Mechanisms of carbon stabilization in a subtropical Acrisol under long-term management systems

No Brasil, o acúmulo de carbono orgânico no solo (COS) tem sido obtido em plantio direto (NT), que faz parte do plano de agricultura de baixo carbono para a mitigação da emissão de gases do efeito estufa. Quando combinado com leguminosas de cobertura, o NT pode resultar ainda em maiores taxas de acúmulo de COS. Baseado num experimento de 30 anos, seis estudos foram realizados com o objetivo geral de avaliar o efeito de dois métodos de preparo (preparo convencional –CT e NT) com três sistemas de culturas [aveia/milho (O/M), ervilhaca/milho (V/M) e o consórcio aveia+ervilhaca/milho+caupi (OV/MC)] sobre os mecanismos de estabilização do C e consequente potencial de sequestro de COS em camadas superficias e subsuperficias de um Argissolo subtropical do Sul do Brasil. O primeiro estudo engloba uma metaanálise global avaliando o potencial do NT em acumular COS. Os resultados deste estudo mostraram um grande potencial de acumular COS em regiões tropicais e subtropicais, o que foi explicado pela alta precipitação média anual nessas regiões. O segundo e terceiro estudos mostraram um importante mas diferenciado papel do plantio direto e das leguminosas de coberturas sobre a estabilização do C no solo, sendo que o não revolvimento favoreceu a oclusão da matéria orgânica em macroagregados enquanto que as leguminosas favoreceram a associação organomineral em microagregados Neste estudo, a importância dos macroagregados sobre a associação organomineral foi enaltecida. Além disso, o quarto estudo revelou forte contribuição das leguminosas de cobertura sobre o potencial de acumular COS em NT, sendo que altas taxas de acúmulo de COS ocorreram durante um período mais longo em camadas subsuperficias do solo. No quinto estudo, uma combinação de fracionamento densimétrico e granulométrico com análises de carboidratos e n-alcanos foi realizada objetivando maior entendimento do papel das leguminosas de cobertura sobre o acúmulo de C em associações organomineral. Este estudo deu suporte à hipótese que o acúmulo de C adicional na fração argila em camadas superficiais e subsuperficias do NT com leguminosas de cobertura é microbiologicamente processado. No sexto estudo, encontramos que o maior teor de C na fração leve do solo sob plantio direto e leguminosas de cobertura favoreceu a comunidade de fungos que, por sua vez, mediou a melhora na agregação de solo. O acúmulo de constituintes da parede celular de fungos contribuiu, portanto, ao acúmulo de COS e agregação de solo sob plantio direto e leguminosas de cobertura.In Brazil, soil organic carbon (SOC) accumulation have been observed under notillage (NT) which is part of a low carbon agriculture plan for mitigation of greenhouse gases emissions. When combined with legume cover crops, NT could result in even greater soil organic carbon (SOC) sequestration rate than NT alone. Using a 30-year experiment, we performed six studies for which the general objective was to evaluate the effect of two tillage (conventional system – CT and NT) with three cropping systems [oat/maize (O/M), vetch/maize (V/M) and the consortium oat+vetch/maize+cowpea (OV/MC)] on stabilization mechanisms of C and consequent SOC sequestration potential in both the superficial and sub-superficial soil layers of a subtropical Acrisol of Southern Brazil. Encompassing a meta-analysis evaluating the potential of NT in accumulate SOC around the world, the first study showed a great potential in tropical and subtropical regions to accumulate SOC that was explained by the high mean annual precipitation. In addition, the second and third studies showed the meaningful but differential roles of no-tillage and legume cover crops on C stabilization with the former favoring occlusion in soil macroaggregates and the latter, mineral-organic association in soil microaggregates. In these studies, we supported the importance of macroaggregates to the mineral-organic association The fourth study revealed the strong contribution of legume on the potential of SOC sequestration in NT, and high rates of C accumulation occurred over a longer period in sub-superficial soil layers. In the fifth study, we used density and particle size fractionation in combination with carbohydrate and nalkane analyses to provide better understanding of the effect of legume cover crop on C accumulation in mineral-organic association. This study gives support to the hypothesis that the additional clay-bound SOC accumulation at depth under NT with legume cover crops is microbially processed. In the sixth study, we found that the greater C content in light fraction under NT and legume cover crops favoured the fungal community which, in turn, mediated the improvement in soil aggregation. The accrual of fungal cell-wall constituents contributed therefore to SOC accumulation and soil aggregation under NT and legume cover crops