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Tempo de residência e estabilização do carbono em solos da Amazônia
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INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS DA AMAZÔNIA – INPA
Resumo
Os solos da Amazônia variam de acordo com os níveis pedogenéticos e com o teor de
nutrientes dos solos. A capacidade dos solos Amazônicos de estabilizar carbono é de grande
importância neste contexto. Os estoques de carbono (C) do solo amazônico são semelhantes
ou até maiores do que as estimativas de biomassa acima do solo para toda a região amazônica,
que são cerca de 90 Pg de C, o que torna a Amazônia um dos maiores reservatórios de C
entre os ecossistemas terrestres, tendo importantes implicações em cenários de mudanças
climáticas e de uso da terra. O Radiocarbono (14C) é uma ferramenta útil para estudar a troca
de C entre ecossistemas terrestres e a atmosfera em longas escalas de tempo. Testes de armas
nucleares acima do solo no início dos anos 1960 aproximadamente dobraram a quantidade
de 14C na atmosfera. Este aumento de 14C provocado por atividade antrópica é chamado de
14C –bomba e funciona como um traçador, usualmente correspondendo a fração moderna (F
14C) de C na matéria orgânica do solo. Análises de radiocarbono foram usadas neste trabalho
para determinar o tempo de residência TR do C nos solos e explicar os processos estabilização
entre a matéria orgânica e os minerais, em solos com diferentes níveis de desenvolvimento
pedogenéticos. À medida que os solos e ecossistemas se desenvolvem, eles ganham e perdem
C, sendo que interações com a quantidade e qualidade do material orgânico que entra no solo
e sua taxa de mineralização, que pode ser reduzida ou controlada por processos de
estabilização que protegem carbono orgânico do solo (COS) da decomposição microbiana.
Sabe-se que a estabilização de C nos solos está relacionada com minerais e óxidos e
hidróxidos de ferro (Fe) e alumínio (Al) e está particularmente relacionada com propriedades
como a mineralogia, teor de argila, área de superfície específica e os processos de
intemperismo. Neste trabalho foram selecionados solos jovens e antigos com mineralogias
ilita-esmectita e caulinita, com argilas com nível de intemperismo baixo a moderado e argilas
bem intemperizadas em solos com alto nível de desenvolvimento, respectivamente. Em cada
área de estudo foram selecionados perfis de solos com profundidades de 0 a 150 cm. Em
geral os principais processos que controlam o armazenamento de COS estão relacionados
com o teor de argilas dominadas por caulinita R
2
adj = 0,91 e p<0,002 e óxidos de Feo
amorfos, R
2
adj = 0,72 e p<0,003, Argila + Fed-o, R
2
adj = 0,74 e p<0,01 em todo perfil,
declinando COS com a profundidade. O F
14C presente na superfície de solos representam os
valores do carbono fração moderna, de tempo de residência em um reservatório de COS ativo,
em escalas anuais a decadais, a relação é significativa com[C]/Clay, R
2
adj = 0,53 e p<0,01e
com Alp (Al-húmus), R
2
adj = 0,64 e p<0,009. Já para as camadas de 50 a 150 a F
14C está relacionada com[C]/Clay R
2
adj = 0,40 e p = 0,04 e significativamente
correlacionada com Fed e Fed-o cristalinos e Fep, provavelmente representando um contínuo
de Fe livre, complexos Fe-húmus e C associado à superfície específica dos óxidos de Fe.
Conclui-se que solos mais antigos e intemperizados da floresta amazônica, dominados por
caulinita apresentam os maiores estoques de carbono, e maior estabilidade de F14C de longo
tempo de residência (reservatório passivo em escalas de tempo de milênios). Em geral, solos
mais jovens do oeste da bacia (menor intemperismo) tem menor capacidade de estabilizar C
por mais tempo. Os processos de estabilização do COS associados as propriedades físicas
dos solos ocorrem de acordo com as diferenças no nível de intemperismo, mineralogia dos
solos e o tempo de permanecia do COS, o que tem grandes implicações em cenários de
mudanças climáticas e de uso da terra.
Abstract:
Soils in the Amazon vary according to pedogenetic levels and nutrient content of soils. The
ability of Amazonian soils to stabilize carbon is of great importance in this context. The carbon
stocks (C) of the Amazonian soil are similar or even higher than the estimates of above-ground
biomass for the entire Amazon region, which are about 90 Pg of C, making the Amazon one of
the largest reservoirs of C between terrestrial ecosystems, having important implications in
scenarios of climate change and land use. Radiocarbon (14C) is a useful tool for studying the
exchange of C between terrestrial ecosystems and the atmosphere over long time scales. Tests
of above-ground nuclear weapons in the early 1960s nearly doubled the amount of 14C in the
atmosphere. This increase of 14C caused by anthropic activity is called Bomb-14C and function
as a tracer, usually corresponding to the modern fraction (F14C) of C in soil organic matter.
Radiocarbon analyzes were used in this work to determine the residence time of C in soils and
to explain the stabilization processes between organic matter and minerals in soils with different
levels of pedogenetic development. As soils and ecosystems develop, they gain and lose C,
being interactions with the quantity and quality of the organic material entering the soil and its
rate of mineralization, which can be reduced or controlled by stabilization processes that protect
carbon (COS) of microbial decomposition. It is known that C stabilization in soils is related to
minerals and oxides and hydroxides of iron (Fe) and aluminum (Al) and is particularly related
to properties such as mineralogy, clay content, specific surface area and the processes of
weathering. In this work, young and old soils with illite-smectite and kaolinite mineralogy were
selected, with clays with low to moderate weathering levels and well-weathered clays in soils
with a high level of development, respectively. In each study area soil profiles with depths of 0
to 150 cm were selected. In general, the main processes controlling COS storage are related to
the content of kaolinite-dominated clays (R
2 = 0.91 and p <0.002) and amorphous Feo oxides,
(R
2 = 0.72 and p <0.003, Clay + Fed, R2 = 0.74 and p <0.01) in all profiles, declining COS with
depth. The 14C present on the soil surface represent the values of the modern carbon fraction,
residence time in a reservoir of active COS, in annual to decadal scales, the ratio is significant
with [C] / Clay (R
2 = 0.53 and p < 0.010 and with Alp (Al-hummus) (R
2 = 0.64 and p <0.009).
For the layers from 50 to 150, F14C is related to [C] / Clay (R
2 = 0.40 and p = 0.04) and
significantly correlated with Fed and Fed-o (crystalline) and Fep, probably representing a
continuous free Fe, Fe-humus and C complexes associated with the specific surface of Fe
oxides. It is concluded that older, weathered soils of the Amazon rainforest, dominated by
kaolinite, have the largest carbon stocks, and greater stability of F14C for long residence time
(passive pools in timescales of millennia). In general, younger soils from the west of the basin (less weathered)
have less ability to stabilize C for long time. The COS stabilization processes associated with
the physical properties of soils occur according to the differences in the level of weathering,
mineralogy of the soils and the time of the COS, which has great implications in scenarios of
climate change and land use.