Efeitos do cultivo de cana-de-açúcar nas propriedades físicas, funções e serviços ecossitêmicos do solo

Brazil is the worlds largest sugarcane producer and is committed to promoting sugarcane production in the following years. However, sugarcane expansion can degrade soil physical quality and related soil functions due to management practices such as conventional tillage and random machinery traffic. Conversely, conservation tillage practices such as reduced tillage and the adoption of traffic-free seedbed zones have been investigated as management practices that can improve soil structure and, consequently, its functional capacity. The hypotheses of this study are that i) sugarcane expansion under conventional tillage on pasture areas degrades soil structure and reduces the related soil functions and ii) the adoption of reduced tillage and traffic-free seedbed zones instead of conventional tillage improves soil structure and consequently the related soil functions. The overall objective of this study was to evaluate the effects of a typical land-use change sequence (native vegetation pasture sugarcane) on soil functions for sugarcane expansion and the adoption of different tillage practices in its cultivation. To meet this objective, this study has assessed i) the effects of a typical land-use change sequence for sugarcane expansion on soil physical quality and water dynamics in contrasting soil textures, ii) soil water availability and air flux indicators in two soils with contrasting textures under conventional and reduced tillage practices associated with random and without machinery traffic, iii) the effects of conventional and reduced tillage practices with random and without machinery traffic on soil structure, and iv) the impacts of agricultural traffic control on soil physical properties and related functions under contrasting soil textures. The findings showed that conversion from native vegetation to extensive pasture induced severe degradation in soil physical quality. On the other hand, conversion from pasture to sugarcane did not cause additional degradation on soil structure and soil water dynamics. In general, conventional tillage and reduced tillage under random traffic showed similar soil structure and soil water availability and air fluxes. However, the adoption of reduced tillage and traffic-free seedbed zones improved soil structure regardless of assessment scales (i.e., micro and macro scales) and it also preserved soil water availability and air fluxes. In addition, agricultural traffic control supported soil physical functionality and soil physical quality at the seedbed position and it did not reduce soil physical functionality related to uncontrolled traffic at the sugarcane inter-row position. Lastly, this study identified that adopting reduced tillage and traffic-free seedbed zones are two of the most important pillars for reducing soil compaction in sugarcane fields and, consequently, can contribute positively to provide natures contribution to people.O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e está empenhado em promover a produção de cana-de-açúcar nos próximos anos. Contudo, a expansão da cana-de-açúcar pode degradar a qualidade física do solo e suas funções relacionadas, devido a práticas de manejo como o preparo convencional e o tráfego agrícola aleatório. Inversamente, práticas conservacionaistas, tais como o plantio direto e a adoção de zonas livre de tráfego tem sido investigadas como práticas de manejo que podem melhorar a estrutura do solo e, consequentemente, a capacidade do solo em realizar suas funções. As hipóteses deste estudo são que i) a expansão da cana de açúcar manejada com preparo convencional sobre áreas de pastagem extensiva degrada a estrutura do solo reduzindo as suas funções e ii) a adoção do preparo reduzido e zonas livre de tráfego ao invés do preparo convencional melhora a estrutura do solo e, consequentemente, as suas funções. O objetivo geral desta tese foi avaliar os efeitos de uma típica sequência de mudança de uso da terra (vegetação nativa - pastagem - cana-de-açúcar) para a expansão da cana de açúcar nas funções do solo e a adoção de diferentes práticas de manejo no seu cultivo. Para atingir este objetivo, este estudo avaliou i) os efeitos de uma típica sequência de mudança de uso da terra para a expansão da cana-de-açúcar na qualidade física do solo e dinâmica da água em solos com texturas contrastantes, ii) indicadores de disponibilidade de água e fluxos de ar no solo em dois solos com texturas contrastantes sobre preparo convencional e preparo reduzido associado com e sem adoção de zonas livre de tráfego, iii) os efeitos do preparo convencional e preparo reduzido com e sem adoção de zonas livre de tráfego na estrutura do solo, e iv) os impactos do controle de tráfego agrícola nas propriedades físicas e funções do solo relacionadas sob contrastantes texturas do solo. Os resultados mostraram que a conversão da vegetação nativa para pastagem extensiva induziu severa degradação na qualidade física do solo. Por outro lado, a conversão da pastagem para cana-de- açúcar não causou degradação adicional na estrutura do solo e na dinâmica da água do solo. De modo geral, o preparo convencional e preparo reduzido sob tráfego aleatório mostraram similaridade na estrutura do solo, disponibilidade de água e fluxos de ar no solo. No entanto, a adoção do preparo reduzido associado a zonas livre de tráfego melhorou a estrutura do solo independentemente das escalas de avaliação (ou seja, micro e macro escalas), bem como preservou a disponibilidade de água e os fluxos de ar no solo. Além disso, o controle de tráfego agrícola manteve a funcionalidade física do solo e a qualidade física do solo na linha de cultivo e não reduziu a qualidade física do solo em relação ao tráfego aleatório na entre-linha de cultivo da cana-de- açúcar. Por último, este estudo identificou que a adoção do preparo reduzido e zonas livre de tráfego são dois dos pilares mais importantes para reduzir a compactação do solo no cultivo de cana-de-açúcar e, consequentemente, contribuir positivamente para a provisão de serviços ecossistêmicos relacionados a qualidade física do solo