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Physical fractions of organic matter and mineralizable soil carbon as quality indicators in areas under different forms of use in the Cerrado-Pantanal Ecotone

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Environmental Monitoring and Assessment Aims and scope Submit manuscript

Abstract

Understanding soil organic matter (SOM) dynamics is essential to employ management that contribute to the improvement of soil quality (SQ). The aim of this study was to characterize the SOM and evaluate the emission of mineralizable C (C-CO2) in different management systems. The soil was collected in five managed areas: exposed soil (ES), conventional tillage system (CTS), no-tillage system (NTS), permanent pasture (PP) and sugarcane (SC), in addition to a forest area (NF), in the layers of 0–5, 5–10, and 10–20 cm. Total organic carbon (TOC), physical-granulometric fractionation of SOM were performed, determining the contents and stocks of particulate organic matter (C-POM; StockPOM) and mineral organic matter (C-MOM; StockMOM), in addition to calculating SQ indices. In addition to C-CO2 emissions from the soil. The areas of PP and NTS presented the highest levels of TOC in the surface layer. The highest levels of C-MOM and StockMOM were observed in the PP area, besides higher CSI (carbon stock index), reaching 1.67 in the 10–20 cm layer. The areas of PP and SC were similar to the NF in all layers regarding CMI (carbon management index). In CTS, there were higher peaks in emissions and accumulation of C-CO2. It is evident that the improvements in the SQ in the areas of PP, SC, and NTS caused mainly by the deposition of plant material and by soil revolving not being performed. In the CTS, high emission peaks of C-CO2 show that the lack of conservation management practices contributes to the emission of greenhouse gases.

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Fig. 1

source: QGIS, version 3.14 “Pi”), land use and occupation data obtained from the MapBiomas Project (2021). Legend of map figures: ES, exposed soil; CTS, conventional tillage system; NTS, no-tillage system; PP, permanent pasture; SC, sugarcane; NF, native forest (area adjacent to the experimental plots with a straight line distance of 400 m)

Fig. 2
Fig. 3
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Data from this study were analyzed using the R and R studio program.

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Acknowledgements

The authors thank State University of Mato Grosso do Sul (UEMS); Fundação de Apoio ao Desenvolvimento do Ensino, Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso do Sul (Fundect) (Process UEMS n 25/2015) for the support to the graduation and post-graduation courses of UEMS; the PIBIC/UEMS for granting a scientific initiation scholarship to undergraduate students; Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) for granting PhD scholarships.

Funding

Foundation to Support the Development of Education, Science and Technology of the State of Mato Grosso do Sul (Fundect) — Notice Fundect/UEMS No. 25/2015.

Author information

Authors and Affiliations

  1. State University of Mato Grosso Do Sul, Aquidauana University Unit, Aquidauana, MS, 79200-000, Brazil

    Paulo Guilherme da Silva Farias, Camila Beatriz da Silva Souza, Elói Panachuki & Jolimar Antonio Schiavo

  2. State University of Mato Grosso Do Sul, University Unit, Mundo Novo, MS, 79980-000, Brazil

    Jean Sérgio Rosset, Paulo Ricardo Lima & Leandro Marciano Marra

  3. State University of Mato Grosso Do Sul, Dourados University Unit, Dourados, MS, 79804-970, Brazil

    Jefferson Matheus Barros Ozório

Authors
  1. Paulo Guilherme da Silva Farias
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  2. Camila Beatriz da Silva Souza
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  3. Jean Sérgio Rosset
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  4. Jefferson Matheus Barros Ozório
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  5. Elói Panachuki
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  6. Jolimar Antonio Schiavo
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  7. Paulo Ricardo Lima
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  8. Leandro Marciano Marra
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Corresponding author

Correspondence to Paulo Guilherme da Silva Farias.

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The authors declare no competing interests.

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da Silva Farias, P.G., da Silva Souza, C.B., Rosset, J.S. et al. Physical fractions of organic matter and mineralizable soil carbon as quality indicators in areas under different forms of use in the Cerrado-Pantanal Ecotone. Environ Monit Assess 194, 517 (2022). https://doi.org/10.1007/s10661-022-10163-z

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