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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Curitibanos, Programa de Pós-Graduação em Ecossistemas Agrícolas e Naturais, Curitibanos, 2022. O presente estudo teve como objetivos avaliar o efeito do manejo de cobertura morta e composto orgânico sobre: i) o estado nutricional das plantas de Pyrus pyrifolia; ii) produção de frutos; iii) produção de biomassa da parte aérea e da raiz; iv) estoque de carbono; v) taxa de decomposição dos resíduos orgânicos; e vi) biodiversidade edáfica. Para isso delineou-se um experimento em blocos casualizados usando um esquema fatorial 2 × 2 (presença e ausência da cobertura morta e composto orgânico), em 4 blocos. Cada parcela possuiu um espaçamento de 24 × 36 m (n= 25, plantas por parcela). Realizaram-se coletas de solo (e.g., uma amostra composta por parcela) e resíduos orgânicos (cobertura morta nos pomares e composto nas pilhas de compostagem), para as análises químicas. Para analisar o estado nutricional e determinar a produção foram coletadas folhas e todos os frutos de 9 plantas na porção central de cada parcela. Para determinação da biomassa da parte aérea, da raiz, biomassa total e densidade de carbono em cada compartimento utilizaram-se modelos preditivos considerando a altura total das plantas (h) e diâmetro do caule a 30 cm do solo. Para determinação do tempo total (td) e tempo médio (hd) de decaimento dos resíduos orgânicos e massa remanescente (Rm), taxa de decomposição (k) e efeito primming, utilizaram-se litterbags em cada parcela com diferentes aberturas de malhas (4 mm2 e 15 mm2¬). Para a caracterização da biota edáfica, utilizaram-se armadilhas do tipo Provid. Os maiores valores para abundância das Famílias Araneidae, Termitidae, Staphylinidae e Cicadidae foram observados no tratamento controle. Enquanto os maiores valores para o estoque de carbono orgânico no solo, densidade total de carbono no ecossistema, hd, td, massa remanescente (litterbags com 15 mm2 de abertura contendo cobertura morta), abundância das Famílias Acaridae, Pulmonata e Halictophagidae foram observados onde apenas cobertura morta foi aplicada. Em seguida, os maiores valores para teor de nitrogênio foliar, hd, td, massa remanescente (litterbags com 4 mm2 de abertura contendo cobertura morta), taxa de decomposição, efeito primming, abundância das Famílias Cugygidae, Forficulidae e índice de riqueza foram observados no tratamento onde apenas o composto foi aplicado. Finalmente, os maiores valores para altura total, biomassa do caule, raiz, galhos, biomassa total, produção, densidade de carbono acima e abaixo do solo e abundância das Famílias Blattidae, Muscoidea, Gymnomorpha e Chrysopidae foram observados no tratamento onde a cobertura morta e o composto foram aplicados em conjunto. Os resultados demonstram que o manejo de resíduos orgânicos promoveu melhorias no sistema de produção de P. pyrifolia (estado nutricional das plantas, produção de frutos, produção de biomassa, taxa de decomposição, mineralização, abundância e riqueza da biota edáfica), principalmente onde foi aplicado composto. Abstract: The present study aimed to evaluate the effect of mulching and compost management under: i) P. pyrifolia nutritional status; ii) yield; iii) shoot and root biomass production; iv) carbon sequestration; v) organic residues decomposition rate; vi) soil biota community composition. To achieve these aims, we installed a randomized block using a factorial design 2 × 2 (presence and absence of mulching and compost) within four blocks. Each plot consisted of 24 × 36-m (n= 25 plants per plot). We collected soil samples (a compost sample per plot), organic residues (mulching on orchard piles, and organic compost on composting piles), for chemical analysis. To determined P. pyrifolia nutritional status, and yield we collected leaves and all fruits of nine P. pyrifolia plants on the central portion of each plot. While, for determining shoot, root, total biomass, and carbon density in each compartment we utilized predictive models, considering height (m), and stem diameter at 30-cm of soil surface. Next, total, and half time of residues decay, remaining mass, decomposition rate, and primming effect were determined utilizing litter bags with different mesh sizes (04-mm-2 and 15-mm-2) on each plot. To characterize the soil biota community Provid-type traps were placed. The highest values for abundance of Families Araneidae, Termitidae, Staphylinidae e Cicadidae were observed where no residue was applied. While, the highest values for soil organic carbon stock, total carbon density, hd, td, remaining litter mass (litterbags 15-mm-2 size containing mulching), abundance of Families Acaridae, Pulmonata, and Halictophagidae were observed where mulching was applied. Next, the highest values for leaf nitrogen, hd, td, remaining litter mass (litterbags 4-mm-2 size containing mulching), decomposition rate, primming effect, abundance of Families Cugygidae, Forficulidae, and richens index were observed where compost was applied. Finally, the highest values for height, stem biomass, root biomass, branches biomass, total biomass, yield, above- belowground carbon density, abundance of Families Blattidae, Muscoidea, Gymnomorpha e Chrysopidae were observed where mulching and compost were applied together. Our findings showed that organic residues management promoted improvements on P. pyrifolia production system (plant nutritional status, yield, biomass production, decomposition rate, mineralization, soil biota abundance and richness), principally where compost was applied.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Curitibanos, Programa de Pós-Graduação em Ecossistemas Agrícolas e Naturais, Curitibanos, 2020. A indústria de papel reciclado é geradora de passivos ambientais na forma de resíduos sólidos, denominados lodo de papel reciclado. Esse lodo tem grande potencial de uso, um exemplo, é a utilização como insumo agrícola e florestal, atuando na correção e manutenção da fertilidade dos solos. Porém, são necessários estudos com evidências científicas e resultados de campo para encontrar técnicas seguras para a aplicação desses resíduos no solo, pois esse tipo de lodo apresenta alguns componentes orgânicos e inorgânicos (e.g., hidrocarbonetos alifáticos, ftalatos e dietilftalato) que podem ser prejudiciais ao ambiente. Portanto, os objetivos da presente dissertação foram: 1) avaliar a ecotoxicidade do lodo de papel reciclado, a partir de ensaios em laboratório com invertebrados de solo e plantas, e 2) avaliar os efeitos a curto e longo prazo da aplicação do lodo de papel reciclado sobre a composição da comunidade da fauna do solo em um plantio de Pinus taeda. Para tanto, utilizou-se: a) ensaios de fuga e reprodução com invertebrados de solo, utilizando concentrações de 80 t/ha e 100 % do lodo de papel reciclado; b) ensaio com elutriato do resíduo; e c) ensaio de crescimento e desenvolvimento de uma espécie arbórea exposta a diferentes concentrações do resíduo. Em campo, dividiu-se a área de estudo, situada no interior do município de Curitibanos, SC, em: área controle (sem a aplicação do resíduo); e áreas curto e longo prazo de aplicação do resíduo. Foram realizadas a uma coleta na Primavera de 2018 e outra no Outono de 2019. Para cada tratamento foram delineadas três parcelas, em cada uma foram instaladas três armadilhas do tipo ?pitfall? (i.e., para extração de indivíduos da fauna do solo), quatro conjuntos com oito lâmina-isca (i.e., para avaliar a atividade alimentar da fauna do solo) e foram retiradas três amostras de solo (i.e., para a análise química). Todos os dados foram avaliados estatisticamente. Observou-se a partir dos resultados que o lodo de papel reciclado apresenta: 1) efeito negativo sobre a reprodução de colêmbolos, tanto para as concentrações elaboradas em laboratório quanto para as amostras trazidas de campo; 2) efeito negativo sobre o crescimento de Lemna minor e Mimosa scabrella; 3) Observou-se efeito negativo da aplicação do resíduo sobre a abundância de indivíduos da fauna edáfica; 4) Diferença significativa entre as áreas para os índices de Shannon e de Simpson; 5) Redução na atividade alimentar da fauna do solo nas parcelas com longo prazo de aplicação. Conclui-se que o lodo de papel reciclado exerce efeito negativo sobre a composição e atividade da comunidade da fauna do solo. Portanto, com base nos resultados observados, são recomendados novos estudos avaliando diferentes formas de pré-tratamento para o uso do resíduo em áreas agrícolas e florestais. Abstract: The paper recycling industry produces environmental liabilities such as a kind of residue, also called recycled paper sludge. The use of this type of sludge may present great potential in both the agriculture and forestry sectors acting on the correction and maintenance of soil fertility. However, we need more studies using scientific evidence and field results to find safe techniques to use the recycled paper sludge as a soil promoter, especially because this kind of sludge presents some harmful inorganic and organic components (e.g., aliphatic hydrocarbon, phthalates, diethylphthalate) the environmental health. The aims of this dissertation were: 1) to evaluate the ecotoxicity of recycled paper sludge using laboratory ecotoxicity tests with soil invertebrates and plants, and 2) to evaluate the short- and long-term effects of using the recycled paper sludge on the soil fauna community composition in a Pinus taeda field. To achieve these aims, we used the following tests: a) avoidance and reproduction tests with soil invertebrates, using the concentrations of 80 t/ha and 100% of the recycled paper sludge; b) eluate test; and c) test with tree species growth. The field experiment was located at Curitibanos, SC, Brazil. We studied three areas as treatments: a control area (without any application of the recycled paper sludge); and short- and long-term areas of application. The field sample was performed in the Spring-Fall 2018/19. In each treatment, we set out three plots. For each plot, we installed three ?pitfall? traps (i.e., for extract soil biota individuals), four sets with eight bait-lamina (i.e., to access soil feeding activity) and three soil core samples (i.e., to characterize soil chemical properties). We perform statistical analyses for all databases. Our results show that the use of recycled paper sludge presents: 1) Negative effects on the reproduction of the collembolans in both laboratory and field samples; 2) Negative effects on Lemna minor and Mimosa scarabella growth; 3) Negative effects on the abundance of soil fauna individuals; 4) Significant differences among the studied treatments for Shannon and Simpson indices; 5) Reduction of the soil fauna feeding activity in the long-term application of the recycled paper sludge. We conclude that the use of the recycled paper sludge can promote negative effects on soil fauna community composition and activity. Therefore, based on the observed results, new studies are needed, evaluating different forms of previous treatment for the use of residues in agricultural and forest areas.

In the search for a sustainable agriculture the use of plant species that promotes soil biological properties has been considered as an alternative to soil conservation practices. Our aim here was to evaluate the effects of plant species cultivation on both the soil macroarthropods and arbuscular mycorrhizal fungi communities in a semiarid ecoregion. The study was developed in field conditions, using a randomized blocks design with ten treatments (Crotalaria juncea L., C. spectabilis Roth, C. ochroleuca G. Don, Canavalia ensiformis (L.) DC., Dolichos lablab L., Mucuna pruriens (L.) DC., Stilozobium aterrimum Piper & Tracy, Neonotonia wightii (Wight & Arn.) J.A. Lackey, Pennisetum glaucum (L.) R. Br., and a control treatment (a mix of Brachiaria decumbens Stapf cv. Basilisk and native weeds), in three independent blocks. In order to evaluate the effects of plant species cultivation on both the soil macroarthropod and arbuscular mycorrhizal fungal communities, we evaluated the plant dry biomass production, soil pH, soil total organic carbon, species richness (S), Shannon’s diversity index (H') and Simpson’s dominance index (C). For the effects of plant species cultivation on arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) communities, we compared our results with two additional control treatments (Eucalyptus globulus Labill and a tropical moist forest). The Shapiro-Wilk test was applied to assess the normality of the data distribution. Two-way ANOVA was used to test significant differences between species richness, H’ index, and C index. The Bonferroni’s test was applied at 5% probability. Based on our results, we generated two equations to estimate the soil biological quality index (IQBS), as well as the mycorrhizal quality index (IQM). We found the highest values of soil macroarthropod richness and H’ index in the plots where C. spectabilis and C. ochroleuca were cultivated. The plant species with the best results in the ecological indexes were P. glaucum, C. ensiformis, S. aterrimum and N. wightii, when compared with Eucalyptus globulus Labill and tropical moist forest. Na busca da sustentabilidade na agricultura, a utilização de espécies vegetais com características botânicas benéficas às propriedades biológicas do solo tem sido considerada como alternativa às práticas convencionais. Objetivou-se avaliar o efeito do cultivo de espécies de plantas das famílias Fabaceae e Poaceae nas comunidades de macroartrópodes e fungos micorrízicos arbusculares do solo em ambiente semiárido. O estudo foi desenvolvido em condições de campo, em 3 blocos (DBC); constituído por 10 tratamentos. Os tratamentos foram: Crotalaria juncea L., C. spectabilis Roth, C. ochroleuca G. Don, Canavalia ensiformis (L.) DC., Dolichos lablab L., Mucuna pruriens (L.) DC., Stizolobium aterrimum Piper & Tracy, Neonotonia wightii (Wight & Arn.) J.A. Lackey, Pennisetum glaucum (L.) R.Br., e Brachiaria decumbens Stapf cv. Basilisk + plantas espontâneas. Para determinar os efeitos das espécies para adubação verde sobre a comunidade de macroartrópodes e de fungos micorrízicos no solo foram avaliados produção de biomassa seca, pH, carbono orgânico total do solo, riqueza de grupos (S), índice de diversidade de Shannon (H’) e índice de dominância de Simpson (C). Exclusivamente, para avaliação da influência dessas espécies vegetais sobre as comunidades de fungos micorrízicos arbusculares (FMA), foi realizada uma comparação de todas as variáveis analisadas em função de uma plantação de Eucalyptus globulus Labill e uma Floresta tropical úmida. Os dados foram submetidos ao teste Shapiro-Wilk para determinar a normalidade na distribuição dos dados. Para as significâncias dos índices ecológicos foi utilizada ANOVA do tipo “two-way” e aplicado o teste Bonferroni a 5%. Com base nos dados obtidos foram geradas equações para estimar a qualidade biológica do solo (IQBS), assim como o índice de qualidade micorrízica (IQM) nas áreas avaliadas. As espécies de plantas da Família Fabaceae proporcionam condições positivas para a manutenção de uma comunidade de macroartrópodes diversificada, sendo C. spectabilis e C. ochroleuca as espécies com maior riqueza e diversidade nas estações chuvosa e seca, respectivamente. Para as comunidades de FMAs as espécies de plantas que promoveram os melhores resultados nos índices ecológicos foram P. glaucum, C. ensiformis, S. aterrimum e N. wightii, quando comparados com Eucalyptus globulus Labill e a Floresta tropical úmida.

Soil-related natural resources in dryland environments, such as the Caatinga, have suffered from deterioration impacts due to the absence of conservation practices coupled with inadequate soil use, without taking into account the spatiotemporal variability of attributes that are variable as a function of time and space. The objective of this study was to evaluate the spatial-seasonal variability of physical, chemical and biological attributes in a toposequence of Carossian Neosols of Paraíba. The geostatistics allied to kriging can identify and map specific management zones by mathematical models capable of showing the degree of spatial dependence and interpolation of data with no trend in non-sampled points for confection of isoline maps. Soil collections at different times of the year taking into account the seasonality of the rains (dry period and rainy season) can be an effective methodology in determining the seasonal variability of the attributes. For studies of diversity of edaphic organismos the determination of ecological indices such as: Wealth, Shannon, Simpson and Pielou. The study was carried out in a compartmentalized toposequence in three positions: shoulder, middle third and lower third, in the Private Reserve of Natural Patrimony (RPPN), Fazenda Almas, in Cariri da Paraibano. Soil attributes presented spatiotemporal variability in the positions of Shoulder, Middle and Lower Thirds. The CO2 flux was influenced only by soil moisture, since the soil temperature was constant with the seasonal rainfall. The Neosols of Cariri Paraibano show a high diversity of edaphic macroarthropods that have their composition of the community influenced directly by the relief positions. Recursos naturais ligados ao solo em ambientes de terras secas, como na Caatinga vêm sofrendo impactos de deterioração em função da ausência de práticas conservacionistas atrelada ao uso inadequado do solo, sem levar em consideração a variabilidade espaço-sazonal de atributos que são variáveis em função do tempo e do espaço. Objetivou-se avaliar a variabilidade espaço-sazonal de atributos, físicos, químicos e biológicos em uma topossequência de Neossolos do Cariri paraibano. A geoestatística aliada a krigagem podem identificar e mapear zonas de manejo específico por modelos matemáticos capazes de mostrar o grau de dependência espacial e interpolação de dados sem tendência em pontos não amostrado para confecções de mapas de isolinhas. Coletas de solos em diferentes épocas do ano levando em consideração a sazonalidade das chuvas (período seco e período chuvoso) pode ser uma metodologia eficaz na determinação da variabilidade sazonal dos atributos. Para estudos de diversidade de organismo edáficos a determinação de índices ecológicos como: Riqueza, Shannon, Simpson e Pielou são essenciais para compreensão da influência destes na fertilidade do solo e a relação com temperatura e umidade. O estudo foi realizado em uma topossequência compartimentada em três posições: Ombro, Terço Médio e Terço Inferior, na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN), Fazenda Almas, no Cariri da Paraibano. Os atributos do solo apresentaram variabilidade espaço-sazonal nas posições de Ombro, Terço Médio e Terço Inferior. O efluxo de CO2 foi influenciado apenas pela umidade do solo, uma vez que a temperatura do solo foi constante com a sazonalidade das chuvas. Os Neossolos do Cariri Paraibano apresentam uma alta diversidade de macroartrópodes edáficos que possuem sua composição da comunidade influenciada diretamente pelas posições do relevo.