Spatial variation of soil organic carbon in Brazilian Center-West region

Orientadores: Rubens Augusto de Camargo Lamparelli, Mara de Andrade Marinho Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola Resumo: A pedosfera é o segundo maior reservatório de carbono do planeta e atua simultaneamente como emissor e sequestrador de carbono para e da atmosfera. O carbono orgânico do solo (COS) se constitui um importante indicador tanto no monitoramento da qualidade dos solos quanto da sustentabilidade dos sistemas agrícolas. Para manutenção e incremento do COS é fundamental conhecer sobre quantidade e distribuição nos solos, assim como entender os mecanismos que controlam sua conservação. Os estudos da variação espacial do COS e dos estoques de carbono no solo (ECS) tem se concentrado na porção mais superficial, sendo poucos os trabalhos que consideram profundidades maiores do que 30 cm. O presente trabalho teve por objetivos (1) analisar a variação do carbono orgânico de solos da região Centro-Oeste do Brasil em função da variação de fatores do ambiente (clima, vegetação, relevo e uso da terra) e do próprio solo (classe e textura) em duas profundidades: 0-30 cm e 30-100 cm; (2) Calcular e mapear os ECS nas mesmas profundidades; e, (3) desenvolver uma aplicação web para compartilhar os resultados atingidos. O trabalho se desenvolveu a partir de dados de 1087 perfis de solo georreferenciados e disponíveis nos relatórios do Projeto RADAMBRASIL. A associação do COS com os fatores do ambiente foi analisada empregando testes não paramétricos de análise de variância e correlação, respeitando uma hierarquia para organização dos dados e realização das análises. Para mapeamento dos ECS utilizaram-se as técnicas geoestatísticas de ajuste dos semivariogramas e interpolação pelos métodos de krigagem e de cokrigagem, avaliados por meio de validação cruzada. Os resultados mostraram que o COS é significativamente maior nos subtipos climáticos mais úmidos da região CO, nos solos argilosos e/ou previamente ocupados por floresta. Além da textura, outros atributos do solo que mostraram influência sobre o COS foram a classe de drenagem e a presença de horizonte A chernozêmico. A altitude foi o único fator do relevo que apresentou correlação significativa com o COS. Os resultados não evidenciaram diferenças significativas entre os conteúdos de COS em áreas mantidas com vegetação natural e sob uso antrópico. A cokrigagem apresentou melhor desempenho na interpolação dos ECS, permitindo estimar para a região Centro-Oeste do Brasil um estoque de carbono no solo da ordem de 7,88 Pg na profundidade de 0 a 30 cm e de 7,52 Pg de 30 a 100 cm. Tais resultados evidenciam de forma inédita no Brasil que a profundidade de 30-100 cm possui quantidade significativa de ECS e deve ser levada em conta nas caracterizações. Aplicação web foi desenvolvida neste trabalho e disponibiliza todos os resultados para consulta pública de forma interativa. Conclui-se que a variação espacial do COS é explicada em grande parte pelo conjunto de fatores do ambiente e do próprio solo em cada local e que a combinação de fatores pode favorecer ou desfavorecer o acúmulo de COS. Ainda, pode-se afirmar que o Centro-Oeste do Brasil estoca quantidade significativa e comparável de carbono orgânico tanto na profundidade de 0-30 cm quanto na de 30-100 cm Abstract: Pedosphere represents the second largest reservoir of organic carbon in the planet and can act as both emitter and hijacker of carbon to and from the atmosphere. Soil organic carbon (SOC) constitutes an important indicator to monitor the soil quality and evaluate the sustainability of agricultural systems. To maintain and conserve the SOC is fundamental to know about its quantity and distribution, as well as to comprehend the mechanisms that control its conservation. The studies concerning the spatial variation of both SOC and soil organic storage (SOS) emphasizes the superficial portion, being rare those that consider depths larger than 30 cm. This work had the following purposes: (1) to analyze the variation of the organic carbon of soils of the Centro-Oeste Region of Brazil as a function of the variation of environmental (climate, vegetation, relief, land use) and edaphic (type and texture class) factors; (2) to calculate and map the SOS at the two depths; and, (3) to develop an web application to share the achieved results. The work has been executed with data from 1087 geo-referenced soil profiles, available in technical reports of the RADAMBRASIL Project. The association between the SOC and the environmental factors, including the edaphic, was studied by applying non-parametric tests of ANOVA and correlation but adopting a hierarchy to organize the data and perform the analyses. To map the SCS in the study area, geo-statistics techniques were employed to fit semivariograms, interpolate data by kriging and co-kriging and validate the interpolations with cross-validation. The results revealed that besides the texture, other two attributes had a major influence on the SOC: the soil drainage and the presence of a chernozemic horizon. Altitude was the only factor of the relief that has presented correlation with SOC. Results didn't evidence significant differences among SOC contents of areas with natural vegetation and of areas under anthropic uses. Co-kriging had the best performance in the SCS interpolations in the Centro-Oeste Region of Brazil; storages of 7.88 Pg and 7.52 Pg were estimated for the depths of 0-30 cm and 30-100 cm, respectively. In a way not presented before in Brazil, such results pointed out the importance of the carbon storage in the soil subsurface, which should be accounted. The (web) application developed in this work is interactive and makes available to public consultation all the results. We conclude that the spatial variation of the SOC can be explained in a great extent by the local variation of environmental and edaphic factors, which can benefit or disfavor the SOC conservation. Moreover, we can state that the soils of the Centro-Oeste of Brazil storage significant and similar contents of organic carbon on both depths 0-30 cm and 30-100 cm Mestrado Gestão de Sistemas na Agricultura e Desenvolvimento Rural Mestre em Engenharia Agrícola CAPES 1654361