provides the retention of the elements near to the surface, with significance correlations with the soil chemicals attributes.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação AgrisusFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)French Ministry of Foreign AffairsThe Global Environmental Facilit