Changes in organic carbon in soil of natural grassland converted to <i>Pinus taeda</i> plantations at three ages

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/198050986301

Keywords:

Organic matter, Carbon sequestration, Planted forests

Abstract

Pine plantations on former natural grassland (NG) areas can change the forms and stocks of organic carbon (OC) in the soil. To quantify these changes, the contents and stocks of the total OC (TOC), consisting of particulate OC (POC) and the mineral-associated OC (MAC) fractions, were determined in fve layers, at depths between 0.0 and 0.40 m, in soil under NG and pine plantations aged fve (P5), 16 (P16) and 21 (P21) years. The study was carried out in areas of Cambissolo Húmico, dystrophic, on the southern plateau of Santa Catarina state. The TOC content in the different layers and under different land uses ranged from 15.0 to 44.5 g kg-1 and the TOC stock, in all layers together, from 86 to 144 Mg ha-1. The POC content varied from 2.1 to 23.2 g kg-1 and the POC stock from 7.4 to 21.8 Mg ha-1, while the MAC content varied between 12.2 and 23.7 g kg-1 and MAC stock between 79 and 122 Mg ha-1. In general, the TOC stocks and contents and MAC and POC fractions in the soil increase with the age of the pine plantations up to 21 years. The TOC and POC contents and POC stock usually decrease with depth under NG, P5 and P21, whereas the MAC content and MAC and TOC stocks generally remain unchanged in layers to a depth of 0.40 m.

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Author Biographies

Paulo Cezar Cassol, Universidade do Estado de Santa Catarina, Lages, SC

Engenheiro Agrônomo pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS (1983), Mestre (1987) e Doutor (1999) em Ciências do Solo pela UFRGS. Pós-Doutorado na Libera Università di Bolzano, It. Professor Associado do Dpto. de Solos e Recursos Naturais da Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC, Centro de Ciências Agroveterinárias - CAV/Lages. Atua em ensino e pesquisa na área de Manejo e Fertilidade do Solo, principalmente: adubação orgânica, reciclagem de resíduos orgânicos, plantas de cobertura do solo e nutrição de vinhedos, dinâmica da matéria orgânica do solo, &quot;turnover&quot; de raízes e acidez e correção do solo, Revisor das Revistas: Revista Brasileira de Ciência do Solo, Pesquisa Agropecuária Brasileira, Ciência Rural, Horticultura Brasileira, Pesquisa Agropecuária Tropical, Pesquisa Agropecuária Gaúcha e Revista de Ciências Agroveterinárias. Foi Diretor Geral do Centro de Ciências Agroveterinárias - CAV/UDESC em 1992/94 e 2002/06 e Coordenador do PPG Ciências Agrárias da UDESC em 2008/09

Leandra Fachini, Universidade do Estado de Santa Catarina, Blumenau, SC

Graduada em Engenharia Florestal pela Universidade do Estado de Santa Catarina, mestranda do Programa de Pós Graduação em Manejo de Solo pela Universidade de Santa Catarina, Linha de pesquisa: Caracterização, conservação e uso de recursos naturais. Atuando em projeto relacionado com modificação de matéria orgânica em plantios florestais homogêneos, quantificação de carbono do solo, e qualidade do solo

Álvaro Luiz Mafra, Universidade do Estado de Santa Catarina, Lages, SC

Possui graduação em Engenharia Agronomica pela Universidade do Estado de Santa Catarina (1993), mestrado em Solos e Nutriçao de Plantas pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (1996) e doutorado em Solos e Nutriçao de Plantas pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (2000). Atualmente é professor associado do Dpto. de Solos e Nutrição de Plantas da Universidade do Estado de Santa Catarina. Tem experiência na área de Manejo do Solo, atuando principalmente nos seguintes temas: sistemas de preparo e cultivo, sistemas agropastoris e recuperação de áreas degradadas

Martha Andréia Brand, Universidade do Estado de Santa Catarina, Lages, SC

Possui graduação em Engenharia Florestal pela Universidade Federal do Paraná (1997), mestrado (2000) e doutorado (2007) em Engenharia Florestal pela Universidade Federal do Paraná. Atuou nos Cursos de Tecnologia da Madeira e Engenharia Industrial Madeireira na Universidade do Planalto Catarinense, entre 2000 e 2010. Desde o ano 2007 é professora e pesquisadora na Universidade do Estado de Santa Catarina, no Departamento de Engenharia Florestal. Tem experiência na área de Recursos Florestais e Engenharia Florestal, com ênfase em Resíduos Indústriais e Energia de Biomassa, trabalhando principalmente nos seguintes temas: geração de energia a partir de biomassa florestal e qualidade da madeira para o uso industrial

Marcia Aparecida Simonete, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

Possui Graduação em Agronomia pela Universidade Federal de Pelotas (1995), Mestrado em Agronomia pela Universidade Federal de Pelotas (1998) e Doutorado em Agronomia (Solos e Nutrição de Plantas) pela Universidade de São Paulo (2001). Tem experiência na área de Agronomia e Engenharia Florestal, com ênfase Solos e Nutrição de Plantas, atuando principalmente nos seguintes temas: Fertilidade e Química do solo, Nutrição Mineral de Plantas e Reciclagem de Nutrientes

Jefferson Luís Mairelles Coimbra, Universidade do Estado de Santa Catarina, Lages, SC

Possui Graduação em Agronomia pela Universidade do Estado de Santa Catarina (1996), mestrado em Melhoramento Vegetal pela Universidade Federal de Pelotas (1999) e doutorado em Melhoramento Vegetal pela Universidade Federal de Pelotas (2005). Atualmente é Professor Associado 2 da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), em Lages, onde leciona as disciplinas de Melhoramento vegetal, tanto na graduação quanto na pós-graduação e de Modelos biométricos aplicados a Agronomia e ao Melhoramento Vegetal, em nível de Pós-Graduação (Strict Sensu). Foi Coordenador do Curso de Pós Graduação em Produção Vegetal em 2009 (Conceito 4). Tem experiência na área de Agronomia, com ênfase em Melhoramento vegetal, atuando principalmente nos seguintes temas: melhoramento clássico de feijão e de arroz híbrido (sistemas duas e três linhas); mutação; marcadores moleculares (Qtls); interação genótipo x ambiente; genética quantitativa, componentes de variância, modelos lineares mistos e expressão e herança de genes.

References

ALMEIDA, H. C. et al. Distribution of chemical compartments of soil organic matter and C stocks of a Cambisol from south brazil as affected by Pinus afforestation. Química Nova, São Paulo, v. 35, n. 7, p. 1329-1335, 2012.

ABRÃO, S. F. et al. Alterações químicas de um Cambissolo Húmico causadas por florestamento com Pinus taeda em área de campo natural. Floresta, Curitiba, v. 45, n. 3, p. 455-464, 2015.

BALBINOT, R. et al. Inventário de carbono orgânico em um plantio de Pinus taeda aos 5 anos de idade no Rio Grande do Sul. Revista Ciências Exatas e Naturais, Guarapuava, v. 5, n. 1, p. 59-68, 2003.

BALDOCK, J. A.; NELSON, P. N. Soil organic matter. In: SUMNER, M. E. (Ed.). Handbook of soil science. Boca Raton: CRC Press, 2000. p. B25-B84.

BAYER, C. et al. Armazenamento de carbono em frações lábeis da matéria orgânica de um Latossolo Vermelho sob plantio direto. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 39, n. 7, p. 677-683, 2004.

BRAIDA, J. A. et al. Resíduos vegetais na superfície e carbono orgânico do solo e suas relações com a densidade máxima obtida no ensaio Proctor. Revista Brasileira de Ciências do Solo, Viçosa, v. 30, n. 4, p. 605-614, 2006.

BRUN, E. J. Matéria orgânica do solo em plantios de Pinus taeda e Pinus elliottii em duas regiões do Rio Grande do Sul. 2008. 122 f. Tese (Doutorado em Engenharia Florestal) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2008.

BUTNOR, J. R. et al. Vertical distribution and persistence of soil organic carbon in fre-adapted longleaf pine forests. Forest Ecology and Management, Amsterdam, v. 390, p. 15-26, 2017.

CAMBARDELLA, C. A.; ELLIOTT, E. T. Methods for physical separation and characterization of soil organic matter fractions. Geoderma, Amsterdam, v. 56, p. 449-457, 1993.

CARVALHO J. L. N. et al. Potencial de sequestro de carbono em diferentes biomas do Brasil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 34, p. 277-289, 2010.

CERRI, C. E. P. et al. Tropical agriculture and global warming: impacts and mitigation options. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 64, p.83-99, 2007.

CHADWICK, O. A.; GRAHAM, R. C. Pedogenic process. In: SUMMER, M. E. (Ed.). Handbook of soil science. Boca Raton: CRC Press, 2000. p. E41-E75.

CONTE, O. Densidade, agregação e frações de carbono de um Argissolo sob pastagem natural submetida a níveis de ofertas de forragem por longo tempo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 35, n. 2, p. 579-587, 2011.

CORREIA, M. E. F.; ANDRADE, A. G. Formação de serapilheira e ciclagem de nutrientes. In: SANTOS G. A. et al. (Ed.). Fundamentos da matéria orgânica do solo: ecossistemas tropicais e subtropicais. 2. ed. rev. e atual. Porto Alegre: Metrópole, 2008. p. 137-158.

COSTA, F. S. et al. Aumento de matéria orgânica num Latossolo Bruno em plantio direto. Ciência Rural, Santa Maria, v. 34, n. 2, p. 587-589, 2004.

DICK, D. P. et al. Pinus afforestation in South Brazilian highlands: soil chemical attributes and organic matter composition. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 68, n. 2, p. 175-181, 2011.

EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos e análise de solo. 2. ed. Rio de Janeiro: EMBRAPA, 1997. 212 p.

EMPRESA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA E EXTENSÃO DE SANTA CATARINA. Centro de Informações de Recursos Ambientais e de Hidrometeorologia de Santa Catarina, climatologia de chuvas: período de 1960 a 2004. Acesso em: <http://ciram.epagri.sc.gov.br/index. php option=com_content&view=article&id=141&Itemid=363>. Acesso em: March 2017.

FELLER, C. Approaching “functional” soil organic matter pools through particle-size fractionation, examples for tropical soils. In: LAL, R. et al. (Ed.). Assessment methods for soil carbon pools. Boca Raton: CRC Press, 2000. p. 102-132. (Advances in Soil Science).

FELLER, C.; BEARE, M. H. Physical control of soil organic matter dynamics in the tropics. Geoderma, Amsterdam, v. 79, n. 1, p. 69-117, 1997.

GEE, G. W.; BAUDER, J. W. Particle-size analysis. In: KLUTE, A. Methods of soil analysis. Madison: American Society of Agronomy, 1986. p. 383-411.

GOH, K. M. Carbon sequestration and stabilization in soils: Implications for soil productivity and climate change. Soil Science and Plant Nutrition, London, v. 50, n. 4, p. 467-476, 2004.

HUANG, Z. et al. Soil carbon pools, plant biomarkers and mean carbon residence time afer afforestation of grassland with three tree species. Soil Biology and Biochemistry, Amsterdam, v. 43, n. 6, p. 1341-1349, 2011.

INDÚSTRIA BRASILEIRA DE ÁRVORES. Relatório IBÁ 2016. Brasília, 2016. 98 p. Disponível em: <http://iba.org/images/shared/Biblioteca/IBA_RelatorioAnual2016_.pdf>. Acesso em: apr. 2017.

JOBBÁGY, E. G.; JACKSON, R. B. The vertical distribution of soil organic carbon and its relation to climate and vegetation. Ecological Applications, Washington, v. 10, n. 2, p. 423-436, 2000.

KLEIN, V. A. Densidade relativa - um indicador da qualidade física de um Latossolo Vermelho. Revista Ciências Agroveterinárias, Lages, v. 5, n. 1, p. 26-32, 2006.

LAVELLE, P. et al. Soil invertebrates and ecosystem services. European Journal of Soil Biology, Amsterdam, v. 42, n. 1, p. 3-15, 2006.

LITTELL, R. C. et al. SAS for mixed models. 2nd ed. Cary: SAS Institute, 2006. 813 p.

LOPES, V. G. et al. Quantifcação de raízes fnas em um povoamento de Pinus taeda L. e uma área de campo em Cambará do Sul, RS. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 20, n. 4, p. 569-578, 2010.

MAFRA, A. L. et al. Carbono orgânico e atributos químicos do solo em áreas florestais. Revista Árvore, Viçosa, v. 32, n. 2, p. 217-224, 2008.

MAKKONEN, K.; HELMISAAR, H. S. Fine root biomass and production in Scots pine stands in relation to stand age. Tree Physiology, Victoria, v. 21, p. 193-198, 2001.

MORALES, C. A. S. Relação entre atributos do solo com a produtividade de Pinus taeda. 2007. 133 f. Dissertação (Mestrado em Ciência do Solo) – Universidade do Estado de Santa Catarina, Lages, 2007.

PARFITT, R. L. et al. Effect of clay minerals and land use on organic matter pools. Geoderma, Amsterdam, v. 75, n. 1, p. 1-12, 1997.

PÉREZ-CRUZADO, C. et al. Organic matter properties in soils afforested with Pinus radiate. Plant and Soil, Dordrecht, v. 374, p. 381-398, 2013.

PERSSON, H. A. The high input of soil organic matter from dead tree fne roots into the forest soil. International Journal of Forestry Research, London, v. 2012. n. 1, p. 1-9, 2012.

PORTUGAL, A. F. et al. Determinação de estoques totais de carbono e nitrogênio e suas frações em sistemas agrícolas implantados em Argissolo Vermelho-Amarelo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 32, n. 5, p. 2091-2100, 2008.

RAZAFIMBELO, T. et al. Texture and organic carbon contents do not impact amount of carbon protected in Malagasy Soils. Scientia Agricola, Piracicaba, v. 7, n. 3, p. 204-208, 2013.

RICHTER, D. D. et al. Rapid accumulation and turnover of soil carbon in a re-establishing forest. Nature, London, v. 400, p. 56-58, 1999.

SAS INSTITUTE. SAS VER. 9.1.3. Cary, 2003. Licença: UDESC.

SAMUELSON, L. J. et al. Ecosystem carbon density and allocation across a chronosequence of longleaf pine forests. Ecological Applications, Tempe, v. 27, p. 244-259, 2017.

SAMUELSON, L. J. et al. Ecosystem carbon stocks in Pinus palustris forests. Canadian Journal of Forest Research, Ottawa, v. 44, p. 476-486, 2014.

SAXTON, A. M. A macro for converting mean separation output to letter groupings in Proc Mixed. In Proc. 23rd SAS Users Group Intl. Cary: SAS Institute, 2008. p. 1243-1246.

SCHUMACHER, M. V. et al. Produção de serapilheira e transferência de nutrientes em área de segunda rotação com floresta de Pinus taeda no município de Cambará do Sul, RS. Ciência Florestal, Santa Maria, v. 18, n. 4, p. 471-480, 2008.

SIX, J. et al. Soil structure and soil organic matter: I. Distribution of aggregate size classes and aggregate associated carbon. Soil Science Society of America Journal, Madison, v. 64, n. 2, p. 681 689, 2000.

SIX, J. et al. Stabilization mechanisms of soil organic matter: implications for C-saturation of soils. Plant and Soil, Dordrecht, v. 241, n. 1, p. 155-176, 2002.

SOLLINS, P. et al. Stabilization and destabilization of soil organic matter: mechanisms and controls. Geoderma, Amsterdam, v. 74, n. 1-2, p. 65-105, 1996.

TEDESCO, M. J. et al. Análises de solo, plantas e outros materiais. 2. ed. Porto Alegre: Departamento de Solos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 1995. 174 p. (Boletim Técnico de Solos, 5).

UBERTI, A. A. A. Santa Catarina: proposta de divisão territorial em regiões edafoambientais homogêneas. 2005. 185 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2005.

VALERI, S. V.; REISSMANN, C. B. Composição da manta florestal sob povoamentos de Pinus taeda na região de Telemaco Borba, PR. Floresta, Curitiba, v. 19, n. 1, p. 55-61, 1989.

VIZZOTTO, V. R. et al. Efeito do pisoteio bovino em algumas propriedades físicas do solo de várzea. Ciência Rural, Santa Maria, v. 30, n. 6, p. 965-969, 2000.

WATZALAVICK, L. F.; SANQUETTA, M. V. W. C.; CALDEIRA, M. V. W. Estoque de carbono orgânico e biomassa em Pinus taeda L. Biomassa & Energia, Viçosa, v. 2, n. 1, p 7-17, 2005.

WENDLING, B. et al. Organic-matter pools of soil under pines and annual cultures. Communication in Soil Science and Plant Analysis. London, v. 41, n. 14, p. 1707-1722, 2010.

WIESMEIER, M. et al. Depletion of soil organic carbon and nitrogen under Pinus taeda plantations in Southern Brazilian grasslands (Campos). European Journal of Soil Science, London, v. 60, n. 3, p. 347-359, 2009.

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Published

2019-06-30

How to Cite

Cassol, P. C., Fachini, L., Mafra, Álvaro L., Brand, M. A., Simonete, M. A., & Coimbra, J. L. M. (2019). Changes in organic carbon in soil of natural grassland converted to <i>Pinus taeda</i> plantations at three ages. Ciência Florestal, 29(2), 545–558. https://doi.org/10.5902/198050986301

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