RESUMO No cenário das mudanças climáticas, o estudo das emissões de gases do efeito estufa (GEE) e de medidas de mitigação na Caatinga são estratégicos e podem fornecer a base para planos de mitigação. Objetivou-se avaliar os fluxos de CO2, CH4 e N2O do solo, bem como determinar uma linha de base anual para as emissões de GEE, em um sistema de produção silvipastoril de referência no semiárido brasileiro, a fim de fornecer subsídios para estudos futuros de mitigação das emissões de GEE. Os fluxos de GEE foram monitorados durante um ano, em pastagem de capim buffel e em área de Caatinga pastejada e nativa, as quais são componentes de um sistema silvipastoril de longa duração. Os fluxos de CO2 variaram de -19,98 a 179,12 mg m-2 h-1 de C-CO2, os de CH4 de -76,21 a 113,87 µg m-2 h-1 de C-CH4, os de N2O de -1.043,12 a 471,37 µg m-2 h-1 de N-N2O e a umidade do solo foi o principal fator limitante para os fluxos de GEE. As emissões totais convertidas para CO2-equivalente nas áreas antropizadas foram menores que na área de vegetação nativa (65 % para o capim buffel e 741 % para a Caatinga pastejada). Portanto, pode-se afrmar que as emissões de GEE nas áreas pastejadas no bioma Caatinga não são tão altas quanto na Caatinga nativa, o que é um importante indicador da sustentabilidade ambiental do sistema silvipastoril avaliado.

ABSTRACT In the climate change scenario, studying greenhouse gases (GHG) emissions and measures of mitigation in the Caatinga biome are strategic and may provide a basis for mitigation plans. This study aimed to evaluate the soil CO2, CH4 and N2O fluxes, as well as determining an annual baseline for GHG emissions, in a reference site of silvopastoral production system in the Brazilian semiarid region, in order to provide subsidies for future studies on GHG emissions mitigation. The GHG fluxes were monitored over one year, in a buffel grass pasture and in grazed and native Caatinga areas, which are components of a long-term silvopastoral system. The CO2 fluxes ranged from -19.98 to 179.12 mg m-2 h-1 of CO2-C, CH4 fluxes from -76.21 to 113.87 µg m-2 h-1 of CH4-C, N2O fluxes from -1,043.12 to 471.37 µg m-2 h-1 of N2O-N and the soil moisture was the main factor limiting the GHG fluxes. The total emissions converted to CO2-equivalent in the anthropized areas were lower than in the native area (65 % for the buffel grass pasture and 741 % for the grazed Caatinga). Therefore, it is possible to afrm that the GHG soil emissions from grazed areas in the Caatinga biome are not as high as in the native Caatinga, what is an important indication of the environmental sustainability of the evaluated silvopastoral system.

ABSTRACT: Soil organic matter (SOM), which influences chemical, physical and biological soil attributes, is the main form of C found in the soil which can also be used as a soil sustainability index. The aim of this study was to use the quantity and quality of SOM as an indicator to determine the sustainability of different land uses (native vegetation, secondary vegetation, fruit orchards, horticultural areas, degraded pasture, improved pasture, and fields with annual crops) in the eastern Amazon. Improved pasture had higher soil C stock than the other land uses and was similar to the native vegetation, and also presented the highest quantity of C in a stable form in the soil (fraction < 53 μm). According to the C management index, improved pasture is the most similar in use to native vegetation. Changes in land use reduced the soil microbial C content, although the more conservationist systems (fruit orchards, secondary vegetation, and improved pasture) had contents similar to those of the native vegetation. The highest soil microbial quotients were found in fruit orchards and horticultural areas. Well-managed pastures were effective in accumulating C as stable forms in the soil, which demonstrates the sustainability of this land use in the region studied.

ABSTRACT The substitution of native vegetation by agricultural ecosystems can change the quantity and quality of soil organic matter (SOM), and the intensity of these changes depends on the soil type, climate, and land use. The objective of this study was to evaluate the quality of organic matter in chronosequences of Jatropha cultivation in contrasting soil and climatic conditions. Soil samples were evaluated at depths of 0.00-0.10, 0.20-0.30, and 0.80-1.00 m in chronosequences located in Planaltina, Distrito Federal (Cerrado-Pasture-Jatropha), Dourados, Mato Grosso do Sul (Atlantic Forest-Corn-Jatropha), and Araripina, Pernambuco (Caatinga-Jatropha). To assess SOM quality, we determined C contents in the SOM fractions, C stocks, the carbon management index (CMI), the SOM humification index (HLIF), and the C and N concentrations in the microbial biomass. The conversion of native vegetation to agropastoral systems changed the composition of SOM in the biomes evaluated, especially in the surface layers. The CMI and the C and N contents in the microbial biomass were the most responsive to land use changes in all the biomes studied. The pasture improved SOM quality by increasing the CMI (116) and the C content by 8, 21, and 6 % in the organic, mineral, and organomineral fractions, respectively, while maintaining the SOM humification index and the C and N contents in the microbial biomass in the 0-0.10 m layer. The lowest values of C in the SOM fractions, the CMI (52), and C microbial biomass (136 mg kg-1) were observed for annual crops. Jatropha cultivation increased C contents in the SOM fractions, C stocks, the CMI, and C and N in the microbial biomass with an increase in cultivation time, which demonstrates the potential of this long-term system for improving SOM quality.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar atributos químicos do solo, quantificar os teores e os estoques de C e N, e avaliar a qualidade química da matéria orgânica do solo em sistemas de colheita de cana-de-açúcar com ou sem queima da palhada. Áreas cultivadas com cana-de-açúcar foram avaliadas com ou sem queima da palhada, aos 6 e aos 12 anos após a última reforma do canavial. Além disso, também foram avaliadas uma área de vegetação nativa e outra cultivada por 19 anos sem queima. O teor de C no solo das áreas sem queima foi superior ao daquelas queimadas e inferior ao da área com vegetação nativa. O estoque de C a 0,0-0,3 m de profundidade, na área queimada, foi 22% menor do que o na área sem queima, aos 6 anos, e 43% menor, aos 12 anos. Os maiores graus de humificação ocorreram na área sem queima por 19 anos; e os menores, na área com vegetação nativa. Os solos cultivados apresentaram maior concentração de grupos fenólicos e carboxílicos nos ácidos húmicos. A fertilidade do solo aumenta em áreas de cana-de-açúcar sem queima, em razão da matéria orgânica do solo mais humificada e da maior quantidade de grupamentos carboxílicos e fenólicos.

Abstract The objective of this work was to evaluate soil chemical attributes, to quantify soil contents and stocks of C and N, and to evaluate the chemical quality of soil organic matter in sugarcane harvest systems with or without burning. Cultivated sugarcane areas were evaluated with or without burning of the fields at 6 and 12 years after the last renovation of the sugarcane fields. In addition, a native vegetation area and another one cultivated for 19 years without burning were also evaluated. Soil C content in the unburnt areas was higher than that of the burnt ones and lower than that of the areas with native vegetation. Carbon stock at the 0.0-0.3-m soil depth in the burnt areas was 22% lower than in the 6-year unburnt area and 43% lower in the 12-year area. The highest humification degrees occurred in the 19-year unburnt area; and the lowest, in the native vegetation area. The cultivated soils showed higher concentration of phenolic and carboxylic groups in humic acids. Soil fertility increases in the unburnt sugarcane areas because of their more humified organic matter and of the higher quantity of carboxylic and phenolic groups.

A cana-de-açúcar é a principal cultura utilizada na produção de etanol biocombustível no Brasil e sua colheita pode ser feita com ou sem queima das folhas, aumentando ou diminuindo a emissão de gases do efeito estufa e a deposição de C no solo. Por meio deste trabalho, avaliou-se o efeito de sistemas de colheita de cana-de-açúcar (com e sem queima da palha, com um, três e seis anos após a última reforma do canavial) sobre os teores e estoques de C no solo, a qualidade física da matéria orgânica e a imobilização de C na biomassa microbiana do solo. As áreas de colheita sem queima apresentaram maior teor de C na camada superficial e maiores estoques de C, independentemente do tempo após a última reforma. Diferenças na qualidade física da matéria orgânica ocorreram principalmente na fração com tamanho entre 53 e 75 µm, na qual a proporção de C foi maior nas áreas sem queima. Na camada de 0-10 cm, o sistema sem queima apresentou maior teor de C microbiano. A colheita sem queima da palha é eficiente em acumular C em formas que possuem alto tempo de residência no solo.

Sugarcane is the main crop used in ethanol biofuel production in Brazil and it may be harvested with or without burning, increasing or decreasing greenhouse gases emissions and soil carbon deposition. In this study, we evaluated the effect of the sugarcane harvest system (with and without burning, at one, three, and six years after the last replanting) on C contents and C stocks in the soil, the physical quality of soil organic matter, and C immobilization in soil microbial biomass. The areas harvested without burning showed higher C content in the surface layer and higher C stocks, regardless of the time after the last replanting. Differences in the physical quality of organic matter mainly occurred in the 53 to 75 µm particle size fraction, in which the C ratio was higher in the unburned areas. In the 0-10 cm layer, harvesting without burning was associated with higher microbial C. Harvest without straw burning is effective in accumulating C in forms with long residence time in the soil.

Biocombustíveis contribuem para reduzir as emissões de gases de efeito estufa (GEE). No Brasil, o principal biocombustível é o etanol de cana-de-açúcar. Além dos colmos, as folhas de cana-de-açúcar também podem ser usadas para produzir etanol. O objetivo deste trabalho foi avaliar as emissões de GEE (CO2, CH4 e N2O) induzidas pela presença de palha sobre o solo. Três experimentos foram conduzidos em Latossolos, em Piracicaba: imediatamente após a colheita, aos seis e aos 12 meses após a colheita. Foram avaliados os efeitos de três doses de palha (0%, 50% e 100% da quantidade disponível na superfície) sobre as emissões. Imediatamente após a colheita, as emissões de CO2 e CH4 aumentaram com o aumento da quantidade de palha. Aos seis meses após a colheita houve consumo de CH4 à medida que a quantidade de palha aumentou. Doze meses após a colheita, as emissões dos três gases foram similares, independentemente da quantidade de palha. Remover a palha de cana-de-açúcar não aumenta as emissões de GEE do solo em comparação ao manejo sem retirada da palha da superfície. Contudo, estudos adicionais são necessários para investigar os efeitos sobre a produtividade de cana-de-açúcar, sobre a erosão e sobre outros atributos do solo.

Biofuels are important to reduce greenhouse gases (GHGs) emissions to atmosphere. In Brazil, the main biofuel is ethanol from sugarcane. Beyond stalk, sugarcane sheets are also stating to be used to produce second generation ethanol. The objective of this work was evaluate soil GHGs (CO2, CH4 and N2O) emissions induced by sugarcane trash on soil surface. Three experiments were done in an Oxisol, in Piracicaba region, taking in account three periods: immediately after sugarcane harvest, six and twelve months after harvest. In each experiment, we evaluated the effects of three sugarcane trash rates (0%, 50% and 100% of the quantity available at soil surface). Immediately after harvest, CO2 and CH4 emissions increased linearly with trash rate on soil surface. Six months after harvest there were CH4 consumption by soil as trash on surface increased. Twelve months after harvest, emissions of the three gases were similar in all trash rates. Removing sugarcane straw from soil surface do not increase soil GHGs emissions as compared to the current management, in which 100% of trash is maintained on the soil surface. However, other studies are needed to investigate its effects under sugarcane yield, soil erosion and under other soil attributes.

A concentração atmosférica de gases do efeito estufa tem aumentado de forma significativa, desde o início da Revolução Industrial. Dentre os principais gases estão o CO2, CH4 e N2O, sendo que o CH4 e N2O apresentam 25 e 298 vezes maior potencial de aquecimento global que o CO2. Grande parte das emissões de N2O ocorre nos solos e está relacionada a atividades agrícolas. Neste sentido, esta revisão objetivou apresentar os mecanismos de formação e emissão de N2O em solos agrícolas e reunir e discutir informações sobre como as práticas de manejo do solo podem ser usadas para reduzir tais emissões. A formação de N2O no solo se dá, principalmente, pelos processos de nitrificação e desnitrificação, que são influenciados por fatores como umidade, temperatura, presença de oxigênio, teores disponíveis de carbono orgânico e de nitrogênio e relação C/N do solo. Dentre estes fatores, aqueles relacionados ao solo podem facilmente ser alterados por práticas de manejo. Portanto, conhecer os processos de formação do N2O nos solos e compreender os fatores que alteram as emissões é fundamental para que sejam desenvolvidas medidas eficientes de redução das emissões de N2O em solos agrícolas.

The greenhouse gases concentration in the atmosphere have significantly increased since the beginning of the Industrial Revolution. The most important greenhouse gases are CO2, CH4 and N2O, with CH4 and N2O presenting global warming potentials 25 and 298 times higher than CO2, respectively. Most of the N2O emissions take place in soils and are related with agricultural activities. So, this review article aimed at presenting the mechanisms of N2O formation and emission in agricultural soils, as well as gathering and discussing information on how soil management practices may be used to reduce such emissions. The N2O formation in the soil occurs mainly through nitrification and denitrification processes, which are influenced by soil moisture, temperature, oxygen concentration, amount of available organic carbon and nitrogen and soil C/N ratio. Among these factors, those related to soil could be easily altered by management practices. Therefore, understanding the processes of N2O formation in soils and the factors influencing these emissions is fundamental to develop efficient strategies to reduce N2O emissions in agricultural soils.

Avaliou-se o efeito de diferentes tipos de cobertura do solo e épocas de colheita sobre a produção de biomassa e o rendimento de óleo essencial de Melissa officinalis. O experimento foi conduzido na Estação Experimental do Canguiri da UFPR, no município de Pinhais-PR, de novembro de 2005 a maio de 2006. Os tratamentos testados foram acículas de pinus, plástico preto e a testemunha sem cobertura. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso em arranjo de parcelas subdivididas no tempo, com seis repetições e 20 plantas por parcela. Foram feitas três colheitas, aos 84, 134 e 191 dias após o plantio, sendo o corte dos ramos feito a 10 cm do solo. Foram avaliados a massa fresca e seca por planta e por hectare e o teor de óleo essencial por hidrodestilação. Não houve efeito significativo da interação entre coberturas do solo e épocas de colheita sobre as características analisadas. Houve decréscimo na produção de biomassa na terceira colheita, uma vez que o rendimento médio de massa seca que foi de 976 e 1135 kg ha-1 na primeira e segunda colheitas, respectivamente, reduziu para 781 kg ha-1 na terceira. O rendimento de óleo essencial também reduziu com as colheitas sucessivas, cujos valores médios foram de 4,63; 2,97 e 0,43 L ha-1 na primeira, segunda e terceira colheitas, respectivamente. Concluiu-se que a cobertura do solo com acículas de pinus e plástico preto não interferiram no rendimento de biomassa e de óleo essencial da M. officinalis. O crescimento e o acúmulo de óleo essencial da M. officinalis reduzem nas colheitas realizadas no outono na região de Pinhais-PR.

The effect of covering and harvesting time on biomass production and essential oil production of Melissa officinalis was evaluated. The experiment was carried out at the Estação Experimental de Canguiri, Pinhais, Paraná State, Brazil, from November 2005 to May 2006. The treatments included pine needles, black plastic and control without covering. The experimental design was of randomized blocks in split plot in time with six replications and 20 plants per experimental unit. Three harvests were performed (84, 134 and 191 days after planting), cutting the stems at 10 cm from the soil surface. The fresh and dry masses per plant and essential oil yield by hidrodestilation were determined. There was no significant effect of the interaction between the mulch and the harvesting time for the evaluated characteristics. A decrease in biomass production was observed at the third harvest, where the average of dry mass production was of 976 and 1135 kg ha-1 at the first and second harvest respectively, reducing to 781 kg ha-1 at the third harvest. The essential oil production also decreased with the successive harvests, being 4.63; 2.97 and 0.43 L ha-1 at the first, second and third harvest, respectively. The type of mulching did not interfere in biomass and essential oil production of M. officinalis. The vegetative growth and essential oil accumulation of M. officinalis decreased in the autumn harvest in Pinhais.

Este trabalho foi realizado na UFPR, município de Pinhais-PR, de outubro de 2005 a junho de 2006. Avaliou-se a resposta do Ocimum gratissimum à adubação orgânica com composto de esterco de carneiro, verificando a viabilidade dessa prática para o aumento no rendimento de biomassa, na quantidade e qualidade de seu óleo essencial. As mudas foram plantadas com espaçamento de 0,5 m entre plantas dentro das parcelas e 1 m entre as parcelas. Testaram-se 3 doses de adubação com composto orgânico (4; 8 e 12 kg m-2) e uma testemunha, com 5 repetições e 8 plantas por parcela. As colheitas foram realizadas aos 150 e 226 dias após o plantio, sendo avaliado o rendimento de massa fresca e massa seca total e de folhas, flores e caule, o teor de óleo essencial das folhas e flores e a sua composição por cromatógrafo a gás acoplado a um detector de massas (CG-MS). Houve diferença entre os tratamentos, quanto ao rendimento de biomassa na primeira colheita, onde o tratamento com 8 kg m-2 de composto orgânico foi superior à testemunha sem adubação, para a massa fresca de flores por planta e massa seca total e de flores por planta, mas não diferiu dos outros níveis de adubação. Na segunda colheita não houve diferença entre os tratamentos. Quanto ao rendimento de óleo essencial não houve diferença entre os tratamentos nas duas colheitas. Também não foram observadas grandes variações nos componentes do óleo essencial decorrente dos tratamentos aplicados. Entretanto, ocorreram variações na composição do óleo essencial quando extraído das folhas e das flores, sendo o teor médio de eugenol de 90,4% nas folhas e 80,8% nas flores, na colheita em março. Já na colheita em junho, houve uma redução do teor de eugenol nas folhas e uma elevação dos teores, principalmente de alfa trans trans farneseno, beta bisaboleno, beta cariofileno, germacrene D e alfa selineno.

This work was carried out at the Universidade Federal do Parana, Paraná State, Brazil, from October 2005 to June 2006. The effect of organic fertilization with sheep manure was evaluated on Ocimum gratissimum development and the viability of this practice was determined to increase biomass and essential oil yield and quality. The plants were spaced 0.5 m from each other in the experimental units which were separated in 1 m. Three rates of organic fertlization (4; 8 and 12 kg m-2) were compared to control (without fertilizers), with 5 replications and 8 plants by experimental unit. Plants were harvested 150 and 226 days after planting, and the total, leaves, flowers and stems fresh and dried biomass, essential oil yield from leaves and flowers and composition by GC/MS beign evaluated. There was significant difference among the treatments on biomass production at the first harvest, where the plants treated with 8 kg m-2 of organic fertilizer presented higher flowers fresh biomass, and flowers and total dry biomass than plants without fertilizer (control plants), but with no difference compared to other organic fertilization levels. At the second harvest there were no differences among treatments. Regarding the essential oil yield no differences were found comparing the organic fertilization levels in both harvest times. In addition, the essential oil composition was similar on plants from all treatments. However, some variations in composition were observed when the essential oil was extracted from flowers and leaves, where the eugenol percentage was 90.4% on leaves and 80.8% on flowers at the first harvest. At the second harvest, a reduction of eugenol content and an increase of alpha trans trans farnesene, beta bisabolene, beta cariophilene, germacrene D and alfa selineno was found.