Influence of spatial variability of soil chemical attributes on the nutritional status and growth of the rubber tree

The productive potential of the rubber tree (Hevea brasiliensis) is dependent on its genetic composition, in addition to edaphoclimatic factors and management practices. However, as soil properties are not homogenous, knowing the spatial variability of soil attributes would be important to increase productivity and reduce production costs. In this context, the objective of this study was to determine the spatial variability of chemical attributes of the soil and its influence on the nutritional status and growth of rubber tree clones. Clones FX 3864, FDR 5788, CDC 312, and RRIM 600 were planted at Jaturnaíba Farm, in the municipality of Silva Jardim, Rio de Janeiro State, Brazil. The sampling sites were distributed at a spacing of 20 × 20 m on the northern and southern sides of the relief. The chemical attributes of the soil (pH, Ca2+, Mg2+, K+, P, Al3+, H+Al, sum of bases, cation exchange capacity, and base saturation) were evaluated at a depth of 0­20 cm in the different clone plantations. Additionally, the N, P, K, Ca, and Mg content as well as trunk circumference and total plant height, were also evaluated. Geostatistics was used to determine the spatial variability of the soil and clone attributes, while Ordinary Kriging was used to draw variability maps of the variables. A difference in the distribution of the variables, which was dependent on the slope of the relief, was detected through the maps. The southern side presented better conditions as some degradation was observed on the northern side. Certain soil characteristics influenced the distribution of the attributes of the planted clones; for example, the low concentration of Ca2+ in the soil caused Ca deficiency in the FX clone on the southern slope, indicating that liming did not supply enough nutrients for this clone. Our results showed that the variability in soil attributes influenced the nutritional status and growth of the rubber tree clones, indicating that variability maps can guide the planting and management of the rubber tree, providing more efficient management.

Epigeal fauna and soil attributes in a cover-cropped organic vegetable system / Fauna epígea e atributos do solo sob manejo com plantas de cobertura em cultivo orgânico

ABSTRACT: This study assessed the effect of cover crop biomass on the epigeal fauna of an organic eggplant (Solanum melongena L.) cropping system. A randomized block design was used, with four cover crop treatments: brachiaria, crotalaria, millet, and cocktail (brachiaria, crotalaria and millet). The epigeal faunal indices were determined at each plot. The epigeal fauna of a secondary forest site was also assessed for comparison. Epigeal individuals were collected using pitfall traps at two sampling periods (110 and 180 days after mowing cover crops). Soil samples were collected for determination of physical and chemic properties. 2032 individuals were captured in the first sampling and 3806 individuals in the second. The highest values of wealth in the first collection were observed in the millet and cocktail areas. Cluster analysis showed similarity of epigeal faunal groups between millet and brachiaria plots at the first sampling and between cocktail and crotalaria sites at the second sampling. Co-inertia analysis showed a significant covariance between epigeal fauna at the second sampling and soil properties. The cover crops management had a beneficial influence on the activity, wealth and ecological indexes, in both sampling periods. The positive association observed between epigeal faunal groups and soil physical and chemical properties demonstrates the efficiency of cover crops in improving soil quality in organic cropping systems.

RESUMO: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da fitomassa de diferentes plantas de cobertura no desenvolvimento da comunidade da fauna epígea em área de cultivo orgânico de berinjela (Solanum melongena, L.). Foi adotado delineamento em blocos ao acaso, com quatro tratamentos de plantas de cobertura: braquiária, crotalária, milheto e coquetel (crotalária, braquiária e milheto), além de uma área de floresta secundária (FR). A fauna epígea avaliada por meio de armadilhas do tipo "pitfall traps" em dois períodos de coletas, aos 110 dias e aos 180 dias, após o corte das plantas de coberturas. Foram coletadas amostras de solo para análise de atributos físicos e químicos. Foram capturados 2032 indivíduos na primeira coleta e 3806 indivíduos na segunda coleta. Os maiores valores de riqueza na primeira coleta foram observados nas áreas milheto e coquetel. A análise de agrupamento mostrou similaridade dos grupos da fauna epígea entre o milheto e braquiária na primeira amostragem e entre o coquetel e crotalária na segunda amostragem. A co-inércia evidenciou covariância significativa entre a fauna epígea da segunda coleta e os atributos do solo. O manejo com plantas de coberturas influenciou de forma benéfica a atividade, riqueza e índices ecológicos, em ambos os períodos de amostragens. A associação positiva entre grupos da fauna e os atributos físicos e químicos mostram a eficiência das plantas de coberturas em cultivo orgânico na promoção de melhorias da qualidade do solo.

Composition of the soil fauna community and leaf litter stock in agro-forestry systems and secondary forestry / Composição da comunidade da fauna do solo e estoque da serapilheira foliar em sistemas agroflorestais e floresta secundária

Agro-Forestry Systems (AFS), in addition to being a means of providing income, can be considered an alternative way of helping conserve biodiversity, both above and below ground. The aim of this study was to evaluate the accumulation of tree leaf litter and its nutrient content as well as the composition of fauna in the soil-litter layer in two Agro-Forestry Systems (AFS-1 and AFS-2), using as reference an area of secondary Forest (SF), in the Quilombola do Campinho da Independência community, Paraty, in the state of Rio de Janeiro (RJ), Brazil. The collection of accumulated leaf litter and soil-litter fauna was carried out from four sample points in each area and at two different seasons of the year, the rainy and the dry season. The leaf litter stock and its nutrient content (Ca, Mg, P, K and N) were measured. The extraction of fauna was carried out according to Tüllgren's method, modifying the Berlese funnel. The stock of accumulated leaf litter differed between the two areas only in the rainy season; the amounts were smaller in AFS-2. In general, the Agro-Forestry Systems were very similar to the secondary forest in terms of levels and/or stock of nutrients in the majority of cases, at least in one of the seasons studied. The composition of the soil fauna groups in the Agro-Forestry System (AFS-1 and AFS-2) had a high degree of similarity to that found in the forest, and these systems mainly favour the populations of groups like Collembola and Formicidae.

Os sistemas agroflorestais (SAFs) além de proporcionarem geração de renda, podem ser considerados como uma alternativa para conservação da biodiversidade, tanto acima quanto abaixo da superfície do solo. O objetivo desse estudo foi avaliar o estoque de serapilheira acumulada e seus estoques de nutrientes, bem como, a composição da fauna do conjunto solo-serapilheira, em dois sistemas agroflorestais (SAF-1 e SAF-2), utilizando como referência uma área de floresta secundária (FS), na comunidade Quilombola do Campinho da Independência, Paraty - RJ. A coleta da serapilheira acumulada e da fauna do sistema solo-serapilheira foi realizada a partir de quatro pontos amostrais em cada área, em duas épocas do ano, seca e chuvosa. Foi quantificado o estoque de serapilheira foliar, e seus estoques e teores de nutrientes (Ca, Mg, P, K e N). A extração da fauna foi realizada a partir do método modificado de Tüllgren, baseado no funil de Berlese. O estoque de serapilheira foliar acumulada só variou entre as áreas na estação chuvosa, sendo os menores valores quantificados no SAF-2. De maneira geral, os sistemas agroflorestais apresentaram semelhanças em comparação com a floresta para a maioria dos teores e/ou estoques de nutrientes, em pelo menos uma das épocas de avaliação. A composição dos grupos da fauna do solo dos sistemas agroflorestais (SAF-1 e SAF-2) apresentou um elevado grau de similaridade com a floresta, e estes sistemas favoreceram principalmente as populações de grupos como os Collembola e Formicidae.

Soil microbiological properties and enzyme activity in agroforestry systems compared with monoculture, natural regeneration, and native Caatinga / Propriedades microbiológicas e atividade enzimática do solo sob sistemas agroflorestais comparado com monocultura, regeneração natural e caatinga nativa

The objective of this study was to evaluate the influence of agroforestry systems of different ages (AFS1: one-year old; AFS5: five-years old) on the biological attributes of soil; the following systems were used for comparison: a slash-and-burn (SBF) farming area, Caatinga which has been undergoing regeneration for 6 years (CaR6), and native Caatinga (NCa) in Brazil. Enzyme activity, abundance and composition of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), and production of glomalin-related soil proteins (GRSP) were evaluated at soil depths of 0­0.05 m. AMF species composition in the AFS was more similar to that in the NCa than in the SBF and CaR6 systems. In the rainy season, sporulation was most abundant in the AFS-1, CaR6, and SBF systems, whereas GRSP concentrations were highest in the AFS5 during the dry season. Acid phosphatase and arylsulfatase enzyme activity was lower in the AFS1 soils than in the NCa and SBF soils (rainy period), and levels of ß-glucosidase and fluorescein diacetate hydrolysis in the AFS were equal to or higher than those in the NCa in the dry season but lower in the rainy season. AFS thus appear to promote the maintenance of soil biological quality, and may be more sustainable than SBF farming systems in the Brazilian Caatinga over the long term.

O objetivo do estudo foi avaliar a influência de sistemas agroflorestais (AFS1: um ano de idade; AFS5: cinco anos de idade), nos atributos biológicos do solo usando como referência, uma área de agricultura de corte e queima (SBF), Caatinga em regeneração há 6 anos (CaR6), e Caatinga nativa (NCa), in Brasil. A atividade enzimática, a abundância e composição dos fungos micorrízicos arbusculares (AMF), e a produção de proteína do solo relacionada à glomalina (GRSP) foram avaliados, na profundidade de 0-5 cm do solo. A composição das espécies de AMF nos AFS foi mais semelhante a observada na NCa, do que os sistemas SBF e CaR6. Na estação chuvosa, a esporulação foi mais abundante em AFS-1, CaR6 and SBF quando comparada as outras áreas, enquanto a GRSP apresentou maiores teores no AFS5 no período seco. AFS1 apresentou atividade da fosfatase ácida e arilsulfatase inferiores tanto a NCa quanto a SBF, no período chuvoso. No período seco, a atividade de ß-glicosidase e a hidrólise do diacetato de fluoresceína (FDA) na AFS foram iguais ou superiores a Nca, mas menor no período chuvoso. Verifica-se que os AFS são potenciais para a manutenção da qualidade biológica do solo, podendo, em longo prazo, serem mais sustentáveis que a SBF, em ambiente de Caatinga.

Space-time variability of the Roncador river basin in the change of land use and cover and its correlation with climatic variables / Variabilidade espaço-temporal da bacia hidrográfica do rio roncador na mudança do uso e cobertura do solo e sua correlação com variáveis climáticas

The objective of this study was to evaluate the space-time dynamics of the soil use and occupation of the Rio Roncador river basin between 1985 and 2010. The scenes were classified by two methods (partially unsupervised - K-Means and supervised - Maximum likelihood), the Thematic Mapper sensor products on the LANDSAT 5 orbital platform were used for both images of a 25-year time series (1985 to 2000). In order to measure the accuracy of the field the computer application Google Earth was used, in which nine classes (urban area, agricultural area, pasture, exposed soil, native forest, secondary vegetation, mangrove, altitude field and water) were collected. A multiple linear regression was performed, correlating the Normalized Difference Vegetation Index - mean NDVI (dependent variable) with the independent climatic variables (global solar radiation - MJm-2day-1, average air temperature - °C, relative humidity -%, evapotranspiration - mm d-1, and rain - mm). According to the general classification by Kappa parameter of the images for 2005 and 2010, they were identified as very good (68% and 74%). These results confirm that the Roncador River Basin is undergoing transformation in its landscape, with an average reduction of -49% in native vegetation areas due to the increase in urban areas (25%) and agriculture (31%). The statistical analysis showed that rainfall and air temperature were the only variables that presented significant sigma (0.04) and (0.02). The obtained coefficient of determination indicated that 47% of the variations of the "vegetation index" are explained by the environmental variables.

O objetivo deste estudo foi de analisar espaço-temporalmente a dinâmica do uso e ocupação do solo da bacia hidrográfica do Rio Roncador, localizada no município de Magé no Estado do Rio de Janeiro, entre os anos de 1985 a 2010. As cenas foram classificadas por dois métodos (parcialmente nãosupervisionada ­ K-Means e supervisionada ­ Máxima Verossimilhança), para ambos foram utilizados os produtos abordo da plataforma orbital LANDSAT 5 do sensor Thematic Mapper, para as imagens de uma sérietemporal de 25 anos (1985 a 2000). Para a aferição como verdade de campo utilizou-se se o aplicativo computacional Google Earth, no qual foram coletadas nove classes (área urbana, área agrícola, pastagem, solo exposto, floresta nativa, vegetação secundária, manguezal, campo de altitude e água). Foi feita uma regressão linear múltipla, correlacionando o Índice de Vegetação da Diferença Normalizada - NDVI médio (variável dependente) com as variáveis climáticas independentes (radiação solar global - MJm-2dia-1, temperatura média do ar - °C, umidade relativa do ar - %, evapotranspiração ­ mm d-1, e chuva - mm). Segundo a classificação geral pelo parâmetro Kappa das imagens para os anos de 2005 e 2010 estas foram identificadas como muito bom (68% e 74%). Estes resultados comprovam que a Bacia Hidrográfica do Rio Roncador está passando por transformação em sua paisagem, com redução média de (-49%) das áreas de vegetação nativa por aumento de áreas como urbana (25%) e agricultura (31%). A análise estatística evidenciou que a variável climática chuva e temperatura do ar foram às únicas que apresentaram sigma significativo (0.04) e (0.02), a regressão múltipla com R2 de 0.47, que significa que 47% das variações do "índice de vegetação" são explicados pelas variáveis ambientais.

Spatial dependency and correlation of properties of soil cultivated with oil palm, Elaeis guineensis, in agroforestry systems in the eastern Brazilian Amazon / Dependência espacial e correlação das propriedades do solo cultivado com dendezeiro, Elaeis guineensis, em sistemas agroflorestais na Amazônia Oriental

Geostatistics is a tool that can be used to produce maps with the distribution of nutrients essential for the development of plants. Therefore, the present study aimed to analyze the spatial variation in chemical attributes of soils under oil palm cultivation in agroforestry systems in the eastern Brazilian Amazon, and their spatial dependence pattern. Sixty spatially standardized and georeferenced soil samples were collected at each of three sampling sites (DU1, DU2, and DU3) at 0-20 cm depth. Evaluated soil chemical attributes were pH, Al3+, H+Al, K+, Ca2+, Mg2+, cation exchange capacity (CEC), P, and organic matter (OM). The spatial dependence of these variables was evaluated with a semivariogram analysis, adjusting three theoretical models (spherical, exponential, and Gaussian). Following analysis for spatial dependence structure, ordinary kriging was used to estimate the value of each attribute at non-sampled sites. Spatial correlation among the attributes was tested using cokriging of data spatial distribution. All variables showed spatial dependence, with the exception of pH, in one sampling site (DU3). Highest K+, Ca2+, Mg2+, and OM levels were found in the lower region of two sampling sites (DU1 and DU2). Highest levels of Al3+ and H+Al levels were observed in the lower region of sampling site DU3. Some variables were correlated, therefore cokriging proved to be efficient in estimating primary variables as a function of secondary variables. The evaluated attributes showed spatial dependence and correlation, indicating that geostatistics may contribute to the effective management of agroforestry systems with oil palm in the Amazon region.

A geoestatística é uma ferramenta utilizada para produzir mapas de distribuição de nutrientes essenciais para o desenvolvimento das plantas. O presente estudo teve como objetivo analisar a variação espacial dos atributos químicos do solo sob cultivo de dendê em sistemas agroflorestais na Amazônia Oriental brasileira, e seu padrão de dependência espacial. Sessenta amostras de solo espacialmente padronizadas e georreferenciadas foram coletadas em cada um de três locais de amostragem (UD1, UD2 e UD3), na profundidade de 0-20 cm. Os atributos químicos do solo avaliados foram: pH, Al3+, H+Al, K+, Ca2+, Mg2+, capacidade de troca catiônica do solo (CTC), P e matéria orgânica (MO). A dependência espacial dos atributos foi avaliada com análise semivariográfica, ajustando-se três modelos teóricos (esférico, exponencial e gaussiano). Após a análise de dependência espacial, a krigagem ordinária foi empregada para estimar os valores de cada atributo em locais não amostrados. A correlação espacial entre os atributos foi testada utilizando a cokrigagem para espacialização dos dados. Todas as variáveis mostraram dependência espacial, exceto pH em UD3. Os maiores teores de K+, Ca2+, Mg2+ e MO foram encontrados na região mais baixa da paisagem, em UD1 e UD2. Os maiores teores de Al3+ e H+Al foram observados na região mais baixa da paisagem, em UD3. Algumas variáveis foram correlacionadas, portanto a cokrigagem mostrou-se eficiente na estimativa das variáveis primárias em função das secundárias. Os atributos avaliados mostraram dependência e correlação espacial, indicando que a geoestatística pode contribuir para o manejo efetivo de sistemas agroflorestais com dendê na região amazônica.

Changes in past global solar radiation based on climate models and remote sensing in the state of Rio de Janeiro, Brazil / Mudanças ocorridas da radiação solar global passada baseado em modelos climáticos e sensoriamento remoto no estado do Rio de Janeiro, Brazil

The objective of this study was to perform a temporal and spatial analysis of the changes in the past global solar radiation based on climate models and remote sensing data in the State of Rio de Janeiro, Brazil for the baseline period (1961-1990). Data from two climate models - the Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis and Geophysical Fluid Dynamic Laboratory, were used for the A1B intermediate scenario, data from Conventional Weather Stations and orbital sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) MODIS Land Cover Type (MCD12Q1). The results of the Spatial Dependence Degree indicate that the best model to represent the global solar radiation is CCCMA-Exponential dry 70.01 and rainy 0.21 respectively. It was possible to verify that in places where the areas are occupied by forests there was reduction of global solar radiation for both dry and rainy periods of approximately 13 MJ m-2d-1. These results indicate that these forest areas can function as islands of freshness, while maintaining the thermal comfort balanced. It was concluded that the dry period had the highest values of solar radiation compared to the rainy (57%), which can be justified by the occurrence of fires in Rio de Janeiro.

O objetivo deste estudo foi realizar uma análise temporal e espacial das mudanças ocorridas da radiação solar global passada baseado em modelo climáticos e sensoriamento remoto no Estado do Rio de Janeiro, Brasil para o período baseline (1961-1990). Utilizaram-se dados de dois modelos climáticos o Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis) e Geophysical Fluid Dynamic Laboratory para o cenário intermediário A1B, dados de Estações Meteorológicas Convencionais e do sensor orbital Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) MODIS Land Cover Type (MCD12Q1). Os resultados do Grau de Dependência Espacial indicam que o melhor modelo que representa a radiação solar global é o CCCMA-Exponencial seco 70.01 e chuvoso de 0.21 respectivamente. Foi possível verificar que em locais onde as áreas são ocupadas por florestas houve redução da radiação solar global para os dois períodos seco e chuvoso de aproximadamente 13 MJ.m-2.dia-1. Estes resultados indicam que estas áreas de florestas podem funcionar como ilhas de frescor, mantendo o conforto térmico equilibrado. Conclui-se que o período seco apresentou maiores valores de radiação solar em comparação ao chuvoso (57%), que pode ser justificado pela ocorrência de queimadas no Rio de Janeiro.

Determining vegetation dynamics through the enhanced vegetation index and meteorological variables for the ribeirão Cachimbal basin, Rio de Janeiro-Brazil / Dinâmica da vegetação através do enhanced vegetation index e variáveis meteorológicas para a bacia do ribeirão Cachimbal, Rio de Janeiro-Brasil

The objective of this study was to analyze a spatiotemporal study of the vegetation dynamics of the hydrographic basin of the Ribeirão Cachimbal in Rio de Janeiro (Brazil), based on Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer imagery acquired by the TERRA satellite. A total of 23 images were used for each year of El Niño (2005 and 2015), 250-m-resolution images from collection 006 of the 16-day Enhanced Vegetation Index (MOD13Q1) product were used. Daily rainfall and temperature data were obtained from a conventional meteorological station at Resende (Rio de Janeiro State), which were made available by the National Institute for Meteorology of Brazil. Simple linear regression analysis was performed to evaluate the dependence of the temporal series of vegetation as a function of the daily series of rainfall and temperature in terms of the significance of their correlation coefficients. Multivariate analysis of the main components was also undertaken. The results of the simple linear regression between the vegetation index and meteorological variables (temperature and rainfall) were significant in the respective years (p-value < 5%), except for rainfall in 2015, which presented a value of 0.06 (p-value < 25%). Observing the trend, both years (2005 and 2015 showed an increase in vegetation in the study area (Z = 0.37 and 0.24, respectively). By quantifying the values of the respective vegetation classes, it was possible to verify that a reduction of 40% had occurred in areas with dense vegetation coverage by 2015. The vegetation dynamics of the Ribeirão Cachimbal basin are influenced by rainfall and temperature variables and they have greatest correlation in spring and summer.

O objetivo deste estudo foi de analisar espaço-temporalmente a dinâmica da vegetação da bacia hidrográfica do Ribeirão Cachimbal, Rio de Janeiro, Brasil. Foram utilizadas um total de 23 imagens para cada ano de El Niño (2005 e 2015) do sensor Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer a bordo do satélite TERRA, da coleção 006 com resolução espacial de 250 metros do produto de 16 em 16 dias Enhanced Vegetation Index (MOD13Q1). Os dados de chuva e temperatura diários foram obtidos da Estação Meteorológica Convencional de Resende, Rio de Janeiro, disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia. Foi realizada uma análise de regressão linear simples para avaliar a dependência da série temporal da vegetação em função das séries diárias de chuva e de temperatura e a significância dos coeficientes de correlação. E também uma análise multivariada dos componentes principais. O resultado da regressão linear simples entre as variáveis índice de vegetação e meteorológicas (temperatura e chuva), foram significativas nos respectivos anos (p-value < 5%), exceto para a variável chuva no ano de 2015 que apresentou 0,06% para um p-value menor que 25%. Observando a tendência, em ambos os anos (2005 e 2015) foi verificado o aumento da vegetação na área de estudo (Z = 0,37 e 0,24). Quando quantificados os valores das respectivas classes de vegetação podese verificar que ocorreu uma redução de 40% da classe Dense vegetation em 2015. A dinâmica da vegetação da bacia do ribeirão Cachimbal é influenciada pelas variáveis climáticas chuva e temperatura, sendo a maior correlação na estação de primavera e verão.

Physical attributes of the river basin of Roncador river associated to the landscape change in the municipality of Magé, Rio de Janeiro-Brazil / Atributos físicos da bacia hidrográfica do rio Roncador associados a mudança da paisagem no município de Magé, Rio de Janeiro-Brasil

The objective of this study was to conduct a temporal analysis of biophysical attributes of the river basin of Rio Roncador, located in the municipality of Magé, Rio de Janeiro. SRTM data were used for the determination of the river basin morphometry and two images of the orbital platform Landsat5 TM sensor (01/28/1986 and 02/15/2010) applied the SEBAL algorithm to characterize the landscape dynamics. The results indicate that The river basin has a drainage area equivalent to 186.21 km2, perimeter 101.78 km, circularity index equal to 0.22, form factor 0.26 and compares index 2.09. These results indicate that the river basin is not prone to flooding, mainly due to its elongated form. It was possible to verify that in the interval of 24 years, degradation occurred in the region beyond the change in the coverage of the soil of the river basin. The results indicated a tendency of reduction in the areas of permanent preservation -13.4% of the river basin. It is concluded that anthropogenic actions were able to alter the surface cover of the soil and that, by the way, may have influenced the water dynamics of the river basin.

O objetivo deste estudo foi realizar uma análise temporal de atributos biofísicos da bacia hidrográfica do Rio Roncador, localizado no município de Magé, Rio de Janeiro. Utilizaram-se dados do SRTM para a determinação da morfometria da bacia hidrográfica e duas imagens da plataforma orbital Landsat5 sensor TM (28/01/1986 e 15/02/2010) aplicado o algoritmo SEBAL para caracterizar a dinâmica da paisagem nesse período. Os resultados indicam que a bacia hidrográfica possui uma área de drenagem equivalente a 186,21 km2, perímetro de 101,78 km, índice de circularidade igual a 0,22, fator forma de 0,26 e índice de compacidade de 2,09. Estes resultados indicam que a bacia hidrográfica não é propícia a enchentes, devido principalmente a sua forma alonga. Foi possível verificar que no intervalo de 24 anos ocorreu degradação na região além da mudança na cobertura do solo da bacia hidrográfica. Os resultados obtidos indicaram uma tendência de redução nas áreas de preservação permanente de -13,4% da bacia hidrográfica. Conclui-se que ações antropogênicas foram capazes de alterar a cobertura superficial do solo e que por sinal podem ter influenciado a dinâmica hídrica da bacia hidrográfica.

Physical parameters of the cachimbal river sub-basin associated to landscape change in Pinheiral-RJ, Brazil / Parâmetros físicos da sub-bacia do rio cachimbal associada à mudança de paisagem em Pinheiral-RJ, Brasil

The objective of this study was to characterize the physical parameters of the Cachimbal River Watershed, located in Pinheiral, Rio de Janeiro State, Brazil, and to use the resulting data to identify degradation risks. To achieve this purpose, a Hydrologically Consistent Digital Elevation Model (HCDEM) was generated using contour line, river path, and area boundary data extracted from topographic maps of the cities of Volta Redonda (Page SF-23-ZAV-2) and Piraí (Page SF-23-Z-VI-1). These maps were obtained from the Brazilian Institute of Geography and Statistics, and were rendered at a scale of 1:50,000 ArcGISs version 10.5 software was used to generate the HCDEM, from which the physical parameters were extracted. Results showed that the altitude of the area ranges from 360 m to 740 m, while the slope varies heterogeneously from 6% to 28%. The sub-basin has a total area of 104.15 km², a perimeter of 63.41 km, a main channel length of 21.79 km, and a 5th-order dendritic drainage network. Other parameters include a compactness coefficient of 1.74, a form factor of 0.34, and a circularity ratio of 0.33. These values indicate that the sub-basin is not prone to floods because of its elongated shape. Meanwhile, drainage density was 2.60 km km-2, while river density was 5.5 channels km-2; these parameters indicate excellent performance and high potential to generate new channels. Although the roughness coefficient indicates that the area is suitable for agricultural development, the roughness index demonstrates the need to adopt more nuanced agricultural practices that account for the particular features of the area, such as topographic variation and soil characteristics.

O objetivo deste estudo foi caracterizar os parâmetros físicos da sub-bacia hidrográfica do ribeirão Cachimbal, Pinheiral-RJ, Brasil, a fim de se identificar os riscos à degradação. Para isso foi gerado o Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente (MDEHC) através a partir das cartas topográficas dos municípios de Volta Redonda (Folha SF-23-Z-A-V-2) e Piraí (Folha SF-23-Z-VI-1), obtidas no Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística na escala de 1:50.000, onde foram extraídas as curvas de nível, rios e limite. A confecção foi realizada utilizando o software ArcGIS versão 10.5. A obtenção dos parâmetros físicos foi realizada sob o MDEHC. Verificou-se que a altimetria varia de 360m a 740m e a declividade de 6% a 28%, estando elas apresentando padrão de distribuição heterogêneo. A sub-bacia possui área total de 104.15 km², perímetro de 63.41 km, com comprimento do canal principal de 21.79 km e rede de drenagem de 5ª ordem, com padrão dendrítico; coeficiente de compacidade (Kc) de 1.74; coeficiente de forma (Kf) de 0.34, índice de circularidade (IC) de 0.33; que indicam que a sub bacia não apresenta propensão a enchentes, pois possui formato alongado. Os valores encontrados para densidade de drenagem (Dd) foram de 2.60 km km-2 e a para densidade hidrográfica (Dh) de 5.5 canais km-2, o que classificou a área com Dd muito boa e Dh com elevado potencial para gerar novos canais. Dessa forma o escoamento superficial ocorre de forma lenta, e a formação de processos erosivos ocorre gradualmente. Apesar do coeficiente de rugosidade (Cr) indicar aptidão agrícola para agricultura, o índice de rugosidade (Ir) verificado, demonstra a necessidade da adoção de um conjunto de práticas agrícolas mais conservacionistas, levando em levando em consideração as particularidades da área, com destaque para as variações do relevo e características do solo associadas à paisagem da bacia hidrográfica.

Silvicultural performance of five forest species in the central Brazilian Amazon / Desempenho silvicultural de cinco espécies florestais na Amazônia central brasileira

ABSTRACT Planting of forest species of timber interest helps to reduce the deforestation pressure on the Amazon forest, promotes sustainable development of the producing region and generates ecological benefits. The objective of this work was to evaluate the survival rate and growth of four native (Swietenia macrophylla, Parkia decussata, Dipteryx odorata and Jacaranda copaia) and one exotic (Acacia mangium) species in monospecific plantations (spacing of 2 x 2 m) established on areas previously used for grazing, in Itacoatiara, State of Amazonas, Brazil. When the trees were four years old, we collected biometric data [height at 1.30 m (DBH, cm), crown projection area (CPA, m2), total height (Ht, m), commercial cylinder volume (Vcyl, m3 ha-1)], and qualitative data from visual diagnosis [survival rate (S, %), nutritional status (NS, G = good, D = deficient, %), and phytosanitary status (PS, S = satisfactory, N = non-satisfactory, %)]. Three plots of 128 m2, with 32 plants each, were evaluated for each species. Jacaranda copaia, followed by Dipteryx odorata and Parkia decussata, were the recommended species for planting in areas with edaphoclimatic conditions similar to those of the present work, due to their better performance according to most of the variables.

RESUMO Plantios de espécies florestais de interesse madeireiro contribuem para diminuir a pressão sobre a floresta amazônica, proporcionam o desenvolvimento sustentável na região e geram benefícios ecológicos. Este estudo objetivou avaliar a sobrevivência e o crescimento de quatro espécies nativas (Swietenia macrophylla, Parkia decussata, Dipteryx odorata e Jacaranda copaia) e uma exótica (Acacia mangium), em plantios monoespecíficos (espaçamento de 2 x 2 m) estabelecidos em áreas anteriormente ocupadas por pastagem, em Itacoatiara, Amazonas. Aos quatro anos de idade, foram obtidos dados biométricos [diâmetro à altura de 1,30 m do solo (DBH, cm), área de projeção de copa (CPA, m2), altura total (Ht, m), volume comercial do cilindro (Vcyl, m3 ha-1)], e dados qualitativos obtidos por diagnose visual [taxa de sobrevivência (S; %), estado nutricional (NS, G: bom; D: deficiente; %) e estado fitossanitário (PS, S: satisfatório; NS: não-satisfatório; %). Para cada espécie considerou-se três parcelas de 128 m2, cada uma com 32 plantas. Jacaranda copaia, seguida de Dipteryx odorata e Parkia decussata, foram as espécies mais recomendadas para o plantio em áreas com condições edafoclimáticas semelhantes às do presente trabalho, devido ao seu melhor desempenho para a maioria das variáveis.

Natural regeneration in anthropogenic environments due to agricultural use in the cerrado, Uberaba, MG, Brazil / Regeneração natural em ambientes antropizados por usos agrícolas no cerrado, Uberaba, MG, Brasil

Evidence of environmental impact on the Cerrado is characterised by the presence of large homogeneous pastures and agricultural areas, with the presence of very fragmented and scattered forest fragments. When these areas are abandoned due to low productivity, natural regeneration begins, which is influenced by environmental factors. The goal of the present study was to evaluate the forest cover temporal dynamics in anthropogenic areas and the influence of climate on natural regeneration in the Cerrado. The study site was an anthropogenic area that has been protected against the entrance of domestic animals and agriculture since 2002. Environments were identified, and natural regeneration dynamics were analysed by the use of vegetation indices calculated from satellite images. Statistical analysis Non-parametric Mann-Kendall was used to check the trend of the rain and the Normalized Difference Vegetation Index, multivariate analysis to verify the correlations and groups between the years of occurrence of El Niño and La Niña and the values of Normalized Difference Index. Natural regeneration in the Cerrado increased over time and was positively correlated with rainfall incidence. The process of recovery of degraded areas by natural regeneration technique proved efficient in the Cerrado, however, natural regeneration is negatively influenced by the weather phenomenon El Niño.

No Cerrado a evidencia dos impactos ambientais são as grandes áreas homogêneas com pastagens e agricultura, com a presença de fragmentos florestais muito fragmentados e esparsos. Quando as áreas são abandonadas devido à baixa produtividade, inicia-se o processo de regeneração natural, com influência dos fatores ambientais. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a dinâmica temporal da cobertura florestal em áreas antropizadas e a influência das condições climáticas no processo de regeneração natural no Cerrado. Para tanto, foi utilizada uma área antropizada protegida contra a entrada de animais domésticos e explorações agrícolas desde 2002. A identificação dos ambientes e a dinâmica do processo de regeneração natural foram obtidas por meio de imagens orbitais com o cálculo do índice de vegetação. A análise estatística não-paramétrica de Mann-Kendall foi utilizada para verificar a tendência da chuva e do Normalized Difference Vegetation Index, a análise multivariada para verificar as correlações e agrupamentos entre os anos de ocorrência de El Niño e La Niña e os valores do Normalized Difference Index. A dinâmica do processo de regeneração natural no Cerrado apresentou um padrão crescente em função do tempo e uma correlação positiva com a incidência de chuvas. O processo de recuperação de áreas degradadas pela técnica de regeneração natural mostrou se eficiente no Cerrado, no entanto, a regeneração natural é influenciada negativamente pelo fenômeno climático El Niño.

Organic phosphorus fractions in soil chronosequence of cane sugar in burnt savannah goiano / Frações do fósforo orgânico no solo em cronossequência de cana-de-açúcar queimada no cerrado goiano

Phosphorus (P) is an important macronutrient for plant development. The distribution of its forms in the soil depends on geochemical, biological and anthropogenic processes. The characterization of these compartments favors the understanding of this nutrient cycle. The objective of this work was to evaluate the total P contents and organic P fractions of Red Latosol samples in areas with different management systems in the State of Goiás, Brazil. The study was conducted in sugarcane areas in which the sugarcane harvest was performed with previous straw burning for 1 (CN1), 5 (CN5), 10 (CN10) and 20 (CN20) years, plus an area with native vegetation (NV) of the Cerrado biome, and an area with pasture (PA). Quantification of P fractions was performed by extraction with NaHCO3, H2SO4 and NaOH. The CN20 area had the highest total P values up to 0.40 m deep compared with the others, while the CN5 area had values in the layer 0.40-0.60 m similar to those found for CN20. Regarding the inorganic labile P fraction, the largest contents were also found in the area CN20 up to 0.30 m deep. The P fraction extracted by NaOH had the highest proportions among the systems evaluated, although this fraction is considered little labile, it is quite dynamical in tropical soils.

O fósforo (P) é um importante macronutriente para o desenvolvimento vegetal. A distribuição de suas formas no solo está condicionada por processos geoquímicos, biológicos e ações antrópicas. A caracterização desses compartimentos favorece o entendimento do ciclo desse nutriente. O objetivo desse trabalho foi avaliar o teor de P total e das frações de P orgânico de amostras de Latossolo Vermelho em áreas com diferentes sistemas de manejo ao estado de Goiás. O estudo foi realizado em áreas de cana-de-açúcar, de 1 (CN1), 5 (CN5), 10 (CN10), 20 (CN20) anos, onde a colheita da cana é feita com a prática da queima prévia da palhada antes da colheita e adicionalmente uma área de cerrado (VN) e pastagem (PA). A quantificação das frações de P foram obtidas empregando-se extrações com NaHCO3, H2SO4 e NaOH. A área CN20 apresentou os maiores valores de Pt quando comparadas as demais até 0,40 m de profundidade, já para a camada de 0,40-0,60 m a área CN5 apresentou valores semelhantes aos verificados para CN20. Para a fração lábil inorgânica os maiores teores de P também foram observados na área CN20 até 0,30 m de profundidade. A fração extraída com NaOH apresentou as maiores proporções de P entre os sistemas avaliados, apesar dessa fração ser considerada pouco lábil, em solos de regiões tropicais se apresenta como forma bastante dinâmica.

Soil attributes and c and n variation in histosols under different agricultural usages in the state of Rio de Janeiro, Brazil / Atributos edáficos e variação de c e n em organossolos sob diferentes usos agrícolas no estado do Rio de Janeiro, Brasil

Histosols are a natural reservoir of C in the soil, and their drainage followed by other farming practices leads to subsidence and soil organic matter transformations. The objective of this study was to evaluate the influence of use and management of Histosols, by means of: characterizing chemical and physical properties, and the content of SOM and humic fractions; and quantifying C and N stocks. In addition, to obtain preliminary data on greenhouse gas emissions (CO2, N2O) in Histosol areas with different agricultural practices. Three areas were selected with similar soil and environment, two in Macaé municipality, under pasture, and with bean annual crop rotation, and the third in Santa Cruz, Rio de Janeiro city, cultivated with cassava (Manihot esculenta). The attributes evaluated were: physical - bulk density (BD), particle density (Dp), organic matter density (OMD), mineral matter (MM), mineral residue (MR), aggregate stability; and chemical - pH, exchangeable cations, soil organic matter (SOM), carbon in the humin (HUM-C), humic acid (HAF-C) and fulvic acid (FAF-C) fractions; stocks of C and N; and flux of CO2 and N2O. In general, the area cultivated with cassava had the highest values for exchangeable cations, as a result of fertilizer and soil management practices. The cassava site showed the highest values of BD and Dp; total volume of pores; MM, MR and OMD and higher degree of transformation of SOM; indicating higher alteration of Histosols properties under this usage. In all sites, the C levels indicated dominance of humin fraction. The SOM and C and N stocks were highest in the pasture, indicating preservation of organic matter, with values from 115.92 to 99.35Mg ha-1 of C e 8.35 to 4.45 Mg ha-1 for N. The values of CO2-C flux were within the range proposed by the IPCC, where the highest emission was 0.09 Mg CO2 ha-1 day-1 in the pasture site. The values of N2O-N flux were lower than proposed by the IPCC, with the highest value (270 g N2O-N m-2 day-1) in the area under beans (crop rotation). In general, the multivariate analyses discriminated the sites and the pasture was the usage that least affected the Histosols properties.

Os Organossolos são reservatório natural de C no solo e sua drenagem seguida por práticas agrícolas leva a subsidência e transformações na matéria orgânica do solo. O objetivo do estudo é avaliar a influencia do uso e manejo de Organossolos, através da: caracterização de propriedades químicas e físicas, conteudo de matéria orgânica do solo e frações húmicas; e quantificação de estoques de C e N. Ainda, obter dados preliminares sobre emissão de gases de efeito estufa (CO2, N2O) em áreas de Organossolos com diferentes usos agrícolas. Foram selecionadas três áreas com solos e ambientes semelhantes, duas no município de Macaé, sob pastagem e feijão com rotação de lavouras, e a terceira em Santa Cruz na cidade do Rio de Janeiro, com mandioca (Manihot esculenta). Os atributos avaliados foram: físicos - densidade do solo (Ds), densidade de partículas (Dp), densidade de matéria orgânica (DMO), material mineral (MM), resíduo mineral (RM), estabilidade de agregados; químicos - pH, cátions trocáveis, matéria orgânica do solo (MOS), carbono nas frações humina (HUM-C), ácido húmico (FAH-C) e ácido fúlvico (FAF-C); estoques de C e N; e fluxo de CO2 e N2O. A área de mandioca apresentou maiores valores de cátions trocáveis como resultado das práticas de adubação e manejo do solo. A área de mandioca apresentou Ds e Dp, volume total de poros, e valores de MM e RM e DMO mais elevados, e maior grau de transformação da matéria orgânica, indicando maior alteração das propriedades do Organossolo com esse uso. Em todas as áreas, os teores de C indicaram predomínio da humina. Os valores de MOS e estoques de C e N foram maiores na pastagem, indicando melhor preservação da matéria orgânica, com valores variando de 115,92-99,35Mg ha-1 de C e 8,35-4,45 Mg ha-1para N. Os valores de fluxo de CO2 estão de acordo com o IPCC, sendo o mais elevado de 0,09 mg de CO2 ha-1 dia- 1 na pastagem. Para N2O os fluxos foram menores que o proposto pelo IPCC, com o maior valor de 270 g N2O -N m-2 dia-1 na área com feijão. Em geral, a análise multivariada discriminou as áreas e a pastagem foi o uso que menos afetou as propriedades dos Organossolos.

Deposition and nutritional quality of the litter of pure stands of Eucalyptus camaldulensis and Acacia mangium / Aporte e qualidade nutricional da serapilheira de plantios puros de Eucalyptus camaldulensis e Acacia mangium

The aim of this study was to evaluate the contribution of pure stands of Eucalyptus camaldulensis and Acacia mangium for litter deposition and nutrient return in a pit of clay extraction in northern Rio de Janeiro (RJ). We conducted a randomized block design experiment with two treatments and three replications. For the evaluation of the annual deposition of litter and nutrients (N, P, K, Ca and Mg), we used circular collectors during a year (from July 2006 to June 2007). The planting of Acacia mangium in clay extraction pits contributed with the largest annual deposition of litter and with a litter of better quality compared to Eucalyptus camaldulensis, with higher levels of P and N and lower C:N and polyphenol:N ratios. This fact possibly allows higher rates of decomposition by edaphic microorganisms and, hence, a faster release of these nutrients to the soil. In addition, the planting of legumes showed higher annual deposition of P and N.

O objetivo deste estudo foi avaliar a contribuição de plantios puros de Eucalyptus camaldulensis (Eucalipto) e Acacia mangium (Acácia) na deposição de serapilheira e retorno de nutrientes em uma cava de extração de argila na região norte fluminense (RJ). Realizou-se um experimento, cujo delineamento utilizado foi o de blocos casualizados com dois tratamentos e três repetições. Para a avaliação do aporte anual de serapilheira e nutrientes (N, P, K, Ca e Mg), utilizaram-se coletores circulares, durante o período de um ano (julho de 2006 a junho de 2007). O plantio de Acacia mangium na cava de extração de argila contribuiu com o maior aporte anual de serapilheira total, bem como, uma serapilheira de melhor qualidade em relação ao Eucalyptus camaldulensis, apresentando maiores teores de P e N e menores relações C:N e Polifenol:N. Este fato possivelmente permite maiores taxas de decomposição pelos microrganismos edáficos, e consequente mais rápida liberação desses nutrientes para o solo. Além disso, o plantio da leguminosa apresentou maior aporte anual de P e N.

Ciclagem de nutrientes em diferentes estádios sucessionais da Mata Atlântica na bacia do rio Paraíba do Sul, RJ / Nutrient cycling in different successional stages of forest atlantic in river basin sul Paraíba, RJ

Em ecossistemas florestais, o aporte e decomposição da serapilheira constituem o principal meio de transferência de nutrientes para o solo, sendo de grande importância para a sustentabilidade desses sistemas. Contudo, ainda são incipientes os estudos sobre a influência de estágios de sucessão na dinâmica da ciclagem de nutrientes em florestas secundárias, principalmente as localizadas em áreas de relevo movimentado, onde concentram-se grande parte dos fragmentos da Mata Atlântica na região sudeste do Brasil. Este trabalho teve como objetivo estudar a ciclagem de nutrientes em diferentes estágios de sucessão de uma Floresta Estacional Semidecidual Submontana, por meio da estimativa da deposição mensal e anual de serapilheira, do aporte de nutrientes e da taxa de decomposição do material foliar. Foram selecionadas três áreas com diferentes estádios sucessionais, localizadas em Pinheiral, RJ: floresta em estádio inicial (FEI), floresta em estádio médio (FEM) e floresta em estádio avançado (FEA). A produção de serapilheira foi avaliada mensalmente durante um ano (abril/2009 a março/2010) por meio de coletores cônicos de 0,21m2. A serapilheira foi seca, estratificada nas frações folhas, ramos, materiais reprodutivos e outras (frações não identificáveis), e pesada. Foram determinados os teores dos macronutrientes N, P, K, Ca e Mg para a serapilheira produzida. A decomposição do material foliar foi avaliada durante 120 dias, utilizando-se sacolas de decomposição. A deposição anual de serapilheira foi estimada em 7,47 Mg ha-1 na FEI; 8,96 Mg ha-1 na FEM e 14,7 Mg ha-1 na FEA, com a fração foliar representando, respectivamente, 86,4%, 80,7% e 66,1% do total aportado. Os teores e conteúdos de nutrientes, de maneira geral, foram menores na FEI, intermediários na FEM e maiores na FEA. A serapilheira se mostrou como uma importante via de transferência de N e Ca para o solo, destacando-se o N na FEA e o Ca na FEM e FEI. O tempo de meia vida para a FEA foi de 151 dias, seguido pela FEM (217 dias) e FEI (315 dias), observando-se na FEA maiores taxas de decomposição durante todo o período do estudo. Os resultados desse estudo evidenciaram que a idade sucessional afetou a quantidade total de nutrientes produzidos via serapilheira, função da complexidade estrutural em termos de aumento de riqueza de espécies vegetais e área basal. Desta forma, é possível supor que, desde que existam condições favoráveis tais como fontes de propágulos e dispersores, a sucessão florestal secundária, em áreas de relevo acidentado e com solos de baixa fertilidade natural, condicionará a formação de uma floresta nutricionalmente sustentável.

In forest ecosystems, the contribution and decomposition of litterfall are the primary means of transferring nutrients to the soil, being of great importance for the sustainability of these systems. However, studies about the influence of succesional stages in the dynamics of nutrient cycling in secondary forests are scarce, especially those located in relief irregular, where are concentrated much of the Atlantic Forest fragments in southeastern Brazil. This work aimed to study the cycling of nutrients in different successional stages of submontane semideciduous seasonal forest, through of monthly and annual litterfall production, by nutrient availability and the rate of decomposition of leaf material. We studied three areas with different successional stages, located in Pinheiral, RJ: forest in initial stage (FIS), forest in intermediate stage (FINS) and forest in advanced stage (FAS). The litter production was evaluated monthly for one year (April/2009 to March/2010) through conical collector 0,21m2. The litter collected was dried and stratified into leaves, branches, and other reproductive materials (fractions unidentifiable) and weighed. Subsequently, the material was homogenized and N, P, K, Ca and Mg concentrations were determined . The decomposition of leaf material was evaluated for 120 days using litter bags. It was found annual litter of 7.47 Mg ha-1 in FIS, 8.96 Mg ha-1 in FINS and 14.7 Mg ha-1 in FAS, with the leaf fraction representing, respectively, 86.4%, 80.7% and 66.1% of the total contributed. Concentration and content of nutrients, in general, were less in FIS, intermediate in FINS and higher in FAS. The litter was shown to be an important route of transfer of N and Ca to the soil, especially N in FAS and Ca in FINS and FEI. The half-life in FAS was 151 days, followed FINS (217 days) and FIS (315 days), observing the FAS greater loss of material throughout the study period. Ours results showed that the successional age affected the total amount of nutrients produced via litter, according to the structural complexity in terms of increase of plant species richness and basal area. Thereby, one can expect that, provided there are favorable conditions such as sources of propagules and dispersers, secondary forest succession in areas of relief irregular and with low fertility soils, condition the formation of a nutritionally sustainable forest.

Atributos físicos e químicos do solo em sistemas de consórcio e sucessão de lavoura, pastagem e silvipastoril em Santa Teresa, ES / Physical and chemical attributes in systems of the consortium and succession of crops, pasture and silvopastoral in Santa Teresa, Espírito Santo State, Brazil

O uso de sistemas com integração de floresta e pastagem promove alterações favoráveis nos atributos edáficos quando comparados com sistemas somente com pastagens ou lavouras. Este trabalho teve como objetivo avaliar atributos físicos e químicos de solos sob diferentes sistemas de uso em Santa Teresa, ES. Os sistemas foram: lavoura com 15 a 20 anos sob preparo convencional do solo, pastagem nativa de capim colonião (Panicum maximum) com 40 anos e cultivo de eucalipto consorciado com capim colonião em sistema silvipastoril, implantado há cinco anos. As amostras foram coletadas nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-20 cm e foram quantificados a densidade do solo (Ds), volume total de poros (VTP), diâmetro médio ponderado dos agregados (DMP), carbono orgânico total e fracionamento granulométrico, químico e oxidável da matéria orgânica. O sistema silvipastoril apresentou os maiores valores de VTP, carbono das frações húmicas e carbono oxidável (fração F1) em relação às áreas de lavoura e pastagem, sendo que a área de lavoura mostrou os menores valores de DMP, carbono orgânico particulado (COp) e carbono da fração humina (CHUM). Por meio dos atributos físicos ­ Ds, VTP e DMP ­ e químicos ­ COp, carbono das frações húmicas e carbono oxidável (F1, F2 e F3) ­ foi possível evidenciar diferenças entre os sistemas de uso avaliados. O sistema silvipastoril aumentou o VTP (0-5 e 10-20 cm), a agregação do solo (DMP), os teores de COp (10-20 cm), carbono das frações húmicas (10-20 cm) e carbono oxidável (fração F1, 0-20 cm; fração F2, 10-20 cm) em comparação a área de lavoura. Em relação à área de pastagem, o sistema silvipastoril aumentou o VTP (0-5 e 10-20 cm), o DMP e diminuiu a Ds (10-20 cm), assim como também aumentou os teores de carbono das frações húmicas (10-20 cm) e carbono oxidável (F1, 0-10 cm). A introdução de florestas de eucalipto consorciado com pastagem nativa de Panicum maximum favorece o aumento do VTP e das frações da matéria orgânica do solo (frações húmicas e carbono oxidável - fração F1) em relação às áreas de pastagem nativa e lavoura.

The use of integrated systems of forest and grassland promotes favorable changes in soil attributes when compared to systems using only ground with pastures and crops. This study aimed to evaluate some physical and chemical attributes of soils under different land use systems in the Santa Teresa, ES. Were evaluated the systems: crops with 15 to 20 years under conventional tillage system; native pasture of grasses (Panicum maximum) with 40 years; and cultivation eucalyptus intercropped with grasses (Panicum maximum) in silvopastoral system, established five years ago. Samples were collected at depths of 0-5, 5-10 and 10-20 cm. We quantified soil density (BD), total pore volume (TPV), mean weight diameter of aggregates (MWD), total organic carbon and granulometric, chemical and oxidizable fractionation of organic matter. The silvopastoral system had higher TPV, oxidizable carbon (fraction F1) and humic fractions relative areas of crops and pasture. In the area of crops there were lower values of MWD, particulate organic carbon (POC) and carbon in the humin fraction (C-HUM). Through the physical attributes (BS, TPV and MWD) and chemical attributes (POC, carbon in the humic fractions and oxidizable carbon fractions (F1, F2 and F3) was possible to show differences between the systems evaluated. The silvopastoral system increased the TPV (0-5 and 10-20 cm), soil aggregation (MWD), the levels of POC (10-20 cm), humic fractions carbon (10-20 cm) and oxidizable carbon (F1, 0-20 cm; F2, 10-20 cm) compared to the crops area. Regarding the pasture area, the silvopastoral system increased the TVP (0-5 and 10-20 cm ), the MWD and decreased Ds values ( 10-20 cm), as well as increased content of humic fractions carbon (10-20 cm) and oxidized carbon (F1, 0-10 cm).The introduction of eucalyptus forests in the form of a consortium with native pasture of Panicum maximum favors increased of the TPV, and soil organic matter fractions (humic fractions and oxidizable carbon (F1 fraction)) in relation to native pasture and crops systems.

Abundância natural de δ 13C e δ 15N em sistemas de manejo conservacionista no cerrado / Natural abundance of δ 13C and δ 15N in management systems conservation in the cerrado

Diferentes sistemas de uso e manejo do solo modificam o sinal isotópico do 13C e 15N do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a abundância natural de 13C e 15N no perfil do solo em áreas com diferentes sistemas de uso do solo no Cerrado goiano. Foram avaliados dois sistemas com rotação de culturas: integração lavourapecuária - ILP (milho+braquiária/feijão/algodão/soja) e sistema plantio direto - SPD (girassol/milheto/soja/milho). Uma área de Cerrado natural (Cerradão) foi tomada como condição original do solo. Foram coletadas amostras de solo nas camadas de 0,0-10,0; 10,0-20,0; 20,0-30,0; 30,0-40,0; 40,0-50,0; 50,0-60,0; 60,0-80,0 e 80,0-100,0 cm e mensurados o 15N e 13C do solo por meio de espectrômetro de massa. Em relação ao 13C, verificou-se predomínio de plantas C3 no Cerrado e influência das plantas C4 nas áreas de SPD e ILP. Os valores de 15N apresentaram um enriquecimento isotópico de acordo com o aumento da profundidade, com maiores valores de 15N observados nas áreas cultivadas. A substituição da vegetação original de Cerradão para implantação de SPD e ILP acarretou mudanças no sinal 13C, ou seja, após 17 anos de cultivo, a incorporação de carbono das gramíneas nestas áreas proporcionou um aumento do sinal de 13C. A análise isotópica de 15N indicou maior mineralização da matéria orgânica do solo com o aumento da profundidade do solo e com maiores taxas nas áreas cultivadas.

Different land use systems and soil management modify the isotopic signal of soil 13C and 15N. The objective of this study was to evaluate the natural abundance the 13C and 15N in the soil profile in areas with different land use systems in the Cerrado of Goias State, Brazil. We evaluated two systems with crop rotation: croplivestock integration - CLI (corn + brachiaria/beans/cotton/soybean) and no-tillage system - NTS (sunflower/millet/soybean/corn). An area of natural Cerrado (Cerradão) was taken as the original condition of the soil. Soil samples were collected in layers of 0.0 to 10.0, 10.0 to 20.0, 20.0 to 30.0, 30.0 to 40.0, 40.0 to 50.0, 50.0 to 60.0, 60.0 to 80.0 and 80.0 to 100.0 cm, and the measured the 15N and 13C of the soil by mass spectrometer. Regarding 13C, it was found predominantly in the C3 plant Cerrado influence plant and C4 in the areas of NTS and CLI. The values presented 15N an isotopic enrichment according to the increase in depth, with higher values of 15N observed in cultivated areas. The replacement of the original vegetation of Cerrado for implantation of NTS and CLI led to changes in 13C, i.e., after 17 years of cultivation, the incorporation of carbon from grasses in these areas resulted in an increase in 13C signal.. Isotopic analysis of 15N indicated greater mineralization of soil organic matter with increasing soil depth and with higher rates in cultivated areas.

Frações granulométricas e oxidáveis de matéria orgânica sob diferentes sistemas de uso do solo, no Paraná, Brasil / Granulometric and oxidizable fractions of organic matter under different land use systems in the state of Paraná, Brazil

Neste estudo objetivou-se quantificar o carbono orgânico total (COT), o carbono das frações granulométricas e oxidáveis da matéria orgânica do solo (MOS) em áreas sob diferentes sistemas de uso do solo, em Marmeleiro-PR. Foram coletadas amostras de terra nas camadas de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm, sendo nestas quantificados os teores de COT, carbono orgânico particulado (COp), carbono orgânico associado aos minerais (COam) e o carbono das frações oxidáveis (F1, F2, F3, F4 e F1/F4). O sistema de semeadura direta (SSD) apresentou maiores valores de COT (0-5 cm) e o sistema de plantio convencional (SPC), os menores (0-5 e 5-10 cm). O SSD e a área de pastagem apresentaram maiores teores de COp (0-5 cm). No SPC verificaram-se os menores teores de COp em superfície e maiores em profundidade. Os menores teores de carbono das frações oxidáveis foram encontrados no SPC (0-10 cm). O SSD aumenta os teores de COT, COp e carbono oxidável (F1 e F4) na camada superficial quando comparado com o SPC. Este acarreta em teores de COT iguais aos da área de SSD em profundidade e ocasiona a diminuição dos teores de COam e do carbono oxidável da fração F4 em todas as profundidades avaliadas. Por meio da relação F1/F4 pode-se inferir que o SPC desfavorece o equilíbrio das frações F1 e F4, enquanto o SSD acarreta em valores similares aos das áreas sem interferência antrópica. As frações granulométricas e oxidáveis da MOS são eficientes para identificar mudanças ocasionadas no solo pelo manejo.

This study aimed to quantify the total organic carbon (TOC), granulometric and oxidizable carbon fractions of soil organic carbon (SOM) in areas under different land use in Marmeleiro, Paraná State, Brazil. We collected soil samples in the 0-5, 5-10, 10-20 and 20-40 cm, and being these quantified to TOC, particulate organic carbon (POC), organic carbon associated minerals (OCam) and carbon fractions oxidizable (F1, F2, F3, F4 and F1/F4). The notillage system (NTS) had higher TOC values (0-5 cm) and the conventional tillage system (CTS), the lowest (0-5 and 5-10 cm). The NTS and the grazing area had higher concentrations of POC (0-5 cm). In the CTS there were the lowest levels of POC in surface and greater depth. The lower carbon content of oxidizable fractions were found in the CTS (0-10 cm). The NTS increase the TOC, and POC oxidisable carbon (F1, F4) in the surface layer when compared to the CTS. This leads to TOC area equal to the NTS in depth and leads to decreased amounts of carbon and OCam oxidizable fraction F4 in all experiments. Through the F1/F4 ratio can be inferred that the CTS disfavors the balance of fractions F1 and F4, while the NTS leads to values similar to those in areas without human interference. The granulometric and oxidizable fractions of SOM are efficient to identify changes in soil caused by management.

Decomposição da serrapilheira, diversidade e funcionalidade de invertebrados do solo em um fragmento de floresta atlântica / Litter decomposition, diversity and functionality of soil invertebrates in an atlantic rain forest fragment

Florestas de borda têm características de estádios iniciais de sucessão. No entanto, essas florestas em estádio inicial produzem folhas de decomposição mais difícil e tem uma menor diversidade de invertebrados do solo que participam da decomposição da serrapilheira. Assim, é provável que a decomposição da camada de serrapilheira e a fauna do solo sejam influenciadas por características da borda em fragmentos recém criados. O objetivo desse estudo foi avaliar a decomposição da serrapilheira e a comunidade de invertebrados do solo em um fragmento de floresta Atlântica localizado em Pinheiral, RJ. Litter bags e armadilhas pittfall foram instaladas na borda e no interior do fragmento para avaliar a perda de massa da serrapilheira e a fauna do solo, respectivamente. A serrapilheira se decompôs de maneira mais lenta na borda, onde houve menor diversidade da fauna do solo e maior expressão de invertebrados micrófagos. Já no interior, onde houve maior diversidade da fauna do solo e maior atividade de invertebrados saprófago-predadores, a decomposição da serrapilheira mostrou tendência de ser mais rápida. Nesse sentido, a fragmentação em florestas secundárias pode retardar a dinâmica de decomposição da serrapilheira e, dessa forma, influenciar na ciclagem dos nutrientes na camada superficial do solo.

The vegetation of the forests edge shows characteristics of early succession stages. However, this initial stage forest produce leaves that are hard to decompose and have a lower diversity of the soil invertebrates that participate in litter decomposition. Thus, it is likely that the litter decomposition and soil fauna are influenced by the newly created fragments border characteristics. The aim of this study was to evaluate the litter decomposition and soil invertebrates in a Atlantic Rain Forest fragment located in Pinheiral, RJ, Brazil. Litter bags and pitfall traps were installed at the edge and in the interior of the forest to assess the loss of litter mass and the soil fauna, respectively. The litter decomposed more slowly on the edge, where the soil fauna was less diverse and with more expression of bacteria and fungi predators. On the forest interior, with greater soil fauna diversity and higher activity of decomposers and predators invertebrates, litter decomposition showed a tendency to be faster. Accordingly, the fragmentation in secondary forests may slow the dynamic of litter decomposition and, thus, alter the nutrient cycling in the upper soil layer.