Judith Schellekens

Molecular characterization of soil organic matter from native vegetation-pasture-sugarcane transitions in Brazil

Replacing pastures (PA) with sugarcane (SG) has been deemed an agronomically feasible strategy for sugarcane expansion in Brazil. However, there are some uncertainties about the environmental impacts regarding this land use change (LUC), mainly related to soil organic matter (SOM), a key factor of environmental sustainability of Brazilian ethanol. LUC-related losses of SOM can overcome the C savings from biofuels. The molecular composition of SOM was evaluated to understand the C dynamics regarding LUC from PA to SG, using native vegetation (NV) as reference. Our study area was located in the south-central region of Brazil. Soil sampling was performed at three depths (0-0.1m, 0.2-0.3m and 0.9-1m) in three representative sites with known LUC history and management practice since 1970. Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) was chosen to study SOM chemistry. Content and isotopic composition of soil organic C and N were also determined. The LUC caused decreases on C and N contents and on δ(13)C isotopic values. Depth was the major factor that influenced SOM composition, while the influence of LUC was mainly evident in surface soils and diminished rapidly with depth. The main difference in SOM composition undergoing the conversion PA-SG was a higher contribution from compounds associated to fresh litter inputs. The high contribution from fresh litter, having a relatively low mean residence time and increasing decomposition rates, is probably a major factor that drives C losses in areas undergoing sugarcane expansion.

Composición de la materia orgánica en los suelos de seis zonas edafoclimáticas del Magdalena (Colombia)

Los suelos al noreste del departamento del Magdalena (Colombia) afrontan una creciente degradacion, principalmente por las bajas tasas de acumulacion de materia organica del suelo (MOS) y su reducido periodo de transformacion. Tradicionalmente se han realizado estudios tendentes a mitigar esta situacion, pero todos se han centrado en aspectos cuantitativos analizando los contenidos totales de MOS. Por tanto, en el presente estudio se propuso determinar la composicion molecular de la MOS en suelos de seis zonas con diferentes caracteristicas edafoclimaticas en zonas de bosques humedos y secos tropicales, con una altitud entre 5-956 msnm, temperatura media entre 24-30 °C, precipitacion media entre 663-2000 mm y diferentes usos actuales (bosques y cultivos varios). Para ello se caracterizo por pirolisis (acoplada a cromatografia de gases y espectroscopia de masas) la MOS extraida con NaOH 0.1M de muestras superficiales en suelos cultivados y de bosques. Fueron cuantificados 110 productos de pirolisis en la siguiente proporcion: compuestos con N (34,1% ± 5,1%), polisacaridos (21,1% ± 7.1%), aromaticos (20,0% ± 4.5%), alifaticos (7,7%± 1,4%), fenoles (7,0% ± 5,0%), poliaromaticos (3,6% ± 0,9%), ligninas (0,3% ± 0,3%) y otros compuestos (0,2% ± 0,1%). A traves del analisis de varianza no se encontraron diferencias estadisticas entre los productos de pirolisis para usos del suelo (bosque y cultivados), pero si para las zonas muestreadas. Por otro lado el analisis factorial por componentes principales permitio reducir el conjunto de compuestos productos de pirolisis en dos variables sinteticas que explicaron el 51% de la variabilidad total. Aunque en todas las zonas se evidencio una MOS con un grado importante de descomposicion, el factor 1 permitio separar entre MOS de origen microbiano relativamente descompuesta y MOS fresca o de descomposicion lenta y de origen vegetal. En terminos generales, las zonas con mayor pluviosidad y menores promedios de temperatura mostraron una contribucion relativamente alta de MOS microbiana y, en menor proporcion, de MOS de origen vegetal tanto para suelos de bosques como para suelos de cultivo, en contraste con las zonas mas secas que presentaron mayor proporcion de MOS de origen vegetal.