ABSTRACT Plantation forests can be efficient C sinks in biomass and soil organic carbon (SOC), but the latter depends on many factors, including climate. Tropical humid, mountain areas have cooler temperatures, slowing microbial decomposition, and thus can store considerable SOC. However, the effects of forest plantations on SOC of these montane areas are still poorly studied. Here, we aimed to assess changes in SOC, and related soil properties, after conversion of native rainforest to plantations of five tree species, with rotation cycles varying from 7 to 30 years, on the Mantiqueira Range, Minas Gerais, Brazil. We measured SOC contents and stocks (0.00-0.40 m layer) under a native montane rainforest (control) and plantations of Eucalyptus, Pinus, Cunninghamia, Cupressus and Araucaria, all planted in 3 × 3 m spacing, at an altitude of ca. 1,300 m, marked by humid and cool climate, where SOC contents are naturally high. Soil organic carbon varied from 55 g kg-1 under Eucalyptus to 105 g kg-1 under Araucaria (0.00-0.05 m layer), decreasing in depth (0.20-0.40 m) to the still high values of 20-40 g kg-1. Soil organic carbon stocks for the top 0.20 m were also high, reaching ca. 140 Mg ha-1 under Araucaria, significantly higher value than the native forest (ca. 90 Mg ha-1, p<0.05), which did not differ from the other species. Soil organic carbon stocks were not affected in the 0.20-0.40 m soil layer, whereas soil structure patterns changed under some species, without however resulting in bulk density changes, and pH decreased under Araucaria. Such data showed large SOC stocks under montane native forests can not only be preserved upon conversion to forest plantations, but considerable SOC sequestration can be achieved in 30-years rotation cycles plantations of indigenous Araucaria angustifolia, marked by more open canopies and greater understory biomass. , (SOC) factors climate temperatures decomposition However studied Here properties species years Range Gerais Brazil 0.000.40 000040 0.00 0.40 0 00 40 (0.00-0.4 layer control (control Pinus Cunninghamia spacing ca 1300 1 300 1,30 5 kg1 kg kg- 10 0.000.05 000005 0.05 05 (0.00-0.0 0.200.40 020040 20 (0.20-0.4 2040 20-4 kg1. 1. 020 0.2 14 ha1 ha ha- (ca 9 ha1, 1, p<0.05, p005 p p<0.05 p<0.05) 0.20-0.4 30years angustifolia (SOC 000 0.000.4 00004 0.0 040 0.4 4 (0.00-0. 130 1,3 0.000.0 00000 005 200 0.200.4 02004 2 (0.20-0. 204 20- 02 0. p00 p<0.0 0.20-0. 0.000. 0000 04 (0.00-0 13 0.200. 0200 (0.20-0 p0 p<0. 0.20-0 0.000 (0.00- 0.200 (0.20- p<0 0.20- (0.00 (0.20 p< (0.0 (0.2 (0. (0 (

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar atributos do solo em resposta à diferentes usos da terra no Sul de Minas Gerais. Foram amostrados Gleissolos sob floresta nativa e cultivos de arroz (Oryza sativa) irrigado por inundação e de feijoeiro (Phaseolus vulgaris), bem como um Argissolo não inundável sob floresta nativa. O cultivo promoveu o aumento da densidade nos Gleissolos, até a profundidade de 0,4 m, o que resultou em menores diâmetros médios geométrico e ponderado de agregados, especialmente para o arrozal sob inundação, cultivado anualmente com enxada rotativa. A análise micromorfológica do solo evidenciou que a compactação ocorreu em razão do menor espaço macroporoso entre agregados, bem como da menor porosidade derivada da atividade biológica. Os teores de C orgânico do solo (COS) e N total (N) nos Gleissolos cultivados foram cerca de 55 e 40% menores do que no Gleissolo sob mata, em consequência da decomposição orgânica acelerada pelo cultivo. Contudo, o Gleissolo sob mata nativa apresentou teores e estoques de COS e N similares aos de um Argissolo sob mata, o que indica que o efeito da anaerobiose sobre a matéria orgânica do solo foi menor do que o esperado.

Abstract: The objective of this work was to evaluate soil attributes in response to different land use systems in the south of the state of Minas Gerais, Brazil. The soils sampled were gley soils under native forest, flooded rice (Oryza sativa) and common bean (Phaseolus vulgaris) croplands, as well as a dryland Ultisol under native forest. Cultivation increased bulk density in the gley soils, up to 0.4-m soil depth, which resulted in lower weighted mean diameter and lower geometric mean diameter of aggregates, especially for rice crops under flooding, annually tilled with rotary hoe. Micromorphological analyses of soil showed that soil compaction occurred due to the lower macroporosity among aggregates, as well as to the lower porosity derived from biological activity. Soil organic C (SOC) and total nitrogen (N) in the cultivated gley soils were approximately 55 and 40% lower than in gley soil under native forest, as a consequence of accelerated organic decomposition caused by tillage. However, the gley soil under native forest showed contents and stocks of SOC and N similar to those of the Ultisol under forest, which suggests that the effect of anaerobiosis on soil organic matter was weaker than expected.

RESUMO A drenagem interna desempenha um importante papel na gênese de solos e é principalmente dependente da topografia. Contudo, a existência de estratos de rochas sedimentares e meta-sedimentares com ângulo de inclinação variável permite forte diferença na drenagem interna em locais de topografia semelhante, o que resulta em marcante diferenciação de propriedades dos solos acima. Este trabalho teve como objetivo investigar a micromorfologia do solo com estratos de rochas com diferentes ângulos de inclinação e suas relações com a drenagem interna dos solos, em Minas Gerais, Brasil. Sobre estratos horizontalizados, formou-se um Latossolo Amarelo ácrico típico sem hematita e de fraca estrutura média em blocos subangulares. Sobre estratos com ângulo de inclinação de 45°, a drenagem forte resultou em intensa dessilicatização, formando um Latossolo Vermelho ácrico contendo hematita e de estrutura forte muito pequena granular. As análises micromorfológicas mostraram que ambos os solos contêm nódulos reliquiais que estão provavelmente sendo dissolvidos no ambiente atual, enquanto somente o Latossolo Amarelo possui nódulos em processo de formação, devido à drenagem mais lenta. Os horizontes Cr de ambos os solos, mas principalmente do Latossolo Amarelo, apresentaram condutividade hidráulica saturada muito menor do que os horizontes sobrejacentes, em associação ao padrão de poros fissurais pouco conectados. O horizonte Cr do Latossolo Vermelho apresentou uma matriz impregnada por óxidos de Mn e Fe em padrão microlaminado incomum e hipocoberturas, aparentemente instáveis, dissolvendo-se no ambiente atual excessivamente drenado. A cor do solo é um indicador confiável destes diferentes sistemas pedológicos.

ABSTRACT Soil internal drainage plays a major role in soil genesis, and it is mostly dependent on topography. However, the existence of sedimentary and meta-sedimentary rock strata with variable dip angle allows for strong differences in internal drainage for identical topographies, which result in a marked differentiation in the properties of overlain soils. This work aimed to investigate the micromorphology of soils formed from different dip angles of rock strata and their relationships to internal drainage, in Minas Gerais, Brazil. Over horizontal strata, a Xanthic Acrudox lacking hematite and with blocky structure has developed. Over strata with 45° dip angle, strong drainage has resulted in intense desilication, forming a Rhodic Acrudox having hematite and with strong fine granular structure. Micromorphological analyses showed that both soils contain relict nodules which are probably being dissolved in the current environment, whereas only the Xanthic Acrudox has nodules in current processes of formation due to slower drainage. The Cr horizon of both soils, but mainly the Xanthic Acrudox, presented a much slower saturated hydraulic conductivity than the respective overlying horizons, which was associated with a pattern of poorly connected fissural pores as seen in thin sections. The Cr horizon of the Rhodic Acrudox showed a matrix impregnated by Mn and Fe oxides in an unusual pattern of microlamination and hypocoatings that appear to be unstable, dissolving in the current, strongly drained environment. The soil color is a reliable indicator of such differential pedogenesis in these conditions.

RESUMOHá a necessidade de se compreender os processos de formação do solo em diferentes paisagens para prever como as propriedades do solo irão responder às mudanças no uso do solo. Neste estudo, objetivou-se caracterizar Cambissolos em uma região montanhosa sob clima subtropical de altitude no Sudeste do Brasil, por meio de análises físicas, químicas e micromorfológicas do solo, sob mata nativa e pastagem. O solo sob pastagem apresentou maior densidade do solo do que sob mata, expressa pela intensa redução de macroporosidade na primeira condição. Em ambas as profundidades, os grãos de quartzo grosseiros são angulares, sugerindo ausência de quaisquer processos de transporte, confirmando, assim, uma pedogênese autóctone, a partir da rocha gnáissica subjacente. A maioria dos feldspatos se encontra intemperizada e não mais identificável, mas a alteração mineral é comumente vista ao longo de planos de clivagem e bordas de micas. Os resultados micromorfólogicos sugerem um estágio intermediário de intemperismo mineral e desenvolvimento do solo, o que está de acordo com as propriedades esperadas em Cambissolos.

ABSTRACTUnderstanding soil formation processes across different landscapes is needed to predict how soil properties will respond to land use change. This study aimed to characterize mountainous Inceptisols (Cambisols) under high altitude subtropical climate in southeastern Brazil, by soil physical, chemical and micromorphological analyses, under native forest and pasture. The soil under pasture had a greater bulk density than under forest, resulting in a severe reduction of macroporosity. At two depths, coarse quartz grains are angular, suggesting absence of transportational processes, thus confirming an autochthonous pedogenesis from the underlying gneissic rock. Most feldspars were weathered beyond recognition, but mineral alteration was commonly seen across cleavage plans and edges of micas. The micromorphological results suggest an intermediate stage of mineral weathering and soil development, which is in accordance with properties expected to be found in Inceptisols.

A densidade do solo (Ds) é um importante indicador da qualidade física do solo, mas há pouca disponibilidade de informações sobre seus valores a maiores profundidades em razão da dificuldade amostral envolvida. Portanto, funções de pedotransferência têm sido utilizadas para estimar a Ds com relativo êxito, mas ainda sem especificidade aos diferentes biomas brasileiros. O objetivo deste trabalho foi desenvolver funções matemáticas capazes de descrever a Ds até 1 m de profundidade em áreas de vegetação nativa das regiões central e sul de Minas Gerais. A Ds foi amostrada pelo método do anel volumétrico em 53 perfis de solo de diferentes ordens, em seis profundidades (0-5, 5-10, 10-20, 30-40, 50-60 e 90-100 cm). A Ds variou entre 0,66 e 1,74 kg dm-3, com média de 1,25 kg dm-3, e foi geralmente menor nas camadas de 0-5 e 5-10 cm. Por meio de regressão linear múltipla (stepwise), foram gerados modelos com base nas propriedades químicas de rotina e granulometria, que permitiram estimar a Ds até 1 m de profundidade. Os teores de C orgânico do solo, areia, silte e argila e a capacidade de troca catiônica potencial (T) foram as variáveis de maior relevância nos modelos, que alcançaram maior acurácia para a ordem Latossolos (R2ajust = 0,85), seguida por Cambissolos (R2ajust = 0,69), Nitossolos (R2ajust = 0,67) e Argissolos (R2ajust = 0,51). Uma vez que a modelagem para a base de dados completa atingiu R2ajust de 0,50, pode-se concluir que a estratificação por ordem taxonômica foi útil para melhorar os ajustes obtidos, com exceção da ordem Argissolo.

Bulk density (ρb) is an important indicator of soil physical quality, but it is seldom assessed at greater depths due to sampling difficulties. Pedotransfer functions have been relatively successful in estimating ρb, but specific functions for most Brazilian biomes are not available. The aim of this study was to develop mathematical functions to describe ρb to a depth of 1 m in areas of native vegetation in central and southern Minas Gerais, Brazil. For determination of ρb, soil core samples were taken of 53 profiles of different soil orders at six depth intervals (0-5, 5-10, 10-20, 30-40, 50-60 and 90-100 cm). The soil ρb ranged from 0.66 to 1.74 kg dm-3, with a mean of 1.25 kg dm-3, and was generally lower in the 0-5 and 5-10 cm layers. Models based on particle size analysis and standard chemical properties were created by multiple stepwise linear regression and were able to describe ρb to a depth of 1 m. Soil organic carbon and clay, silt, and sand contents, as well as cation exchange capacity at pH 7.0, were the most relevant variables in the models, which achieved higher accuracy for Oxisols (R2ajust = 0.85), followed by Inceptisols (R2ajust = 0.69), nitic Alfisols (R2ajust = 0.67), and Ultisols (R2ajust = 0.51). Since modeling for the whole database resulted in R2ajust = 0.50, we conclude that stratification by soil order was useful for improving the equations, with the exception of the Ultisol order.

Petroplintitas são materiais comuns em solos sob clima tropical úmido, geralmente definidas como resultado do acúmulo de óxidos de Fe em ambientes de oscilação freática, e podem apresentar considerável diversidade morfológica. Este trabalho visou estudar fragmentos de petroplintita extraídos de um Plintossolo Pétrico concrecionário de Minas Gerais, por meio de tomografia computadorizada e técnicas convencionais. Observou-se que a amostra de petroplintita analisada apresentou porosidade total de 59,5 %, com grandes poros na forma de canais tubulares e cavidades irregulares, estes últimos com graus diferentes de preenchimento por material desprendido das paredes da petroplintita ou do solo circunvizinho. A tomografia evidenciou também que a petroplintita estudada apresentou grande variação em densidade da sua fase sólida, provavelmente refletindo maiores concentrações ou intercrescimentos de hematita, maghemita ou magnetita, especialmente em suas partes mais externas. São brevemente discutidas as implicações desses resultados para a retenção de água e pedogênese nos ambientes de ocorrência das petroplintitas.

Ironstones or petroplinthites are common materials in soils under humid tropical climate, generally defined as the result of Fe oxide accumulation in areas where the water table oscillates, and may exhibit considerable morphological variability. The aim of this study was to examine the internal structure and porosity of an ironstone fragment from a Petroferric Acrudox in Minas Gerais, Brazil, by computed tomography (CT) and conventional techniques. The sample analyzed had total porosity of 59.5 %, with large macropores in the form of tubular channels and irregular vughs, the latter with variable degrees of infilling by material released from the ironstone walls or the soil matrix. The CT scan also showed that the ironstone has wide variation in the density of the solid phase, most likely due to higher concentrations or thick intergrowths of hematite and magnetite/maghemite, especially in its outer rims. The implications of these results for water retention and soil formation in ironstone environments are briefly discussed.

Estudos sistemáticos sobre os fatores de formação do solo são relativamente escassos no Brasil, em razão da dificuldade de amostrar vários níveis de um fator, mantendo os demais constantes. A região de Lavras, MG, possui grande diversidade geológica em uma área pequena, o que possibilita avaliar o controle exercido por diferentes litologias na mineralogia e nas demais características do solo. Foram selecionados oito solos embasados sobre quartzito, mica-xisto, gabro, itabirito, serpentinito, metacalcário, gnaisse e filito, em condições semelhantes de vegetação (floresta tropical semidecidual), relevo (terço médio de encosta) e clima. Após a descrição dos perfis, coletaram-se amostras dos horizontes e das rochas, e realizaram-se análises físicas e químicas de rotina, composição química total e mineralogia da rocha, da areia e da argila do solo. Todos os solos são pobres em bases trocáveis (exceto o Argissolo sobre itabirito), e notou-se grande variação na composição granulométrica, mineralógica e química. Os teores de Al2O3, SiO2 e Fe2O3 presentes nas rochas não evidenciaram correlação com os respectivos teores nos solos derivados, enquanto o teor de Fe2O3 foi fortemente correlacionado à densidade de partículas e suscetibilidade magnética. Apesar de evidências de material parcialmente alóctone em alguns casos, pôde-se notar forte influência da litologia subjacente na paragênese mineralógica. Os solos foram genericamente agrupados em: cauliníticos com minerais 2:1 (Argissolos sobre mica-xisto e itabirito; e Cambissolo sobre quartzito), cauliníticos (Argissolos sobre gnaisse e filito) e oxídicos (Latossolos sobre metacalcário e gabro; e Plintossolo sobre serpentinito). Os processos de monossialitização e alitização predominam na região, sendo respectivamente associados a rochas com valores intermediários e baixos em sílica, enquanto a presença de minerais 2:1 é acessória à caulinita e parece depender da presença de mica e altos teores de sílica na rocha de origem.

Systematic studies on of soil formation factors are relatively scarce in Brazil since comprehensive samplings of a variable factor while keeping others constant are difficult to perform. Near Lavras, Minas Gerais, there is wide geological diversity over a small area, which offers a chance to assess the control exerted by different lithologies on mineral suites and other soil properties. Thus, eight soils overlying quartzite, mica-schist, gabbro, itabirite, serpentinite, meta-limestone, gneiss and phyllite, under similar climate and tropical, semideciduous forest conditions were selected, all located on midslopes. After description of soil profiles, soil horizon and fresh rock samples were collected for standard physical, fertility, and chemical composition and mineralogical analyses. All soils were poor in bases (except for an Ultisol over itabirite) and showed wide textural, mineralogical and chemical variation. Despite evidence of partially allochthonous material in some cases, a strong influence of underlying lithology was noted on soil mineral suites. There were no significant correlations among Al2O3, SiO2 and Fe2O3 contents in rocks and soils, whereas Fe2O3 content was strongly correlated with particle density and magnetic susceptibility. The soils were grouped as: 1) kaolinitic with 2:1 minerals (Ultisols over mica-schist and itabirite, Inceptisol over quartzite); 2) kaolinitic (Ultisols over gneiss and phyllite), and 3) oxidic (Oxisols over meta-limestone and gabbro, plinthic Oxisol over serpentinite). Monosialitization and alitization processes predominate in the region, associated with rocks with moderate and low silica contents, respectively, whereas 2:1 minerals are accessory to kaolinite and their occurrence seems to depend on rocks rich in mica and silica.

As substâncias húmicas (SH) representam o principal reservatório de carbono orgânico total do solo (COT) e sua partição entre diferentes frações de solubilidade em meio alcalino ou ácido pode guardar relação com o tipo de solo e manejo adotado. O objetivo deste trabalho foi comparar a partição das SHs, de acordo com profundidade, tipo de solo, bioma e uso do solo no Brasil. Revisou-se a literatura, incluindo teses, dissertações, artigos e resumos em anais de eventos, em busca de dados sobre o teor de COT, sua porcentagem como ácidos húmicos (AH), ácidos fúlvicos (AF) e humina (HU) e a razão AH/AF. Os dados foram estratificados por intervalos comparáveis de profundidades (0-5, 5-10, 0-20, 20-50, 50-100 e >100 cm), biomas (Mata Atlântica, Cerrado, Amazônia, Pampa e Caatinga), ordem de solo (Argissolo, Latossolo, Cambissolo, Planossolo, Neossolo, Gleissolo e Organossolo) e principais usos do solo (florestas nativas, pastagem natural, pastagem plantada, eucalipto, culturas perenes e anuais). Os dados foram analisados por estatística descritiva, correlações de Spearman e análise de componentes principais (ACP). Nos Argissolos, Latossolos e Organossolos, a fração HU contribuiu com metade do COT, tendendo a diminuir em profundidade. Para Latossolos e Organossolos, a fração AF tendeu a aumentar em profundidade. Em Neossolos, a fração AH aumentou em profundidade, embora tenha diminuído em Gleissolos e Planossolos. A razão AH/AF geralmente diminui em profundidade. Pela ACP, não foi possível identificar um padrão de agrupamento das amostras em razão do tipo de bioma e uso do solo, sugerindo que a partição das SHs tem baixo potencial como indicador de efeitos do manejo ou condições ambientais, embora seja útil para discriminar processos de humificação em algumas ordens de solo.

Humic substances (HS) are the main pool of total soil organic carbon (TOC). They are partitioned in different fractions according to its solubility in alkali or acid medium, which can be related to soil type and management. This work aimed to compare HS partitioning in Brazilian soils according to soil depth, soil type, biome, and land uses. In a literature review of theses, dissertations, journal articles, and abstracts in proceedings, quantitative data on TOC partitioning in humic acids (HA), fulvic acids (FA), and humin (HU), as well as the HA/FA ratio were compiled. The data were sorted according to comparable depths (0-5, 5-10, 0-20, 20-50, 50-100, and >100 cm), biomes (Atlantic rainforest, Cerrado savanna, Amazon rainforest, southern prairies, and Caatinga scrubland), soil order (Ultisols, Oxisols, Inceptisols, Entisols, Histosols and soils with aquic moisture regimes), and land use systems (native forests, prairies, pastures, eucalypt, and annual or perennial crops). Data were analyzed by descriptive statistics, Spearman correlation, and principal component analysis (PCA). In Ultisols, Oxisols, and Histosols, humin accounted for at least half of TOC and tended to decrease with depth. In Oxisols and Histosols, FA tended to increase in depth. In the Entisols, HA increased with depth, but decreased in Histosols and some Ultisols. Generally, the HA/FA decreased in the deeper layers. Results of PCA indicated no effect of biomes and land use systems on the quantitative partitioning of HS, suggesting its low potential as indicator of management effects or environmental conditions, although useful to discriminate humification processes in some soil taxa.

Apesar de o interesse no comportamento espacial de atributos-chave do solo, só recentemente a variação em profundidade passou a receber mais atenção na literatura. O carbono orgânico do solo (COS) é talvez o atributo que mais varie em profundidade, o que dificulta seu estudo. A partir de dados de levantamentos de solos de duas regiões de Minas Gerais (Sul e Serra do Espinhaço Meridional), foram modelados os teores de COS em profundidade, buscando identificar quais fatores mais os influenciam. Os perfis de COS foram mais bem descritos por funções logarítmicas neperianas em ambas as regiões. Houve efeito da classe de solo, uma vez que Latossolos apresentaram menores teores superficiais, mas menor decréscimo no perfil, do que Argissolos, Neossolos, Cambissolos e Nitossolos. Essas tendências podem ser devidas à maior profundidade, permeabilidade e teor de argila+silte dos Latossolos. A variação regular dos parâmetros intercepto (teor médio na superfície) e fator logarítmico (taxa de decréscimo) das equações obtidas para diferentes faixas de teor de argila+silte permitiu ainda obter funções de pedotransferência em perfil para descrever teores de COS em profundidade em qualquer classe de solo, confirmando a hipótese de que a textura é um controle importante dos teores de COS nessas duas regiões. Na região Sul de MG, os perfis de COS puderam também ser descritos em função de teores de Fe2O3 (ataque sulfúrico), evidenciando controle mineralógico do COS. Ainda na região Sul, solos entre 1.000 e 1.200 m de altitude apresentaram maiores teores de COS do que os de altitudes menores. Latossolos e Nitossolos das duas regiões mostraram perfis muito semelhantes de COS - similaridade atribuída ao efeito positivo de maiores teores de argila na região Sul e maior altitude na Serra do Espinhaço Meridional.

Despite the interest in the spatial variability of key soil properties, depth-related variations have only recently received more attention in the literature. Of all soil properties, soil organic carbon (SOC) is perhaps the most depth-related and difficult to understand. Soil data from two regions in the State of Minas Gerais, Brazil, were used to model SOC profiles and identify factors of influence. In both the South and Southern Espinhaço regions, SOC profiles were best described by log functions. Oxisols had higher SOC levels in the surface, which decreased less with depth than in Ultisols, Inceptisols and Entisols. This could be ascribed to the greater depth, permeability and clay+silt content of Oxisols. Based on the regular increase of intercepts and log factors of the equations obtained for increasing clay+silt contents, profile pedotransfer functions were estimated to describe SOC concentrations based on texture and depth of any given soil, confirming the hypothesis that soil texture strongly controls SOC retention in both regions. In addition, SOC profiles could also be described according to Fe2O3 contents (by sulfuric digestion) in soils of the Southern region, suggesting a mineralogical control of SOC retention. Also in the Southern region, the SOC contents of soils located between 1,000-1,200 m a.s.l. were higher than those of soils at lower altitudes. However, the SOC profiles of the Oxisols and nitic Ultisols of both regions were very similar, which may be an effect of higher clay contents in the South region, and of higher altitudes in the Southern Espinhaço mountain region.