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dc.creatorTahir, Majid Mahmood
dc.date.accessioned2017-03-30
dc.date.available2017-03-30
dc.date.issued2015-09-28
dc.identifier.citationTAHIR, Majid Mahmood. Fate of roots and shoots carbon of winter crops labeled with 13c in soil under no tillage. 2015. 145 f. Tese (Doutorado em Agronomia) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2015.por
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/3369
dc.description.abstractLittle is known about the decomposition and stabilization of shoots and intact roots derived carbon (C) under no-tillage (no-till) field conditions. The present study was designed with following objectives: 1) evaluation of 13C pulse labeling method to label crop plants under field conditions for subsequent C dynamics studies, 2) estimation of the actual rates of mineralization of intact roots and shoot residues, decomposing simultaneously, and 3) finally to determine the fate of shoot vs root residues derived C in soil, under no-till field conditions. The experiment was conducted at Federal University of Santa Maria , Rio Grande de Sul, Brazil in 2013-2014 in an loam textured Typic Paleudalf. Wheat (Triticum aestivum L.), pea (Pisum sativum L.) and vetch (Vicia sativa L.) plants were grown inside polyvinyl chloride (PVC) cylinders and were pulse labeled weekly with 13C in the field until the flowering stage. At plant harvest, the biomass of shoots and roots and chemical composition and isotopic enrichment was determined. In order to achieve second objective, paired treatments were designed by combining 13C labeled shoots with unlabeled roots+soil and unlabeled shoots with 13C labeled roots+soil for each crop, plus a control treatment. For the third objective, soil cylinders were excavated after 60, 180 and 365 days for the determination of distribution of shoot and root derived Cnew in soil aggregates. The chemical composition of plant tissues (shoot and roots) were not modified by 13C labeling. The maximum level of 13C enrichment in plants at harvest, was +495 in wheat, +426 in pea and +378 in vetch plants. Our results though demonstrated heterogeneity of 13C among plant parts particularly between stems and leaves however, it was far less than reported in other field and controlled conditions experiments. The mineralization of roots+soil C was higher than shoot-C residues for the three species (73 vs. 45 % initial C for wheat, 76 vs. 48 % for pea and 73 vs. 51 % for vetch). Remaining 13C in root and soil organic matter (SOM) at day 180 indicated both a higher rate of root-C decomposition and a higher rate of root- derived C in SOM compared to shoots. Greater proportion of the shoot and root derived Cnew of three crops was associated with large macroaggregates (>2000 μm) in 0-5 cm soil layer which declined with time. The content of root and shoot derived C microaggregates (53 250 μm) increased gradually with time in all the three soil for all crops. After 365 days, 30% of the root derived C was present in soil compared to 5 % (average of three crops) of the shoot derived C. The mean relative contribution of root vs shoot derived Cnew was 2.1 ranging from 1.5 (pea) to 2.5 (wheat). Our findings suggest that, crop residues location and contact with soil and, the soil moisture and temperature, are important factors that significantly promoted roots decomposition and root derived C in soil in situ, compared to shoots, erasing the consequences of their different initial chemical composition. The 13CO2 labeling technique used under the field appeared to be a practical approach with respect to resource demand and is suitable for in situ labeling. This work provides a framework for further studies focusing on the interactions between aboveground and belowground crop residues and environmental factors under no-till field conditions.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.formatapplication/pdfpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectMarcação com pulsos de 13Cpor
dc.subjectDistribuição do 13Cpor
dc.subjectMineralização do 13Cpor
dc.subjectDecomposiçãopor
dc.subjectRetenção de C no solopor
dc.subject13C pulse labelingeng
dc.subject13C distributioneng
dc.subject13C mineralizationeng
dc.subjectDecompositioneng
dc.subjectC retention in soileng
dc.titleDestino do carbono de raízes e parte aéreas de culturas de inverno enriquecidas com 13c em solo sob plantio diretopor
dc.title.alternativeFate of roots and shoots carbon of winter crops labeled with 13c in soil under no tillageeng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoPouco é conhecimento sobre a decomposição e a estabilização no solo do carbono (C) proveniente da parte aérea e de raízes in situ em sistema de plantio direto (SPD). O presente estudo foi desenvolvido com os seguintes objetivos: 1) avaliar o método de marcagem de plantas com 13C através da aplicação de pulsos de 13C no enriquecimento e distribuição do 13C nas plantas cultivadas em condições de campo para posterior estudo da dinâmica de C; 2) estimar as taxas reais de mineralização do C de raízes in situ e da parte aérea na superfície do solo; e 3) determinar o destino do C da parte aérea e de raízes no solo, em condições de campo em SPD. O experimento foi conduzido na Universidade Federal de Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil, em 2013-2014 em um Argissolo vermelho distrófico arênico. Plantas de Trigo (Triticum aestivum L.), ervilha (Pisum sativum L.) e ervilhaca (Vicia sativa L.) foram cultivadas em condições de campo dentro de cilindros de PVC, nas quais foram aplicados semanalmente pulsos de 13C até o estágio de floração. A biomassa da parte aérea e das raízes, a composição química e o enriquecimento isotópico foram determinados no momento da colheita das plantas. A fim de alcançar o segundo objetivo, para cada cultura foi montado tratamentos pareados combinando a parte aérea marcada com 13C com as raízes sem marcação e a parte aérea não marcada com 13C com as raízes marcadas. Além desses foi utilizado um tratamento controle. Para o terceiro objetivo, os cilindros com solo foram escavados depois de 60, 180 e 365 dias após a instalação dos tratamentos pareados e realizada a determinação da distribuição nos agregados do Cnovo derivado da parte aérea e das raízes. A composição química das plantas (parte aérea e raízes) não foi modificada pela marcagem com 13C. O nível máximo de enriquecimento de 13C nas plantas, no momento da colheita, foi de 495 no trigo, 426 na ervilha e 378 na ervilhaca. Os resultados demonstraram a heterogeneidade na distribuição do 13C entre as partes da planta, particularmente entre caules e folhas, no entanto, esse nível de heterogeneidade é inferior aos reportados na literatura para experimentos de campo e em condições controladas. A mineralização de C das raízes das três espécies foi maior do que aquela observada para os resíduos da parte aérea (73 x 45 % no trigo, 76 x 48 % na ervilha e 73 x 51 % na ervilhaca). O 13C remanescente nas raízes e na matéria orgânica do solo (MOS) aos 180 dias indicou elevada decomposição das raízes e alta taxa de C derivado das raízes na MOS comparado à parte aérea. Maior proporção do Cnovo derivado da parte aérea e das raízes das três culturas foi associada aos macroagregados (>2000 μm) na camada de 0-5 cm, a qual diminuiu com o passar do tempo. O C derivado das raízes e da parte aérea nos microagregados (53 250 μm) aumentou gradualmente com o passar do tempo em todas as camadas do solo para todas as culturas. Aos 365 dias, 30% do C das raízes estava presente no solo, comparado aos 5% (média das três culturas) do C da parte aérea. A contribuição relativa média do Cnovo derivado da raiz x parte aérea foi de 2,1 variando de 1,5 (ervilha) a 2,5 (trigo). Os resultados do presente trabalho sugerem que a localização dos resíduos culturais, o contato com o solo e a umidade e a temperatura do solo, são fatores importantes que promovem maior decomposição das raízes in situ e Cnovo das raízes no solo, comparado com a parte aérea, reduzindo o efeito das diferenças na composição química inicial. A técnica de enriquecimento das plantas através da aplicação de pulsos de 13C em condições de campo parece ser viável em relação à demanda de recursos é adequada para a marcagem in situ. Este trabalho fornece informações de suporte para estudos futuros, com enfoque nas interações entre os resíduos culturais da parte aérea e raízes e os fatores ambientais em condições de campo em SPD.por
dc.contributor.advisor1Giacomini, Sandro José
dc.contributor.advisor1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4794885J2por
dc.contributor.referee1Aita, Celso
dc.contributor.referee1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783376P5por
dc.contributor.referee2Amado, Telmo Jorge Carneiro
dc.contributor.referee2Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783572T3por
dc.contributor.referee3Bayer, Cimélio
dc.contributor.referee3Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4727995A5por
dc.contributor.referee4Dieckow, Jeferson
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9511263375329358por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4653965965681920por
dc.publisher.countryBRpor
dc.publisher.departmentAgronomiapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência do Solopor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLOpor


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