Resíduo da colheita de eucalipto e altitude na dinâmica da matéria orgânica de solos distintos | Eucalyptus harvest residue and altitude in the dynamics of organic matter in different soils

Os plantios de eucalipto são reconhecidos pelo elevado potencial de sequestro de C, tanto na biomassa quanto no solo, incluindo os aportes por meio da deposição de resíduos da colheita (RC) e do crescimento radicular. No entanto, o saldo líquido de C nos estoques de matéria orgânica do solo (MOS) pode variar em função de fatores como clima, mineralogia do solo, altitude e manejo dos resíduos. Esta tese investigou a dinâmica da MOS e da microbiota rizosférica em sistemas de cultivo de Eucalyptus grandis no Vale do Rio Doce (MG), a partir de três estudos. No primeiro capítulo, o objetivo foi avaliar a dinâmica de frações da MOS (i.e., formação e perda de C) em solos de mineralogia oxídica e caulinítica, submetidos a diferentes manejos de resíduo da colheita, durante os cinco primeiros anos após o plantio de eucalipto (terceiro ciclo). Verificou-se que, embora ambos os solos acumulem C, a magnitude do sequestro é modulada pelo teor inicial de C e pela proximidade ao limite de saturação de C do solo, sendo que o solo caulinítico apresentou maior acúmulo líquido de C. A manutenção dos RC, especialmente com casca, atenuou perdas de MOS preexistente, enquanto a remoção não comprometeu os estoques finais, mas pode ter acelerado perdas de C em solo oxídico. O segundo capítulo teve como objetivo avaliar a influência da altitude (290 m e 940 m) e do manejo dos resíduos da colheita de eucalipto sobre as frações da MOS (i.e., entradas e saídas de C) em solos com mineralogia oxídica e caulinítica. Os resultados mostraram que a região de maior altitude favorece a retenção de C, particularmente no solo oxídico, em razão de condições climáticas mais amenas (menor temperatura e precipitação) que reduziram a decomposição da MOS preexistente. As entradas de C derivado do eucalipto foram similares entre altitudes, destacando que as variações nos estoques foram atribuídas majoritariamente às perdas de C. A mineralogia influenciou a retenção de C de forma mais acentuada em condições climáticas e de manejo semelhantes. No terceiro capítulo, o objetivo foi compreender como os estímulos gerados nas raízes das plantas de eucalipto, em resposta a diferentes composições de RC, influenciam a composição, diversidade e atividade microbiana do solo rizosférico, bem como os efeitos resultantes sobre a MOS e a disponibilidade de nutrientes. Observou-se que a remoção dos RC estimulou a produção de raízes finas e a sinalização planta-microrganismo, associada ao recrutamento de bactérias promotoras do crescimento de plantas, como Burkholderiaceae e Acidobacteriaceae. Já a manutenção dos RC, principalmente com casca, favoreceu o acúmulo de C e N na MOAM e aumentou a diversidade microbiana, enquanto a ausência de casca comprometeu a estrutura da comunidade bacteriana, sugerindo um limitação estequiométrica (desequilíbrio na proporção de nutrientes) que dificultou o aproveitamento dos resíduos pelos microrganismos na ausência da casca. De forma integrada, os resultados indicam que os estoques de MOS são influenciados por múltiplos fatores interativos: a altitude e o seu regime climático associado afetam a taxa de decomposição da MOS, enquanto a mineralogia e o teor inicial de C definem a capacidade de estabilização da “nova MOS” formada. Ainda que o manejo dos RC tenha mostrado efeito limitado nos estoques finais de C em alguns casos, sua remoção pode promover perdas de MOS preexistente, além de alterar a composição microbiana e favorecer interações rizosféricas com implicações para a saúde do solo e a produtividade florestal. Palavras-chave: frações da matéria orgânica do solo; mineralogia oxídica e caulinítica; região baixa e região alta; resíduos florestais de eucalipto; microrganismos na rizosfera.

Eucalyptus plantations are recognized for their high carbon (C) sequestration potential, both in biomass and in the soil, including inputs through the deposition of harvest residue (HR) and root growth. However, the net C balance in soil organic matter (SOM) stocks may vary depending on factors such as climate, soil mineralogy, altitude, and residue management. This thesis investigated SOM dynamics and rhizosphere microbiota in Eucalyptus grandis cultivation systems in the Vale do Rio Doce (Minas Gerais, Brazil) through three studies. The first chapter aimed to evaluate SOM fraction dynamics (i.e., C formation and loss) in soils with oxidic and kaolinitic mineralogy under different HR management practices during the first five years after eucalyptus planting (third rotation). Results showed that although both soils accumulated C, the magnitude of sequestration was modulated by the initial C content and proximity to the soil C saturation limit, with the kaolinitic soil exhibiting higher net C accumulation. HR retention, especially with bark, reduced losses of preexisting SOM, while HR removal did not compromise final stocks but may have accelerated C loss in oxidic soil. The second chapter evaluated the influence of altitude (290 m and 940 m) and HR management on SOM fractions (i.e., C inputs and outputs) in oxidic and kaolinitic soils. Higher altitude favored C retention, particularly in oxidic soil, due to milder climatic conditions (lower temperature and precipitation) that reduced decomposition of preexisting SOM. C inputs from eucalyptus were similar across altitudes, indicating that variations in SOM stocks were mainly due to differences in C losses. Mineralogy more strongly influenced C retention under similar climatic and management conditions. The third chapter aimed to understand how root-mediated responses to different HR compositions affect the composition, diversity, and activity of rhizosphere microbial communities, as well as their effects on SOM and nutrient availability. HR removal stimulated fine root production and plant-microbe signaling, associated with the recruitment of plant growth-promoting bacteria, such as Burkholderiaceae and Acidobacteriaceae. In contrast, HR retention, especially with bark, enhanced C and N accumulation in mineral-associated organic matter (MAOM) and increased microbial diversity, while the absence of bark compromised bacterial community structure, suggesting stoichiometric limitation (nutrient imbalance) that hindered microbial use of residues. Overall, the findings indicate that SOM stocks were influenced by multiple interactive factors: altitude and its associated climate affect SOM decomposition rates, while mineralogy and initial C content determine the stabilization potential of “new SOM.” Although HR management had limited effects on final C stocks in some cases, its removal may promote preexisting SOM losses and alter the microbial composition, with implications for soil health and forest productivity. Keywords: soil organic matter fractions; oxidic and kaolinitic mineralogy; lowland and highland regions; eucalyptus forest residues; rhizosphere microorganisms.

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