Uso do modelo century no estudo da dinâmica do carbono orgânico em solos do Rio Grande do Sul

A dinâmica do carbono (C) no solo envolve processos relativos à sua incorporação na biomassa vegetal, as transformações que esta soue por ação microbiana, com liberação de COz, e o aCÚInulode subprodutos desta transformação como matéria orgânica do solo. O modelo Century foi desenvolvido para representar esta dinâmica, incorporando os fatores que a influenciam em suas operações. Atinge este objetivo dividindo a parte terrestre do Ciclo do Carbono em oito compartimentos com base no tempo de permanência do C e sua localização. Apesar de sua relativa eficiência em diversos tipos de solo e biomas, têm sido sugeridas alterações para melhorar seu desempenho em situações especiais desde seu desenvolvimento na década de 80. Na presente pesquisa com o modelo parametrizado para as condições locais, determinou-se os compartimentos de C para dez solos do Rio Grande do Sul com teores variáveis de argila, óxidos de ferro e carbono orgânico total (COT) através de uma execução de equilíbrio. O carbono alocado pelo modelo no compartimento passivo (COP) foi relacionado com diversos atributos de solo, sendo observada correlação significativa com o teor de argila e óxidos de ferro. Em adição a este trabalho, utilizouse o modelo para estimar o COT do solo e a distribuição de C nos compartimentos num experimento de manejo com treze anos de duração, composto por preparos de solo, sistemas de culturas e doses de nitrogênio, em Argissolo Vermelho Distrófico típico na EEA-UFRGS, em Eldorado do Sul. Para o melhor ajuste entre o COT observado experimentalmente foi necessário proceder a ajustes na taxa de decomposição do compartimento lento (DEC5). Esta taxa mostrou-se dependente do grau de revolvimento do solo e da quantidade de C adicionado pelos sistemas de cultura, observando-se os menores valores nas baixas adições e solo sem revolvimento

Simulated soil carbon and nitrogen dynamics in an acrisol of Rio Grande do Sul State using the century model

Diversas pesquisas têm mostrado desempenho satisfatório do modelo Century no estudo da dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) nas condições edafoclimáticas do Rio Grande do Sul, porém os estoques de N do solo são normalmente superestimados. O objetivo deste estudo foi ajustar parâmetros do modelo Century em relação ao ciclo do N, para torná-lo uma ferramenta útil no estudo da dinâmica do N em nosso meio. As simulações foram realizadas com dados experimentais de um estudo de longa duração instalado em 1985 em um Argissolo Vermelho distrófico da EEA-UFRGS, em Eldorado do Sul (RS). A inicialização do modelo consistiu na entrada de dados de solo, clima e ajuste de variáveis locais relacionadas à adição de N por fixação não simbiótica e parâmetros relativos a perdas de N por volatilização e relação C/N de resíduos de culturas que entram nos compartimentos lento e passivo da MOS. O modelo foi executado por um período de 6.000 anos nas condições do bioma de campos nativos do Sul do Brasil (bioma mesic/subhumid grassland), para obtenção dos estoques estáveis do C orgânico total (COT) e N total (NT) do solo e dos compartimentos de C e N do solo. Com o modelo assim ajustado, simularam-se oito tratamentos (dois tipos de preparo de solo, dois sistemas de cultura e duas doses de N mineral em fatorial 2 x 2 x 2) selecionados do experimento, conforme o histórico d estudo, alterando-se o parâmetro de cultivo CLTEFF(2) (multiplicador para decomposição do compartimento lento), o qual dependeu do potencial de adição de C pelas culturas e do grau de revolvimento do solo. Adicionalmente, foi acrescentado às sequências de eventos de manejo de solo sob preparo convencional um “efeito adicional de cultivo”, persistindo por dois meses após cada evento de revolvimento do solo. Esse prolongamento do efeito do revolvimento do solo permitiu melhor ajuste da dinâmica do C no solo sob sistema de preparo convencional, pois refletiu a maior decomposição da MOS observada nas condições locais. De maneira geral, a aplicação do modelo Century com a parametrização proposta demonstrou bom ajuste das estimativas de COT e NT em relação aos valores observados em 1998, evidenciando que o modelo C tem potencial para ser utilizado no planejamento e na definição de estratégias de manejo de solo.Several studies have shown the satisfactory performance of the Century Model to study soil organic matter (SOM) for the climatic and edaphic conditions of Rio Grande do Sul. However, soil N stocks were usually overestimated in these simulations. The objective of this study was to parameterize the N cycle submodel of Century for a successful use in N dynamic studies in Southern Brazil. For the simulations, data from a long-term study site established in an Acrisol (Argissolo Vermelho distrófico) at EEA-UFRGS (Eldorado Agricultural Experiment Station - UFRGS) in 1985 were used. The initial parameterization included soil and climate properties, non-symbiotic N fixation inputs, N losses by volatilization and C/N ratios of plant residues that enter the slow and passive N pools of SOM. Century was run for a simulation period of 6,000 years to determine the steady state of soil total carbon and nitrogen stocks and the C and N soil compartments for conditions of Southern Brazilian grasslands (mesic biome/subhumid grassland). Subsequently, eight selected treatments (conventional and no-tillage managements, two crop systems and two N levels in factorial combination) were simulated according to historical soil management data, with appropriate changes in the cultivation parameter CLTEFF(2) (slow pool decomposition multiplier), which was affected by crop C inputs and tilling intensity. Additionally, an “enhanced cultivation effect” was included for two months after each plowing event in the conventional soil management schedules. This extension of the tilling effect resulted in a better adjustment of the soil C dynamics in the case of the conventional tillage system, reflecting the higher soil organic matter decomposition under the local conditions. In general, the estimates of the model with the above-mentioned parameterization agreed well with the field data measured in 1998. This indicates the Century model as a feasible tool for the planning and establishment of soil management strategies

Simulated soil carbon and nitrogen dynamics in an acrisol of Rio Grande do Sul State using the century model

Diversas pesquisas têm mostrado desempenho satisfatório do modelo Century no estudo da dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) nas condições edafoclimáticas do Rio Grande do Sul, porém os estoques de N do solo são normalmente superestimados. O objetivo deste estudo foi ajustar parâmetros do modelo Century em relação ao ciclo do N, para torná-lo uma ferramenta útil no estudo da dinâmica do N em nosso meio. As simulações foram realizadas com dados experimentais de um estudo de longa duração instalado em 1985 em um Argissolo Vermelho distrófico da EEA-UFRGS, em Eldorado do Sul (RS). A inicialização do modelo consistiu na entrada de dados de solo, clima e ajuste de variáveis locais relacionadas à adição de N por fixação não simbiótica e parâmetros relativos a perdas de N por volatilização e relação C/N de resíduos de culturas que entram nos compartimentos lento e passivo da MOS. O modelo foi executado por um período de 6.000 anos nas condições do bioma de campos nativos do Sul do Brasil (bioma mesic/subhumid grassland), para obtenção dos estoques estáveis do C orgânico total (COT) e N total (NT) do solo e dos compartimentos de C e N do solo. Com o modelo assim ajustado, simularam-se oito tratamentos (dois tipos de preparo de solo, dois sistemas de cultura e duas doses de N mineral em fatorial 2 x 2 x 2) selecionados do experimento, conforme o histórico d estudo, alterando-se o parâmetro de cultivo CLTEFF(2) (multiplicador para decomposição do compartimento lento), o qual dependeu do potencial de adição de C pelas culturas e do grau de revolvimento do solo. Adicionalmente, foi acrescentado às sequências de eventos de manejo de solo sob preparo convencional um “efeito adicional de cultivo”, persistindo por dois meses após cada evento de revolvimento do solo. Esse prolongamento do efeito do revolvimento do solo permitiu melhor ajuste da dinâmica do C no solo sob sistema de preparo convencional, pois refletiu a maior decomposição da MOS observada nas condições locais. De maneira geral, a aplicação do modelo Century com a parametrização proposta demonstrou bom ajuste das estimativas de COT e NT em relação aos valores observados em 1998, evidenciando que o modelo C tem potencial para ser utilizado no planejamento e na definição de estratégias de manejo de solo.Several studies have shown the satisfactory performance of the Century Model to study soil organic matter (SOM) for the climatic and edaphic conditions of Rio Grande do Sul. However, soil N stocks were usually overestimated in these simulations. The objective of this study was to parameterize the N cycle submodel of Century for a successful use in N dynamic studies in Southern Brazil. For the simulations, data from a long-term study site established in an Acrisol (Argissolo Vermelho distrófico) at EEA-UFRGS (Eldorado Agricultural Experiment Station - UFRGS) in 1985 were used. The initial parameterization included soil and climate properties, non-symbiotic N fixation inputs, N losses by volatilization and C/N ratios of plant residues that enter the slow and passive N pools of SOM. Century was run for a simulation period of 6,000 years to determine the steady state of soil total carbon and nitrogen stocks and the C and N soil compartments for conditions of Southern Brazilian grasslands (mesic biome/subhumid grassland). Subsequently, eight selected treatments (conventional and no-tillage managements, two crop systems and two N levels in factorial combination) were simulated according to historical soil management data, with appropriate changes in the cultivation parameter CLTEFF(2) (slow pool decomposition multiplier), which was affected by crop C inputs and tilling intensity. Additionally, an “enhanced cultivation effect” was included for two months after each plowing event in the conventional soil management schedules. This extension of the tilling effect resulted in a better adjustment of the soil C dynamics in the case of the conventional tillage system, reflecting the higher soil organic matter decomposition under the local conditions. In general, the estimates of the model with the above-mentioned parameterization agreed well with the field data measured in 1998. This indicates the Century model as a feasible tool for the planning and establishment of soil management strategies

Simulação da dinâmica do carbono e nitrogênio em um Argissolo do Rio Grande do Sul usando modelo Century Simulated soil carbon and nitrogen dynamics in an Acrisol of Rio Grande do Sul State using the Century model

Diversas pesquisas têm mostrado desempenho satisfatório do modelo Century no estudo da dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) nas condições edafoclimáticas do Rio Grande do Sul, porém os estoques de N do solo são normalmente superestimados. O objetivo deste estudo foi ajustar parâmetros do modelo Century em relação ao ciclo do N, para torná-lo uma ferramenta útil no estudo da dinâmica do N em nosso meio. As simulações foram realizadas com dados experimentais de um estudo de longa duração instalado em 1985 em um Argissolo Vermelho distrófico da EEA-UFRGS, em Eldorado do Sul (RS). A inicialização do modelo consistiu na entrada de dados de solo, clima e ajuste de variáveis locais relacionadas à adição de N por fixação não simbiótica e parâmetros relativos a perdas de N por volatilização e relação C/N de resíduos de culturas que entram nos compartimentos lento e passivo da MOS. O modelo foi executado por um período de 6.000 anos nas condições do bioma de campos nativos do Sul do Brasil (bioma mesic/subhumid grassland), para obtenção dos estoques estáveis do C orgânico total (COT) e N total (NT) do solo e dos compartimentos de C e N do solo. Com o modelo assim ajustado, simularam-se oito tratamentos (dois tipos de preparo de solo, dois sistemas de cultura e duas doses de N mineral em fatorial 2 x 2 x 2) selecionados do experimento, conforme o histórico d estudo, alterando-se o parâmetro de cultivo CLTEFF(2) (multiplicador para decomposição do compartimento lento), o qual dependeu do potencial de adição de C pelas culturas e do grau de revolvimento do solo. Adicionalmente, foi acrescentado às sequências de eventos de manejo de solo sob preparo convencional um "efeito adicional de cultivo", persistindo por dois meses após cada evento de revolvimento do solo. Esse prolongamento do efeito do revolvimento do solo permitiu melhor ajuste da dinâmica do C no solo sob sistema de preparo convencional, pois refletiu a maior decomposição da MOS observada nas condições locais. De maneira geral, a aplicação do modelo Century com a parametrização proposta demonstrou bom ajuste das estimativas de COT e NT em relação aos valores observados em 1998, evidenciando que o modelo C tem potencial para ser utilizado no planejamento e na definição de estratégias de manejo de solo.<br>Several studies have shown the satisfactory performance of the Century Model to study soil organic matter (SOM) for the climatic and edaphic conditions of Rio Grande do Sul. However, soil N stocks were usually overestimated in these simulations. The objective of this study was to parameterize the N cycle submodel of Century for a successful use in N dynamic studies in Southern Brazil. For the simulations, data from a long-term study site established in an Acrisol (Argissolo Vermelho distrófico) at EEA-UFRGS (Eldorado Agricultural Experiment Station - UFRGS) in 1985 were used. The initial parameterization included soil and climate properties, non-symbiotic N fixation inputs, N losses by volatilization and C/N ratios of plant residues that enter the slow and passive N pools of SOM. Century was run for a simulation period of 6,000 years to determine the steady state of soil total carbon and nitrogen stocks and the C and N soil compartments for conditions of Southern Brazilian grasslands (mesic biome/subhumid grassland). Subsequently, eight selected treatments (conventional and no-tillage managements, two crop systems and two N levels in factorial combination) were simulated according to historical soil management data, with appropriate changes in the cultivation parameter CLTEFF(2) (slow pool decomposition multiplier), which was affected by crop C inputs and tilling intensity. Additionally, an "enhanced cultivation effect" was included for two months after each plowing event in the conventional soil management schedules. This extension of the tilling effect resulted in a better adjustment of the soil C dynamics in the case of the conventional tillage system, reflecting the higher soil organic matter decomposition under the local conditions. In general, the estimates of the model with the above-mentioned parameterization agreed well with the field data measured in 1998. This indicates the Century model as a feasible tool for the planning and establishment of soil management strategies

Perennial grasses for recovery of the aggregation capacity of a reconstructed soil in a coal mining area in southern Brazil

The construction of a soil after surface coal mining involves heavy machinery traffic during the topographic regeneration of the area, resulting in compaction of the relocated soil layers. This leads to problems with water infiltration and redistribution along the new profile, causing water erosion and consequently hampering the revegetation of the reconstructed soil. The planting of species useful in the process of soil decompaction is a promising strategy for the recovery of the soil structural quality. This study investigated the influence of different perennial grasses on the recovery of reconstructed soil aggregation in a coal mining area of the Companhia Riograndense de Mineração, located in Candiota-RS, which were planted in September/October 2007. The treatments consisted of planting: T1- Cynodon dactylon cv vaquero; T2 - Urochloa brizantha; T3 - Panicum maximun; T4 - Urochloa humidicola; T5 - Hemarthria altissima; T6 - Cynodon dactylon cv tifton 85. Bare reconstructed soil, adjacent to the experimental area, was used as control treatment (T7) and natural soil adjacent to the mining area covered with native vegetation was used as reference area (T8). Disturbed and undisturbed soil samples were collected in October/2009 (layers 0.00-0.05 and 0.10-0.15 m) to determine the percentage of macro- and microaggregates, mean weight diameter (MWD) of aggregates, organic matter content, bulk density, and macro- and microporosity. The lower values of macroaggregates and MWD in the surface than in the subsurface layer of the reconstructed soil resulted from the high degree of compaction caused by the traffic of heavy machinery on the clay material. After 24 months, all experimental grass treatments showed improvements in soil aggregation compared to the bare reconstructed soil (control), mainly in the 0.00-0.05 m layer, particularly in the two Urochloa treatments (T2 and T4) and Hemarthria altissima (T5). However, the great differences between the treatments with grasses and natural soil (reference) indicate that the recovery of the pre-mining soil structure could take decades

Estrutura de um solo construído cultivado com diferentes espécies de poáceas

Na mineração de carvão a céu aberto, a superfície é completamente suprimida de vegetação e as camadas de solo e rochas que recobrem os bancos de carvão são removidas, causando drásticas alterações no perfil do solo original. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência de diferentes espécies de poáceas na recuperação da estrutura de um solo construído, como parte da estratégia de recuperação de áreas degradadas por mineração de carvão. Os tratamentos avaliados foram: T1 - Hemarthria altissima, T2 - Paspalum notatum, T3 - Cynodon dactilon, T4 - Urochloa brizantha. Como testemunha, utilizou-se o solo construído sem cobertura vegetal, denominada T5. Foram coletadas amostras de solo não preservadas e preservadas nas camadas de 0,00-0,10m e 0,10-0,20m, para as determinações da porcentagem de macroagregados e microagregados, diâmetro médio ponderado, carbono orgânico, densidade e macroporosidade do solo construído. Os resultados obtidos foram analisados aos 05, 41 e 78 meses após o estabelecimento do experimento. Aos 78 meses de condução do experimento, observa-se ação positiva das quatro espécies vegetais na recuperação da agregação do solo construído, com destaque para a Urochloa brizantha que proporcionou a menor densidade do solo e um dos maiores valores de macroporosidade. As poáceas proporcionaram uma melhoria na estruturação do solo construído, principalmente a partir dos 41 meses de condução do experimento, quando houve um incremento nos valores de DMP, principalmente na camada de 0,00-0,10m. Os teores de carbono orgânico foram incrementados ao longo do tempo, entretanto, isso não se refletiu em aumento do DMP aos 78 mese