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Previous issue date: 2015-06-26 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES === Integrated crop-livestock (iCL) and integrated crop-livestock-forest (iCLF)
systems are pointed out as potential soil carbon sinks. However, there are few scientific
studies that evaluated the real contribution of these production systems. This work
included two studies. The first was to evaluate soil carbon accumulation and its origin in
iCLF in the transition zone of the Cerrado-Amazon biomes; the second aimed to calibrate
and validate the CQESTR model for the Cerrado ecosystem and to evaluate the effect of
soil management practices, including iCL and various scenarios on soil organic carbon
(SOC) over time. For the first study two areas under iCLF (iCLF1 and iCLF3, with one
and three rows of Eucalyptus urograndis by hedgerow, respectively) were selected. They
were cultivated in this system since 2009 in Nova Canaã do Norte, MT. A continuous
pasture was used as reference. Soil samples were taken from eight layers (0.0 to 1.0 m) for
the evaluation of the bulk density, texture, total C and N and δ¹³C. The second study was
conducted in the Cerrado biome. The evaluated areas (Paddock 4 - P4 and Paddock 5 - P5
has been being managed in iCL since 2000. Bulk density and the organic matter content
were determined for the 0.0-0.1 and 0.1-0.3 m layers. The CQESTR is a process based
model which simulates the effect of climate, crop rotation and tillage management
practices on SOC. The model was calibrated with P5 data and validated with P4 data. Its
performance was evaluated using statistical regression analysis and the root mean square
deviation (MSD). For the first study, the soil C stocks and isotopic composition were
affected by the implementation of the iCLF system. The forest component was an
important factor for soil C accumulation for both areas under iCLF. The N can be a
limiting factor for C accumulation. We concluded that iCLF affected soil C and N stocks in
the short term, however, longer iCLF deployment time would be necessary to elucidate the
impact of iCLF in the long-term. In the second study model calibration was performed by
adjusting the basic decomposition rate coefficient. The measured and simulated values
were significantly correlated with an MSD of 2.11, indicating that the model captured
spatial-temporal dynamics of SOC in the topsoil. However, CQESTR underestimated SOC
for the 0,1-0,3 m layer, probably due to lack of site specific grass or crop root biomass and
distribution data under tropical conditions. Additional calibration is required to improve
prediction of SOC stabilization process in the subsoil layers of tropical soils. In the long
term (20 years), for the superficial (0,0-0,1 m) soil layer, the model simulated C
accumulation in iCL and C loss in soybean/corn grain production system independently of
the use of zero-tillage or conventional tillage in either of these systems under Cerrado
conditions. === Os sistemas de integração lavoura-pecuária (iLP) e integração lavourapecuária-
floresta (iLPF) são apontados como potenciais acumuladores de carbono no solo.
Entretanto, ainda há poucos estudos científicos que avaliaram a real contribuição desses
sistemas de produção. O presente trabalho incluiu dois estudos para avaliação desses
sistemas. O primeiro teve por objetivo avaliar a acumulação e a origem do carbono do solo
em iLPF na região de transição dos biomas Cerrado-Amazônia; e o segundo estudo teve
por objetivo calibrar e validar o modelo CQESTR para o ecossistema Cerrado bem como
avaliar o efeito de práticas de manejo do solo, incluindo iLP e vários cenários no carbono
orgânico do solo (COS) ao longo do tempo. Para o primeiro estudo foram selecionadas
duas áreas sob iLPF (iLPF1 e iLPF3, sistemas com uma linha e três linhas de Eucalyptus
urograndis por renque, respectivamente) cultivadas nesse sistema desde 2009 e uma
pastagem no município de Nova Canaã do Norte, MT. Amostras de oito camadas (0,0-1,0
m) foram tomadas para avaliação da densidade, textura, teor de C e N total e δ¹³C. O
segundo estudo foi conduzido no bioma Cerrado, em área que vem sendo manejada em iLP
desde 2000. Foram avaliadas duas áreas, os Piquete 4 (P4) e Piquete 5 (P5). A densidade
do solo e o teor de matéria orgânica foram determinados para as camadas 0,0-0,1 e 0,1-0,3
m. O CQESTR é um modelo de simulação de C baseado em processos que simula o efeito
do clima, rotações de cultura e práticas de manejo no COS. O modelo foi calibrado com
dados do P5 e validado com P4. Seu desempenho foi avaliado usando análise estatística de
regressão e o desvio médio quadrático (MSD). No primeiro estudo, a composição isotópica
do solo e os estoques de C foram afetados pela implantação do sistema iLPF. O
componente florestal foi importante fator na acumulação de C em ambas as áreas sob
iLPF. O N pode ser um fator limitante para a acumulação de C. Conclui-se que o iLPF
afeta os estoques de C e N do solo no curto prazo, entretanto, novas avaliações com maior
tempo de implantação do iLPF poderiam auxiliar na elucidação do comportamento desses
elementos no sistema em longo prazo. No segundo estudo, a calibração do modelo foi
realizada pelo ajuste do coeficiente da taxa de decomposição básica. Os valores simulados
e medidos foram significativamente correlacionados com um MSD de 2,11, indicando que
o modelo capturou satisfatoriamente a dinâmica temporal do COS na camada superficial.
Entretanto, o CQESTR subestimou o COS para a camada subsequente 0,1-0,3 m,
provavelmente devido às diferenças na biomassa e distribuição de raízes de gramíneas de
clima tropical e temperado. Calibração adicional é requerida para melhorar a predição do
COS e processos de estabilização nas camadas subsuperficiais de solos tropicais. Para a
camada 0,0-0,1 m, em longo prazo (20 anos), o modelo simulou acumulação de C em iLP e
decréscimo de C em sistema de produção com sucessão soja/milho, tanto sob plantio direto
quanto preparo convencional em condições do Cerrado.
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