ABSTRACT Soils with high organic carbon content, such as those with “humic A horizon”, occur in different regions of Brazil. This study aimed to determine the quantitative and qualitative characteristics of organic matter regarding the humic A horizon under different land uses in Bom Jardim, in Rio de Janeiro State, Brazil. Samples from forest, pasture, Eucalyptus plantation, coffee cultivation, olericulture, and also passion fruit soils were sampled and analyzed. In October 2011, undisturbed samples from humic A horizons, were collected for soil density analysis. In addition, disturbed samples were collected for the determination of organic carbon (Corg) content, total carbon, humic substance fractions contents and natural abundance of 13Carbon (δ13C). Low Corg contents were observed in areas under olericulture, pasture and passion fruit cultivation. The fulvic acid fraction was higher than other fractions, regardless of land use. The small variability in δ13C indicated maintenance of original Corg and suggest high resistance of Soil Organic Matter in humic A horizons.

ABSTRACT: The evaluation of soils in representative landscapes constitutes an opportunity to evaluate spatial distribution, discuss formation processes, and apply this knowledge to land use and management. In this sense, from the perspective of an environmentally diversified region, the aim of the present study is to evaluate the occurrence and understand the formation of soils in different geomorphic surfaces of a landscape from a mountain region in the state of Rio de Janeiro. The study was developed in the Pito Aceso microbasin in the municipality of Bom Jardim, composed of narrow valleys and a rugged mountain domain, with elevation between 640 and 1,270 m. In a representative landscape, the geomorphic surfaces were obtained from the slope segments and flow lines. On the geomorphic surfaces, soil profiles were described by their morphological properties, collected, and analyzed to describe the chemical and physical properties of each horizon. Geomorphological aspects and possible variations of the parent material directly affected pedogenesis and led to distinct soil classes in the landscape. Variation in the geomorphic surfaces directs the processes for soil formation under current conditions, as well as the preservation of polygenetic soils. Soils of lower development and with greater participation of the exchangeable cations were identified at the summit (talus deposit) (Neossolo Litólico and Cambissolo Húmico) and toeslope (colluvial-alluvial) (Neossolo Flúvico), whereas more developed soils with lower nutrient content occur in the concave (Argissolos Vermelho and Amarelo) and convex (Latossolo Amarelo) backslope, except for the Argissolo Vermelho-Amarelo in the shoulder, which had high exchangeable cations contents.

RESUMO Poucos estudos foram conduzidos em relação à acumulação de C na parte aérea (ou subterrânea) e solo/substrato em áreas severamente degradadas, como áreas mineradas. O presente estudo foi desenvolvido para encontrar uma estratégia de recuperação para uma área minerada e caracterizar o seu potencial de sequestro de C a partir do plantio de duas espécies de árvores brasileiras que fixam nitrogênio do ar (Mimosa caesalpiniifolia Benth e M. bimucronata (DC) O. Kuntze). Lodo de esgoto foi incluído no desenho experimental. Assim, um experimento em delineamento em blocos ao acaso e esquema fatorial 2 x 5 e quatro repetições foi instalado no estado do Rio de Janeiro, Brasil. Os tratamentos consistiram em uma combinação de duas espécies arbóreas e cinco doses de lodo de esgoto (0, 2,85; 5,70; 11,40 e 22,80 Mg ha-1). M. caesalpiniifolia cresceu melhor (p <0,05) na área recuperada do que M. bimucronata, mesmo que nem a altura, nem a área basal de ambas as espécies tenham respondido à aplicação do lodo. O estoque de carbono nos troncos das árvores diferiu entre as espécies (27,3 e 14,3 Mg ha-1, para M. caesalpinifolia e M. bimucronata, respectivamente) e foi influenciado pelas doses de lodo de esgoto, enquanto o estoque de carbono do solo (0-10 cm) não diferiu entre espécies e doses (12,0 e 12,2 Mg ha-1, para M. caesalpiniifolia e M. bimucronata, respectivamente). A fertilidade do solo no local degradado foi melhorada pelas leguminosas, seis anos após o plantio, com uma pequena influência do lodo de esgoto. Áreas mineradas recuperadas com leguminosas podem sequestrar quantidades significativas de C, tanto na biomassa aérea quanto no solo em um curto período de tempo.

ABSTRACT Few studies have been carried out on aboveground (or belowground) and soil/substrate C accumulation in severely degraded areas, such as mined areas. The present study was developed in order to find a recovery strategy for a mined area and characterize its potential for C sequestration by planting two nitrogen-fixing Brazilian tree species (Mimosa caesalpiniifolia Benth and M. bimucronata (DC.) O. Kuntze). Sewage sludge was included in the experimental design. An experiment under randomized block condition and 2 x 5 factorial design with four replications were defined and carried out, in Rio de Janeiro State, Brazil. The treatments consisted of a combination of both tree species and five sewage sludge doses (0, 2.85; 5.70; 11.40 and 22.80 Mg ha-1). M. caesalpiniifolia grows better (p<0.05) in reclaimed areas than M. bimucronata, even though neither the height nor the basal area of both species responded to the sludge application. Carbon stock in the tree trunks differ between species (27.3 and 14.3 Mg ha-1, for M. caesalpinifolia and M. bimucronata, respectively), and was influenced by the doses of sewage sludge, whereas the soil carbon stock (0-10 cm) did not differ between species and doses (12.0 and 12.2 Mg ha-1, for M. caesalpiniifolia and M. bimucronata, respectively). Soil fertility in the degraded site was found to be improved by legume trees six years after planting, with a small influence of the sewage sludge level. Mined areas recovered with legume trees can sequestrate significant amounts of C both in aboveground biomass and soil in a short period of time.

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da eutrofização do solo em fragmentos remanescentes de vegetação nativa sobre a comunidade florística de arbóreas em paisagens agrícolas. Foram amostrados oito sítios de vegetação arbórea na Mata Atlântica, no Estado do Rio de Janeiro, em pares formados de acordo com o uso do solo em seu entorno - intensivo (UI) ou extensivo (UE) - e com diferentes tamanhos: dois fragmentos pequenos, com cerca de 10 ha; dois médios, com 30 ha; dois grandes, com 100 ha; e outros dois sítios localizados dentro de uma área contínua de floresta. Um conjunto de parâmetros bióticos e de solos, além de métricas da paisagem, foi obtido e analisado segundo duas hipóteses: H01, a fertilidade do solo dos remanescentes naturais adjacentes a áreas agrícolas de uso intensivo é alterada; e H02, a eutrofização do solo dos remanescentes naturais adjacentes a áreas agrícolas de uso intensivo altera a composição da sua comunidade de arbóreas. Os teores de cálcio foram cerca de sete vezes maiores nos sítios adjacentes a UI, quando comparados aos fragmentos adjacentes a UE. Os teores de fósforo foram de 1,5 a 2,5 vezes maiores nos fragmentos pequenos e médios adjacentes a áreas de UI. A análise de ordenamento evidenciou que P, K, Ca, luz difusa, abertura de dossel, relação área/perímetro e isolamento dos fragmentos explicam 59% da composição das comunidades arbóreas.

Abstract This objective of this work was to evaluate the effect of soil eutrophication in remaining patches of native vegetation on the floristic community of trees in agricultural landscapes. Eight sites of arboreal vegetation were sampled in the Atlantic Forest, in state of Rio de Janeiro, Brazil, in pairs formed according to land use in their boundary - intensive (UI) or extensive (UE) -, and with different sizes: two small sites, with about 10 ha; two medium-sized ones, with 30 ha; two large ones, with 100 ha; and two sites located within a continuous forest area. A set of biotic and soil parameters, besides landscape metrics, was surveyed and analyzed considering two hypotheses: H01, soil fertility is changed in forest remnants next to areas of intensive agricultural use; and H02, soil eutrophication in forest remnants next to areas of intensive agricultural use changes the composition of its tree community. Calcium contents were about seven times higher in sites next to UI areas, in comparison with those next to UE areas. Phosphorous contents were 1.5 to 2.5 times higher in the small and medium-sized patches next to UI areas. The ordering analysis showed that P, K, Ca, diffuse light, canopy opening, area/perimeter ratio, and patch isolation account for 59% of the tree community composition.

Resumo A pressão humana sobre os serviços ecossistêmicos tem resultado em impactos indesejáveis sobre o bem-estar humano. Com o Projeto Millennium, várias pesquisas interdisciplinares têm sido desenvolvidas em todo o mundo com o objetivo de entender esses impactos sobre os fluxos e os processos dos ecossistemas e internalizar os custos e os benefícios dos serviços ecossistêmicos para a produção. O solo fornece muitos serviços ecossistêmicos, uma vez que sua multifuncionalidade é a base para a produção de alimentos, filtração de água, ciclagem de nutrientes e outros bens essenciais à vida. Este artigo apresenta os principais conceitos e classificações dos serviços ecossistêmicos do solo e de suas funções; os indicadores e os métodos de avaliação, modelagem e valoração dos serviços ecossistêmicos; algumas aplicações recentes para avaliar impactos de práticas de manejo agrícola sobre os serviços ecossistêmicos do solo; bem como os desafios e as oportunidades para a pesquisa e para o desenvolvimento de políticas públicas relacionadas à sustentabilidade agroambiental no Brasil. Apesar de o papel do solo para prestação de serviços ecossistêmicos ainda ser subestimado, os cientistas têm gradualmente reconhecido os processos e as funções do solo como fundamentais para avaliar os serviços ecossistêmicos e os efeitos do uso e manejo da terra sobre eles. Abordagens interdisciplinares que integrem ciência e políticas públicas são necessárias para construir uma governança com base em serviços ecossistêmicos.

Abstract Human pressure on ecosystems has undesirable impacts on human well-being. After the Millennium Project, much interdisciplinary research has been developed worldwide aiming to understand these impacts on ecosystem flows and processes, and to learn about the costs and the benefits of ecosystem services for production. Soil provides many ecosystem services, since its multi-functionality is the basis for food production, water filtration, nutrient cycling, and other goods essential to life. This article presents the main concepts and classifications of soil ecosystem services and of its functions; the indicators and the methods for assessment, modeling, and valuation of ecosystem services; some recent applications to assess and evaluate impacts of agricultural management practices on soil ecosystem services; as well as challenges and opportunities for research and for development of public policies related to agro-environmental sustainability in Brazil. Although the role of soil in supplying ecosystem services is yet undervalued, scientists are gradually recognizing soil processes and functions as fundamental to assess ecosystem services and the effects of land use and management on them. Interdisciplinary approaches to integrate science and public policies are necessary to build governance based on ecosystem services.

Resumo O objetivo deste trabalho foi selecionar os indicadores de qualidade de solo mais relacionados à degradação de pastagens, e estabelecer os limites de diferentes níveis de degradação a partir desses indicadores. Cinco pastagens sobre Latossolo Vermelho-Amarelo foram selecionadas, em terço médio da encosta, com diferentes níveis visuais de degradação, tendo-se considerado as variáveis: perda de vigor, presença de espécies espontâneas, solo exposto e erosão. Avaliou-se a cobertura do solo, e coletaram-se amostras nas profundidades de 0,00-0,05, 0,05-0,10 e 0,10-0,20 m, para as análises físicas, químicas e de matéria orgânica. Diferentemente da classificação visual, a análise de agrupamento das variáveis de cobertura indicou apenas dois níveis de degradação: de baixo a moderado e de alto a muito alto, com percentual de classificações corretas acima de 87% na análise discriminante, em que o solo exposto foi a variável mais assertiva para discriminar os níveis de degradação. A matéria orgânica leve e o componente Ca+Mg foram os indicadores de qualidade mais relacionados aos índices de degradação de pastagens à profundidade de 0,00-0,05 m; enquanto o teor de potássio foi o indicador mais relacionado aos índices às profundidades de 0,05-0,10 e 0,10-0,20 m.

Abstract The objective of this work was to select the soil quality indicators more related to pasture degradation and to establish the limits of the different degradation levels using these indicators. Five pasture areas on an Oxisol were selected in the medium third of the slope, with different levels of visual degradation, considering the following variables: loss of vigor, presence of weeds, exposed bare soil, and erosion. Soil cover was evaluated, and soil samples were collected at the 0.00-0.05, 0.05-0.10, and 0.10-0.20-m soil depths, for physical, chemical, and organic matter analyses. Differently from the visual classification, the cluster analysis of the cover variables only indicated two degradation levels: low to moderate and high to very high, with classification percentage above 87% in the discriminant analysis, in which bare soil was the most assertive variable for discriminating the degradation levels. Light organic matter and the Ca+Mg component were the indicators most related to pasture degradation indices at 0.00-0.05 m; while potassium content was the indicator most related to those indices at the 0.05-0.10 and 0.10-0.20-m soil depths.

Resumo Os solos leves ocupam cerca de 8% do território brasileiro e são epecialmente expressivos na nova e na última fronteira agrícola do país: a região de Matopiba, nos estados do Maranhão, do Tocantins, do Piauí e da Bahia, onde representam 20% da área. Esses solos enquadram-se nas classes texturais areia e areia franca ou francoarenosa, até a profundidade de 0,75 m ou mais, e são representados principalmente pelos Neossolos Quartzarênicos e, em parte, por Latossolos e Argissolos. O entendimento do funcionamento desses solos depende do estabelecimento de critérios distintivos sobre: dinâmica da matéria orgânica; teor e mineralogia da fração argila; teores de areia grossa e de areia total, em relação aos de areia fina; diâmetro médio da fração areia; e capacidade de retenção de água. Esses critérios podem contribuir para o zoneamento e para o manejo conservacionista e da fertilidade dos solos leves, bem como para estimação de seu potencial agrícola. Sistemas integrados de produção, como os de integração lavoura-pecuária e lavoura-pecuária-floresta, além do plantio direto com rotação de culturas, dos plantios florestais mistos com espécies leguminosas, e do uso de adubos verdes e cultivos de cobertura, são relevantes para o manejo adequado desses solos. O objetivo deste artigo de revisão foi caracterizar os solos leves e apontar os principais desafios em relação a seu potencial agrícola, a seu manejo e conservação e sua fertilidade, frente à expansão e à consolidação da nova fronteira agrícola.

Abstract Light soils occupy 8% of the Brazilian territory and are especially expressive in the new and last agricultural frontier in Brazil: the Matopiba region - in the states of Maranhão, Tocantins, Piauí, and Bahia -, where they represent 20% of the area. These soils fit into the textural classes of sand and loamy sand or sandy loam, down to 0.75-m soil depth or deeper, and they are mainly represented by Neossolos Quartzarênicos (Quartzipsamments) and, partly, by Latossolos (Oxisols) and Argissolos (Ultisols). The understanding of soil functioning depends on the establishment of distinguishing criteria for: organic matter dynamics; content and mineralogy of the clay fraction; coarse sand and total sand contents, in relation to those of fine sand; mean diameter of the sand fraction; and water retention capacity. These criteria can contribute for the zoning and for the conservation and fertility management of light soils, as well as for the estimation of their agricultural potential. Integrated production systems, such as crop-livestock and crop-livestock-forestry integration, besides no-tillage with crop rotation, mixed forestry planting with legumes, and the use of green manure and cover crops are relevant for the proper management of these soils. The objective of this review was to characterize light soils and to highlight the main challenges regarding their agricultural potential and their conservation and fertility managements, in face of the expansion and consolidation of the new Brazilian agricultural frontier.

Na fertirrigação, é conveniente aplicar os nutrientes de forma a conseguir sua localização na profundidade mais adequada para absorção por parte das culturas: em maior profundidadepara a cultura perene e, mais superficialmente, nas culturas de ciclo curto. Com os objetivos de estabelecer em que fração da lâmina de irrigação devem ser aplicada as doses de N (NH4+ e NO3-); K+ e H2PO4-, de investigar qual o melhor fracionamento de suas doses, de modo a localizá-los na profundidade adequada, e de determinar a distribuição na coluna de NH4+, NO3-, K+ e H2PO4- aplicados por fertirrigação, foi realizado um experimento em laboratório, utilizando colunas de percolação. Os tratamentos corresponderam a um fatorial 4 (1 + 7), sendo quatro Latossolos de Minas Gerais [dois Latossolos Vermelho-Amarelos distróficos (LVAd1 e LVAd2), um Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf) e um Latossolo Vermelho distrófico (LVd)], uma testemunha (aplicação de água deionizada) e sete formas de aplicação de 1 mmol dm-3 de NH4+, 1 mmol dm-3 de NO3-, 2 mmol dm-3 de K+ e 0,667 mmol dm-3 de H2PO4-. A lâmina de água foi dividida em cinco frações iguais (F1 a F5) e a dose dos nutrientes aplicada integralmente (D), ou fracionada em duas (D1/2) ou em três vezes (D1/3). Assim, a aplicação dos nutrientes foi feita segundo o esquema: F2D, F3D, F4D, F2D1/2F3D1/2 , F3D1/2F4D 1/2, F2D1/2F4D1/2 ou F2D1/3F3D1/3 F4D1/3. Subamostras foram utilizadas na análise de NH4+; NO3-; K+ e H2PO4-, determinando-se a distribuição desses nutrientes na coluna de solo. A mobilidade apresentou a seguinte ordem nos solos LVAd1, LVAd2 e LVd: NO3- > NH4+ > K+ > H2PO4-. Já para o solo LVdf, a ordem foi NH4+ > NO3- > K+ > H2PO4-. A ordem de risco de contaminação de águas subterrâneas por NO3- foi a seguinte: LVAd1 > LVAd2 > LVdf > LVd. A quantidade de água acrescentada a cada coluna, inferior a meio volume de poros, não foi suficiente para deslocar o H2PO4- além do primeiro anel. Para os outros íons em estudo, a localização em maior profundidade, quando aplicados como pulso único, foi verificada com a maior concentração no pulso (D > D1/2 > D 1/3) e com a maior lâmina de água posterior à sua aplicação (F2D > F3D > F 4D e F2D1/2F3D1/2 > F3D1/2F4D1/2 ). Os resultados evidenciam que a mobilidade diferencial de N (NH4+ e NO3-) e K+ exigiria escolha cuidadosa das doses desses nutrientes na solução, a fim de evitar perdas de N (NH4+ e NO3-) por lixiviação, ou localização excessivamente superficial do K+. A baixa mobilidade do H2PO4- mostra que a fertirrigação não seria uma técnica apropriada para sua incorporação no perfil do solo, visando à fertilização das culturas.

It is convenient to apply nutrients in fertigation at an appropriate depth, in order to locate those elements at a convenient place for plant uptake. So, an experiment was carried out under laboratory conditions using percolation columns, to establish the irrigation lamina fraction in which N (NH4+ e NO3-), K+, and H2PO4- doses must be applied as well as the optimum dose fractioning of these nutrients so as to locate their adequate depth and determine the distribution of fertigated NH4+, NO3-, K+, and H2PO4-. The treatments consisted of a 4 (1 + 7) factorial, using four Latosols from Minas Gerais (two dystrophic Red-Yellow, one dystroferric Red, and one dystrophic Red), a control (aplication of deionized water) and seven modes of application of 1 mmol dm-3 of NH4+, 1 mmol dm-3 of NO3- , 2 mmol dm-3 of K+ and 2 mmol dm-3 of H2PO4-. The irrigation lamina was divided into five equal fractions (F1 to F5) and the nutrient dose was applied whole (D), or fractioned two (D1/2) or three times (D1/3). Hence, nutrient application was performed according to the following scheme: F2D, F3D, F4D, F2D1/2F3D1/2 , F3D1/2F4D1/2 , F2D1/2F4D1/2 or F2D1/3F3D1/3 F4D1/3. Sub-samples were used to analyze NH4+, NO3-, K+ and H2PO4-, through the determination of the profile of distribution of these nutrients. Mobility was in the following order: NO3- > NH4+ > K+ > H2PO4-, on soils LVAd1, LVAd2 and LVd. For the soil LVdf, the order was: NH4+ > NO3- > K+ > H2PO4- . And the risk of contamination of groundwater caused by NO3-: LVAd1 > LVAd2 > LVdf > LVd. The amount of water added to the column, lower than half pore per volume, was not sufficient to displace H2PO4-beyond the first ring. Regarding the other ions studied, localization at a higher depth when applied as a single pulse, was verified with a higher pulse concentration (D > D1/2 > D1/3) and with a greater irrigation lamina following its application (F2D > F3D > F 4D and F2D1/2F3D1/2 > F3D1/2F4D1/2 ). The results shows that the differential mobility of (N-NNO3- e NH4+ ) and K+ would require a careful dosage of these nutrients in the solution to prevent nitrogen losses due to leaching, or excessively superficial localization of potassium. The extremely low mobility of H2PO4- shows that fertigation would not be an appropriate technique for incorporation of this mineral into soil for crop fertilization purposes.