Effects of biochar and N-stabilizers on greenhouse gas emissions from a subtropical pasture field applied with organic and inorganic nitrogen fertilizers.

Pasturelands contribute significantly to the global CO2, CH4 and N2O emissions. These gas emissions are influenced by the amount and type of N-fertilizers applied and local climate. Recent studies showed potential of biochar and N-stabilizer compounds in minimizing CO2, CH4 and N2O emissions by regulating N-release from N-fertilizers. The present study was aimed at determining and comparing the effects of biochar and N-(n-butyl) thiophosphoric triamide + dicyandiamide (N-stabilizer) on CO2, N2O and CH4 emissions from a pasture fertilized with cattle manure or urea. The study was conducted during 2015 and 2016 in an established bermudagrass (Cynodon dactylon L. Pers.). Treatments consisted of combination of N-sources (manure, and urea) and two mitigation technologies [pine hardwood biochar (BC) and N-stabilizer] along with control. Emissions of GHGs were measured from each plot using static chamber systems. Both BC and N-stabilizer applications with manure applied to the hay field significantly decreased N2O emissions by 42% and 45%, respectively, in the year-2, and emission factors compared to manure only treatment. Addition of N-stabilizer to urea had significantly decreased N2O emissions compared to urea alone, while BC had statistically insignificant effect although numerically lowered N2O emissions in both the years. Application of manure to the soil resulted in significantly higher CO2 emissions in both years and CH4 emissions in 2016 compared to unfertilized soil. Urea application had significant effect on CO2 emissions in 2016, while no effect on CH4 emissions compared to control. Application of either biochar or N-stabilizer did not significantly affect CO2 and CH4 emissions.

Recalcitrant carbon and nitrogen in agriculture soi ls with residue accumulation and fertilization under tropical conditions / Carbono recalcitrante e nitrogênio em solos com acumulação e fertilização de resíduos em condições tropicais

Soil organic matter has a strong relation to total organic carbon, and about 85% of organic carbon consists of humic substances (HS), classified as humin (HU), humic (HA) and fulvic acids (FA), and denominated as recalcitrant carbon in soil. HS are formed by complex, heterogeneous and polydisperse molecules, which have significant influence on the soil physical and chemical characteristics. The study evaluates the hypothesis that agricultural soils treated with organic residues may present higher carbon stocks as presented in forest soils. The aim of this study was to evaluate alterations in recalcitrant carbon and nitrogen stocks in Oxisol (Forest - FL, unfertilized Brachiaria - UB, and fertilized Brachiaria - FB) and Cambisol (Forest - FC, Coastcross - CC, sugarcane - CA, and silage corn - SM) at surface (0.0 - 0.1) and subsurface (0.1 - 0.2 m), in the Zona da Mata in Minas Gerais state, Brazil. Result shows that fertilization, low soil disturbance and residual removal promoted increase of C and N content in HS, being close to native forests. Both, carbon and nitrogen recalcitrant, presented reduction with soil depth. HU ranged from 10.5 to 16.7 g kg-1 and presented the highest concentration compared to FA and HA. In Oxisol, FL and FB presented the highest SH concentration and demonstrate the positive effect of fertilization on carbon stocks improving soil quality in well-managed and productive areas. While, In Cambisol, FC and CC presented higher carbon and nitrogen in HS, mainly for HU and HA fractions, and SM showed the lowest concentrations in all fractions. Our results suggest that soil managements with lower soil disturbance and residual removal promotes increasing of carbon and nitrogen in recalcitrant fraction, with concentration close to native forests. Pasture should be fertilized to improve recalcitrant carbon and nitrogen stocks, avoiding process of degradation in tropical soil. It is an important outcome due to high levels of degraded areas in Brazil caused by inadequate use of soil mainly with pasture.

A matéria orgânica do solo tem uma forte relação com o carbono orgânico total, cerca de 85% do carbono orgânico é composto por substâncias húmicas (HS), classificadas como humina (HU), ácidos húmicos (HA) e fúlvicos (FA), denominadas como carbono recalcitrante no solo. As HS são formadas por moléculas complexas, heterogêneas e polidispersas, que exercem influência significativa nas características físicas e químicas do solo. O estudo avalia a hipótese de que solos agrícolas tratados com resíduos orgânicos podem apresentar maiores estoques de carbono como os encontrados em solos florestais. O objetivo destetrabalho foi avaliar as alterações nos estoques de carbono e nitrogênio recalcitrantes em Latossolo (Floresta - FL, Brachiaria não fertilizada ­ UB, e Brachiaria fertilizada - FB) e Cambissolo (Floresta - FC, coastcross - CC, cana-de-açúcar e milho para silagem - SM) na superfície (0,0 - 0,1) e sub-superfície (0,1 - 0,2 m), na Zona da Mata em Minas Gerais, Brasil. Os resultados mostram que a adubação, a baixa perturbação do solo e a remoção dos resíduos promoveram aumento do teor de C e N na HS, estando próximos às florestas nativas. Ambos, carbono e nitrogênio recalcitrantes, apresentaram redução com a profundidade do solo. A HU variou de 10,5 a 16,7 g kg-1 e apresentou a maior concentração em relação à FA e HA. Em Latossolo, FL e FB apresentaram a maior concentração de SH e demonstraram o efeito positivo da adubação nos estoques de carbono, melhorando a qualidade do solo em áreas bem manejadas e produtivas. Enquanto, no Cambissolo, FC e CC apresentarammaiores teores de carbono e nitrogênio nas HS, principalmente nas frações HU e HA, e SM apresentou as menores concentrações em todas as frações. Nossos resultados mostram que manejos de solo com menor perturbação e remoção de resíduos promovem o aumento de carbono e nitrogênio em frações recalcitrantes, com concentração próxima às florestas nativas. A pastagem deve ser fertilizada para melhorar o estoque de carbono e nitrogênio recalcitrante, evitando o processo de degradação do solo tropical. Este é um resultado importante devido aos altos níveis de áreas degradadas no Brasil causadas pelo uso inadequado do solo,principalmente com pastagens.

Correlação do tamanho e da distribuição dos agregados em latossolos amarelo da região do Triângulo Mineiro em diferentes ambientes / Correlation of the size and distribution of aggregates in yellow latosoils in the Triangulo Mineiro region with different environments

A estabilidade do agregado no solo é um parâmetro físico cuja importância é reconhecida por aqueles profissionais que estudam o processo de erosão. Essa estabilidade depende, principalmente, da textura do solo, da sua mineralogia, do teor e tipo de matéria orgânica, assim como da umidade do solo. Nesta perspectiva, objetiva-se, com este trabalho, identificar o tamanho e distribuição dos agregados e correlacioná-los com os fatores físicos e químicos em Latossolo Amarelo na região do Triângulo Mineiro, Minas Gerais, Brasil. As amostras do solo foram coletadas em diferentes ambientes (Cerrado natural, pastagem, plantio direto com milho e monocultura com eucalipto) em duas profundidades (0-20 e 20-40 cm). A partir dos resultados foi possível constatar que as práticas de manejo nos ambientes estudados influenciaram no tamanho e na distribuição dos agregados dos solos. A mudança do ambiente com Cerrado natural para plantio com o milho contribuiu para a obtenção de menores diâmetros médios geométricos ­ DMG, na camada de 20-40 cm. No entanto, constatou-se maior quantidade C-org e uma distribuição uniforme do tamanho dos agregados nos intervalos estudados. O uso de cama de peru na pastagem contribuiu para reduzir os teores de C orgânico do solo, embora tenha melhorado a agregação.

The aggregate stability of the soil is a physical parameter which importance is recognized by those professional who study the processo of soil erosion. This stability depends, mainly, on soil texture, of its mineralogy, content and types of organic matter, and the soil moisture. In this perspective, the objective of this work is to identify the size and distribution of aggregates and correlate them with the physical and chemical soil in a yellow latosoil in the region of the Triângulo Mineiro, state of Minas Gerais. The soil samples were collected in different environments (natural savanna, pasture, tillage with corn and monoculture of eucalyptus) at two depths, 0-20 cm and 20-40 cm. From the results it was possible to check that the practices of management in the studied environment had na influence in the size and distribution of soil aggregates. The change in the environment with savanna to one with corn planting contributed to obtaining smaller geometric mean diameter ­ DMG, in the layer of 20-40 cm, however, there was more C-org and uniform distribution of the aggregates size in the ranges studied.The use of turkey litter on pasture contributed to lower levels of soil C-organic, although it improved aggregation.