Soil multifunctionality in tropical agroecosystems through agroforestry and biochar-based management

dc.contributor.advisor-co1Olaya, Adriana Silva
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6320-2644
dc.contributor.advisor1Melo, Leônidas Carrijo Azevedo
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4034-4209
dc.contributor.referee1Carneiro, Marco Aurelio Carbone
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-4349-3071
dc.contributor.referee2Silva, Carlos Alberto
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-4519-8930
dc.contributor.referee3Frazão, Leidivan Almeida
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-7180-7915
dc.contributor.referee4Bonilla, Germán Andrés Estrada
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0001-8742-5957
dc.creatorOlaya-Montes, Andrés
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1243030838323941
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9508-1277
dc.date.accessioned2026-10-23T17:22:11Z
dc.date.issued2026-06-30
dc.description.abstracttSoil degradation compromises the sustainability of tropical agroecosystems by reducing the capacity of soils to sustain productivity and provide essential ecosystem services. This thesis evaluated soil multifunctionality and the provision of soil ecosystem services in two contrasting contexts: the transition from pastures to agroforestry systems in the Colombian Amazon and the use of biologically activated biochar in Andean coffee systems. In the first study, paired systems of primary forest, pasture, and cacao-based agroforestry were evaluated. Soil physical, chemical, and biological indicators, measured down to 1.0 m depth, were integrated into ecosystem service indices. Primary forest showed the highest overall functionality, whereas pastures exhibited functional simplification and lower integrated service provision. Cacaobased agroforestry systems partially restored soil multifunctionality, especially functions related to climate regulation, acidity control, and fertility, indicating their potential as a functional recovery strategy in degraded Amazonian landscapes. In the second study, conducted in acidic soils of the Andean coffee region, the effects of application rates of biologically activated coffee wood biochar were evaluated in combination with mineral fertilizer reduction and different application methods. The most consistent responses occurred in soil chemical attributes, with increases in pH, exchangeable bases, organic carbon, and available phosphorus, along with reduced aluminum saturation. These changes were partially reflected in foliar nutrition and coffee productivity. Activated biochar combined with a 25% reduction in mineral fertilization maintained or increased productivity in some treatments, whereas surface application was generally more favorable than incorporation. Overall, the results show that the restoration of soil multifunctionality in tropical agroecosystems can occur through complementary strategies at different scales. At the landscape scale, agroforestry systems contribute to recovering functions lost after forest-to-pasture conversion. At the plot scale, biologically activated biochar acts as a regenerative soil conditioner, improving soil fertility and favoring more efficient fertilizer use. Thus, this thesis demonstrates that integrated soil indicators can guide regenerative management strategies aimed at recovering ecosystem services in Colombian agricultural landscapes.
dc.description.acaoclimatica1. Agricultura de baixa emissão de carbono
dc.description.acaoclimatica2. Uso sustentável da água e do solo
dc.description.acaoclimatica6. Eficiência energética ou inovação ambiental
dc.description.acaoclimatica7. Manejo de resíduos ou recuperação de áreas degradadas
dc.description.areastematicasdaextensaoMeio ambiente
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.concentrationFertilidade do Solo e Nutrição de Plantas
dc.description.keywordsSoil functional indicators
dc.description.keywordsForest-to-pasture transition
dc.description.keywordsAndean coffee systems
dc.description.keywordsBiologically activated biochar
dc.description.keywordsSoil fertility
dc.description.notesArquivo retido a pedido da autoria, até outubro de 2027.
dc.description.odsODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
dc.description.odsODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.odsODS 13: Ação contra a mudança global do clima
dc.description.odsODS 15: Vida terrestre
dc.description.researchLineCarbono no sistema solo-planta
dc.description.resumoA degradação do solo compromete a sustentabilidade dos agroecossistemas tropicais ao reduzir a capacidade dos solos de sustentar a produtividade e fornecer serviços ecossistêmicos essenciais. Esta tese avaliou a multifuncionalidade do solo e a provisão de serviços ecossistêmicos do solo em dois contextos contrastantes: a transição de pastagens para sistemas agroflorestais na Amazônia colombiana e o uso de biochar biologicamente ativado em sistemas cafeeiros andinos. No primeiro estudo, foram avaliados sistemas pareados de floresta primária, pastagem e sistemas agroflorestais com cacau. Indicadores físicos, químicos e biológicos do solo, medidos até 1,0 m de profundidade, foram integrados em índices de serviços ecossistêmicos. A floresta primária apresentou a maior funcionalidade geral, enquanto as pastagens mostraram simplificação funcional e menor provisão integrada de serviços. Os sistemas agroflorestais com cacau restauraram parcialmente a multifuncionalidade do solo, especialmente em funções relacionadas à regulação climática, controle da acidez e fertilidade, indicando seu potencial como estratégia de recuperação funcional em paisagens amazônicas degradadas. No segundo estudo, conduzido em solos ácidos da região cafeeira andina, avaliouse o efeito de doses de biochar de madeira de café biologicamente ativado, combinadas à redução da adubação mineral e a diferentes formas de aplicação. As respostas mais consistentes ocorreram nos atributos químicos do solo, com aumento do pH, das bases trocáveis, do carbono orgânico e do fósforo disponível, além da redução da saturação por alumínio. Essas mudanças foram refletidas parcialmente na nutrição foliar e na produtividade do café. O biochar ativado combinado com redução de 25% da adubação mineral manteve ou aumentou a produtividade em alguns tratamentos, enquanto a aplicação superficial foi, em geral, mais favorável do que a incorporação. Em conjunto, os resultados mostram que a restauração da multifuncionalidade do solo em agroecossistemas tropicais pode ocorrer por estratégias complementares em diferentes escalas. Em escala de paisagem, sistemas agroflorestais contribuem para recuperar funções perdidas após a conversão de florestas em pastagens. Em escala de parcela, o biochar biologicamente ativado atua como condicionador regenerativo, melhorando a fertilidade do solo e favorecendo o uso mais eficiente de fertilizantes. Assim, a tese demonstra que indicadores integrados de solo podem orientar estratégias de manejo regenerativo voltadas à recuperação de serviços ecossistêmicos em paisagens agrícolas colombianas.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.tipodeimpactoSociais
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.description.tipodeimpactoOutros
dc.description.tipodeimpactooutrosAmbientais
dc.identifier.citationOLAYA-MONTES, Andrés. Soil multifunctionality in tropical agroecosystems through agroforestry and biochar-based management. 2026. 116 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/61308
dc.language.isoen_US
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeEscola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência do Solo
dc.rightsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/
dc.subjectFertilidade do solo
dc.subjectBiochar biologicamente ativado
dc.subjectSolo - Acidez
dc.subjectFloresta-pastagem
dc.subject.cnpqCiência do Solo
dc.titleSoil multifunctionality in tropical agroecosystems through agroforestry and biochar-based management
dc.title.alternativeMultifuncionalidade do solo em agroecossistemas tropicais por meio de sistemas agroflorestais e do manejo baseado em biochar
dc.typetese

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