Ciências Agrárias
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Item Plant material controls soil organic matter formation and the magnitude of priming effect(Universidade Federal de Viçosa, 2020-03-31) Almeida, Luís Fernando Januário; Silva, Ivo Ribeiro da; http://lattes.cnpq.br/1430037122937567Soil organic matter (SOM) has the capacity to store large amounts of carbon (C). In this context, SOM is a potential sink of atmospheric C and an alternative for global warming mitigation. Although SOM is widely investigated, the processes governing its formation and retention in soils are not completely understood. Thus, we aimed in the present study to understand how the chemical composition of plant litter drives the formation of new SOM and the mineralization of “native” SOM. The research was divided in two parts that originated two chapters: I) Quantitative parametrization of molecular diversity and microbial respiration of biochemical fractions of eucalypt plant tissues; and II) Forest litter constraints on the pathways controlling soil organic matter formation. For the chapter I we fractionated eucalypt plant components through proximate analysis (PA), which has been widely used to determine litter chemistry in decomposition studies. The fractions obtained had their biochemical composition characterized by 13 C-NMR spectroscopy and thermochemolysis coupled to gas chromatography-mass spectrometry. After this characterization, artificial plant organs were “reconstructed” and incubated in soil samples for 200-days under controlled conditions. Our results showed that the chemical composition of substrate drives the respiration of plant material at the early stages of decomposition. Conversely, at the late stages of decomposition substrate properties had no significant influence on C- CO 2 release. For the chapter II we incubated soil samples with different eucalypt plant organs for 200 days. These plant organs represented forest litter fractions with distinct chemical composition and usual input location in soil (above and belowground). For each treatment, we determined the amount of litter-derived C incorporated into different SOM fractions as well as the priming effect caused by the fresh litter amendments. Our results indicate that the aboveground litter were respired at higher rates but caused less native SOM degradation as compared to root litter. Additionally, aboveground litter contributed to net gains in both POM and MAOM, while root litter only led to net gains in POM. Generally, SOM formation via microbial incorporation of aboveground litter through in vivo pathways appears to be more efficient and causes less degradation of “native” MAOM than roots. Keywords: Substrate biochemistry. Microbial respiration. In vivo pathway. Ex vivo pathway. Priming effect. 13 C-CP/MAS-NMR spectroscopy. Aboveground litter. Root litter. Particulate organic matter. Mineral-associated organic matter.Item Transferência do 13C de frações bioquímicas de plantas de eucalipto para a matéria orgânica do solo(Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-23) Almeida, Luís Fernando Januário; Silva, Ivo Ribeiro da; http://lattes.cnpq.br/1430037122937567A decomposição de resíduos vegetais e a formação da matéria orgânica do solo (MOS) sãos influenciadas pela sua composição bioquímica, a qual está relacionada à concentração relativa de compostos solúveis em água, celulose, lignina e lipídios. Dessa forma, o efeito da qualidade química dos resíduos vegetais na formação da MOS precisa ser estudado mais detalhadamente. Nesse sentido, no presente estudo, avaliou-se a decomposição e a transferência de 13 C de frações quimicamente distintas de resíduos de eucalipto para as frações matéria orgânica particulada e aquela associada aos minerais. Conduziu-se um experimento de incubação sob condições controladas, com quatro frações quimicamente distintas extraídas sequencialmente, dentre elas: HWE – Extrativos em água quente (compostos metabólicos); TSE - extrativos totais em solvente (lipídios livres), CF-fração celulósica (principalmente celulose e hemicelulose), e AUR- resíduo não hidrolisável em ácido (a maior parte da lignina e lipídios); proveniente de resíduos vegetais dos componentes de planta (folha, galho, casca e raiz). Ao final do período de incubação, uma sub-amostra do solo foi separada e a MOS fisicamente fracionada usando um método combinado de tamanho e densidade, o que permitiu separar a fração leve não complexada da matéria orgânica pesada por meio da diferença de densidade, e, em seguida, a matéria orgânica particulada daquela fração associada aos minerais (silte + argila) por tamanho. O conteúdo total de C e a abundância relativa de 13 C (δ 13 C) de cada fração da matéria orgânica do solo foram medidos em Espectrômetro de Massa de Razão Isotópica (IRMS). Com o presente estudo foi possível observar que nem todas as frações do material vegetal que são facilmente decompostas são igualmente eficientes em formar associações organo- minerais. Mesmo materiais relativamente mais resistentes à decomposição, tais como lignina e lipídios, foram precursores eficazes da fração mais estável da matéria orgânica, a fração associada ao silte e a argila (MOAM). Nossos resultados levaram a rejeitar nossa hipótese inicial de que materiais vegetais lábeis, metabólicos ou estruturais, são mais eficazes na formação da MOAM Os resultados obtidos também não são compatíveis com as tendências de estudos mais recentes segundo os quais os compostos mais lábeis contribuem mais para a formação da fração da MOS associada aos minerais ao passo que os compostos mais recalcitrantes são mineralizados ou contribuem mais para a formação da fração particulada da MOS.