Quantifying soil carbon stocks and greenhouse gas fluxes in the sugarcane agrosystem: point of view

Strategies to mitigate climate change through the use of biofuels (such as ethanol) are associated not only to the increase in the amount of C stored in soils but also to the reduction of GHG emissions to the atmosphere.This report mainly aimed to propose appropriate methodologies for the determinations of soil organic carbon stocks and greenhouse gas fluxes in agricultural phase of the sugarcane production. Therefore, the text is a piece of contribution that may help to obtain data not only on soil carbon stocks but also on greenhouse gas emissions in order to provide an accurate life cycle assessment for the ethanol. Given that the greenhouse gas value is the primary measure of biofuel product quality, biorefiners that can show a higher offset of their product will have an advantage in the market place.

Quantifying soil carbon stocks and greenhouse gas fluxes in the sugarcane agrosystem: point of view

Strategies to mitigate climate change through the use of biofuels (such as ethanol) are associated not only to the increase in the amount of C stored in soils but also to the reduction of GHG emissions to the atmosphere.This report mainly aimed to propose appropriate methodologies for the determinations of soil organic carbon stocks and greenhouse gas fluxes in agricultural phase of the sugarcane production. Therefore, the text is a piece of contribution that may help to obtain data not only on soil carbon stocks but also on greenhouse gas emissions in order to provide an accurate life cycle assessment for the ethanol. Given that the greenhouse gas value is the primary measure of biofuel product quality, biorefiners that can show a higher offset of their product will have an advantage in the market place.

Greenhouse gas mitigation options in Brazil for land-use change, livestock and agriculture

National inventories of anthropogenic greenhouse gas (GHG) emissions (implementation of the National Communications) are organized according to five main sectors, namely: Energy, Industrial Processes, Agriculture, Land-Use Change and Forestry (LUCF) and Waste. The objective of this study was to review and calculate the potential of greenhouse gas mitigation strategies in Brazil for the Agricultural and LUCF. The first step consisted in an analysis of Brazilian official and unofficial documents related to climate change and mitigation policies. Secondly, business as usual (BAU) and mitigation scenarios were elaborated for the 2010-2020 timeframe, and calculations of the corresponding associated GHG emissions and removals were performed. Additionally, two complementary approaches were used to point out and quantify the main mitigation options: a) following the IPCC 1996 guidelines and b) based on EX-ACT. Brazilian authorities announced that the country will target a reduction in its GHG between 36.1 and 38.9% from projected 2020 levels. This is a positive stand that should also be adopted by other developing countries. To reach this government goal, agriculture and livestock sectors must contribute with an emission reduction of 133 to 166 Mt CO2-eq. This seems to be reachable when confronted to our mitigation option values, which are in between the range of 178.3 to 445 Mt CO2-eq. Government investments on agriculture are necessary to minimize the efforts from the sectors to reach their targets.

Inventários nacionais acerca de emissões de gases do efeito estufa (GEE) (refinamentos das Comunicações Nacionais) são organizadas de acordo com cinco principais setores, a saber: Energia, Processos Industriais, Agropecuária, Mudanças do Uso da Terra e Florestas e Tratamento de Resíduos. O objetivo dessa revisão foi calcular o potencial das estratégias de mitigação de GEE no Brasil para agropecuária e mudança de uso da terra e florestas. A primeira etapa consistiu na análise de documentos oficiais e não-oficiais do Brasil relacionados a mudanças climáticas e políticas de mitigação. O cenário atual, sem adoção de ações mitigadoras (BAU), e os cenários de mitigação foram elaborados para o período 2010-2020. Efetuaram-se os cálculos associados às emissões e remoções de GEE. Adicionalmente, duas estratégias foram utilizadas para destacar e quantificar as principais opções de mitigação: a) seguindo metodologia do IPCC 1996 e b) baseando-se no EX-ACT. Autoridades brasileiras anunciaram que o país buscará reduzir sua taxa de emissão de GEE em 36.1 a 38.9% em relação a 2020. Este é um posicionamento positivo que deve ser adotado por outros países em desenvolvimento. Para alcançar essa meta governamental, os setores agricultura e pecuária devem contribuir reduzindo a emissão em 133 a 166 Mt CO2-eq. Tal redução parece ser atingível quando confrontada com os valores do presente trabalho sobre opções de mitigação os quais estão entre 178,3 e 445 Mt CO2-eq. Investimentos governamentais nos setores agrícola, pecuária e silvicultura são necessários para minimizar os esforços para atingir as metas de redução de emissão pelos outros setores do país.

Greenhouse gas mitigation options in Brazil for land-use change, livestock and agriculture

National inventories of anthropogenic greenhouse gas (GHG) emissions (implementation of the National Communications) are organized according to five main sectors, namely: Energy, Industrial Processes, Agriculture, Land-Use Change and Forestry (LUCF) and Waste. The objective of this study was to review and calculate the potential of greenhouse gas mitigation strategies in Brazil for the Agricultural and LUCF. The first step consisted in an analysis of Brazilian official and unofficial documents related to climate change and mitigation policies. Secondly, business as usual (BAU) and mitigation scenarios were elaborated for the 2010-2020 timeframe, and calculations of the corresponding associated GHG emissions and removals were performed. Additionally, two complementary approaches were used to point out and quantify the main mitigation options: a) following the IPCC 1996 guidelines and b) based on EX-ACT. Brazilian authorities announced that the country will target a reduction in its GHG between 36.1 and 38.9% from projected 2020 levels. This is a positive stand that should also be adopted by other developing countries. To reach this government goal, agriculture and livestock sectors must contribute with an emission reduction of 133 to 166 Mt CO2-eq. This seems to be reachable when confronted to our mitigation option values, which are in between the range of 178.3 to 445 Mt CO2-eq. Government investments on agriculture are necessary to minimize the efforts from the sectors to reach their targets.

Inventários nacionais acerca de emissões de gases do efeito estufa (GEE) (refinamentos das Comunicações Nacionais) são organizadas de acordo com cinco principais setores, a saber: Energia, Processos Industriais, Agropecuária, Mudanças do Uso da Terra e Florestas e Tratamento de Resíduos. O objetivo dessa revisão foi calcular o potencial das estratégias de mitigação de GEE no Brasil para agropecuária e mudança de uso da terra e florestas. A primeira etapa consistiu na análise de documentos oficiais e não-oficiais do Brasil relacionados a mudanças climáticas e políticas de mitigação. O cenário atual, sem adoção de ações mitigadoras (BAU), e os cenários de mitigação foram elaborados para o período 2010-2020. Efetuaram-se os cálculos associados às emissões e remoções de GEE. Adicionalmente, duas estratégias foram utilizadas para destacar e quantificar as principais opções de mitigação: a) seguindo metodologia do IPCC 1996 e b) baseando-se no EX-ACT. Autoridades brasileiras anunciaram que o país buscará reduzir sua taxa de emissão de GEE em 36.1 a 38.9% em relação a 2020. Este é um posicionamento positivo que deve ser adotado por outros países em desenvolvimento. Para alcançar essa meta governamental, os setores agricultura e pecuária devem contribuir reduzindo a emissão em 133 a 166 Mt CO2-eq. Tal redução parece ser atingível quando confrontada com os valores do presente trabalho sobre opções de mitigação os quais estão entre 178,3 e 445 Mt CO2-eq. Investimentos governamentais nos setores agrícola, pecuária e silvicultura são necessários para minimizar os esforços para atingir as metas de redução de emissão pelos outros setores do país.

Brazilian greenhouse gas emissions: the importance of agriculture and livestock

Data from the 1990-1994 period presented in the "Brazil's Initial National Communication" document indicated that the country is one of the top world greenhouse gas (GHG) emitters. A large majority of Brazil's GHG emissions come from deforestation mainly of the Amazon biome for agriculture and livestock land uses. This unique inventory is now out of date. Thus, the aims of this review were (i) to update estimates of the GHG emissions for the Brazilian territory, (ii) to estimate the sinks to provide calculations of the GHG net emissions for the 1990-2005 period, (iii) to calculate the actual and estimate shares of agricultural and livestock activities, and (iv) to discuss in light of the new figures and patterns the best mitigation options for Brazil. Total emissions in CO2-eq increased by 17% during the 1994-2005 period. CO2 represented 72.3% of the total, i.e. a small decrease, in favour of non-CO2 GHG, in relation to 1994 when its share was 74.1%. The increase of all GHG excluding Land Use Change and Forestry (LUCF) was 41.3% over the period 1994-2005. Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) - World Resources Institute (WRI) estimated a higher increase (48.9%) that classified Brazil at the 69th position. Using our estimates Brazil will fall to the 78th position. But in both cases Brazil increased in clearly lower values than the tendency calculated for China and India, two major emitters, with increases of 88.8% and 62.1%, respectively. Brazil's increase is less than those presented for some countries in Annex 1 that are submitted to a quota of reduction, e.g. Spain with 55.6% of increase and New Zealand with 45.8%. Brazil also is below the average increase shown by non-Annex I countries, estimated to be 61.3%, but above the world average (28.1%). Besides the effort to curb emissions from the energy and deforestation sectors, it is now a top priority to implement a national program to promote mitigation efforts concerning the agricultural and livestock sectors. These mitigation options should not be only focused on emission reductions, but also prone enhancement of the carbon sink. Such a program would be easy to be implemented, because several mitigation strategies have already proven to be efficient, simple to adopt and economically viable.

Os resultados referentes ao período de 1990-1994 apresentados na Comunicação Nacional brasileira indicam que o país é um dos maiores emissores de gases do efeito estufa (GEE) do mundo. O documento também estabelece que a maior parte da emissão de GEE advém do desmatamento, principalmente do bioma Amazônia, para dar lugar á agricultura e pecuária. Este único inventário está agora ultrapassado. Os objetivos desta revisão foram: (i) atualizar a estimativa da emissão de GEE para o território brasileiro; (ii) estimar a possível fixação de C que permita calcular a emissão líquida de GEE para o período de 1990-2005; (iii) calcular a contribuição efetiva e compartilhada das atividades agrícolas e pecuárias; e (iv) discutir sob a luz dos novos conhecimentos as melhores opções de mitigação para o Brasil. A emissão total de GEE em equivalente em CO2 aumentou em 17% durante o período de 1994-2005. O CO2 foi responsável por 72,3% do total, ou seja, houve uma pequena diminuição em relação aos outros GEE, uma vez que em 1994 sua participação foi de 74,1%. O aumento de todas as fontes dos GEE, excluída mudança do uso da terra e reflorestamento, foi de 41,3% durante o período de 1994-2005. Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) - World Resources Institute (WRI) estimaram um crescimento maior (48,9%), que classifica o Brasil na 69ª posição no ranking mundial de emissores. Utilizando as estimativas deste estudo, o Brasil ocuparia a 78ª posição. Em ambos os casos, porém, o Brasil claramente aumentou suas emissões num ritmo menor do que os que foram calculados para a China e Índia, dois dos maiores emissores, com aumentos de respectivamente 88,8 e 62,1%. O Brasil reduziu suas emissões em taxa maior do que alguns países do Anexo I, sujeitos a uma quota de redução. É o caso da Espanha e a Nova Zelândia que aumentaram em 55,6% e 45,8% suas emissões. O Brasil também está abaixo da média de aumento apresentado pelos países que não são do Anexo I, o qual foi estimado em 61,3%. No entanto, está acima da média global que foi de 28,1%. Além de trabalhar pela redução das emissões dos setores de energia e desmatamento, o Brasil deve agora ter como meta prioritária a implantação de um programa nacional de incentivo ás mitigações nos setores agrícola e pecuário. Tais opções de mitigação não deverão se concentrar somente na redução das emissões, mas também favorecer a fixação de carbono. Tal programa seria de fácil implementação, pois diversas estratégias de mitigação já provaram ser eficientes, fáceis de adotar e economicamente viáveis.

Brazilian greenhouse gas emissions: the importance of agriculture and livestock

Data from the 1990-1994 period presented in the "Brazil's Initial National Communication" document indicated that the country is one of the top world greenhouse gas (GHG) emitters. A large majority of Brazil's GHG emissions come from deforestation mainly of the Amazon biome for agriculture and livestock land uses. This unique inventory is now out of date. Thus, the aims of this review were (i) to update estimates of the GHG emissions for the Brazilian territory, (ii) to estimate the sinks to provide calculations of the GHG net emissions for the 1990-2005 period, (iii) to calculate the actual and estimate shares of agricultural and livestock activities, and (iv) to discuss in light of the new figures and patterns the best mitigation options for Brazil. Total emissions in CO2-eq increased by 17% during the 1994-2005 period. CO2 represented 72.3% of the total, i.e. a small decrease, in favour of non-CO2 GHG, in relation to 1994 when its share was 74.1%. The increase of all GHG excluding Land Use Change and Forestry (LUCF) was 41.3% over the period 1994-2005. Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) - World Resources Institute (WRI) estimated a higher increase (48.9%) that classified Brazil at the 69th position. Using our estimates Brazil will fall to the 78th position. But in both cases Brazil increased in clearly lower values than the tendency calculated for China and India, two major emitters, with increases of 88.8% and 62.1%, respectively. Brazil's increase is less than those presented for some countries in Annex 1 that are submitted to a quota of reduction, e.g. Spain with 55.6% of increase and New Zealand with 45.8%. Brazil also is below the average increase shown by non-Annex I countries, estimated to be 61.3%, but above the world average (28.1%). Besides the effort to curb emissions from the energy and deforestation sectors, it is now a top priority to implement a national program to promote mitigation efforts concerning the agricultural and livestock sectors. These mitigation options should not be only focused on emission reductions, but also prone enhancement of the carbon sink. Such a program would be easy to be implemented, because several mitigation strategies have already proven to be efficient, simple to adopt and economically viable.

Os resultados referentes ao período de 1990-1994 apresentados na Comunicação Nacional brasileira indicam que o país é um dos maiores emissores de gases do efeito estufa (GEE) do mundo. O documento também estabelece que a maior parte da emissão de GEE advém do desmatamento, principalmente do bioma Amazônia, para dar lugar á agricultura e pecuária. Este único inventário está agora ultrapassado. Os objetivos desta revisão foram: (i) atualizar a estimativa da emissão de GEE para o território brasileiro; (ii) estimar a possível fixação de C que permita calcular a emissão líquida de GEE para o período de 1990-2005; (iii) calcular a contribuição efetiva e compartilhada das atividades agrícolas e pecuárias; e (iv) discutir sob a luz dos novos conhecimentos as melhores opções de mitigação para o Brasil. A emissão total de GEE em equivalente em CO2 aumentou em 17% durante o período de 1994-2005. O CO2 foi responsável por 72,3% do total, ou seja, houve uma pequena diminuição em relação aos outros GEE, uma vez que em 1994 sua participação foi de 74,1%. O aumento de todas as fontes dos GEE, excluída mudança do uso da terra e reflorestamento, foi de 41,3% durante o período de 1994-2005. Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) - World Resources Institute (WRI) estimaram um crescimento maior (48,9%), que classifica o Brasil na 69ª posição no ranking mundial de emissores. Utilizando as estimativas deste estudo, o Brasil ocuparia a 78ª posição. Em ambos os casos, porém, o Brasil claramente aumentou suas emissões num ritmo menor do que os que foram calculados para a China e Índia, dois dos maiores emissores, com aumentos de respectivamente 88,8 e 62,1%. O Brasil reduziu suas emissões em taxa maior do que alguns países do Anexo I, sujeitos a uma quota de redução. É o caso da Espanha e a Nova Zelândia que aumentaram em 55,6% e 45,8% suas emissões. O Brasil também está abaixo da média de aumento apresentado pelos países que não são do Anexo I, o qual foi estimado em 61,3%. No entanto, está acima da média global que foi de 28,1%. Além de trabalhar pela redução das emissões dos setores de energia e desmatamento, o Brasil deve agora ter como meta prioritária a implantação de um programa nacional de incentivo ás mitigações nos setores agrícola e pecuário. Tais opções de mitigação não deverão se concentrar somente na redução das emissões, mas também favorecer a fixação de carbono. Tal programa seria de fácil implementação, pois diversas estratégias de mitigação já provaram ser eficientes, fáceis de adotar e economicamente viáveis.

Conversion of cerrado into agricultural land in the south-western Amazon: carbon stocks and soil fertility

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.

Conversion of cerrado into agricultural land in the south-western Amazon: carbon stocks and soil fertility

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.

Root systems and soil microbial biomass under no-tillage system

Some root parameters such as distribution, length, diameter and dry matter are inherent to plant species. Roots can influence microbial population during vegetative cycle through the rhizodeposits and, after senescence, integrating the soil organic matter pool. Since they represent labile substrates, especially regarding nitrogen, they can determine the rate of nutrient availability to the next crop cultivated under no-tillage (NT). The root systems of two crop species: maize (Zea mays L.) cultivar Cargill 909 and soybean [Glycine max (L.) Merr.] cultivar Embrapa 59, were compared in the field, and their influence on spatial distribution of the microbial C and N in a clayey-textured Typic Hapludox cultivated for 22 years under NT, at Tibagi, State of Paraná (PR), Brazil, was determined. Digital image processing and nail-plate techniques were used to evaluate 40 plots of a 80 ´ 50 ´ 3 cm soil profile. It was observed that 36% and 30% of the maize and soybeans roots, respectively, are concentrated in the 0 to 10 cm soil layer. The percent distribution of root dry matter was similar for both crops. The maize roots presented a total of 1,324 kg C ha-1 and 58 kg N ha-1, with higher root dry matter density and more roots in decomposition in the upper soil layer, decreasing with depth. The soybean roots (392 kg C ha-1 and 21 kg N ha-1) showed higher number of thinner roots and higher density per length unity compared to the maize. The maize roots enhanced microbial-C down to deeper soil layers than did the soybean roots. The microbial N presented a better correlation with the concentration of thin active roots and with roots in decomposition or in indefinite shape, possibly because of higher concentration of C and N easily assimilated by soil microorganisms.

Parâmetros radiculares como distribuição, comprimento, diâmetro e matéria seca são inerentes a cada espécie de planta. As raízes podem influenciar a população microbiana durante o ciclo vegetativo através das rizodeposições e, após a senescência, integrando a matéria orgânica do solo. Pelo fato de representarem um substrato lábil, especialmente de nitrogênio, podem ditar o ritmo da disponibilidade de nutrientes na seqüência de culturas sob o sistema de plantio direto (SPD). A comparação dos sistemas radiculares do milho (Zea mays L.), cultivar Cargill 909 e da soja [Glycine max (L.) Merr.], cultivar Embrapa 59, e sua influência sobre a distribuição espacial do C e N microbianos foi feita em um Latossolo Vermelho-Escuro, textura argilosa, cultivado durante 22 anos sob SPD, no município de Tibagi (PR). Técnicas de processamento de imagens e de placa de pregos foram empregadas na avaliação de 40 quadrículas de um perfil de 80 ´ 50 ´ 3 cm, revelando que 36% das raízes de milho e 30% das raízes de soja estão concentradas na camada 0-10 cm do solo. A distribuição percentual no perfil do solo de matéria seca radicular foi semelhante nas duas culturas. O sistema radicular do milho apresentou 1.324 kg C ha-1 e 58 kg N ha-1, com maior densidade por matéria seca e de raízes em vias de decomposição na camada superficial do solo, decrescendo com a profundidade. O sistema radicular da soja (392 kg C ha-1 e 21 kg N ha-1) teve contribuição maior de raízes finas e de densidade por comprimento do que do milho. O efeito das raízes do milho sobre o C microbiano alcançou camadas mais profundas do que o das raízes da soja. O N microbiano apresentou melhor correlação com a concentração de raízes finas ativas e com as raízes em decomposição ou de forma indefinida, provavelmente em função da maior quantidade de C e N de fácil assimilação pelos microrganismos.

Root systems and soil microbial biomass under no-tillage system

Some root parameters such as distribution, length, diameter and dry matter are inherent to plant species. Roots can influence microbial population during vegetative cycle through the rhizodeposits and, after senescence, integrating the soil organic matter pool. Since they represent labile substrates, especially regarding nitrogen, they can determine the rate of nutrient availability to the next crop cultivated under no-tillage (NT). The root systems of two crop species: maize (Zea mays L.) cultivar Cargill 909 and soybean [Glycine max (L.) Merr.] cultivar Embrapa 59, were compared in the field, and their influence on spatial distribution of the microbial C and N in a clayey-textured Typic Hapludox cultivated for 22 years under NT, at Tibagi, State of Paraná (PR), Brazil, was determined. Digital image processing and nail-plate techniques were used to evaluate 40 plots of a 80 ´ 50 ´ 3 cm soil profile. It was observed that 36% and 30% of the maize and soybeans roots, respectively, are concentrated in the 0 to 10 cm soil layer. The percent distribution of root dry matter was similar for both crops. The maize roots presented a total of 1,324 kg C ha-1 and 58 kg N ha-1, with higher root dry matter density and more roots in decomposition in the upper soil layer, decreasing with depth. The soybean roots (392 kg C ha-1 and 21 kg N ha-1) showed higher number of thinner roots and higher density per length unity compared to the maize. The maize roots enhanced microbial-C down to deeper soil layers than did the soybean roots. The microbial N presented a better correlation with the concentration of thin active roots and with roots in decomposition or in indefinite shape, possibly because of higher concentration of C and N easily assimilated by soil microorganisms.

Parâmetros radiculares como distribuição, comprimento, diâmetro e matéria seca são inerentes a cada espécie de planta. As raízes podem influenciar a população microbiana durante o ciclo vegetativo através das rizodeposições e, após a senescência, integrando a matéria orgânica do solo. Pelo fato de representarem um substrato lábil, especialmente de nitrogênio, podem ditar o ritmo da disponibilidade de nutrientes na seqüência de culturas sob o sistema de plantio direto (SPD). A comparação dos sistemas radiculares do milho (Zea mays L.), cultivar Cargill 909 e da soja [Glycine max (L.) Merr.], cultivar Embrapa 59, e sua influência sobre a distribuição espacial do C e N microbianos foi feita em um Latossolo Vermelho-Escuro, textura argilosa, cultivado durante 22 anos sob SPD, no município de Tibagi (PR). Técnicas de processamento de imagens e de placa de pregos foram empregadas na avaliação de 40 quadrículas de um perfil de 80 ´ 50 ´ 3 cm, revelando que 36% das raízes de milho e 30% das raízes de soja estão concentradas na camada 0-10 cm do solo. A distribuição percentual no perfil do solo de matéria seca radicular foi semelhante nas duas culturas. O sistema radicular do milho apresentou 1.324 kg C ha-1 e 58 kg N ha-1, com maior densidade por matéria seca e de raízes em vias de decomposição na camada superficial do solo, decrescendo com a profundidade. O sistema radicular da soja (392 kg C ha-1 e 21 kg N ha-1) teve contribuição maior de raízes finas e de densidade por comprimento do que do milho. O efeito das raízes do milho sobre o C microbiano alcançou camadas mais profundas do que o das raízes da soja. O N microbiano apresentou melhor correlação com a concentração de raízes finas ativas e com as raízes em decomposição ou de forma indefinida, provavelmente em função da maior quantidade de C e N de fácil assimilação pelos microrganismos.

Carbono e nitrogênio em solo de uma cronossequência de floresta tropical - pastagem de Paragominas

Soil samples from sites 4, 10 and 15 year-old pastures and one reference native forest, from Paragominas-Pará (Brazil), were used to determine the carbon (C) and nitrogen (N) contents and the natural abundance of ¹³C isotope, with the objective of quantifying the C and N budgets during replacement of the forest by pastures. With pasture establishment, C and N contents were increased. After 4 and 15 years of pasture, the C content increased to 0.28 kg.m-2 and 0.86 kg.m-2 respectively in the 0-30 cm soil layer. The 10 year pasture remained stable (0.02 kg.m-2 decreased) in relation to the natural forest, but decreased by 0.15 kg.m-2 in the 0-10 cm layer. In the 0-30 cm layer, organic matter in the natural forest site was 2.6 kg.m-2 stable C and 2.1 kg.m-2 biodegradable C. After 10 and 15 years under pasture, biodegradable C represented 1.3 kg.m-2 and 1.0 kg.m-2, corresponding to 27.7% and 21.3% of the original forest C, while the stable C represented 2.6 kg.m-2.

Amostras de terra de áreas desmatadas há 4, 10 e 15 anos e utilizadas como pastagem e uma floresta nativa na região de Paragominas-PA, foram analisadas quanto à constituição isotópica e teor de carbono (C) e nitrogênio (N) com o objetivo de quantificar os estoques de C e N e as alterações devidas a mudanças do uso da terra. O conteúdo de C e N aumentaram ao longo do tempo de uso do solo como pastagem. Após 4 e 15 anos de cultivo o conteúdo de C aumentou 0,28 e 0,86 kg.m-2 na camada superficial 0-30 cm do solo; a pastagem de 10 anos ficou estável (diminuição de 0,02 kg.m-2) em relação à mata natural para a camada 0-30 cm, mas diminuiu de 0,15 na camada 0-10 cm. Na camada superficial 0-30 cm, a matéria orgânica da área sob mata natural é composta por 2,6 kg.m-2 de C estável e 2,1 kg.m-2 de C biodegradável, sendo que após 10 e 15 anos de pastagem o C biodegradável representou 1,3 e 1,0 kg.m-2, correspondendo a 27,7% e 21,3% do C original da floresta e o carbono estável representou 2,6 kg.m-2. Pode-se supor que os processos biológicos do solo ficam quase exclusivamente na dependência do C introduzido pela pastagem, uma vez que metade do estoque do C está na forma estável e que o C biodegradável remanescente da floresta mineraliza rapidamente.

Carbono e nitrogênio em solo de uma cronossequência de floresta tropical - pastagem de Paragominas

Soil samples from sites 4, 10 and 15 year-old pastures and one reference native forest, from Paragominas-Pará (Brazil), were used to determine the carbon (C) and nitrogen (N) contents and the natural abundance of ¹³C isotope, with the objective of quantifying the C and N budgets during replacement of the forest by pastures. With pasture establishment, C and N contents were increased. After 4 and 15 years of pasture, the C content increased to 0.28 kg.m-2 and 0.86 kg.m-2 respectively in the 0-30 cm soil layer. The 10 year pasture remained stable (0.02 kg.m-2 decreased) in relation to the natural forest, but decreased by 0.15 kg.m-2 in the 0-10 cm layer. In the 0-30 cm layer, organic matter in the natural forest site was 2.6 kg.m-2 stable C and 2.1 kg.m-2 biodegradable C. After 10 and 15 years under pasture, biodegradable C represented 1.3 kg.m-2 and 1.0 kg.m-2, corresponding to 27.7% and 21.3% of the original forest C, while the stable C represented 2.6 kg.m-2.

Amostras de terra de áreas desmatadas há 4, 10 e 15 anos e utilizadas como pastagem e uma floresta nativa na região de Paragominas-PA, foram analisadas quanto à constituição isotópica e teor de carbono (C) e nitrogênio (N) com o objetivo de quantificar os estoques de C e N e as alterações devidas a mudanças do uso da terra. O conteúdo de C e N aumentaram ao longo do tempo de uso do solo como pastagem. Após 4 e 15 anos de cultivo o conteúdo de C aumentou 0,28 e 0,86 kg.m-2 na camada superficial 0-30 cm do solo; a pastagem de 10 anos ficou estável (diminuição de 0,02 kg.m-2) em relação à mata natural para a camada 0-30 cm, mas diminuiu de 0,15 na camada 0-10 cm. Na camada superficial 0-30 cm, a matéria orgânica da área sob mata natural é composta por 2,6 kg.m-2 de C estável e 2,1 kg.m-2 de C biodegradável, sendo que após 10 e 15 anos de pastagem o C biodegradável representou 1,3 e 1,0 kg.m-2, correspondendo a 27,7% e 21,3% do C original da floresta e o carbono estável representou 2,6 kg.m-2. Pode-se supor que os processos biológicos do solo ficam quase exclusivamente na dependência do C introduzido pela pastagem, uma vez que metade do estoque do C está na forma estável e que o C biodegradável remanescente da floresta mineraliza rapidamente.