Greenhouse gases emission and dynamic of microbial population and carbon in soil of Eucalyptus stand planted in Pampa Biome

A contribuição da agricultura para as emissões dos gases de efeito estufa (GEE) tem sido abordada em vários estudos. Os solos podem atuar como fonte ou dreno destes gases. O sequestro de C no solo pode contribuir para a mitigação das mudanças climáticas em algumas regiões, dependendo das opções disponíveis para as práticas de manejo e uso do solo. Este estudo está dividido em 2 experimentos, os quais foram conduzidos em uma área localizada no município de São Gabriel (30°26’ S; 54°31’ W), região da Depressão Central, Rio Grande do Sul, Brasil. O experimento 1 teve como objetivos: (1) avaliar as emissões de CO2 e CH4 em uma área de substituição do Bioma Pampa por plantio de Eucalipto; (2) avaliar as emissões de CO2 na floresta de eucalipto frente à diferentes entradas de C ao solo; (3) determinar a contribuição da respiração autotrófica para os fluxos de CO2; (4) avaliar a concentração de CO2, CH4 nas camadas do solo sob o bioma Pampa e o plantio de eucalipto, (5) determinar a contribuição relativa do CO2 de eucalipto para as camadas do solo. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados (DBC) com 4 repetições. Nas áreas de eucalipto, para a quantificação da concentração de CO2, CH4 e razão isotópica do carbono (13C/12C), os tratamentos consistiram em 2 posições no talhão (L ou EL), 2 manejos da serapilheira [com (+S) e sem (-S)], 2 aportes de C radicular [com (+R) e sem (-R)] e um tratamento adicional (Bioma Pampa). Nos pampas, para a comparação da concentração de CO2, CH4 e 13 C/12C e fluxo de CO2, CH4 com o plantio de eucalipto, foi utilizado o delineamento sistemático. Durante 29 meses de crescimento da floresta de eucalipto, as emissões de CO2 foram maiores na área do Pampa do que no plantio florestal. O mesmo foi observado para a concentração de CO2 ao longo do perfil do solo, até 1 m de profundidade. O estabelecimento de plantios de eucalipto não alterou as emissões de CH4. A contribuição da respiração autotrófica para a respiração do solo aumentou linearmente ao longo do experimento sendo a menor contribuição observada em Fevereiro 2014. O experimento 2 teve como objetivos: 1)avaliar a taxa de decomposição dos resíduos da colheita de eucalipto; 2) Identificar os grupos de microorganismos responsáveis pela decomposição dos resíduos; 3) Avaliar o efeito da qualidade dos resíduos de eucalipto para as frações da MOS; 4) Quantificar o conteúdo de C derivado do resíduo incorporado no PLFA e na MOS. Utilizado o DBC com 4 repetições, com os tratamentos foram arranjados em parcelas subdivididas. A parcela constituiu dos 4 tempos de coleta (0, 3, 6, 12 meses posteriores à instalação do experimento). Na subparcela, os tratamentos consistiram de um fatorial 3x2x2, sendo 3 composições do resíduo (sem resíduo, resíduo completo e resíduo completo menos casca), 2 tipos de manejo (resíduos incorporados e deixados na superfície) e níveis de N (0 e 200 kg/ha). A incorporação dos resíduos aumenta taxa de decomposição e reduz a estabilização de C no solo. Quando deixados na superfície houve uma redução na taxa de decomposição e para resíduos com casca a taxa de decomposição era 20 % menor. Bactérias gram-negativa e Fungos foram os grupos microbianos mais responsáveis pela decomposição dos resíduos. A presença da casca e a adição de N aumentaram a estabilização do C no solo e a incorporação de C dos resíduos pelos G- ve e Fungos. O estabelecimento de plantios de eucalipto nas áreas do Pampa mostrou um grande potencial para mitigar as emissões de GEE e aumentar a estabilização do C no solo.The contribution of agriculture to greenhouse gases emissions has been reported in many studies. Soils can act as a sink or source for these gases. Soil carbon sequestration can contribute to climate change mitigation in some regions, relying on available management practices and soil use. This study is shared in 2 experiments, that were conducted in a site located at São Gabriel town (30°26’ S; 54°31’ W), Central Depression region, Rio Grande do Sul, Brazil. Experiment 1 aims to (1) evaluate CO2 and CH4 emissions in a site which Pampa Biome was substituted by Eucalyptus plantation; (2) evaluate CO2 in a eucalyptus plantation due to different C source in soil; (3) determinate the contribution of autotrophic respiration to CO2 fluxes; (4) evaluate CO2 and CH4 concentration of soil depths in Pampa biome and Eucalyptus stand; (5) determinate eucalyptus C-CO2 contribution for soil depths. A complete randomized block design with four replications was performed. Attempting to quantify CO2 and CH4 concentrations and the C isotopic ratio (13C/12C) in Eucalyptus stand, treatments consisted of 2 positions in the experimental plot (row and inter-row), 2 litter management [with (+S) or without (-S)], 2 C roots input [with (+R) or without (-R)] and an additional treatment (Pampa Biome). Attempting to compare CO2 and CH4 concentration, 13 C/12C and CO2 and CH4 fluxes in Pampa Biome with Eucalyptus stand, a systematic design was performed. During 29 months of Eucalyptus plantation establishment, CO2 emissions were higher in Pampa Biome than in afforested site. Similarly, CO2 concentration in soil layers until 1 m depth was higher in Pampa than in Eucalyptus sp. Afforestation of Pampa did not alter the CH4 emissions. The contribution of autotrophic respiration linearly with time and the lowest contribution was observed in February 2014. The experiment 2 aims to: (1) evaluate the rate of eucalypt harvest residues; (2) identify microbial groups responsible of litter decomposition; (3) evaluate effects of quality of eucalypt harvest residue to SOM fractions; (4) quantify the amount of residue-C incorporated on PLFA and SOM. A complete randomized block design with four replications was performed and treatments were arranged in a split-plot design. The main plot were 4 sampling times (0, 3, 6 and 12 months after the experiment establishment). The subplot, treatments consisted of a factorial 3x2x2 with 3 litter composition (without residue, with residue and residue with bark maintenance), 2 placement of harvest residue (surface or incorporation) and 2 N levels (0 and 200 kg ha-1). Residue incorporation increased residue decomposition rate and decreased soil C stabilization. Residues were left on soil surface had lower decomposition rate and to residues with bark the decomposition rate was 20 % lower. Gram negative bacteria and Fungi were the main microbial group responsible for decomposition rate. Maintenance of bark and N fertilization enhanced soil C stabilization and residue C incorporation on Gram negative and Fungi. Eucalyptus sp. establishment in Pampa Biome showed great potencial to mitigate GEE and enhance the soil C stabilization.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerai