Frações da matéria orgânica do solo sob povoamentos de eucalipto no Brasil e simulação de sua dinâmica com modelos processuais - Lima, Augusto Miguel Nascimento (Universidade Federal de Viçosa, 2008)
O seqüestro de C no solo constitui uma importante alternativa para minimizar o aumento de CO2 da atmosfera. O reflorestamento com eucalipto em áreas anteriormente ocupadas por cultivos agrícolas e pastagens mal manejadas no Brasil é umas das estratégias recomendadas para mitigar a emissão de gases do efeito estufa para a atmosfera. Apesar de práticas de manejo adequadas para obtenção de produtividade satisfatória de madeira ser utilizadas nos plantios de eucalipto, pouco se sabe sobre o impacto dessas práticas agrícolas nos estoques de matéria orgânica do solo (MOS) nas principais regiões reflorestadas do Brasil. Assim, os objetivos deste estudo foram: i) avaliar o impacto do cultivo do eucalipto nos estoques de C e N de frações da MOS, até a profundidade de 1 m, em solos de diferentes texturas em relação aqueles sob mata nativa, pastagem e cana-de-açúcar no estado de São Paulo; ii) avaliar a dinâmica da MOS utilizando o modelo Century para simular os estoques de C orgânico do solo (COS) em duas cronosequências de plantações de eucalipto e em diferentes ordens de solos, assim como, avaliar o impacto da remoção da casca do eucalipto da área de plantio após a colheita nos estoques de COS em Minas Gerais e, iii) calibrar o modelo FullCAM para simular a dinâmica da MOS em plantações de eucalipto, pastagem e mata nativa localizadas nas principais regiões reflorestadas do Brasil (São Paulo SP, Espírito Santo - ES, Minas Gerais - MG e Bahia - BA). Para responder ao primeiro objetivo, foram selecionadas plantações comerciais de eucalipto localizadas adjacentes à áreas de mata nativa (Floresta Atlântica e Cerrado), pastagem e cana-de-açúcar em dois grandes grupos de solos: argiloso (± 66% de argila) e arenoso (± 9% de argila). Assim, para cada solo sob distintos usos foram determinados os estoques de C orgânico total (COT) e N total (NT), C e N nas substâncias húmicas (SH), na fração leve (FL) e na biomassa microbiana (BM) nas camadas de 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 e 60-100 cm. Os resultados indicaram que os solos argilosos, em média, apresentaram maiores estoques de C e N nas frações da MOS em relação aos solos arenosos. Os solos argilosos sob eucalipto apresentaram maiores estoques de COT (146,6 t ha-1), C nas SH (139,1 t ha-1) e na FL (6,9 t ha-1) que o solo sob pastagem (COT = 123,4 t ha-1, C nas SH = 109,9 t ha-1, e na FL = 3,4 t ha-1) e cana-de-açúcar (COT = 127,1 t ha-1, SH = 119,9 t ha-1, FL = 3,7 t ha-1) até a camada de 100 cm. Não houve diferenças nos estoques de NT entre eucalipto, pastagem e cana-de-açúcar no grupo de solos argilosos e arenosos. Todos os usos do solo apresentaram menor estoque de N nas frações húmicas em relação ao solo sob mata nativa, na camada de 0-60 cm, no grupo dos solos argilosos. O solo sob eucalipto apresentou maior estoque de N na FL (0,16 t ha-1) que o solo sob pastagem (0,08 t ha-1) e cana- de-açúcar (0,10 t ha-1) até a camada de 60 cm. Os solos arenosos sob eucalipto, pastagem e cana-de-açúcar apresentaram menores estoques de C nas SH, fração ácidos fúlvicos (FAF) e fração ácidos húmicos (FAH) em relação ao solo sob floresta nativa até a camada de 100 cm. Um comportamento similar foi observado para os estoques de C e N da FL em todas as camadas do solo estudadas. Para atingir o segundo objetivo, foram avaliados solos de duas cronosequências, formadas por áreas que têm sido cultivadas com eucalipto durante 4,0; 13,0; 22,0; 32,0 e 34,0 anos em Belo Oriente (BO) e 8,0; 19,0 e 33,0 em Virginópolis (VG). Os resultados indicaram que os estoques de C simulados pelo modelo Century decresceram após 37 anos de pastagens mal manejadas e que foram implantadas em áreas anteriormente ocupadas por mata nativa em BO e VG. O estabelecimento do eucalipto em áreas de pastagens resultou no acréscimo de 0,28 e 0,42 t ha-1 ano-1 de C em BO e VG, respectivamente. Os estoques de C nas distintas ordens de solos foram adequadamente estimados pelo modelo Century (RMSE = 20,9; EF = 0,29), apesar de resultado oposto ter sido obtido com o uso do teste de identidade de métodos analíticos proposto por Leite & Oliveira (2000). A manutenção da casca do eucalipto após a colheita resulta no aumento do seqüestro de C no solo. Para atingir o terceiro objetivo, comparou-se os estoques medidos de COT do solo, C nas SH, na FL e na BM com os estoques de C nessas frações simulados pelo modelo FullCAM. Os resultados indicaram que no ES e BA os estoques de COT simulados decresceram 0,37 e 0,30 t ha-1 ano-1, respectivamente, após o estabelecimento do eucalipto em áreas anteriormente ocupadas por pastagem bem manejada. Similar comportamento foi observado em SP, onde os estoques simulados de COT, C nas SH e na FL decresceram após substituição da floresta nativa por eucalipto. Por outro lado, após 33 anos de cultivo com eucalipto os estoques de COT aumentaram 5,6% em relação ao Cerrado no Vale do Jequitinhonha MG. O modelo FullCAM descreveu satisfatoriamente os estoques de COT (EF=0,74) e SH (EF= 0,65). Assim, o modelo FullCAM constitui uma ferramenta apropriada para simular mudanças no C do solo após o aflorestamento com eucalipto.

Soil C sequestration is one of the most important alternatives to minimize CO2 emissions to the atmosphere. Eucalypt afforestation of poorly managed pastures and agriculture lands in Brazil is among the most attractive strategies to mitigate greenhouse gas emissions to the atmosphere. Despite the utilization of adequate management practices to obtain high wood productivity, information on their impact on soil organic matter (SOM) stocks in areas afforested with eucalypt in Brazil is scarce. Thus, the aims of this study were: i) to evaluate the impact of short-rotation eucalypt cultivation on C and N stocks of SOM fractions, up to 1 m deep, in soils with contrasting textures in comparison to those under native forest, pasture and sugar cane in the São Paulo State, Brazil; ii) to evaluate SOM dynamics utilizing the Century model to simulate SOC stocks in two eucalypt chronosequences, and for different soils orders. It was also simulated the impact of eucalypt debarking on site during the harvest on SOC stocks in the Minas Gerais State, Brazil and, iii) to calibrate the FullCAM model to simulate the SOM dynamics in short-rotation eucalypt plantations, pasture and native forest located in four eucalypt growing states of Brazil (São Paulo SP, Espírito Santo ES, Minas Gerais MG, and Bahia BA). To accomplish the first aim, we selected commercial eucalypt plantations located nearby native forest (Atlantic forest or Cerrado), pasture and sugar cane in two soil groups: clayey (± 66% of clay) and sandy (± 9% of clay). So, for these soil it was determined the total organic C (TOC)and total N (TN) stocks, and C in the humic substances (HS), in the light fraction (LF), and in the microbial biomass (MB) in the 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 and 60-100 cm layers. The results showed that the clayey soils, in general, have higher C and N stocks in SOM fractions than the sandy soils. The eucalypt soil has a larger TOC stock (146.6 t ha-1), and stocks of C in the humic substances (HS) (139.1 t ha-1), and in the LF (6.9 t ha-1) than those under pasture pasture (TOC = 123.4 t ha-1, HS = 109.9 t ha-1, LF = 3.4 t ha-1) and sugar cane soil (TOC = 127.1 t ha-1, HS = 119.9 t ha-1, LF = 3.7 t ha-1), up to 100 cm deep, in the clayey soils group. There were no differences in the TN stocks among eucalypt, pasture and sugar cane soils in both clayey and sandy soil groups. All soil uses led to lower N stocks in humic fractions as compared to the native forest soil up to the 60 cm depth. The eucalypt soil had higher N stock in the LF (0.16 t ha-1) than the pasture (0.08 t ha-1) and sugar cane (0.10 t ha-1) soil, up to 60 cm deep. In the sandy soils group, the eucalypt, the pasture and the sugar cane soils had lower C stocks in HS, fulvic acid fraction (FAF), and humic acid fraction (HAF) than the native forest soil up to 100 cm deep. A similar pattern was observed for the C and N stocks in the LF throughout the soil profile. To undertake our second aim, two chronosequences were constructed by selecting areas under shortrotation eucalypt cultivation for 4.0, 13.0, 22.0, 32.0 and 34.0 years in Belo Oriente (BO) and 8.0, 19.0 and 33.0 in Virginópolis (VG). The results indicated that the C stocks simulated by the Century model decreased after 37 years of poor pasture management in areas originaly covered by native forest in the BO and VG regions. The substitution of poorly managed pastures by short-rotation eucalypt in the early 70`s led to an average increase of 0.28 and 0.42 t ha-1 year-1 of C in BO and VG, respectively. The measured soil C stocks under eucalypt cultivated in distinct soil orders in independent regions with distinct edapho-climatic conditions closely resemble the values estimated by the Century model (root mean square error - RMSE = 20.9; model efficiency EF = 0.29) despite the opposite result obtained with the statistical procedure to test the identity of analytical methods (Leite and Oliveira, 2000). Using the calibrated model it was found that the maintenance of eucalypt bark on site after harvesting resulted in an increase in C sequestration by the soil. The third aim was accomplished by comparing the observed TOC stocks, and C stocks in the HS, the LF and the MB with the C stocks in these fractions simulated by the FullCAM. The results showed that in ES and BA, the simulated TOC stocks decreased 0.37 and 0.30 t ha-1 year-1, respectively, after the short-rotation eucalyptus establishment in formerly well managed pastures. A similar pattern was observed in SP where the simulated TOC stocks, and stocks of C in HS and in LF decreased after replacement of native forest by eucalypt. On the other hand, after 33 years of eucalypt cultivation the TOC stocks increased 5.6 % in relation to Cerrado in the Jequitinhonha Valley MG. The FullCAM model satisfactorily described the TOC stocks (EF=0.74) and HS (EF= 0.65). So, the FullCAM model constitutes an appropriate tool to simulate the changes in soil C after eucalypt afforestation.
Soil organic matter fractions under eucalypt plantations in Brazil and simulation of their dynamics with mecanistic models
Keywords: Modelagem; Sequestro de carbono; Century Fullcam; Modelling; Carbon sequestration; Century Fullcam; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLO