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Original Article 

Biosci. J., Uberlândia, v. 30, n. 3, p. 604-615, May/June. 2014 

 
ABUNDÂNCIA NATURAL DE δ 13C E δ 15N EM SISTEMAS DE MANEJO 

CONSERVACIONISTA NO CERRADO 
 

NATURAL ABUNDANCE OF δ
 13

C AND δ
 15

N IN MANAGEMENT SYSTEMS 

CONSERVATION IN THE CERRADO 
 

Arcângelo LOSS1; Marcos Gervasio PEREIRA2; Adriano PERIN3;  
Lúcia Helena Cunha dos ANJOS2 

1. Professor Adjunto, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia Rural, Universidade Federal de Santa Catarina, 
Florianópolis, SC, Brasil. arcangelo.loss@ufsc.br; 2. Professor Associado IV, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Instituto 
de Agronomia, Departamento de Solos, Seropédica, RJ, Brasil. 3. Professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, 

Campus Rio Verde, Rio Verde, GO, Brasil. 
 

RESUMO: Diferentes sistemas de uso e manejo do solo modificam o sinal isotópico do δ13C e δ15N do solo. 
O objetivo deste trabalho foi avaliar a abundância natural de δ13C e δ15N no perfil do solo em áreas com diferentes 
sistemas de uso do solo no Cerrado goiano. Foram avaliados dois sistemas com rotação de culturas: integração lavoura-
pecuária - ILP (milho+braquiária/feijão/algodão/soja) e sistema plantio direto - SPD (girassol/milheto/soja/milho). Uma 
área de Cerrado natural (Cerradão) foi tomada como condição original do solo. Foram coletadas amostras de solo nas 
camadas de 0,0-10,0; 10,0-20,0; 20,0-30,0; 30,0-40,0; 40,0-50,0; 50,0-60,0; 60,0-80,0 e 80,0-100,0 cm e mensurados o 
δ

15N e δ13C do solo por meio de espectrômetro de massa. Em relação ao δ13C, verificou-se predomínio de plantas C3 no 
Cerrado e influência das plantas C4 nas áreas de SPD e ILP. Os valores de δ

15N apresentaram um enriquecimento 
isotópico de acordo com o aumento da profundidade, com maiores valores de δ15N observados nas áreas cultivadas. A 
substituição da vegetação original de Cerradão para implantação de SPD e ILP acarretou mudanças no sinal δ13C, ou 
seja, após 17 anos de cultivo, a incorporação de carbono das gramíneas nestas áreas proporcionou um aumento do sinal 
de δ13C. A análise isotópica de δ15N indicou maior mineralização da matéria orgânica do solo com o aumento da 
profundidade do solo e com maiores taxas nas áreas cultivadas. 

 
PALAVRAS-CHAVE: Composição isotópica. Sistema plantio direto. Sistema de integração lavoura-

pecuária. Matéria orgânica do solo. 
 
INTRODUÇÃO 

 
Os sistemas de integração lavoura-pecuária 

(ILP) estão reassumindo sua importância no 
cenário agrícola brasileiro, pois têm sido utilizados 
como alternativa aos atuais sistemas intensivos de 
cultivo e pouco sustentáveis (BALBINOT-
JUNIOR et al. 2009; MARCHÃO et al., 2009; 
CARVALHO et al., 2010a; PACHECO et al., 
2012). Os sistemas de ILP conduzidos em sistema 
de plantio direto (SPD) podem resultar em ganhos 
econômicos e ambientais, uma vez que a 
agricultura conservacionista é potencializada pela 
diversidade do sistema integrado, onde se criam 
novas rotas de ciclagem de nutrientes e novos 
processos ecossistêmicos emergem (CARVALHO 
et al. 2010b; ANGHINONI et al. 2011; 
FERREIRA et al. 2011; LOSS et al. 2011, 2012). 

Nos últimos anos foram intensificados os 
trabalhos sobre o acúmulo de carbono (C) e 
nitrogênio (N) em solos de Cerrado, sob diferentes 
manejos (CARVALHO et al., 2010b; COSTA 
JUNIOR et al., 2011a; PEREIRA et al., 2012; 
LOSS et al., 2013). Porém, ainda torna-se 
necessário obter maior volume de dados sobre o 
padrão desse acúmulo, principalmente em áreas de 

ILP, para melhor recomendar o manejo desses 
solos, principalmente na sucessão soja e milho 
safrinha do Centro-Oeste brasileiro (CARVALHO 
et al. 2009; MARTINS et al. 2009, LOSS et al., 
2012). Desta forma, avaliações da matéria orgânica 
do solo (MOS) baseados na determinação do C e N 
total por meio do emprego de técnicas isotópicas 
têm contribuído para estudos desta natureza, com 
ênfase em solos do Cerrado (COSTA JUNIOR et 
al. 2011a,b; LOSS et al. 2011).  

Estas avaliações são baseadas na 
abundância natural de δ13C e δ15N da MOS 
(BUSTAMANTE et al. 2004; SISTI et al. 2004; 
ALVES et al. 2005; JANTALIA et al. 2007). O 
δ

13C e o δ15N quantificados através de técnicas 
isotópicas têm sido bons indicadores do tipo de 
vegetação existente, e das modificações a que uma 
área foi submetida. Em regiões tropicais, esta 
técnica tem sido utilizada nos estudos de ciclagem 
da MOS em médio prazo, onde comumente 
florestas (ciclo fotossintético C3) tem sido 
substituídas por culturas do ciclo fotossintético C4 
(JANTALIA et al. 2007; PINHEIRO et al. 2010, 
COSTA JUNIOR et al. 2011a,b). 

As plantas superiores que fixam CO2 
através da rubisco (via C3) têm composição 

Received: 17/09/12 
Accepted: 05/06/13 



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isotópica (δ13C) que varia de –24 a –34‰, 
enquanto nas plantas que fixam CO2 pela PEPcase 
(via C4) a composição em δ

13C é de –6 a –19‰ 
(SMITH; EPSTEIN 1971). Para o N, a variação da 
concentração de δ15N oriundo de fontes naturais, 
tem como padrão o δ15N do ar (0,3663%), que está 
entre -10 a +10‰, sendo estas variações atribuídas 
aos processos fisiológicos que ocorrem nas plantas, 
a associações com microorganismos, a diferentes 
fontes de N utilizadas na agricultura e a demanda 
de N pelas plantas (HOGBERG, 1997). 

A conversão do bioma Cerrado, por meio 
da derrubada e queima da vegetação natural, em 
diferentes sistemas de manejo, pode reduzir os 
teores de MOS (BERNOX et al. 2004), 
provocando modificações na distribuição dos 
teores de C e N, assim como nos valores de 
abundância natural de δ13C e δ15N (COSTA 
JUNIOR et al. 2011a,b). Neste sentido, é 
importante considerar que a ILP é elencada como 
um sistema de produção, em que vários fatores 
biológicos, econômicos e sociais se inter-
relacionam e determinam a sua sustentabilidade 
(BALBINOT-JUNIOR et al. 2009). 

Assim, avaliações baseadas na abundância 
natural de δ13C e δ15N da MOS podem discriminar 

áreas em sistemas de ILP quando comparadas com 
áreas de SPD sem pastejo e áreas sob vegetação 
original. Desta forma, este trabalho teve como 
objetivo avaliar a abundância natural de δ13C e 
δ

15N no perfil do solo sob áreas de ILP, SPD e 
vegetação nativa de Cerrado (Cerradão). 
 
MATERIAL E MÉTODOS 

 
O estudo foi realizado na Fazenda Vargem 

Grande (17°21’S e 51°28’W), pertencente à 
Agropecuária Peeters, localizada em Montividiu, 
GO, Brasil. O clima da região se caracteriza por 
duas estações bem definidas: uma seca (de maio a 
setembro) e outra chuvosa (outubro a abril). Para o 
ano agrícola de 2008 (época das coletadas das 
amostras de terra), os valores médios anuais de 
precipitação pluviométrica e temperaturas 
máximas e mínimas foram, respectivamente, de 
1774 mm, 30 °C e 17,6 °C. O solo nas áreas foi 
classificado como Latossolo Vermelho Distrófico 
com textura muito argilosa e relevo plano 
(Embrapa, 2006). A caracterização química e 
granulométrica nos diferentes sistemas e 
profundidades de uso do solo são apresentados na 
Tabela 1.  

 
Tabela 1. Caracterização química e granulométrica1 do solo na camada de 0-20 cm nos diferentes sistemas 

de uso do solo em Montividiu, GO. 

 

Atributos 
avaliados 

Sistemas Avaliados 

SPD ILP Cerradão 

pH 6,3 6,3 5,4 
Ca (cmolc dm

-3) 3,6 4,1 1,2 
Mg (cmolc dm

-3) 2,5 2,3 1,8 
K (mg dm-3) 87,7 83,8 58,5 
P (mg dm-3) 8,1 12,1 1,9 
N (g kg-1) 1,29 1,73 2,20 
COT 24,63 28,17 38,99 
Al (cmolc dm

-3) 0,11 0,10 0,70 
Argila (g kg-1) 660 655 620 
Silte (g kg-1) 126 115 130 
Areia (g kg-1) 214 230 250 

 1Conforme metodologia de Embrapa (1997). SPD = girassol/milheto/soja/milho; ILP = milho+ braquiaria/feijão/algodão/soja. 
COT: Carbono orgânico total do solo. 

 
A cobertura vegetal original da área é o 

Cerradão, retirado em 1975 para implantação de 
pastagens (Urochloa decumbens), que permaneceu 
na área sob uso contínuo por 10 anos, até 1985 
(Figura 1).  

Em seguida, as áreas foram manejadas por 
meio de aração e gradagem niveladora (sistema de 
preparo convencional - SPC) até o ano de 1991 (7 
anos) para o cultivo de grãos (milho, feijão, soja e 
girassol). Posteriormente, foi implantado o Sistema 

de Plantio Direto (SPD) com rotação de culturas – 
milho, soja, algodão, feijão - (1991 a 2008) e, a 
partir de 1999, parte do SPD foi convertido em 
Integração Lavoura-Pecuária (ILP) (1999 a 2008). 
Portanto, as áreas avaliadas vêm sendo conduzidas 
em SPD com as mesmas rotações de culturas, 
sendo SPD somente (1991 a 2008) e ILP (1999 a 
2008) (Figura 1). 

 



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Figura 1. Histórico dos usos e processos de mudança do uso da terra, com as respectivas datas de 

implantação, na Fazenda Vargem Grande da Agropecuária Peeters, em Montividiu, GO. 
 

Os sistemas avaliados consistiram de duas 
áreas cultivadas em SPD por 17 anos: uma 
somente com rotação de culturas (girassol-milheto-
soja-milho), nas coordenadas 17°21.120’S; 
51°29.461’W e altitude 958 m; e outra com 
braquiária (U. ruziziensis) em consórcio ao milho 
safrinha, para intensificar a produção de palhada 
no período seco do ano (milho-braquiária-feijão-
algodão-soja), de coordenadas 17°21.854’S; 
51°28.599’W e altitude 859 m. Nesta área foi 
utilizado o sistema de ILP, com o milho e a 
braquiária semeados simultaneamente (braquiária 
na entrelinha). Após a colheita do milho, foi feita a 
introdução de bovinos na área (2,0 UA por ha, 
sendo UA – unidade animal), com permanência 
dos animais por 90 dias (julho a setembro). Após a 
retirada do gado, permaneceram apenas as 
touceiras de braquiária na área. Em seguida, 
esperou-se que ocorressem as primeiras chuvas e 

realizou-se uma adubação em cobertura na 
braquiária com 200 kg ha-1 do formulado N P K 
(20:00:20) a lanço na primeira quinzena de 
setembro. Após a rebrota e cobertura total do solo 
com a braquiária, foi feita a dessecação e o plantio 
do feijão. Uma área de Cerrado natural (Cerradão) 
adjacente às áreas cultivadas (17°26.642’S; 
51°22.522’W e altitude 951 m) foi considerada 
como condição original do solo.  

Na área de ILP foi feita uma calagem em 
julho de 2005, utilizando-se uma dose de 3,60 Mg 
ha-1 de calcário, com PRTN = 70 %, para elevar a 
saturação de bases para 70%. E, na área de SPD, 
foi realizada, também em julho de 2005, uma 
calagem na dose de 2,90 Mg ha-1 de calcário, com 
PRTN = 70 %, para elevar a saturação de bases 
para 60%. A sequência de culturas e adubações 
utilizadas nas duas áreas, desde o ano de 2002 até 
2008, está descrita na Tabela 2. 

 
Tabela 2. Sequência de culturas e adubações utilizadas nas áreas avaliadas da Fazenda Vargem Grande da 

Agropecuária Peeters, em Montividiu, GO. 

Ano Mês Cultura 
Adubação 

Plantio Cobertura 
 Área de ILP (milho-braquiária-feijão-algodão-soja) 
2002 Outubro Soja 580 kg ha-1 de 02:20:18 -------- 
2003 Fevereiro Milho+Braquiária 500 kg ha-1 de 07:28:14 100 kg ha-1 de ureia 
2003 Outubro Soja 580 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2004 Fevereiro Milho+Braquiária 450 kg ha-1 de 07:28:14 100 kg ha-1 de ureia 
2004 Outubro Soja 500 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2005 Fevereiro Milho+Braquiária 490 kg ha-1 de 07:28:14 100 kg ha-1 de ureia 
2005 Setembro Feijão 400 kg ha-1 de 05:20:10 90 kg ha-1 de ureia 
2005 Dezembro Algodão 500 kg ha-1 de 10:30:10 250 kg ha-1 de 20:00:20 
2006 Outubro Soja 500 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2007 Fevereiro Milho+Braquiária 450 kg ha-1 de 07:28:14 100 kg ha-1 de ureia 
2007 Outubro Soja 450 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2008 Fevereiro Milho+Braquiária 450 kg ha-1 de 07:28:14 100 kg ha-1 de ureia 
2008 Setembro Feijão 400 kg ha-1 de 05:20:10 90 kg ha-1 de ureia 
2008 Dezembro Algodão 500 kg ha-1 de 10:30:10 250 kg ha-1 de 20:00:20 
 Área de SPD1 (girassol-milheto-soja-milho) 

  

1975 1985 1991 1999 

 

   

2012 

 Cerradão  Pastagem  SPC - grãos  SPD 

  

 ILP 

2008 

Coleta das amostras de solo 



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2002 Agosto Milheto --------- --------- 
2002 Outubro Soja 550 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2003 Fevereiro Milho 450 kg ha-1 de 07:28:14 100 kg ha-1 de ureia 
2003 Agosto Milheto --------- --------- 
2003 Outubro Soja 550 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2004 Fevereiro Milho 450 kg ha-1 de 07:28:14 100 kg ha-1 de ureia 
2004 Agosto Milheto --------- --------- 
2004 Outubro Soja 550 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2005 Fevereiro Milho 450 kg ha-1 de 07:28:14 100 kg ha-1 de ureia 
2005 Agosto Milheto --------- --------- 
2005 Outubro Soja 550 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2006 Fevereiro Girassol 300 kg ha-1 de 02:20:20 100 kg ha-1 de ureia 
2006 Agosto Milheto --------- --------- 
2006 Outubro Soja 500 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2007 Fevereiro Milho 400 kg ha-1 de 07:28:14 100 kg ha-1 de ureia 
2007 Agosto Milheto --------- --------- 
2007 Outubro Soja 500 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
2008 Fevereiro Girassol 300 kg ha-1 de 02:20:20 100 kg ha-1 de ureia 
2008 Agosto Milheto --------- --------- 
2008 Outubro Soja 500 kg ha-1 de 02:20:18 --------- 
1 Na área de SPD, todo mês de agosto de cada ano (2002 a 2008) era semeado o milheto para produção de palhada para o SPD da 
soja no mês de outubro. Antes de 2002, não era feita a safrinha e nem semeado o milheto. A área permanecia em pousio nos meses 
de maio a setembro, nascendo na área plantas da família das gramíneas, como o colonião (Panicum maximum) e a braquiária (U. 
decumbens). 

 
As áreas eram cultivadas com girassol em 

SPD e milho + braquiária em ILP quando da coleta 
das amostras de solo para avaliação. Os sistemas 
de uso do solo estavam sob as mesmas condições 
topográficas e edafoclimáticas, diferindo apenas na 
sequência de culturas e adubações realizadas em 
cada área (Tabela 2). Dessa forma, em março de 
2008, delimitou-se uma área em torno de 600 m2, 
na qual foram abertas quatro trincheiras 
transversais às linhas de semeadura em cada área, 
para a coleta das amostras. Foram amostradas as 
camadas de 0-10; 10-20; 20-30; 30-40; 40-50; 50-
60; 60-80 e 80-100 cm. Foram coletadas três 
amostras em cada profundidade amostrada, 
formando uma composta, com quatro repetições 
por sistema avaliado. Após a coleta, as amostras 
foram identificadas e acondicionadas em sacos 
plásticos, sendo em seguida, transportadas para o 
laboratório, secas ao ar e peneiradas a 2 mm de 
malha, obtendo-se a terra fina seca ao ar (TFSA). 

A abundância isotópica de δ15N e δ13C foi 
determinada em alíquotas de aproximadamente 
300 mg de cada amostra de TFSA (finamente 
moída e passada por malha de 100 mesh), com 
precisão de 4 casas decimais. Em seguida, as 
mostras foram acondicionadas em cápsulas de 
estanho e avaliadas por meio um espectrômetro de 
massa isotópica de fluxo contínuo (espectrômetro 
de massa Finnigan Delta Plus acoplado em um 

auto-analisador de C e N total Carlo Erba EA 1108 
– Finnigan MAT, Bremen, Alemanha). Os 
resultados foram expressos na forma de δ15N e 
δ

13C (‰), sendo o C em relação ao padrão 
internacional PDB e o N em relação à composição 
atmosférica. 

Os resultados encontrados foram 
analisados quanto à normalidade e homogeneidade 
dos dados por meio dos testes de Lilliefors e 
Cochran e Barttlet, respectivamente. 
Posteriormente, foi analisado como delineamento 
inteiramente casualizado, com três sistemas de uso 
do solo - tratamentos (SPD, ILP e Cerradão) com 
quatro repetições cada. Os resultados obtidos 
foram submetidos à análise de variância com 
aplicação do teste F e os valores médios, quando 
significativos, foram comparados entre si pelo teste 
LSD-student a 5%  

 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 

 
Em relação às variáveis analisadas, apenas 

para 15N nas profundidades de 0-10, 10-20 e 20-30 
cm, não foram verificadas diferenças (p < 0,05) 
entre os sistemas de manejo (Tabela 3). Os dados 
apresentaram distribuição normal e 
homogeneidade das variâncias, assim como baixos 
valores para CV (%) para 15N e 13C em todas as 
profundidades avaliadas (Tabela 3). 

 



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Tabela 3. Resumo da análise de variância, teste de normalidade e homogeneidade das variâncias para as variáveis relacionadas à abundância isotópica de δ15N e 
δ

13C até 100 cm de profundidade. 

FV GL 
-------------------------------Variáveis/Profundidade------------------------------------------ 

0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-80 80-100 
15N 13C 15N 13C 15N 13C 15N 13C 15N 13C 15N 13C 15N 13C 15N 13C 

  -------------------------------------Quadrado médio------------------------------------ 
Trat 2 0,21ns 91,19* 0,28ns 95,31* 1,06ns 102,60* 7,67* 115,76* 7,32* 109,20* 11,49* 99,88* 10,27* 80,32* 10,42* 56,31* 
Res 6 0,25 0,69 0,35 0,55 0,54 0,26 0,68 0,71 0,38 0,34 0,47 0,41 0,28 0,35 0,73 0,70 

CV (%) 7,77 4,16 8,86 3,90 8,65 2,81 8,10 1,78 6,06 3,33 6,48 3,61 5,00 3,35 8,00 4,57 

Lilliefors 0,16 0,30 0,22 0,28 0,23 0,26 0,10 0,29 0,14 0,30 0,19 0,24 0,21 0,22 0,15 0,19 
Cochran 0,47 0,91 0,60 0,49 0,80 0,62 0,50 0,64 0,41 0,92 0,50 0,69 0,78 0,83 0,67 0,64 

FV: Fonte de variação; GL: graus de liberdade; Trat : tratamentos; Res :  resíduo; Lilliefors: teste de normalidade, sendo apresentado na tabela o valor calculado para o valor tabelado de 0,31 (p=,0,01), 
sendo valor calculado menor que tabelado, a distribuição é normal ; Cochran: Teste de homogeneidade das variâncias, sendo apresentado na tabela o valor calculado para o valor tabelado de 0,94 
(p=,0,01), sendo valor calculado menor que tabelado, as variâncias são homogêneas; * e ns - Significativo a 1% e não significativo pelo teste F, respectivamente. CV (%): Coeficiente de variação em 
porcentagem. 
 
 
 



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Abundância natural de δ13C (‰) no perfil do solo 
Os valores de δ13C (‰) refletem a vegetação 

de cada área (Figura 2). A área de Cerradão 
apresentou os menores valores de δ13C, sendo 
verificada variação de -26,26 ‰ (0,0-10,0 cm) a -
23,02 ‰ (80,0-100,0 cm). Estes resultados 
demonstram a predominância de plantas C3 e são 

característicos de solos sob floresta no Brasil, sendo 
semelhante aos trabalhos de Roscoe et al. (200), 
Jantalia et al. (2007), Martinelli et al. (2009), Costa 
Junior et al. (2011a) em estudos desenvolvidos no 
Cerrado e em outros biomas como a Mata Atlântica 
(PINHEIRO et al. 2010) e Amazônia (ARAUJO et 
al., 2011).  

 
Figura 2. Composição isotópica de δ13C no solo sob os diferentes sistemas de uso do solo em Montividiu, GO. 

(Barras de erros indicam o erro padrão da média, de 4 repetições). Médias seguidas de mesma letra 
não diferem entre as áreas avaliadas, em cada profundidade, pelo teste LSD-student a 5 % 

 
Em profundidade, verificou-se 

enriquecimento isotópico, com uma diferença de 
3,24 ‰ menos negativo, da superfície até o 
intervalo entre 80,0-100,0 cm. Este enriquecimento 
em profundidade pode ser decorrente do próprio 
processo de decomposição e humificação da matéria 
orgânica, onde ocorre a liberação em maior 
quantidade do 12C, ficando a matéria orgânica 
“velha” do solo enriquecida em 13C em relação à 
matéria orgânica recém incorporada (O’BRIEN; 
STOUT, 1978; VITORELLO et al. 1989; MARTIN 
et al. 1990). Alguns trabalhos têm relatado este 
padrão, com aumento de 13C em profundidade 
correspondendo a um aumento da idade da matéria 
orgânica (VITORELLO et al. 1989; OLIVEIRA, 
2000; JANTALIA et al., 2007).  

Segundo Martinelli et al. (2009), quando a 
vegetação predominante é do tipo C3 e não há 
indícios de mudança no tipo de vegetação em 
tempos remotos, o valor de δ13C da MOS passa por 
um aumento em direção as camadas mais profundas 
do solo. Geralmente, o aumento nos valores de δ13C 
da MOS é cerca de 3 a 4‰ entre a camada 
superficial e as camadas mais profundas. Este 
padrão também foi observado na área de Cerradão, 

indicando que aquela vegetação sempre foi 
composta por plantas C3. 

Resultados semelhantes aos valores de δ13C 
na área de Cerradão foram verificados por Roscoe et 
al. (2000), avaliando a abundância natural de δ13C 
no perfil de solo até 1 m em três áreas sob diferentes 
composições de espécies que ocupam áreas naturais 
de Cerrado na região de Minas Gerais. Os autores 
constataram que em duas destas áreas os valores 
observados na camada de 0,0-5,0 cm foram de -27 
‰ e na camada de 80,0-100,0cm, valores de -24 ‰. 

Entre as áreas cultivadas, o padrão da 
distribuição dos valores de δ13C foi muito 
semelhante, com enriquecimento isotópico até a 
profundidade de 50 cm, com redução dos valores 
abaixo de 50 cm (Figura 2). Verificou-se a 
influência das plantas C4, com menores valores na 
área de ILP quando comparada com a área em SPD. 
Foi observado δ13C variando de -16,06 a -12,85‰ 
na área de SPD e -17,53 a -15,50‰ na área de ILP, 
ambas até a profundidade de 50 cm. Em seguida, 
observou-se um decréscimo (menor contribuição) 
isotópico, com valores variando de -12,93 a -
14,50‰ (SPD) e -16,07 a -17,43‰ (ILP). 
Comparando-se o δ13C da área de Cerradão (C3) 



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Biosci. J., Uberlândia, v. 30, n. 3, p. 604-615, May/June. 2014 

com o δ13C das áreas cultivadas, pode-se inferir que 
houve incorporação de carbono novo no SPD e na 
ILP até 1 m de profundidade após 17 anos de 
cultivo. Entre as áreas cultivadas, destaca-se o SPD 
com maior incorporação de carbono proveniente de 
plantas C4 em todas as camadas avaliadas (Figura 
2). 

Nas áreas de cultivos são realizadas as 
safras agrícolas anualmente e também a safrinha. 
Entretanto, na área de SPD nem sempre foi feita a 
safrinha, ou seja, esta vem sendo feita somente nos 
últimos cinco anos. Nesta área, após o cultivo da 
soja, a área permanecia em pousio, nascendo na área 
plantas da família das gramíneas, como o colonião 
(Panicum maximum) e a braquiária (U. decumbens), 
ambas C4. Além disso, tem-se o efeito do milheto 
(C4) semeado em agosto para o plantio da soja em 
outubro (Tabela 2). Por esta razão, os valores de 
δ

13C (‰) são maiores na área de SPD quando 
comparados com a área de ILP. 

Os valores de δ13C das áreas em SPD e ILP 
foram significativamente maiores que os verificados 
na área de Cerradão (Figura 2). Este resultado indica 
que os valores de δ13C encontrados refletem a 
vegetação instalada, principalmente o uso de plantas 
de ciclo fotossintético C4. Resultados diferentes 
destes foram encontrados por Jantalia et al. (2007), 
avaliando a influência de diferentes sistemas de uso 
e manejo do solo envolvendo pastagens e sistemas 
de produção de grãos, com 12 anos de implantação 
sob Latossolo Vermelho em Planaltina, Distrito 
Federal, DF. Os autores observaram que os 
resultados de δ13C no perfil de solo em profundidade 
sob todos os tratamentos agrícolas, não 

apresentaram diferenças significativas em relação ao 
Cerrado, o que sugere que os perfis de solo 
avaliados sob esta vegetação representaram a 
composição de δ13C anterior a instalação do 
experimento. 

Em relação aos estoques de carbono de 0-
100 cm das áreas avaliadas, Loss et al. (2012) 
verificaram maiores estoques para a área de 
Cerradão (192,22 Mg ha-1), seguida da área de ILP 
(185,66 Mg ha-1) e SPD (174,78 Mg ha-1). Estes 
resultados corroboram os valores de δ13C 
encontrados na área de Cerradão, demonstrando que 
realmente não houve mudança de vegetação, pois no 
Cerradão tem-se os maiores estoques de C. Entre as 
áreas cultivadas, os menores estoques de C em 
relação ao Cerradão, confirmam a mudança de 
vegetação (C3 para C4), sendo as diferenças 
encontradas entre ILP e SPD para os estoques de 
carbono, relacionadas ao aporte de material vegetal 
(11300 e 7800 kg ha-1, respectivamente para 
braquiária e milheto), associado às rotações de 
culturas e as adubações utilizadas, principalmente 
nitrogenada (Tabela 2). 

 
Abundância natural de δ15N (‰) no perfil do solo 

Os valores de δ15N apresentaram um 
enriquecimento isotópico de acordo com o aumento 
da profundidade, sendo este padrão mais 
pronunciado nas áreas cultivadas (Figura 3). Na área 
de Cerradão, os valores de δ15N variaram de 6,10 a 
8,52‰; no sistema de ILP verificaram-se valores 
entre 6,62 a 11,66 ‰ e, no SPD, valores entre 6,44 e 
11,82 ‰. 

 
Figura 3. Variação dos valores de 15N (‰) no solo sob os diferentes sistemas de uso do solo em Montividiu, 

GO. (Barras de erros indicam o erro padrão da média, de 4 repetições). Médias seguidas de mesma 
letra não diferem entre as áreas avaliadas, em cada pprofundidade, pelo teste LSD-student a 5% 

 



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Biosci. J., Uberlândia, v. 30, n. 3, p. 604-615, May/June. 2014 

O enriquecimento dos valores de δ15N em 
profundidade pode ser atribuído a constante adição 
da matéria orgânica das plantas nas camadas 
superficiais do solo e, também, estar relacionado às 
transformações de N-orgânico para N-mineral. 
Dessa forma, na medida em que as reações de 
mineralização, nitrificação, denitrificação e 
volatilização ocorrem associadas às assimilações de 
N pelas plantas, tem-se maior decomposição do 
isótopo mais leve de N (14N), deixando a matéria 
orgânica restante enriquecida em átomos de 15N 
(HOGBERG, 1997; BUSTAMANTE et al. 2004). 

Resultados semelhantes a estes foram 
encontrados por Costa Junior et al. (2011b), 
avaliando a abundância natural de δ15N em 
diferentes sistemas de uso do solo no Cerrado 
goiano. Os autores verificaram que as áreas de 
Cerradão, SPD, sistema de preparo convencional e 
pastagem apresentaram enriquecimento isotópico de 
acordo com o aumento da profundidade (0,0-20 
cm). 

Em estudos de identificação de mudanças 
florestais utilizando-se técnicas isotópicas com δ13C 
e δ15N em solos da Chapada do Araripe, CE, 
Mendonça et al. (2010) observaram que os menores 
valores de δ15N estavam associados à maior 
quantidade de MOS, tendo sido encontrados no solo 
de Cerradão, já para a área da Caatinga onde foram 
verificados os menores valores de C orgânico, 
encontraram-se os maiores valores de δ15N, o que é 
um indício da decomposição da matéria orgânica. 
Esses dados corroboram os encontrados nesse 
estudo, onde os maiores valores de δ15N foram 
verificados na área de Cerradão e coincidem com 
maiores teores de C (MOS) e N em profundidade 
(192,22 e 14,25 Mg ha-1 de C e N, respectivamente, 
segundo LOSS et al., 2012). Já para as áreas 
cultivadas foi observado um padrão inverso, com 
menores teores de C e N (185,66 e 9,92 Mg ha-1 de 
C e N para ILP e 174,78 e 10,02 Mg ha-1 de C e N 
para SPD, segundo LOSS et al., 2012) e maiores 
valores de δ15N, quando comparados ao Cerradão. 

A menor abundância natural de δ15N na 
camada superficial do solo (0,0-10,0 cm), nas três 
áreas, pode ter decorrido da contribuição de N das 
chuvas (BAPTISTA et al. 2009) e do N derivado da 
decomposição da palhada (áreas em SPD e ILP) e 
serapilheira (Cerradão), acarretando em maiores 
proporções do isótopo mais leve de N (14N) em 
superfície, com consequente diminuição do valor de 
δ

15N dessa camada comparada às demais 
(LEDGARD et al. 1984; PICCOLO et al. 1996). 
Além disso, nas áreas cultivadas a adubação 
nitrogenada pode ter contribuído para a redução dos 

valores de δ15N na nas camadas superficiais (Tabela 
2). 

Nas camadas de 0,0-10,0; 10,0-20,0 e 20,0-
30,0 cm, as áreas não apresentaram diferenças entre 
si, Esses resultados indicam que no Cerrado há 
presença de plantas leguminosas (BUSTAMANTE 
et al. 2004) e o uso da adubação nitrogenada nas 
rotações da ILP e SPD associadas a FBN pode estar 
propiciando um balanço de N (assimilação pelas 
culturas x FBN), acarretando em menor 
decomposição das formas de N mais leves (14N) e, 
assim tem-se menores valores de 15N, sendo estes 
iguais ao da área de Cerradão, condição original do 
solo. 

Em profundidade (40-100 cm) há acréscimo 
da proporção de formas inorgânicas de N em relação 
à orgânica. Nesse caso, a reserva (pool) orgânica 
"reage" mais às reações de transformação e torna-se 
isotopicamente mais pesado (com menores 
proporções de seu isótopo 14N), ou seja, enriquecido 
em átomos de 15N (Martinelli et al. 2009). Este 
padrão explica os maiores valores de 15N 
encontrados nas áreas cultivadas quando 
comparados com a área de Cerradão em 
profundidade. Na condição original do solo tem-se 
uma maior estabilidade do sistema quando 
comparado com as áreas cultivadas, ocorrendo nas 
áreas cultivadas maiores taxas de nitrificação, com 
maior decomposição do isótopo mais estável (14N) e 
consequentemente, maiores valores de 15N. 

Resultados semelhantes a estes foram 
encontrados por Costa Junior et al. (2011b), 
avaliando a abundância natural de δ15N em 
diferentes sistemas de uso do solo no Cerrado 
goiano. Os autores verificaram que mesmo 
cultivando soja regularmente em rotação de 
culturas, associadas com a de fertilização 
nitrogenada para a cultura sucessora (milho ou 
sorgo), não foram verificadas influencias 
representativas nos valores de δ15N entre os sistemas 
de uso do solo na camada superficial, com valores 
variando de 4,30 a 6,30‰. Em profundidade, os 
autores observaram, também, um enriquecimento 
isotópico para todas as áreas, sendo maior para as 
áreas cultivadas (SPD e SPC) e pastagem quando 
comparado coma área de Cerradão. 

 
CONCLUSÕES 

 
A substituição da vegetação original de 

Cerradão para implantação de SPD e ILP acarretou 
mudanças no sinal δ13C, ou seja, após 17 anos de 
cultivo, a incorporação de C das gramíneas nas 
áreas proporcionou um aumento do sinal de δ13C.  



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A analise isotópica de δ15N indicou maior 
mineralização da MOS com o aumento da 
profundidade do solo e com maiores taxas nas áreas 
cultivadas.  

Por meio da análise isotópica de δ13C e δ15N 
foi possível evidenciar diferenças entre as áreas 
cultivadas e a área de Cerrado. 
 

AGRADECIMENTOS 
 
À Fundação Agrisus pelo custeio do projeto 

de pesquisa, ao CNPq e à FAPERJ pela concessão 
de bolsa de Doutorado ao primeiro autor, ao Curso 
de Pós-Graduação em Agronomia – Ciência do Solo 
(CPGA-CS) pelo auxílio prestado e ao Dr. Adriano 
Perin e colaboradores pelo auxílio na coleta das 
amostras de solo para a realização deste estudo.

 
 

ABSTRACT: Different land use systems and soil management modify the isotopic signal of soil δ13C and δ15N. 
The objective of this study was to evaluate the natural abundance the δ13C and δ15N in the soil profile in areas with 
different land use systems in the Cerrado of Goias State, Brazil. We evaluated two systems with crop rotation: crop-
livestock integration - CLI (corn + brachiaria/beans/cotton/soybean) and no-tillage system - NTS 
(sunflower/millet/soybean/corn). An area of natural Cerrado (Cerradão) was taken as the original condition of the soil. Soil 
samples were collected in layers of 0.0 to 10.0, 10.0 to 20.0, 20.0 to 30.0, 30.0 to 40.0, 40.0 to 50.0, 50.0 to 60.0, 60.0 to 
80.0 and 80.0 to 100.0 cm, and the measured the δ15N and δ13C of the soil by mass spectrometer. Regarding δ13C, it was 
found predominantly in the C3 plant Cerrado influence plant and C4 in the areas of NTS and CLI. The values presented 
δ

15N an isotopic enrichment according to the increase in depth, with higher values of δ15N observed in cultivated areas. 
The replacement of the original vegetation of Cerrado for implantation of NTS and CLI led to changes in δ13C, i.e., after 
17 years of cultivation, the incorporation of carbon from grasses in these areas resulted in an increase in δ13C signal.. 
Isotopic analysis of δ15N indicated greater mineralization of soil organic matter with increasing soil depth and with higher 
rates in cultivated areas. 

 
KEYWORDS: Isotopic composition. No-tillage system. Crop-livestock integrated system. Soil organic matter. 

 
 
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