RESUMO: Aproximadamente 5% das emissões totais (0,11 Gt CO2 e GWP-AR5) têm origem no Rio Grande do Sul (RS), região agrícola representativa do Sul do Brasil. Este trabalho teve como objetivo avaliar os estoques de SOCS (estoques de C orgânico do solo) em Latossolos do Planalto do RS, com dados atualizados obtidos de campanhas de campo recentes e dados legados, e relacionar esses estoques de SOC com variáveis ambientais. Uma busca na literatura identificou 195 documentos com SOCS nas camadas de 0-30 cm e 0-100 cm. A média de SOCS (0-30 cm) nos Latossolos foi significativamente maior (73,6 Mg ha-1) do que o padrão sugerido pelo IPCC (55 Mg ha-1). Os maiores estoques (237 ± 39 Mg ha-1) foram medidos em Latossolos Brunos não cultivados, na camada de 0-100 cm. O solo Latossolo Vermelho distroférrico-LVdf (25% do Planalto), mais frequente, também apresentou SOCS elevado. Surpreendentemente, o Latossolos Vermelho Distrófico (LVd) também apresentou SOCS elevado, apesar da textura mais grossa. O SOCS estimado em Latossolos do Planalto é de 419,9 Tg C, 36% maior do que estudos prévios relatados. Concluímos que, apesar das mudanças significativas no uso da terra, os solos dessa região mantêm grandes SOCS que haviam sido subestimados em estudos anteriores. RESUMO 5 0,11 011 0 11 (0,1 CO GWPAR5 GWPAR GWP AR5 AR GWP-AR5 RS , (RS) Brasil legados ambientais 19 030 30 0-3 0100 100 0-10 (0-3 73,6 736 73 6 (73, ha1 ha 1 ha-1 55 (5 ha1. . 237 (23 3 cultivados distroférricoLVdf distroférrico LVdf 25% 25 (25 Planalto, Planalto) frequente elevado Surpreendentemente LVd (LVd grossa 4199 419 9 419, 36 relatados terra anteriores 0,1 01 (0, GWP-AR (RS 03 0- 010 10 0-1 (0- 73, 7 (73 ha- ( 23 (2 2 41 0, (0 (7 4

ABSTRACT: Approximately 5% of the total emissions (0.11 Gt CO2 and GWP-AR5) originate in Rio Grande do Sul state (RS), a representative agricultural region in Southern Brazil. This study assessed SOCS (soil organic C stocks) in Latossolos of the Planalto of RS, with up-to-date data obtained from recent field campaigns and legacy data, and relate these SOC stocks to environmental variables. A literature search identified 195 documents with SOCS in layers 0-30 cm and 0-100 cm. The mean SOCS (0-30 cm) in the Latossolos was significantly higher (73.6 Mg ha-1) than the suggested IPCC default (55 Mg ha-1). The highest stocks (237 ± 39 Mg ha-1) were measured in uncultivated Latossolos Brunos in the 0-100 cm layer, especially at higher altitudes and lower mean annual temperature. The most frequently occurring soil Latossolo Vermelho distroférrico-LVdf (25% of the Planalto), also had high SOCS. Surprisingly Latossolos Vermelho Distrófico (LVd) also had high SOCS, in spite of the coarser texture. The estimated SOCS in Latosoolos of the Planalto is 419.9 Tg C, 36% larger than reported previous studies. We concluded that, despite significant land use changes, soils of this region maintain large SOCS which had been underestimated in previous studies. ABSTRACT 5 0.11 011 0 11 (0.1 CO GWPAR5 GWPAR GWP AR5 AR GWP-AR5 RS , (RS) Brazil uptodate up date variables 19 030 30 0-3 0100 100 0-10 (0-3 73.6 736 73 6 (73. ha1 ha 1 ha-1 55 (5 ha1. . 237 (23 3 layer temperature distroférricoLVdf distroférrico LVdf 25% 25 (25 Planalto, Planalto) LVd (LVd texture 4199 419 9 419. 36 studies that changes 0.1 01 (0. GWP-AR (RS 03 0- 010 10 0-1 (0- 73. 7 (73 ha- ( 23 (2 2 41 0. (0 (7 4

ABSTRACT The “campos” of the Pampa are unique Brazilian ecosystems, which provide key environmental services, including C storage. These grassy ecosystems have been rapidly converted to intensive land-uses, mainly intensive grain crops (soybeans) and Eucalyptus silviculture. These new land-uses could decrease soil C stocks, depending on soil management. This study aimed to assess soil organic carbon (SOC) changes after the conversion of native grasslands to cropland (soybeans/cover crops under no-tillage) and forestry (Eucalyptus). Eight representative sites in this biome were selected for soil sampling (Alegrete-ALE, Aceguá-ACE, Jari-JAR, Jaguarão-JAG, Pinheiro Machado-PIM, Lavras-LAV, Santo Antônio das Missões-SAM, São Gabriel-SAG). Soil sampling was conducted in dug pits (0.30 m wide × 0.30 m long × 0.40 m depth) spaced by 50 m at each site, to 0.30 m depth. Soil bulk density and SOC were obtained by samples obtained with volumetric rings. Soil organic C was analyzed by dry combustion. Soil C stocks were calculated per layer and cumulatively (0.00-0.20 and 0.00-0.30 m). Soil C content was higher under grasslands in soils from sites with finer, clayey texture (ACE, JAG), and lower in soils at sites with sandier topsoil. Land-use conversion to silviculture and cropland minimally affected SOC stocks. The same pattern was observed with soil N, because of the tight connection between C and N cycles. Soil bulk density was similar across sites and layers, but higher values were measured in sites with coarser texture. Mean SOC stock of the grassland sites was 62 ± 24.6 Mg ha-1, similar to 66 Mg ha-1 reported for grasslands soils of Rio Grande do Sul State, and higher than that reported by IPCC for this region (55 ± 4.4 Mg ha-1). Adopting these default values would lead to underestimation of baseline SOC stocks in the region. Land-use conversion to cropland did not affect SOC stocks significantly, probably because of the adoption of no-tillage system with winter cover crops. Soil C stocks were lower in Eucalyptus stands in the 0.00-0.30 m soil layer, which could be attributed to intensive soil management at planting and lower soil fertility in some sites. This lack of effect of conversion on soil C was attributed to the short time since conversion and adoption of soil conservation practices (no-tillage) in cropland. The study contributed to reduce existing soil data gaps in the region and supports Brazilian public initiatives like the ABC Program and National Greenhouse Gas Inventories. campos “campos services storage landuses, landuses land uses, uses soybeans (soybeans (SOC soybeans/cover soybeanscover notillage no tillage Eucalyptus. . (Eucalyptus) AlegreteALE, AlegreteALE Alegrete ALE, ALE (Alegrete-ALE AceguáACE, AceguáACE Aceguá ACE, ACE Aceguá-ACE JariJAR, JariJAR Jari JAR, JAR Jari-JAR JaguarãoJAG, JaguarãoJAG Jaguarão JAG, JAG Jaguarão-JAG MachadoPIM, MachadoPIM Machado PIM, PIM Machado-PIM LavrasLAV, LavrasLAV Lavras LAV, LAV Lavras-LAV MissõesSAM, MissõesSAM Missões SAM, SAM Missões-SAM GabrielSAG. GabrielSAG Gabriel SAG Gabriel-SAG) 030 0 30 (0.3 0.3 040 40 0.4 depth 5 site rings combustion 0.000.20 000020 0.00 0.20 00 20 (0.00-0.2 0.000.30 000030 0.00-0.3 m. m) finer (ACE , JAG) topsoil Landuse Land use cycles layers 6 246 24 24. ha1, ha1 ha 1, 1 ha- State 55 (5 44 4 4. ha1. ha-1) significantly (no-tillage Inventories (Eucalyptus Gabriel-SAG 03 3 (0. 0. 04 000 0.000.2 00002 0.0 020 0.2 2 (0.00-0. 0.000.3 00003 0.00-0. ( (0 0.000. 0000 02 (0.00-0 0.00-0 0.000 (0.00- 0.00- (0.00 (0.0

ABSTRACT The DayCent ecosystem model, widely tested in upland agroecosystems, was recently updated to simulate waterlogged soils. We evaluated the new version in a paddy rice experiment in Southern Brazil. DayCent was used to simulate rice yield, soil organic carbon (SOC), and soil CH4 fluxes. Model calibration was conducted with a multiple-year dataset from the conventional tillage treatment, followed by a validation phase with data from the no-tillage treatment. Model performance was assessed with statistics commonly used in modeling studies: root mean square error (RMSE), model efficiency (EF), and mean difference (M). In general, DayCent slightly underestimated rice yields under no-tillage (by 0.07 Mg ha-1, or 9.2 %) and slightly overestimated soil C stocks, especially in the first years of the experiment. A comparison of observed and simulated CH4 daily fluxes showed that DayCent could simulate the general patterns of soil CH4 fluxes with slight discrepancies. Daily soil CH4 fluxes were overestimated by 0.43 kg ha-1 day-1 (12 %). Growth-season CH4 emissions under no-tillage were also somewhat overestimated (11 % or 45.29 kg ha-1). We conclude that DayCent simulated SOC, rice yield, and CH4 with some inaccuracies, but the overall performance was considered adequate. However, the model failed to represent the observed potential of no-tillage to mitigate CH4 emissions, possibly because model algorithms could not capture the actual field conditions derived from no-tillage management, such as soil redox potential, plant senescence, and surface placement of plant residue.

ABSTRACT Agricultural land use and degradation of natural vegetation in riparian zones can impair water quality. This study was conducted in seven agricultural watersheds in Ibirubá, RS, Brazil, with the following objectives: identify relationships between concentrations of soluble phosphorus (Psol) and nitrate (NO−3) in surface water and agricultural use of soil and current vegetation in riparian zones, and assess the risk of eutrophication. Water samples from the main watercourses in each watershed were collected monthly from 10/2013 to 6/2014. Current land use was established by field surveys in the watersheds. The riparian zones of the watercourses were evaluated in terms of the condition of permanent preservation area (PPA) and access of the animals to the watercourses. The concentration of Psol and NO−3 were correlated with land use indicators obtained from geoprocessing tools. Agricultural use of PPA increases the risk of surface water degradation, which increases through application of manure on crops and free access of livestock to PPAs and to these watercourses for drinking water. Surface water samples obtained showed water Psol concentrations that generate risk of eutrophication, whereas concentrations of NO−3 were generally below critical levels.

ABSTRACT The Century model has successfully simulated soil organic matter dynamics in many agroecosystems. However, initial applications in southern Brazil produced mixed results. The objective of this study was to calibrate and validate Century 4.5 to simulate soil carbon (C) and nitrogen (N) dynamics under diverse soil management practices in subtropical Brazil. Soil C and N data from two long-term experiments established on a degraded Acrisol in the early 1980s were used. Treatments were conventional or no-tillage; grass or grass/legume cropping systems; and corn with or without mineral N fertilizer. The calibration process iteratively modified model parameters to match simulated values of C additions and Soil Organic Carbon (SOC) and Soil Organic Nitrogen (SON) stocks to field data measured throughout the 25 years of the experiments. Improved fit between measured and observed data was obtained after key parameter changes. Soil C and N stocks were simulated accurately after these modifications were implemented. Other experimental treatments were used to validate the model. Century successfully simulated increases in C and N stocks under no-tillage cropping systems including legumes. However, the model overestimated Soil Organic Matter (SOM) decomposition in treatments with low N availability, like oat/corn without N fertilizer. Overall, Century version 4.5 showed adequate performance in simulating C and N trajectories of contrasting cropping systems commonly found in southern Brazil. The few discrepancies between measured and modeled SOC stocks do not preclude using Century in regional-scale applications to assess impacts of agricultural practices on soil C and N in southern Brazil.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi propor e avaliar indicadores geoespaciais para analisar o impacto ambiental da atividade suinícola no licenciamento em âmbito municipal. O estudo foi conduzido no Município de Quinze de Novembro, RS. Foram avaliados indicadores ambientais em glebas agrícolas e bacias hidrográficas. Uma base de dados geoespacial foi criada, com uso de Sistemas de Informações Geográficas e de levantamento sistemático dos suinocultores e das glebas que recebem dejetos líquidos de suínos, o que incluiu propriedades suinícolas, uso atual das terras, tipos de solos, rede de drenagem e modelo digital do terreno. Os indicadores geoespaciais obtidos com as ferramentas de geoprocessamento foram: áreas da bacia com aplicação de dejetos suínos; áreas de preservação permanente existentes e a serem recuperadas; taxa de aplicação de dejetos; declividade; resistência à degradação; distância entre glebas com aplicação de dejetos e curso d'água; largura da faixa com potencial de amortecimento para dejetos entre glebas e curso d'água; distância entre instalação suinícola e curso d'água; conflito de instalações com área de preservação; e áreas que requerem recuperação ambiental. A interpretação desses indicadores possibilita avaliar os impactos ambientais potenciais da atividade suinícola nas propriedades rurais e nas bacias em que estão localizadas, o que permite identificar os locais de maior risco e subsidiar o licenciamento ambiental da atividade.

Abstract: The objective of this work was to propose and evaluate geospatial indicators to analyze the environmental impact of swine production on licensing at municipal level. The study was conducted in the municipality of Quinze de Novembro, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil. Environmental indicators in farmlands and watersheds were evaluated. A geospatial database was created using Geographic Information Systems and a systematic survey of swine farmers and farmlands receiving pig slurry, which included swine farms, current land use, soil types, drainage net, and digital elevation model. The geospatial indicators obtained with the geoprocessing tools were: watershed areas with application of swine slurry; areas of permanent preservation and for recovery; application rate of swine slurry; slope; resistance to degradation; distance between farmlands with swine slurry application and watercourse; width of potential buffer zone between farmlands and watercourse; distance between swine barns and watercourse; conflict between facilities and preservation areas; and areas that need environmental recovery. The interpretation of these indicators enables evaluating the potential environmental impacts of swine production in farmlands and watersheds where they are located, which allows to identify the locations with greater risks and to aid the environmental licensing of this activity.

RESUMO A expansão de plantações de eucalipto no sul do Brasil na última década, especialmente em áreas com campos naturais, potencialmente altera a dinâmica do carbono orgânico total (COT) e nitrogênio total (NT) do solo. Objetivou-se testar o modelo Century 4.5 na simulação das mudanças de estoques de COT e NT na camada superficial (0,0-0,2 m) do solo, em povoamentos de Eucalyptus sp. com diferentes idades em três municípios no RS. Áreas adjacentes com campos naturais foram usadas para estimar os estoques originais de COT e NT desses locais. O modelo Century 4.5 apresentou bom ajuste na simulação do estoque de COT no solo, com valores similares entre os simulados e observados, podendo ser empregado na simulação da dinâmica da matéria orgânica no campo natural e nas plantações de eucalipto dos diferentes locais estudados. Para o estoque de NT do solo, mesmo com as alterações de parâmetros, o modelo Century 4.5 não conseguiu simular esse estoque do solo com eficácia e acurácia estatística aceitável.

ABSTRACT The expansion of eucalyptus plantations in southern Brazil, especially over regions with natural grasslands, which occurred in the last decade potentially changes total organic carbon and nitrogen in soil. The aim of this study was to test the Century model 4.5 in the simulation of changes in inventories of TOC and TN in the surface layer (0.0-0.2 m) soil in Eucalyptus sp. com different ages in three municipalities in Rio Grande do Sul State, Brazil. Areas adjacent to grasslands were used to estimate the original stocks of TOC and TN these sites. The Century model 4.5 showed a good adjustment in the simulation of the soil TOC stock, with similar values of simulated and observed, and can be used to simulate organic matter dynamics in pasture and in eucalyptus plantations. Even with changes of parameters, the model failed to simulate the TN stocks with acceptable statistical accuracy and efficiency.

Gravataí é um município da região metropolitana de Porto Alegre com potencial para desenvolvimento agrícola, a partir de uma maior integração entre os produtores e os serviços de pesquisa e extensão. Os objetivos gerais deste trabalho foram compreender as percepções e os conhecimentos locais sobre o recurso natural “solo” e as terras, bem como a lógica dos sistemas de produção; e relacionar tal conhecimento com a classificação e avaliação dos solos por critérios acadêmicos. Realizou-se uma entrevista semiestruturada em cinco unidades produtivas (UP), fazendo um levantamento de dados referente à família e às UP; a caminhada transversal nas UP e o levantamento expedito de solo com participação dos produtores e integrantes das famílias. As observações de campo dos produtores foram relacionadas com a descrição morfológica e os resultados analíticos obtidos a partir da amostragem dos perfis de solo. Os resultados evidenciaram a sistematização dos conhecimentos dos produtores em relação aos solos e demais fatores do ambiente, permitindo estabelecer uma distribuição geográfica, relação com o ambiente e critérios para uso e manejo. É perceptível a relação entre as formas de conhecimento local e acadêmico, constituindo potencial para planejamento e consolidação de sistemas de produção sustentáveis.

Gravatai is a municipality within the metropolitan region of Porto Alegre, State of Rio Grande do Sul, with great potential for agricultural development based on greater interaction between producers and research and extension services. The main objectives of this study were to understand local perceptions and knowledge about the natural resources of soils and landscapes, as well as the logic of production systems; and to evaluate the linkage of this knowledge with soil classification and evaluation made through academic criteria. Semi-structured interviews were carried out in the five production units (PU) studied, conducting a survey of data related to the PU and workers families, a walk across the PU, and a rapid survey of the soil with the participation of producers and family members. Field observations from family farmers were related to morphological descriptions and the analytic results obtained from soil profile sampling. Results obtained showed that there is systematization of farmers’ knowledge concerning soil and other natural resources, allowing geographic soil distribution, relation to the environment, and criteria for use and management to be established. Results obtained also showed a clear relationship between local and academic knowledge, constituting potential for planning and consolidation of sustainable production systems.

Os modelos de simulação, uma vez calibrados localmente, são ferramentas úteis para a avaliação dos impactos da agricultura sobre a dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) e planejamento de sistemas agrícolas sustentáveis em escala regional. O presente trabalho teve como objetivo estudar a dinâmica do COS em um LATOSSOLO BRUNO Aluminoférrico típico muito argiloso, localizado em uma região de clima subtropical, por meio de simulações com o modelo Century - versão 4.0, apoiado em levantamentos históricos e técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto. Verificou-se que, para o período atual, a mudança de uso do solo, representada pela conversão da vegetação nativa em agricultura, causou uma redução no conteúdo de carbono ao longo dos anos, sendo que as lavouras com maior tempo de exploração e submetidas ao preparo convencional apresentaram os menores estoques. Por outro lado, nas simulações futuras (ano 2058), verifica-se que as lavouras, quando sob manejos conservacionistas, podem recuperar, e até superar, os estoques de COS encontrados no solo sob vegetação nativa de campo.

Simulation models are useful tools for assessment of the impacts of agriculture on nutrient and soil organic C (SOC) dynamics. Results of simulation studies can be applied to develop sustainable agricultural systems. This study simulated SOC in clayey Humic Hapludox with Century model (version 4.0) in a subtropical climate, with support from historical soil and land-use surveys; GIS and remote sensing techniques. Major reductions in SOC stocks were observed after land under native vegetation was converted to agricultural use, especially under annual crops managed under conventional tillage. Simulations of these soils under current management to the year 2058 showed that soils under conservation systems (especially no tillage) can recover and in some cases even exceed the original SOC stocks under native vegetation.

O mapeamento digital de solos (MDS) tem como base a geração de sistemas de informações que permitem estabelecer relações matemáticas entre variáveis ambientais e solos e, dessa forma, predizer a distribuição espacial das classes ou propriedades dos solos. Dentre as abordagens mais utilizadas, as árvores de decisão têm se destacado por apresentar bons resultados no MDS. Por outro lado, dada a disponibilidade de novas fontes de informação sobre a elevação, torna-se necessário o teste e avaliação de modelos digitais de elevação (MDE) quanto ao seu uso para o MDS. Este estudo testa cinco algoritmos de árvores de decisão (Simple Chart, Random Tree, REP Tree, BF Tree e J48) e três MDE (Aster GDEM, SRTM e SRTM V3) para o MDS a nível semidetalhado, em situações em que o principal fator diferenciador entre os tipos de solo é o relevo. O uso do MDE Aster GDEM e árvore de decisão com algoritmo J48, Simple Tree e BF Tree foram os que produziram modelos de árvore de decisão capazes de produzir mapas de solo com maior similaridade ao mapa de referência.

Digital soil mapping (DSM) has been shown to be feasible to use in soil survey. Although several methods have been exploited, there is a lack in defining methodologies for doing DSM. This study tests five decision trees algorithms that have been identified as suitable (Simple Chart, Random Tree, REP Tree, BF Tree, and J48) and three digital elevation models (AsterGDEM, SRTM and SRTM V3) for DSM at semidetailed level in situations where the main differentiating factor between soil types is the relief. The use of MDE Aster GDEM and decision three algorithms J48, Simple Tree e BF Tree produced decision tree models capable of produce soil maps with larger accuracy related to reference soil maps.

O uso e as mudanças no uso e manejo dos solos figuram entre os principais fatores determinantes dos estoques de carbono orgânico do solo (COS). A modelagem dinâmica espacialmente explícita é uma técnica que vem sendo usada com sucesso em avaliações das alterações nos estoques regionais de COS. Assim, este trabalho objetivou utilizar o modelo Century associado a técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto para avaliar os efeitos das alterações do uso agrícola e manejo do solo na dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) em propriedades rurais do Distrito Santana, Ijuí - RS. Para isso, foi criada uma base de dados geoespaciais em ambiente ArcGis9.x com os planos temáticos: solos, elementos da paisagem e início do uso agrícola. Após reconstituídos os cenários históricos de manejo, o modelo Century 4.0 foi inicializado com dados edafoclimáticos locais, calibrado em duas etapas e validado, obedecendo-se à seguinte ordem: calibração principal - validação - calibração para generalizações. Na calibração principal, foram ajustados parâmetros internos do modelo, valendo-se da adição de carbono (C) pelo milho, trigo e soja e dos estoques de COS medidos em 2007 na camada de 0 a 20 cm da mata nativa e de uma lavoura adjacente, cuja conversão ocorreu entre 1901 e 1930 (lavoura mais antiga, localizada na área 1), sob Latossolo de topo. Em seguida, o Century, assim ajustado, foi estatisticamente validado com base em dados observados em 10 lavouras iniciadas em diferentes épocas, sob a mesma classe de solo e posição na paisagem, amostradas em 2007 na camada de 0 a 20 cm e distribuídas em quatro áreas homogêneas (áreas 1, 2, 3 e 4) dentro do Distrito Santana. Na calibração para generalizações, foram criadas quatro opções de "floresta subtropical" para representar a mata nativa de cada classe de solo em estudo (Latossolo, Chernossolo, Neossolo Regolítico e Neossolo Flúvico), a partir da opção de floresta tropical gerada na etapa de calibração principal, mantendo-se os ajustes já realizados naquela etapa e alterando apenas o parâmetro referente à máxima produção bruta mensal de biomassa pela floresta para que a variável de saída SOMTC (COS simulado) se estabilizasse, após o modelo ser executado por 3.000 anos (execução de equilíbrio), coincidindo com os estoques de COS medidos no solo sob vegetação nativa respectiva de cada classe de solo; em seguida, procedeu-se às simulações correspondentes a 54 unidades de simulação (US), por meio da interface i-Century, nas condições de solos cultivados com os cenários de manejo históricos (de 1901 até 2007). O Century, depois de calibrado, estimou adequadamente a dinâmica do C, reproduzindo a evolução dos estoques de COS ocorrida no Distrito Santana. Segundo essas estimativas, a adoção de práticas conservacionistas de manejo garante a redução das perdas de C causadas pelo processo erosivo e decomposição microbiana, havendo com isso aumento no estoque de COS.

The land use and land use and management changes are among the main determinants of the stocks of soil organic carbon (SOC). The spatially explicit dynamic modeling is a technique that has been successfully used in evaluations of regional SOC stocks changes. Thus, this study aimed to use the Century 4.0 model associated with geoprocessing and remote sensing techniques to evaluate the effects of agricultural use and soil management changes on dynamics of soil organic carbon (SOC) on farms in Santana (Ijuí, RS, Brazil). A geospatial database of the thematic plans: soil classes, land cover, landforms and beginning of agricultural use, were created in ARCGIS 9.x. After land use and soil management systems had been reconstituted from historical and current surveys, the model was initialized with local soil and climate data and calibrated in two steps. In the first calibration step, internal model parameters based on maize, wheat and soybean biomass C additions to the soil were adjusted, as well as SOC measured in 2007 (0-20 cm layer) of native forest (original condition) and an adjacent farm, where agriculture had been initiated between 1901 and 1930 (older plantation, area 1), sampling an Oxisol, on hilltops. Afterwards, the Century model was statistically validated based on data from 10 fields, initiated at different times, with the same soil type and landscape, sampled in 2007 (0-20 cm layer) divided into four homogeneous areas (Areas 1, 2, 3 and 4) within the district of Santana. In the calibration for generalization, four "subtropical forest " options were created to represent the native forest of each soil type in (Oxisol, Mollisol and two Entisol types) based on the tropical forest option generated in the primary calibration step; the adjustments of this step were maintained and only the parameter related to maximum gross monthly production of forest biomass was changed to stabilize the output variable SOMTC (simulated SOC), after running the model for 3000 years (equilibrium run), matching the measured SOC stocks of each soil type under native vegetation. After calibration, all possible combinations of soils, landforms, land use cover and land use change for the agricultural use of Santana ((1901 to 2007; 54 simulation units) were simulated by the i-Century interface. The model estimated the C dynamics adequately, reproducing the evolution of SOC stocks in the area. According to the estimates, the adoption of conservation management practices ensures the reduction of C losses caused by erosion and microbial decomposition, resulting in increases in SOC stocks.

A emissão de C-CO2 do solo é considerada um indicador sensível dos impactos de sistemas de manejo sobre a matéria orgânica do solo (MOS). Nos sistemas agrícolas, as principais fontes de C-CO2 são as decomposições dos resíduos culturais e da MOS, além da respiração das raízes das culturas e da biota do solo. O principal objetivo deste estudo foi avaliar o impacto de sistemas de preparo do solo e culturas nas emissões de longo prazo de C-CO2 do solo e sua relação com a mineralização do carbono (C) de resíduos culturais. Este estudo foi desenvolvido em experimento de longa duração, em Latossolo Vermelho distrófico típico, de ocorrência na região de Cruz Alta, RS, Brasil. O clima é o subtropical Cfa, segundo a classificação de Köppen, com precipitação pluvial anual média de 1.744 mm e temperatura média anual de 19,2 ºC. Os tratamentos investigados foram dois sistemas de preparo - convencional (PC) e plantio direto (PD) - e três sistemas de culturas: R0- sucessão de monoculturas (trigo/soja); R1- rotação de culturas de inverno (aveia-preta/soja/trigo/soja); e R2- rotação intensiva de culturas (aveia-preta/soja/aveia-preta+ervilhaca/milho /nabo forrageiro/trigo/soja). O efluxo de C-CO2 do solo foi avaliado em intervalos fixos de 14 dias, durante dois anos (48 avaliações), por meio da captura do dióxido de carbono em solução alcalina. A umidade gravimétrica do solo, na camada de 0-0,05 m, foi determinada concomitantemente com as medições de C-CO2. Ainda, foi avaliada a taxa de liberação do C dos resíduos culturais utilizando o método dos sacos de decomposição, com amostragens aos 14, 28, 56, 84, 112 e 140 dias após o início das avaliações de mineralização do C. Foram utilizados quatro índices de conservação do C para avaliar a relação entre as emissões de C-CO2 e estoques de C e seus compartimentos no solo. A mineralização do C dos resíduos culturais no tempo seguiu o modelo exponencial. Para os resíduos de aveia-preta, trigo e milho, a mineralização do C foi maior no CT do que no PD, enquanto para a soja foi semelhante entre os sistemas de preparo do solo. A umidade do solo foi maior sob PD do que no PC, especialmente no segundo ano de avaliação. Não houve diferença na emissão média anual de C-CO2 entre sistemas de preparo; diferenças foram observadas apenas em algumas avaliações individuais. As emissões de C-CO2 seguiram padrão bimodal, com picos nos meses de outubro-novembro e fevereiro-março. As maiores emissões de C-CO2 foram registradas no verão, e as menores, no inverno. As emissões de C-CO2 apresentaram baixa correlação com a temperatura do ar e não foram influenciadas pela umidade do solo. Com base nos índices de conservação de C investigados, o PD associado à rotação intensiva de culturas foi mais conservador de C do que o PC com sucessão de culturas.

Soil C-CO2 emissions are sensitive indicators of management system impacts on soil organic matter (SOM). The main soil C-CO2 sources at the soil-plant interface are the decomposition of crop residues, SOM turnover, and respiration of roots and soil biota. The objectives of this study were to evaluate the impacts of tillage and cropping systems on long-term soil C-CO2 emissions and their relationship with carbon (C) mineralization of crop residues. A long-term experiment was conducted in a Red Oxisol in Cruz Alta, RS, Brazil, with subtropical climate Cfa (Köppen classification), mean annual precipitation of 1,774 mm and mean annual temperature of 19.2 ºC. Treatments consisted of two tillage systems: (a) conventional tillage (CT) and (b) no tillage (NT) in combination with three cropping systems: (a) R0- monoculture system (soybean/wheat), (b) R1- winter crop rotation (soybean/wheat/soybean/black oat), and (c) R2- intensive crop rotation (soybean/ black oat/soybean/black oat + common vetch/maize/oilseed radish/wheat). The soil C-CO2 efflux was measured every 14 days for two years (48 measurements), by trapping the CO2 in an alkaline solution. The soil gravimetric moisture in the 0-0.05 m layer was determined concomitantly with the C-CO2 efflux measurements. The crop residue C mineralization was evaluated with the mesh-bag method, with sampling 14, 28, 56, 84, 112, and 140 days after the beginning of the evaluation period for C measurements. Four C conservation indexes were used to assess the relation between C-CO2 efflux and soil C stock and its compartments. The crop residue C mineralization fit an exponential model in time. For black oat, wheat and maize residues, C mineralization was higher in CT than NT, while for soybean it was similar. Soil moisture was higher in NT than CT, mainly in the second year of evaluation. There was no difference in tillage systems for annual average C-CO2 emissions, but in some individual evaluations, differences between tillage systems were noticed for C-CO2 evolution. Soil C-CO2 effluxes followed a bi-modal pattern, with peaks in October/November and February/March. The highest emission was recorded in the summer and the lowest in the winter. The C-CO2 effluxes were weakly correlated to air temperature and not correlated to soil moisture. Based on the soil C conservation indexes investigated, NT associated to intensive crop rotation was more C conserving than CT with monoculture.

Diversas pesquisas têm mostrado desempenho satisfatório do modelo Century no estudo da dinâmica da matéria orgânica do solo (MOS) nas condições edafoclimáticas do Rio Grande do Sul, porém os estoques de N do solo são normalmente superestimados. O objetivo deste estudo foi ajustar parâmetros do modelo Century em relação ao ciclo do N, para torná-lo uma ferramenta útil no estudo da dinâmica do N em nosso meio. As simulações foram realizadas com dados experimentais de um estudo de longa duração instalado em 1985 em um Argissolo Vermelho distrófico da EEA-UFRGS, em Eldorado do Sul (RS). A inicialização do modelo consistiu na entrada de dados de solo, clima e ajuste de variáveis locais relacionadas à adição de N por fixação não simbiótica e parâmetros relativos a perdas de N por volatilização e relação C/N de resíduos de culturas que entram nos compartimentos lento e passivo da MOS. O modelo foi executado por um período de 6.000 anos nas condições do bioma de campos nativos do Sul do Brasil (bioma mesic/subhumid grassland), para obtenção dos estoques estáveis do C orgânico total (COT) e N total (NT) do solo e dos compartimentos de C e N do solo. Com o modelo assim ajustado, simularam-se oito tratamentos (dois tipos de preparo de solo, dois sistemas de cultura e duas doses de N mineral em fatorial 2 x 2 x 2) selecionados do experimento, conforme o histórico d estudo, alterando-se o parâmetro de cultivo CLTEFF(2) (multiplicador para decomposição do compartimento lento), o qual dependeu do potencial de adição de C pelas culturas e do grau de revolvimento do solo. Adicionalmente, foi acrescentado às sequências de eventos de manejo de solo sob preparo convencional um "efeito adicional de cultivo", persistindo por dois meses após cada evento de revolvimento do solo. Esse prolongamento do efeito do revolvimento do solo permitiu melhor ajuste da dinâmica do C no solo sob sistema de preparo convencional, pois refletiu a maior decomposição da MOS observada nas condições locais. De maneira geral, a aplicação do modelo Century com a parametrização proposta demonstrou bom ajuste das estimativas de COT e NT em relação aos valores observados em 1998, evidenciando que o modelo C tem potencial para ser utilizado no planejamento e na definição de estratégias de manejo de solo.

Several studies have shown the satisfactory performance of the Century Model to study soil organic matter (SOM) for the climatic and edaphic conditions of Rio Grande do Sul. However, soil N stocks were usually overestimated in these simulations. The objective of this study was to parameterize the N cycle submodel of Century for a successful use in N dynamic studies in Southern Brazil. For the simulations, data from a long-term study site established in an Acrisol (Argissolo Vermelho distrófico) at EEA-UFRGS (Eldorado Agricultural Experiment Station - UFRGS) in 1985 were used. The initial parameterization included soil and climate properties, non-symbiotic N fixation inputs, N losses by volatilization and C/N ratios of plant residues that enter the slow and passive N pools of SOM. Century was run for a simulation period of 6,000 years to determine the steady state of soil total carbon and nitrogen stocks and the C and N soil compartments for conditions of Southern Brazilian grasslands (mesic biome/subhumid grassland). Subsequently, eight selected treatments (conventional and no-tillage managements, two crop systems and two N levels in factorial combination) were simulated according to historical soil management data, with appropriate changes in the cultivation parameter CLTEFF(2) (slow pool decomposition multiplier), which was affected by crop C inputs and tilling intensity. Additionally, an "enhanced cultivation effect" was included for two months after each plowing event in the conventional soil management schedules. This extension of the tilling effect resulted in a better adjustment of the soil C dynamics in the case of the conventional tillage system, reflecting the higher soil organic matter decomposition under the local conditions. In general, the estimates of the model with the above-mentioned parameterization agreed well with the field data measured in 1998. This indicates the Century model as a feasible tool for the planning and establishment of soil management strategies.

Regressões nominais logísticas estabelecem relações matemáticas entre variáveis independentes contínuas ou discretas e variáveis dependentes discretas. Essas foram avaliadas quanto ao seu potencial em predizer a ocorrência e distribuição de classes de solos na região dos municípios de Ibirubá e Quinze de Novembro (RS). A partir de modelo numérico de terreno digital (MNT) com 90 m de resolução, foram calculadas variáveis de terreno topográficas (elevação, declividade e curvatura) e hidrográficas (distância dos rios, índice de umidade topográfica, comprimento de fluxo de escoamento e índice de poder de escoamento). Foram então estabelecidas regressões logísticas múltiplas entre as classes de solos da região com base em levantamento tradicional na escala 1:80.000 e as variáveis de terreno. As regressões serviram para calcular a probabilidade de ocorrência de cada classe de solo, e o mapa final de solos estimado foi produzido atribuindo-se a cada célula do mapa a denominação da classe de solo com maior probabilidade de ocorrência. Observou-se acurácia geral (AG) de 58 % e acurácia pelo coeficiente Kappa de Cohen de 38 %, comparando-se o mapa original com o mapa estimado dentro da escala original. Uma simplificação de escala foi pouco significativa para o aumento da acurácia do mapa, sendo 61 % de AG e 39 % de Kappa. Concluiu-se que as regressões logísticas múltiplas apresentaram potencial preditivo para serem usadas como ferramentas no mapeamento supervisionado de solos.

Logistic nominal regressions establish mathematical relations between continuous or discrete independent variables and discrete dependent variables. The prediction potential of the occurrence and distribution of soil classes in the region Ibirubá and Quinze de Novembro, RS, Brazil was evaluated. Using a digital elevation model (DEM) with 90 m resolution, were calculated several topographic characteristics (elevation, slope, and curvature) and hydrographic variables (distance to rivers, flow length, topographical wetness index, and stream power index). Multiple logistic regressions were established between the soil classes mapped on the basis of a traditional survey at a scale of 1:80.000 and the land variables calculated using the DEM. The regressions were used to calculate the probability of occurrence of each soil class. The final estimated soil map was drawn by assigning the soil class with highest probability of occurrence to each cell. The general accuracy was evaluated at 58 % and the Kappa coefficient at 38 % in a comparison of the original soil map with the map estimated at the original scale. A legend simplification had little effect to increase the general accuracy of the map (general accuracy of 61 % and Kappa coefficient of 39 %). It was concluded that multiple logistic regressions have a predictive potential as tool of supervised soil mapping.

O objetivo deste trabalho foi combinar o modelo Century com técnicas de geoprocessamento e sensoriamento remoto, para avaliar a dinâmica espaço-temporal do carbono orgânico total do solo (COT). O estudo foi implementado numa microbacia rural, na encosta superior do Nordeste do Rio Grande do Sul, RS, que apresentava inicialmente uma cobertura florestal que foi convertida para agricultura, ao longo de 80 anos. A calibração adequada do modelo, principalmente dos parâmetros relacionados à decomposição do COT, nos anos iniciais de exploração agrícola, foi fundamental para possibilitar a simulação coerente dos valores de COT. Em relação à distribuição espacial do COT, foi verificado que o maior impacto da agricultura, sobre o estoque original de COT, ocorreu nas áreas sob cultivo desde 1925, nas quais se constatou decréscimo de 58,2% do COT. Verificou-se que a integração do Century com um sistema de informações geográficas torna possível o estudo da dinâmica espaço-temporal do COT e a realização de inventários relativos à distribuição do COT.

The objective of this study was to combine the Century model with geoprocessing and remote sensing techniques, in order to evaluate spatial-temporal dynamics in total organic carbon (TOC). The study was carried out in a small rural watershed in Northeastern of Rio Grande do Sul State, Brazil. The area was initially under forest cover, which was progressively converted to agriculture in a period of 80 years. The proper calibrating of the model, especially in terms of TOC decomposition parameters, during the initial years of tillage, was essential to produce a coherent simulation of TOC values. Regarding the spatial distribution of TOC, it was observed that greatest impact of soil management on original contents occurred in the areas under cultivation since 1925, which showed a decline of 58.2% in TOC. The Century model integration with a geographic information system makes it possible the study of spatial-temporal dynamics of TOC and the performing of TOC distribution inventories.