Removing sugarcane (Saccharum officinarum L.) straw to use as an industrial feedstock is a growing practice in Brazilian sugar mills. Straw can be used to produce cellulosic ethanol and bioelectricity and can generate significant income. However, straw contributes to the regulation of various soil processes and functions and consequently has a relevant role in supporting the provision of ecosystem services, such as water flow regulation and erosion control. Removing straw from the field may cause negative impacts on the provision of these services. Therefore, the challenge lies in seeking the balance between the agri-environmental and economic implications to establish a straw management strategy that maintains the sustainability of the crop in the long run. In this dissertation were evaluated the effects of straw removal on soil structural and functional quality, and the soil's capacity to provide ecosystem services related to water flow regulation and erosion control. The evaluations were done in a six-year experiment in Iracemápolis - SP with four levels of straw removal: total (TR), high (HR), low (LR), and no removal (NR). Using disturbed and undisturbed samples from four soil depths and field evaluations the following indicators were determined: soil bulk density, water infiltration and runoff, hydraulic conductivity, available water capacity, Visual Evaluation of Soil Structure (VESS), and porous space via soil micromorphology. These selected indicators were used to study the mechanisms by which straw removal influences soil functions, and were integrated into two soil-related ecosystem services provision indexes (I_SES) to examine the soil's capacity to provide water flow regulation and erosion control. In Chapter 1, which examines the provision of the water flow regulation service, the results indicate that the maintenance of straw does not minimize the physical degradation of the soil by compaction caused by field traffic. Soil bulk density, macroporosity, and available water capacity showed critical values for plant growth, and water flow regulation indexes indicate low service provision for all treatments. In Chapter 2, which examines the provision of the erosion control service, TR showed a decrease in total carbon, and VESS scores and total area of pores values indicate structural degradation in all treatments, but the (I_SES) were all above 70%, which suggests that straw removal had a low-to-moderate impact on the erosion control service for this soil with high structural stability. Therefore, we concluded that at the end of the sugarcane cycle the straw did not mitigate the degradation caused by machine traffic, had little effect on the indicators evaluated, and consequently also little impact on the evaluated services. Moderate straw removal may be an opportunity to increase bioenergy production, however, removal management should be planned considering the roles of straw associated with other ecosystem services such as nutrient cycling, carbon sequestration, and conservation of soil organisms.

A utilização da palha da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) como matéria- prima industrial é uma prática em crescimento nas usinas sucroalcooleiras brasileiras. A palha pode ser utilizada para produção de etanol celulósico e bioeletricidade, e pode gerar ganhos econômicos significativos. Todavia, a palha contribui para a regulação de diversos processos e funções do solo, e consequentemente, tem papel relevante na sustentação da provisão de serviços ecossistêmicos, como regulação de fluxo hídrico e controle de erosão. Removê-la do campo pode resultar em impactos sobre a provisão desses serviços. Portanto, o desafio reside em buscar o equilíbrio entre as implicações agroambientais e econômicas para estabelecer um manejo de remoção da palha que mantenha a sustentabilidade da cultura à longo prazo. Neste trabalho foram avaliados os efeitos da remoção de palha sobre a qualidade estrutural e funcional do solo, e a capacidade em prover serviços ecossistêmicos relacionados à regulação de fluxo hídrico e controle de erosão. Um experimento foi instalado e conduzido por seis anos com quatro níveis de remoção de palha em Iracemápolis - SP: remoção total (TR), alta (HR), baixa (LR), e sem remoção (NR). Utilizando amostras deformadas, indeformadas e avaliações de campo, foram determinados os seguintes indicadores: densidade do solo, infiltração de água e escoamento superficial, condutividade hidráulica saturada, capacidade de água disponível, Visual Evaluation of Soil Structure - VESS, e espaço poroso via micromorfologia do solo. Estes indicadores selecionados permitiram estudar os mecanismos pelos quais a remoção de palha influencia as funções do solo, e foram integrados em um índice de provisão de serviços ecossistêmicos do solo (I_SES) para examinar a capacidade do solo de prover regulação do fluxo de água e controle de erosão. No Capítulo 1, que avalia a provisão do serviço de regulação do fluxo de água, os resultados indicam que a manutenção da palha não minimiza a degradação física do solo por compactação causada pelo tráfego de máquinas. Foram encontrados valores de densidade, macroporosidade e capacidade de água disponível críticos para o crescimento de plantas, e o índices de regulação do fluxo de água indicam baixa provisão do serviço para todos os tratamentos. No Capítulo 2, que avalia a provisão do serviço de controle de erosão, em TR houve diminuição do carbono total, o VESS e a área total de poros indicam degradação estrutural em todos os tratamentos, mas os I_SES foram maiores do que 70%, o que sugere que a remoção de palha teve um impacto moderado a baixo no serviço de controle de erosão para este solo com alta estabilidade estrutural. Portanto, concluímos que no final do ciclo da cana-de-açúcar a palha não mitigou a degradação causada pelo tráfego de máquinas, teve pouco efeito sobre os indicadores avaliados, e, consequentemente, também pouco impacto sobre os serviços avaliados. A remoção moderada de palha pode ser uma oportunidade de aumentar a produção de bioenergia, porém, a gestão da remoção deve ser planejada considerando as funções da palha associada a outros serviços ecossistêmicos, como ciclagem de nutrientes, sequestro de carbono e conservação dos organismos do solo.