O sistema de cultivo mínimo é caracterizado por um conjunto de operações mínimas de preparo de solo em que a maior parte dos resíduos florestais é mantida sobre o solo, a fim de garantir as demandas de produção e a sustentabilidade produtiva do sistema. Diante disto, os objetivos deste estudo foram: i) Avaliar a influência da remoção total ou parcial dos resíduos florestais e da fertilização mineral na fertilidade do solo e na produtividade de madeira; ii) Quantificar a biomassa e o estoque de nutrientes na parte aérea, em uma rotação de cultivo, sob manejo de resíduos florestais e omissões de nutrientes na fertilização mineral; iii) Quantificar a influência do manejo de resíduos florestais e da fertilização mineral na deposição, acúmulo, decomposição e qualidade nutricional da serapilheira; iv) Quantificar a exportação de nutrientes via colheita de madeira e outros componentes florestais; v) Avaliar o potencial de produtividade de madeira, com base no balanço nutricional, sob diferentes cenários de manejo florestal. Foi instalado um experimento com diferentes manejos de resíduos florestais e fertilização. Os tratamentos foram divididos em dois grupos em que o primeiro consistiu em remoção total ou parcial dos resíduos florestais: copa (folhas e galhos), casca e serapilheira. O segundo grupo de tratamentos consistiu na omissão de nutrientes na fertilização mineral: N, P, K ou calagem. Durante a rotação de oito anos foram monitoradas a fertilidade do solo, ciclagem biogeoquímica de nutrientes, crescimento e estado nutricional das árvores. Os diferentes manejos dos resíduos florestais e fertilização mineral apresentaram pouca influência na fertilidade do solo, pois, os níveis de nutrientes no solo estavam adequados, devido à aplicação de fertilizantes minerais no momento da instalação do experimento. A remoção total ou parcial dos resíduos florestais não influenciou a produtividade de madeira. Contudo, no tratamento em que o K foi omitido na fertilização, houve redução de 50% na produtividade de madeira. A omissão de P na fertilização não afetou a produtividade de madeira na rotação de cultivo avaliada, porém este foi o nutriente mais limitante quanto ao número potencial de futuras rotações. A remoção total ou parcial dos resíduos florestais não influenciou na ciclagem biogeoquímica de nutrientes, porém omissão de K via fertilização reduziu em 60% a deposição anual deste nutriente o que afetou sua a ciclagem biogeoquímica. Os resultados deste estudo mostram que embora os resíduos florestais exerçam funções fundamentais na qualidade química do solo e na nutrição mineral das árvores, a inadequada fertilização do solo pode diminuir expressivamente o potencial produtivo do sítio florestal. / The minimal tillage system is characterized by practices of reduced soil management which retains most part of forest residues in the production site, aiming to supply the forest demand and the sustainability of the production system. The aims of this study are: i) Access the effect on soil fertility and site production of total and partial removal of harvest residues and mineral fertilization. ii) Quantify the biomass and nutrient rates in trees along one eucalypt rotation, under different residues management and mineral fertilization. iii) Quantify the effects of residues management and mineral fertilization on deposition, accumulation, decomposition and nutritional qualities of litter. iv) Quantify the nutrient exportation due to the harvest, considering steam and other parts. v) Access productivity potential according to the nutritional balance under different forest management cases. For this study an experimental site with different residues management and mineral fertilization was established. The treatments were separated in two groups. The first one included the treatments with total or partial removal of forest residues: canopy (leaves and stems), bark and litter. The second group of treatment included the omission of nutrients in mineral fertilizer: N, P, K or lime. During eight years rotation were monitored soil fertility, biogeochemical cycling of nutrients, growth and tree nutritional status. The different residues management and mineral fertilizations has showed minor effects on soil fertility once the nutrient rates on soil were suitable due to the mineral fertilization applied for site preparation. However, when the fertilization was carried out without K, reduction of 50% in growth was observed. The omission of P in fertilization did not affect the wood productivity during the forest rotation, but P was the most limiting nutrient for the potential number of future rotations. The biochemical nutrient cycling was not affected by total or partial removal of forestry residues. Annual deposition of K was 60% reduced when the nutrient was not applied by fertilization, which affected the nutrient cycling. The results of this study demonstrated that despite the benefits of forest residues retention on chemical proprieties of soils, the inadequate fertilization reduces expressively the productive potential of the site.

As mudanças no uso da terra que ocorreram no estado de Rondônia nas últimas décadas transformaram a paisagem da região. Especialmente ao longo da BR-364, o que antes era constituído quase que exclusivamente por florestas, hoje apresenta extensas áreas cobertas por pastagens, com impactos ainda desconhecidos no ambiente aquático. O presente trabalho procurou identificar a importância relativa das características naturais e antrópicas da bacia de drenagem na biogeoquímica das águas do rio Ji-Paraná e seus principais tributários, levando-se em consideração que a composição química de um rio reflete os processos que ocorrem em sua bacia de drenagem. Para isto, foi utilizada uma abordagem comparativa, na qual se avaliaram as diferenças entre sistemas com distintos usos e cobertura do solo, além das variações sazonais ao longo do período de estudo (1999-2002). Em relação às variações espaciais, as menores concentrações de analitos foram encontradas nos rios drenando áreas com solos mais arenosos e menor fertilidade, enquanto as maiores foram encontradas nos rios localizados na região central da bacia, com os solos mais argilosos e férteis. Em relação às variações temporais, observou-se que os rios em cujas bacias predominam florestas apresentaram correlações positivas entre a descarga e as concentrações de íons, enquanto que, para os rios em cujas bacias predominam pastagens, apesar de apresentarem correlação, esta foi negativa. Estes resultados poderiam indicar um controle da química destas águas apenas por processos naturais. Entretanto, analisando as variações dos nutrientes C, N e P, observou-se que a presença humana já começa a influenciar a biogeoquímica destes rios. / Land use changes that occurred in the state of Rondonia in the last decades transformed the landscape of this region. Mainly along the road BR-364, what was almost all forest before is now covered with extensive pastures, with impacts in the aquatic systems that are still not known. This dissertation aims the identification of the relative importance of the natural and anthropogenic characteristics of the basin in the biogeochemistry of the Ji-Paraná river and its main tributaries, assuming that the chemistry of river waters reflects what happens in its basin. To achieve that, a comparative approach was used, in which differences between systems with distinct soils and land use/cover were analyzed, as well as seasonal variations during the period of this study (1999-2002). Regarding spatial variations, the lowest concentrations of ions were found in rivers draining areas with sandy and less fertile soils, whereas the highest ones were found in rivers located in the central part of the basin, draining soils with higher clay content and more fertile. In relation to seasonal variations, it was observed that rivers draining basins in which forests predominate show positive correlations between discharge and ionic content, while rivers draining basins with large areas of pastures, showed inverse correlations between discharge and concentrations of ions. These results indicate that the natural characteristics of these basins might be the main controlling factor of river biogeochemistry. However, variations in nutrient concentrations, such as C, N and P, also indicate that human influences are already present in these systems.

Este tese de doutoramento versa sobre o estudo de estabilidade e caracterização de amostras de sedimentos de fundo fluviais de um ambiente contaminado, o Rio Tietê, São Paulo, Brasil. O trecho escolhido é considerado altamente contaminado, entre os reservatórios de Pirapora do Bom Jesus e de Barra Bonita, num total de 260 Km. Dez estações amostrais foram realizadas. As amostras foram mantidas a 4°C, na ausência de luz e sob atmosfera de nitrogênio. O estudo de estabilidade, realizado através de medidas mensais de potencial redox e de pH, durante um período de dois anos, indicou que as condições de estocagem utilizadas reproduzem de modo muito satisfatório as condições originais de amostragem. Os valores de potencial redox mostraram que a maioria das amostras são anóxidas. Foi desenvolvida uma metodologia simples e precisa para a determinação de sulfeto ácido volátil (SAV). Os resultados indicam níveis muito elevados no reservatório de Pirapora (450 µmol/g) e muito menores em Barra Bonita (3,2 µmol/g). Foi observada uma forte correlação entre o potencial redox (EH) e (pS) (0,9930), sugerindo que o par redox Sn2-/S0 controla o potencial redox no trecho anóxido. Os resultados de carbono orgânico indicam um elevado consumo de matéria orgânica nas condições anóxidas. Ácidos húmicos isolados de algumas amostras indicaram uma relação C/H e C/N típica de substâncias húmicas de solo. Com relação à presença de metais pesados, foram encontrados níveis elevados em Pirapora, superiores aos de folhelho médio: (Cu, 167 ppm; Cr, 206 ppm; Pb, 259 ppm; Cd, 7,4 ppm; Zn, 573 ppm; Ni, 130 ppm; Fe, 6,3%; Mn; 167 ppm). Em Barra Bonita os resultados foram semelhantes aos de folhelho médio, não indicando haver contaminação por metais pesados neste ponto. Os resultados percentuais de metais potencialmente biodisponíveis, que indicam contaminação recente, revelaram que Pirapora é uma fonte potencial de contaminação para Cu (73%); Pb(41%); Cd (53%) e Ni (81%). A comparação destes resultados com o método de extração sequencial possibilitam inferir que embora o ambiente seja anóxido e sulfídrico, esses metais estão na forma de complexos lábeis e solúveis, como polissulfetos, contrariando as solubilidades de equilíbrio dadas pelos valores de constantes de solubilidade. As análises granulométricas indicaram a presença de uma elevada fração de silte e argila em Pirapora, sugerindo que o sedimento de Pirapora tem um importante papel na redistribuição dos metais à coluna d\'água. A microscopia eletrônica de varredura sugeriu contaminação nas amostras de Pirapora por metais pesados. O método de extração sequencial indicou que os metais contaminantes estão associados preferencialmente às frações facilmente redutível, moderadamente redutível, e de sulfetos e matéria orgânica. / The aim of this doctor thesis is the study of stability and characterization of depth fluvial sediments samples from a contaminated environment, Tietê River, São Paulo, Brazil. The interval choose was the most contaminated one, between Pirapora and Barra Bonita reservoirs, in a distance of 260 Km. Ten sampling stations were done.The samples were keep at 4°C, in the dark and under nitrogen atmosphere, the stability study, carried out under mensal measurements of EH and pH, in the time of 2 years, indicated that sampling conditions adopted reproduced very simillary the original sampling conditions. The EH values showed that the environment is anoxic. It was develop a realibility and simple methodology to the determination of AVS. The results indicates high levels of AVS in the Pirapora reservoir (450 µmol/g) and so smaller in Barra Bonita reservoir (3,2 µmol/g ). A strong correlation was observed between EH and pS (0,9930), suggests that the redox pair Sn2-/ S0 controls the redox potential in the anoxic zone of the river. The organic carbon indicates a strongly consumption of the organic matter in anoxic conditions. Some samples of isolated humic acids indicated a tipical C/H and C/N ratio founded in soils. As despite to heavy metals contamination, high levels were found in Pirapora reservoir, greather as average shale: (Cu, 167 ppm; Cr, 206 ppm; Pb, 259 ppm; Cd, 7,4 ppm; Zn, 573 ppm; Ni, 130 ppm; Mn; 167 ppm; Fe, 6,3%). In the Barra Bonita reservoir, the levels were simmillary as the average shale, and consequently, do not contaminated. the percentual results of bioavailable potentially metals, that represents recent contamination, indicates that Pirapora reservoir is a hot spot to contamination the water column to Cu (73%); Pb(41 %); Cd (53%) e Ni (81 %). The comparison between this results and sequential extraction methods one, can be inferred that although the environment are anoxic and sulfidic, heavy metals are as solubles labile polysulphide complexes, in oppositioning to solubility of sulfide salts given as solubility constants theoretical values. The grain size analysis indicates a significant silte and clay fractions in Pirapora, suggests that the sediments play an important role in redistribuition of heavy metals to the water column. The scanning electronic microscopy shows a heavy metals contamination in Pirapora sediments. The sequential extraction method indicates that metals contaminants are preferentially distribuited in easily reducible, moderately reducible and sulfidic and organic fractions

A bacia hidrográfica da Amazônia ocupa cerca de 40% do território brasileiro e possui mais de 60% de toda a disponibilidade hídrica do País. Os recursos hídricos desta região, abundantes e até hoje pouco explorados, constituem um patrimônio nacional para o qual a nação brasileira não pode voltar as costas. Além das mudanças nos usos e coberturas do solos, diversas hidroelétricas tem sua implantação planejadas em vários rios da região, entres os quais o rio Teles Pires, no Mato Grosso. Pouco se sabe sobre as características químicas, variações sazonais das mesmas e sobre a biogeoquímica de muitos dos rios que compõe a bacia Amazônica. Para sanar esta lacuna de nosso conhecimento, estabeleceu-se uma rede de monitoramento contínuo em diversos curso d\'água, onde as condições logísticas e de pessoal permitiram, dentro da chamada Rede Beija-Rio. Este é um grande esforço multi-institucional para entender o funcionamento da bacia Amazônica. Neste trabalho apresentamos alguns dos aspectos deste estudo particulares aos rios Teles Pires e Cristalino, no estado do Mato Grosso, nas cercanias do município de Alta Floresta. Observou-se que a variabilidade sazonal no regime de precipitação resulta em variações significativas das vazões em ambos os rios, mas com conseqüências na qualidade das águas nem sempre idênticas. Em termos da composição química, o aumento da vazão é acompanhado, no rio Teles Pires de um incremento na quantidade de sais dissolvido, ao passo que no rio Cristalino observa-se o contrário. Este fato, associado a uma predominância de cálcio e à presença de sulfato nas águas do último, indicam uma importância relativamente maior do intemperismo de rochas calcáreas, ao passo que no rio Teles Pires a lixiviação dos solos pela chuva acarreta um predomínio de sódio. Entretanto, no que tange às variações sazonais das concentrações de oxigênio dissolvido, carbono orgânico e inorgânico dissolvidos, sedimentos em suspensão e no pH, ambos os sistemas apresentam respostas idênticas ao aumento da descarga. Tal comportamento tem sido observado em outros rios que compõe a rede Beija-Rio, indicando que, apesar do controle da composição química das águas da bacia Amazônica ter distintas origens, parâmetros mais relacionados com a atividade biótica, como carbono orgânico e oxigênio dissolvido, apresentam padrão único, independentemente da origem química das águas. Pode-se deduzir, mesmo que este não seja enfoque deste trabalho, que a biota que depende destes sistemas (como peixes, por exemplo) esteja adaptada a estas condições específicas. Esta característica fundamental do funcionamento destes sistemas fluviais deve ser melhor compreendida e incorporada aos planos de uso e manejo destes recursos que, apesar de ainda abundantes, podem vir a ser rapidamente esgotados com a adoção de práticas inadequadas e/ou insustentáveis. / The Amazon basin occupies around 40% of the brazilian territory and contains more than 60% of the water resources of the country. Abundant and yet little exploited region water resources constitute a national treasure to which the nation can not turn its back. Besides changes in land use/cover, several hydroelectrical plants are planned for rivers in the region, among which the Teles Pires, in Mato Grosso. Little is known about the chemistry and its seasonal variations of many of the rivers in the basin. To supply more information in this regard, a sampling network was established in rivers where logistical and human resources conditions were available, within the so-called Beija-Rio network. This is a large multi-institutional effort to understand the functioning of the Amazon basin. In this study we present some aspects of this study particular to rivers Teles Pires and Cristalino, in the state of Mato Grosso, near the city of Alta Floresta. We observed that seasonal changes in precipitation result in significant variations in discharge for both rivers, but with consequences in water quality that no always identical. Regarding chemical composition discharge increases at the Teles Pires are followed by increases in solute amounts, whereas at the Cristalino the opposite occurs. This fact, associated with the predominance of calcium and with the presence of sulfate in the latter, indicate a relatively more important role of carbonate weathering, whereas at the Teles Pires flushing of soils by rain result in a predominance of sodium. However, in relation to seasonal variations in dissolved oxygen, dissolved organic and inorganic carbon concentrations, suspended sediments and pH, both rivers show identical responses to increased discharges. Such behavior has been observed in several other rivers of the Beija-Rio network, indicating that although the chemical composition of amazonian rivers might have distinct sources, parameters controlled by biotic processes, such as organic carbon and dissolved oxygen, show common patterns, independently of chemical nature of the waters. Although this is not the focus of this work, we can deduce that life forms that feed on this system (such as fish) are adapted to such environmental conditions. These fundamental characteristics of the functioning of these fluvial systems should be better understood and incorporated into use and management plans for these systems which, although still abundant, might become scarce rapidly as a result of inadequate or unsustainable practices.

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A sub-bacia hidrográfica do rio Corumbataí é de grande importância sócioeconômica no estado de São Paulo, cujo rio, de mesmo nome, tornou-se alvo de preocupação ainda maior nos últimos anos, quando passou a atender 100% do abastecimento do município de Piracicaba. Sendo explorada principalmente pela cultura da cana-de-açúcar e composta de solos com características físico-químicas distintas e relevo variando de plano a montanhoso, surge grande preocupação em torno do comportamento ambiental dos agrotóxicos empregados nesta bacia, o qual é desconhecido até o momento. O presente estudo teve por objetivo avaliar a biogeodinâmica dos agrotóxicos empregados em cana-de-açúcar nesta bacia hidrográfica, vindo a servir de subsídio aos processos de avaliação da qualidade da água desta bacia e definição de metas para o Plano de Bacias, elaborado pelo Comitê das Bacias dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí. Este trabalho consistiu de caracterização temporal do uso de agrotóxicos em cana-de-açúcar, o qual serviu de suporte na definição de moléculas e períodos de amostragem para o monitoramento de resíduos em água e sedimento na calha principal do rio Corumbataí e principais afluentes. A identificação de áreas críticas na sub-bacia para o aporte de agrotóxicos foi realizada por meio do modelo matemático SWAT. O estudo apontou o uso principalmente de herbicidas, sendo os únicos produtos de uso declarado no período de avaliação, com consumo sazonal de algumas moléculas e uso indistinto de outras ao longo do ano, o que permitiu um planejamento estratégico do monitoramento de resíduos. Os herbicidas glifosato, atrazina, ametrina, 2,4-D, metribuzim, diurom e acetocloro representaram aproximadamente 85% do volume total de produtos consumidos entre 2000 e 2003. Imazapir foi identificado como o herbicida de maior freqüência de uso, sendo também vislumbrado o emprego de moléculas de alta toxicidade e mobilidade, como sulfentrazona, trifloxissulfurom-sódico, paraquate, tebutiurom e imazapique. No monitoramento de resíduos, níveis quantificáveis de ametrina, atrazina, simazina, hexazinona, glifosato e clomazona foram detectados em amostras de água, com níveis desprezíveis de ametrina e glifosato em sedimento. A área de recarga do aqüífero Guarani, no norte da bacia, apresentou os níveis mais elevados de triazinas e clomazona. As triazinas representam o grupo de moléculas detectadas em níveis mais altos, com a atrazina superando os padrões de potabilidade e de qualidade de água para a vida aquática em alguns pontos. Estas moléculas foram também apontadas pela simulação, como as de maior tendência de ocorrer nos corpos hídricos superficiais e subterrâneos, quando aplicadas em período chuvoso, sendo superadas por glifosato em corpos hídricos superficiais, quando a aplicação ocorreu em período de seca. A simulação de um cenário de expansão da cultura de cana-de-açúcar resultou em aumento da participação das áreas com Areia Quartzosa para o aporte de herbicidas aos corpos hídricos, que juntamente com o Podzólico Vermelho-Amarelo, Podzólico Vermelho-Escuro e solos Litólicos, apresentaram maior vulnerabilidade na bacia. As regiões norte da bacia e as sub-bacias do Ribeirão Claro e rio Passa Cinco evidenciaram as maiores exportações de herbicidas aos corpos hídricos e níveis de resíduos em segmentos de rio após o período de chuva intensa. / The Corumbataí river watershed is of great socioeconomic importance in the state of São Paulo, which river, of the same name, became target of higher concern in the last years, when it started to assist 100% the provisioning of the municipal district of Piracicaba. Being explored mainly by the culture of sugarcane and composed of soils with different physicochemical characteristics and relief varying from plan to mountainous, great concern appears around the environmental behavior of pesticides employed in this basin, whose dynamics is ignored until then. The present study had for objective to evaluate the biogeodynamic of pesticides employed in sugarcane in this watershed, coming to serve from subsidy to the water quality evaluation processes of this basin and definition of goals for the Plan of Basins elaborated by the Watersheds Committee of Piracicaba, Capivari, and Jundiaí Rivers. This work consisted of temporal characterization of the use of pesticides on sugarcane, which served as support in the definition of molecules and sampling periods for the residue monitoring in water and sediment in the main channel of the Corumbataí river and main affluents. The identification of critical areas in the sub-basin for the contribution of pesticides was accomplished through the mathematical model SWAT. The study pointed the use mainly of herbicides, being the only one, whose use was declared in the evaluation period, with seasonal consumption of some molecules and use of others along the whole year, what allowed a residue monitoring strategic planning. The herbicides glyphosate, atrazine, ametryne, 2,4-D, metribuzin, diuron and acetochlor represented around 85% of the total volume of products consumed between 2000 and 2003. Imazapyr was identified as the herbicide of larger use frequency, being also observed the use of high toxicity and mobility molecules, as sulfentrazone, trifloxysulfuron-sodium, paraquat, tebuthiuron and imazapic. In the residue monitoring, quantifiable levels of ametryne, atrazine, simazine, hexazinone, glyphosate and clomazone were detected in water samples, with negligible levels of ametryne and glyphosate in sediment. The recharge area of the Guarani aquifer, in the north of the basin, presented the highest levels of triazines and clomazone. The triazines represent the group of molecules detected in higher levels, with the atrazine overcoming the water potability and quality standards for the aquatic life in some points. These molecules were pointed also for the simulation, as the one of larger tendency of happening in the surface waters and groundwaters, when applied in raining periods, being overcome by glyphosate in surface water bodies, when the application happened in dry period. The simulation of a sugarcane culture expansion scenery resulted in increase of the participation of the areas with Typic Quartzipsamment (Areia Quartzosa) for the herbicides contribution to the water bodies, which added with Typic Hapludult (Podzólico Vermelho-Amarelo), Rhodic Kandiudox (Podzólico Vermelho-Escuro) and Typic Udorthent (Litólico) soils, presented larger vulnerability in the basin. The north region of the Corumbataí river watershed and the sub-basins of Ribeirão Claro and Passa Cinco river showed the largest herbicide loadings to water bodies and levels of residues in river segments after the period of intense rain.

Os processos hidrológicos afetam os processos biogeoquímicos, pois o movimento da água nos vários compartimentos do agroecossistema promove a redistribuição dos nutrientes, como o nitrogênio (N) e o carbono orgânico dissolvido (COD). O carreamento desse N e COD nos corpos hídricos se dão, normalmente, via escoamento superficial trazendo implicações negativas à sua qualidade. Em culturas anuais, como a cana-de-açúcar, há exigência de grande quantidade de fertilizantes inorgânicos e orgânicos que têm o N e o COD como os principais elementos. A floresta ripária desempenha funções relacionadas à geração do escoamento direto em microbacia e a retenção de nutrientes. Este trabalho tem como objetivo realizar o balanço hídrico e determinar o fluxo de N e COD em duas microbacias com cobertura de cana-de-açúcar, sendo que, uma microbacia apresenta floresta ripária próxima ao riacho em conformidade com a legislação vigente (Cana com floresta ripária - CCF) e a outra não apresenta floresta ripária nessas condições (Cana sem floresta ripária - CSF). Para tanto as microbacias foram instrumentalizadas para medir e coletar simultaneamente dados hidrológicos e amostras de chuva (entradas) e dos riachos (saídas) para análises de N e COD. As vertentes estudadas nas microbacias foram subdivididas em três porções: inferior, intermediária e superior, sendo que a primeira, na microbacia CCF encontra-se exclusivamente em floresta ripária. O monitoramento hidrológico ocorreu semanalmente no primeiro ano de estudo, e quinzenalmente no segundo. Já o monitoramento biogeoquímico das entradas e saídas ocorreu semanalmente. Para realizar o balanço de massa foram computadas as entradas via fertilizantes inorgânicos e orgânicos na cultura. A precipitação foi de 1200 mm no primeiro ano de estudo e 1350 mm no segundo, sendo cerca de 80% das mesmas de baixa intensidade (0-5 mm h-1). A interceptação foi de aproximadamente 25% da precipitação tanto pela cana-de-açúcar quanto pela floresta ripária. Os resultados de Ksat na área de cana-de-açúcar apontaram para a existência de camadas de impedimento próxima à superfície e como consequência os coeficientes de escoamento superficial foram superiores a outros usos do solo encontrados na literatura, bem como em relação à floresta ripária. Com isso, o fluxo direto representou cerca de 40% do deflúvio. A microbacia CCF não apresentou maior eficácia na diminuição do fluxo direto como era esperado, possivelmente, devido aos canais preferenciais gerados pelo lançamento pontual de água dos terraços. Os fluxos de entrada naturais de NID, NOD e COD nas microbacias foram relativamente baixos, sendo a principal via os fertilizantes (acima de 95%). As saídas desses elementos e compostos também foram baixas denotando que, possivelmente, as saídas dos mesmos nas microbacias se dão via queima pré-corte, ocorrida no primeiro ano de estudo, biomassa coletada e desnitrificação. Há evidências do papel da floresta ripária, presente em maior extensão na microbacia CCF, na diminuição do fluxo de N e COD dissolvidos nos riachos / Hydrological processes affect biogeochemical processes, because the movement of water in many compartments of the agroecossystem promotes elements redistribution. The transport of nitrogen (N) and dissolved organic carbon (DOC) in streams occur generally through runoff bringing negative implications for their water quality. Annual crops, such as sugarcane, require large amounts of inorganic and organic fertilizers that present N and DOC in their composition. Riparian forests play important roles related to quickflow generation and nutrient retention. These forests might maintain water quality in watersheds. In the present study, we determined the water balance and the fluxes of N and DOC in two watersheds covered by sugarcane. The first watershed presented riparian forest next to the creek in accordance with Brazilian legislation (CCF), and other watershed presented no riparian Forest in these conditions (CSF). The watersheds were instrumented to measure and collect hydrological data simultaneously and rain samples (inputs), and the streams (outputs) for N and DOC analysis. Each slope of the watersheds was divided into three parts: downslope, middleslope and upslope. All slopes parts, except the downslope at CCF, were covered by sugarcane. Downslope part CCF was under riparian forest. The hydrological monitoring occurred on a weekly basis during the first year and biweekly in the second year. The biogeochemical monitoring occurred on a weekly basis. To accomplish the mass balance the inputs of inorganic and organic fertilizers in the plantation were also computed. In first year, the rainfall was 1200 mm and in the second was 1350 mm. Around 80% of such precipitation was low intensity (0-5 mm h-1). The interception loss was approximately 25% of the rainfall either by sugarcane as the riparian forest. The Ksat results in the area of sugarcane showed the existence of impeding layers near the surface and consequently the overland flow coefficients were higher than other land uses available in the literature as well as in relation to riparian forest area. Thus, quickflow represented about 40% of the streamflow. The watershed CCF was not more effective in reducing the quickflow as expected, possibly due to preferential channels caused by the punctual release of water from the terraces. The natural input of NID, NOD and DOC in the watersheds were relatively low, with the fertilizers as the main source (above 95%). The outputs of these elements and compounds were also low denoting that the main outputs occur potentially by sugarcane pre-harvest burning, occurred in the first year, biomass harvested and denitrification process. However, there is evidence of the role of riparian forest, present to a greater extent in the watershed CCF, decreasing the output of N and DOC dissolved in streams

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2012-09-04T16:53:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertação_DinamicaCarbonoDissolvido.pdf: 6730925 bytes, checksum: 36117027a9f4a8f83401b798437e9be8 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho(irvana@ufpa.br) on 2012-09-04T16:54:12Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertação_DinamicaCarbonoDissolvido.pdf: 6730925 bytes, checksum: 36117027a9f4a8f83401b798437e9be8 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-04T16:54:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertação_DinamicaCarbonoDissolvido.pdf: 6730925 bytes, checksum: 36117027a9f4a8f83401b798437e9be8 (MD5) Previous issue date: 2007 / Grupo Milênio LBA / Rede GEOMA / Este trabalho teve como principal objetivo estudar a dinâmica do carbono dissolvido ao longo de um trecho do rio Acre, avaliando a influência da área urbana da cidade de Rio Branco, e da descarga de três de seus tributários (Riozinho do Rola, igarapé Judia, igarapé São Francisco), bem como a influência das mudanças hidrológicas sazonais. Foram realizadas campanhas de campo mensais, entre dezembro de 2006 e setembro de 2007, em cinco sítios no rio Acre e um sítio na foz de cada um dos três tributários. A cada amostragem 1 litro de amostra de água era submetida a filtração e dividida em alíquotas para as análises de carbono orgânico dissolvido (COO), carbono inorgânico dissolvido (CIO) e íons maiores (Ca² + , Mg² + , K + , Na + , NH 4 + , HCO 3 -, Cl¯, SO 4 ²¯, NO 3 - , NO 2 - , e PO 4 3-) . Além das coletas foram medidos in situ os parâmetros físico-químicos pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido e temperatura da água. O pH médio anual no rio Acre variou de 6,46 a 6,54 entre os sítios e a condutividade elétrica apresentou valores médios anuais entre os sítios que variam de 69,93 a 77,84 µS cm¯¹. Nos tributários, os valores médios anuais de pH variaram de 6,10 a 6,51 e a condutividade elétrica apresentou valores médios anuais que variaram entre 54,08 e 153,03 S cm¯¹. Os cátions predominantes no rio Acre e nos tributários foram o Na + e o Ca 2+ e os ânions foram o cr e o sol-. A concentração média anual de COD no rio Acre variou de 4,62 a 5,17 mg l¯¹, sem diferenças significativas entre os sítios de amostragem. Nos tributários as médias anuais, de COD variaram de 3,55 a 6,55 mg r1. As concentrações foram, significativamente maiores no período de cheia, com médias que variaram de 6,26 a 6,39 mg l¯¹ nos sítios do rio Acre. O igarapé São Francisco foi o único tributário que não apresentou diferenças entre os períodos sazonais. O CID teve uma concentração média anual no rio Acre que variou de 527,91 a 598,18 µM, sem diferenças significativas entre os sítios de amostragem. As maiores concentrações foram observada na seca, quando as concentrações médias variaram de 816,31 a 998,52 µM. Nos tributários as concentrações médias anuais de CID variaram de 248,54 a 986,50 µM.Quanto a pressão parcial do CO2 (pCO 2 ) , os sítios no rio Acre apresentam valores médios anuais variando entre 3559 e 4059 ppm, sem diferenças entre os sítios e com os maiores valores ocorrendo no período de cheia. Com base nos resultados, pode-se concluir que a dinâmica do carbono dissolvido no rio Acre não apresenta variações significativas decorrentes das descargas dos tributários nem do lançamento de esgotos. Por outro lado, as mudanças hidrológicas sazonais são os maiores responsáveis pelas alterações nesta dinâmica. / The main objective of this study was to study the dissolved carbon dynamics along a reach of the Acre River, evaluating the influence of Rio Branco city urban area and of the discharge from three of its tributaries (Riozinho do Rola, igarapé Judia and igarapé São Francisco), as well as the influence of hydrological seasonal changes. Samples were taken monthly, between December 2006 and September 2007, at five sites in Acre River and one site at the tributaries mouths. Each sample consisted of 1 liter of river/tributary water, which was submitted to filtering and aliquots withdrawn for dissolved organic carbon (DOC), dissolved inorganic carbon (DIC) and major ions (Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4 +, HCO3 -, Cl-, SO4 2-, NO3 -, NO2 -, e PO4 3-) analysis. Electrical conductivity, pH, dissolved oxygen and water temperature measurements were also made. Mean annual pH in Acre River varied from 6.46 to 6.54 between sites and electrical conductivity presented mean values from 69.93 to 77.84 μS cm-1. In the tributaries, the mean annual pH ranged from 6.10 to 6.51 and electrical conductivity presented annual means from 54.08 and 153.03 μS cm-1. Na+ and Ca2+ were the dominant cations for both Acre River and its tributaries, while main anions were Cland SO4 2-. The mean annual DOC concentration in Acre River ranged from 4.62 to 5.17 mg l-1, with no significant difference among sampling sites. The tributaries’ mean annual DOC concentrations varied from 3.55 to 6.55 mg l-1. The concentrations were significantly higher in the high water period, with averages that ranged from 6.26 to 6.39 mg l-1 in Acre River sites. igarapé São Francisco was the only tributary that did not present differences between the seasons. Mean annual DIC concentration in Acre River ranged from 527.91 to 598.18 μM, with no significant difference among sampling sites. The higher concentrations were observed in the dry season, ranging from 816.31 to 998.52 μM. Mean annual DIC concentration in the tributaries ranged from 248.54 to 986.50 μM. Mean annual CO2 partial pressure (pCO2) in Acre River sites ranged from 3559 and 4059 ppm, with no significant differences among sites and with higher values in high waters. Based on these results, we conclude that the dissolved carbon dynamics in Acre River have not presented significant variations due to the tributaries discharge or due to the sewage discarded. On the other hand, hydrological seasonal changes are the most important drivers for changes in carbon dynamics.

Os processos hidrológicos afetam os processos biogeoquímicos, pois o movimento da água nos vários compartimentos do agroecossistema promove a redistribuição dos nutrientes, como o nitrogênio (N) e o carbono orgânico dissolvido (COD). O carreamento desse N e COD nos corpos hídricos se dão, normalmente, via escoamento superficial trazendo implicações negativas à sua qualidade. Em culturas anuais, como a cana-de-açúcar, há exigência de grande quantidade de fertilizantes inorgânicos e orgânicos que têm o N e o COD como os principais elementos. A floresta ripária desempenha funções relacionadas à geração do escoamento direto em microbacia e a retenção de nutrientes. Este trabalho tem como objetivo realizar o balanço hídrico e determinar o fluxo de N e COD em duas microbacias com cobertura de cana-de-açúcar, sendo que, uma microbacia apresenta floresta ripária próxima ao riacho em conformidade com a legislação vigente (Cana com floresta ripária - CCF) e a outra não apresenta floresta ripária nessas condições (Cana sem floresta ripária - CSF). Para tanto as microbacias foram instrumentalizadas para medir e coletar simultaneamente dados hidrológicos e amostras de chuva (entradas) e dos riachos (saídas) para análises de N e COD. As vertentes estudadas nas microbacias foram subdivididas em três porções: inferior, intermediária e superior, sendo que a primeira, na microbacia CCF encontra-se exclusivamente em floresta ripária. O monitoramento hidrológico ocorreu semanalmente no primeiro ano de estudo, e quinzenalmente no segundo. Já o monitoramento biogeoquímico das entradas e saídas ocorreu semanalmente. Para realizar o balanço de massa foram computadas as entradas via fertilizantes inorgânicos e orgânicos na cultura. A precipitação foi de 1200 mm no primeiro ano de estudo e 1350 mm no segundo, sendo cerca de 80% das mesmas de baixa intensidade (0-5 mm h-1). A interceptação foi de aproximadamente 25% da precipitação tanto pela cana-de-açúcar quanto pela floresta ripária. Os resultados de Ksat na área de cana-de-açúcar apontaram para a existência de camadas de impedimento próxima à superfície e como consequência os coeficientes de escoamento superficial foram superiores a outros usos do solo encontrados na literatura, bem como em relação à floresta ripária. Com isso, o fluxo direto representou cerca de 40% do deflúvio. A microbacia CCF não apresentou maior eficácia na diminuição do fluxo direto como era esperado, possivelmente, devido aos canais preferenciais gerados pelo lançamento pontual de água dos terraços. Os fluxos de entrada naturais de NID, NOD e COD nas microbacias foram relativamente baixos, sendo a principal via os fertilizantes (acima de 95%). As saídas desses elementos e compostos também foram baixas denotando que, possivelmente, as saídas dos mesmos nas microbacias se dão via queima pré-corte, ocorrida no primeiro ano de estudo, biomassa coletada e desnitrificação. Há evidências do papel da floresta ripária, presente em maior extensão na microbacia CCF, na diminuição do fluxo de N e COD dissolvidos nos riachos / Hydrological processes affect biogeochemical processes, because the movement of water in many compartments of the agroecossystem promotes elements redistribution. The transport of nitrogen (N) and dissolved organic carbon (DOC) in streams occur generally through runoff bringing negative implications for their water quality. Annual crops, such as sugarcane, require large amounts of inorganic and organic fertilizers that present N and DOC in their composition. Riparian forests play important roles related to quickflow generation and nutrient retention. These forests might maintain water quality in watersheds. In the present study, we determined the water balance and the fluxes of N and DOC in two watersheds covered by sugarcane. The first watershed presented riparian forest next to the creek in accordance with Brazilian legislation (CCF), and other watershed presented no riparian Forest in these conditions (CSF). The watersheds were instrumented to measure and collect hydrological data simultaneously and rain samples (inputs), and the streams (outputs) for N and DOC analysis. Each slope of the watersheds was divided into three parts: downslope, middleslope and upslope. All slopes parts, except the downslope at CCF, were covered by sugarcane. Downslope part CCF was under riparian forest. The hydrological monitoring occurred on a weekly basis during the first year and biweekly in the second year. The biogeochemical monitoring occurred on a weekly basis. To accomplish the mass balance the inputs of inorganic and organic fertilizers in the plantation were also computed. In first year, the rainfall was 1200 mm and in the second was 1350 mm. Around 80% of such precipitation was low intensity (0-5 mm h-1). The interception loss was approximately 25% of the rainfall either by sugarcane as the riparian forest. The Ksat results in the area of sugarcane showed the existence of impeding layers near the surface and consequently the overland flow coefficients were higher than other land uses available in the literature as well as in relation to riparian forest area. Thus, quickflow represented about 40% of the streamflow. The watershed CCF was not more effective in reducing the quickflow as expected, possibly due to preferential channels caused by the punctual release of water from the terraces. The natural input of NID, NOD and DOC in the watersheds were relatively low, with the fertilizers as the main source (above 95%). The outputs of these elements and compounds were also low denoting that the main outputs occur potentially by sugarcane pre-harvest burning, occurred in the first year, biomass harvested and denitrification process. However, there is evidence of the role of riparian forest, present to a greater extent in the watershed CCF, decreasing the output of N and DOC dissolved in streams

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-16T16:55:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_CaracterizacaoBiogeoquimicaEcossistemas.pdf: 3036813 bytes, checksum: b5133df57b1a6327af01ec488d13ad3e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-17T12:34:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_CaracterizacaoBiogeoquimicaEcossistemas.pdf: 3036813 bytes, checksum: b5133df57b1a6327af01ec488d13ad3e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T12:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_CaracterizacaoBiogeoquimicaEcossistemas.pdf: 3036813 bytes, checksum: b5133df57b1a6327af01ec488d13ad3e (MD5) Previous issue date: 1999 / Comparou-se parâmetros ambientais físicos, químicos, físico-químicos e hidrobiológicos de águas e de material húmico aquático em três ambientes aparentemente tipificados, por serem esses parâmetros excelentes indicadores de características biogeoquímicas e ecofisiológicas de ecossistemas aquáticos, na tentativa de caracterizar a influência dos fatores biogeoquímicos de poluição, a influência antropogênica e a produtividade dos ecossistemas estudados. Coletou-se amostras no curso do rio Guamá, em Ourém – zona Bragantina (alto curso), em Bujaru (curso médio) e em Belém – zona Guajarina (próximo à foz), bem como em dois lagos de planície costeira localizados na ilha do Atalaia (Salinópolis) e ainda no rio Arapepó (município de Salinópolis – zona do Salgado) , este sob forte influência das águas do oceano Atlântico, nos meses de dezembro de 1996 (período de estiagem), maio de 1997 (período chuvoso) e outubro de 1997 (período de estiagem). Os métodos utilizados na caracterização envolveram análises físico-químicas e químicas para determinação da composição química em relação aos íons dominantes e de indicadores da presença e da decomposição da matéria orgânica (material húmico) e análises hidrobiológicas, para avaliação de clorofila, nas águas naturais submetidas ou não à ação antrópica. Recorreu-se à espectrofotometria de absorção no ultravioleta-visível e no infravermelho para a caracterização da matéria orgânica natural, onde predominam os ácidos húmicos e fúlvicos. Os espectros no ultravioleta-visível também foram utilizados para a identificação da clorofila. Os resultados analíticos mostraram uma clara diferenciação entre os ecossistemas estudados, sugerindo influência da ação antrópica no rio Guamá, caracterizando os lagos em Salinópolis como um ambiente com elevada quantidade de matéria orgânica (substâncias húmicas) e o rio Arapepó apresentando resultados bem diferenciados devido à influência oceânica e à ocorrência de manguezais nas suas margens, sendo o único ecossistema onde foi detectada a ocorrência de pigmentos fotossintetizantes (clorofilas). Os cálculos das relações iônicas indicaram a presença de intrusão marinha nos ambientes dos lagos I e II, rio Arapepó e rio Guamá (Belém). A sazonalidade se refletiu de forma marcante nos três ambientes estudados, através de parâmetros como cor, turbidez, condutância específica, cloreto, sulfato, matéria orgânica (oxigênio consumido), ferro e os cátions maiores (cálcio, magnésio, sódio e potássio), notadamente na área fisiográfica da zona do Salgado. A relação carbono/nitrogênio observada para as substâncias húmicas sugere que o material húmico dos lagos é de formação mais antiga que o dos rios. A razão E4/E6 obtida através dos espectros no ultravioleta-visível, indica que os ácidos húmicos e fúlvicos presentes nas amostras possuem uma alta aromaticidade. A interpretação dos espectros de absorção na região do infravermelho, permitiu verificar que estão presentes as bandas mais características, indicando a presença de grupos C-H, C=O e COOH e também de esqueleto aromático e sugerindo a formação de complexos substâncias húmicas-metal, o que está em conformidade com os resultados analíticos obtidos para metais no material húmico. Os teores em metais (ferro, manganês, cobre, cromo e zinco) presentes no material húmico foram sempre maiores nas amostras do rio Guamá (Belém), o que sugere enriquecimento devido a influência antropogênica. / It was compared physical, chemical, physical-chemical and hydrobiological environmental parameters of waters and of aquatic humic material, in three kind of places seemingly identified, because these parameters are excellent indicators of biogeochemical and ecophysiological characteristics of aquatic ecosystems, in the attempt of characterizing the influence of the biogeochemical factors of pollution, the anthropogenic influence and the studied ecosystems productivity. It was collected samples in the course of the Guama river, in Ourem – Bragantina zone (high course), in Bujaru (medium course) and in Belem - Guajarina zone (close to estuary), as well as in two lakes of coastal plain located in the island of Atalaia (Salinopolis), and still in the Arapepo river (municipal district of Salinopolis – Salgado zone), this one under strong influence of the waters of the Atlantic ocean, in the months of December of 1996 (drought period), May of 1997 (rainy period) and October of 1997 (drought period). The methods used in the characterization involved physical-chemical analysis and chemical analysis for the determination of the chemical composition in relation to the dominant ions and the indicators of the presence and of the decomposition of the organic matter (humic material) and hydrobiological analysis, for chlorophyll evaluation, in natural waters, submitted or not to an anthropic action. It was utilized the ultraviolet and visible spectrophotometry and in the infra-red spectroscopy to the characterization of the natural organic matter, where the humic acid and fulvic acid prevail. The spectra in the ultraviolet-visible were also used for the identification of the chlorophyll. The analytic results have showed a clear difference among the studied ecosystems, suggesting an influence of an anthropic action in the Guama river, which characterizes the lakes in Salinopolis as an ambient with high amount of organic matter (humic substances) and the Arapepo river presenting results very differents due to the oceanic influence and to the occurrence of mangroves in its margins, being the only ecosystem where the occurrence of photosynthetics pigments were perceived (chlorophyll). The calculation of the ionic relation indicated the presence of marine intrusion in the environments of the lakes I and II, Arapepo river and Guama river (Belem). The seasonal was reflected intensively in the three studied ambients, through parameters as color, turbidity, specific conductivity, chloride, sulfate, organic matter (consumed oxygen), iron and the larger cations (calcium, magnesium, sodium and potassium), notedly in the physiografic area of the Salgado zone. The relation carbon/nitrogen observed for the humic substances suggests that the humic material of the lakes has an older formation than the rivers. The rate E4/E6 obtained through the spectra in the ultraviolet-visible indicates that the humic and fulvic acids present in the samples have a high aromaticity. The interpretation of the spectra of absorption in the area of the infra-red, has permitted to verify that there are present the most characteristic bands, indicating the presence of groups C-H, C=O and COOH and also of aromatic skeleton and suggesting the formation of humic substances - metal complex, what is in conformity with the analytic results obtained for metals in the humic material. The amount of metals (iron, manganese, copper, chromium and zinc) presents in the humic material were always larger in the samples of the Guama river (Belem), what suggests enrichment due to anthropogenic influence.