Studying the soil compartment of the global carbon cycle

Abstract

Mudanças climáticas globais causadas pelo aumento da concentração de CO2 atmosférico tem estimulado uma melhor compreensão do ciclo global do C. Os solos representam um dos maiores compartimentos de C na Terra, contendo mais C que na biomassa vegetal e na atmosfera. Além disso, o C orgânico do solo (COS) também é um compartimento bastante dinâmico. Portanto, compreender o papel do COS para o ciclo global do C e como ele é afetado por diferentes condições edafoclimáticas se faz extremamente importante, especialmente para países como o Brasil, onde a maioria das emissões de gases causadores do efeito estufa são provenientes de mudanças de uso do solo e atividades agropecuárias. O objetivo geral deste trabalho foi estudar quantitativa e qualitativamente o COS, visando a melhor compreensão dos fatores que levam à sua estabilização. Para isso foram investigados três estágios que afetam a ciclagem do C nos solos, sendo eles: as concentrações e eficiências de reabsorção global do C e de nutrientes em plantas terrestres (Chapter 1), o estudo da estrutura e do comportamento dos ácidos húmicos pela técnica de titulação calorimétrica isotérmica (microcalorimetria) (Chapter 2) e a influência das argilas e de condições climáticas nos estoques de COS no Brasil (Chapter 3). Do primeiro estudo (Chapter 1) resultaram novas estimativas globais de concentrações e de eficiências de reabsorção de nutrientes. Neste trabalho foi incorporada a perda de massa que ocorre nas folhas durante a senescência, fato esse até então desconsiderado em estimativas globais e responsável pela subestimação da real reabsorção de C e nutrientes. Em geral, as folhas verdes perdem 24% de sua massa seca durante o processo de senescência. Levando essa perda em consideração as reabsorções de C, N, P, K, Ca e Mg foram de 23,2; 62,1; 64,9; 70,1; 10,9 e 28,6%, respectivamente. Esses resultados devem levar à melhoria de modelos que explicitamente representam a ciclagem de C e nutrientes, além de permitir que os pesquisadores que trabalham com modelagem associem os ciclos de outros nutrientes ao nível de grupos de plantas e ecossistemas. No segundo trabalho (Chapter 2) empregou-se uma técnica relativamente nova para o estudo da estrutura e comportamento dos ácidos húmicos. A partir desta análise foi possível demonstrar que existe uma estrutura básica (monômeros) dos ácidos húmicos e que, ao contrário do que o usual modelo supramolecular prega, essa estrutura básica não é formada por unidades simples fracamente unidas passíveis de sofrer divisões ou mudanças conformacionais durante interação. Adicionalmente, esses monômeros se mostraram similares no ambiente, não importando sua fonte, composição ou processo de estabilização. Finalmente, no último trabalho (Chapter 3) foram analizados os estoques de COS em áreas de vegetação nativa, eucalipto e pastagem de três principais biomas brasileiros. Em geral, os estoques de COS na camada de 0-100 cm para as áreas de vegetação nativa, eucalipto e pastagem de todos os biomas em conjunto foram 137,3; 127,9 e 127,1 t ha-1, respectivamente. Este tipo de trabalho em escala regional é necessário para melhorar as estimativas globais de COS. Neste trabalho foi mostrado que partículas de argila de solos argilosos, especialmente nas camadas mais profundas, ainda não se encontram saturadas com COS, indicando que existe a possibilidade de aumento do sequestro de C em solos brasileiros. Adicionalmente, o aumento da mineralização do COS após mudança de uso do solo se correlacionou positivamente com o aumento da temperatura, indicando que a oxidação do COS será ainda maior em um cenário de mudanças climáticas globais. Em geral, este trabalho contribui de diferentes maneiras para a melhor compreensão do compartimento solo no ciclo global do C.