A água é um bem necessário a toda a humanidade, à agricultura e às indústrias. É o bem mais escasso atualmente e será muito mais nos próximos anos. A proteção dos recursos hídricos para garantia do bem-estar da humanidade torna-se essencial e com isto a restauração florestal de nascentes e áreas ciliares é alvo de projetos em todo o mundo. As áreas hidrologicamente sensíveis (AHS) dentro da bacia hidrográfica são as porções mais importantes neste contexto, no entanto, devido à saturação hídrica do solo ocasionada pela dinâmica do lençol freático, a sua recuperação é dificultada desestimulando pesquisas e ações de restauração. Diante desta lacuna, este estudo teve o objetivo de buscar estratégias para a restauração florestal de AHS. Para isso foi testado em viveiro a tolerância a diferentes níveis de saturação hídrica de 15 espécies típicas de ambientes alagados e uma espécie não típica como controle. As espécies foram avaliadas quanto ao crescimento em altura, diâmetro à altura do solo, sobrevivência, desenvolvimento de respostas morfológicas e possível associação destas com as taxas de crescimento. Foi feita uma análise de agrupamento que classificou e agrupou as espécies de acordo com cinco níveis de tolerância ao alagamento, identificando que para a maioria das espécies quanto maior o nível de saturação hídrica menor é a tolerância a este estresse. A análise de variância e o teste de Tukey identificaram quais espécies apresentaram características morfológicas (hipertrofia de lenticelas e raízes adventícias) e os indicadores morfológicos foram comparados nos grupos constituídos da análise de agrupamento que revelou que estas respostas estão associadas à adaptação quanto ao crescimento e sobrevivência das espécies. Dois experimentos em campo também foram realizados visando testar métodos de preparo de solo que mais favorecessem o estabelecimento e o crescimento inicial das espécies. Foi feita uma análise de variância e teste de Tukey para testar se o método de preparo de solo tem efeito sobre o crescimento em altura e diâmetro e o tempo de sobrevivência para as espécies e uma análise de agrupamento para definir grupos de espécies com características funcionais que favoreçam os projetos de restauração. Verificou-se que os métodos de preparo de solo não foram determinantes para o estabelecimento e desenvolvimento das espécies típicas de AHS em pequenas escalas e que a escolha das espécies mais tolerantes à saturação hídrica em diferentes níveis é o fator mais importante na restauração desses ambientes. Desta forma, em projetos de restauração de florestas brejosas, a seleção de espécies adaptadas a estas condições é mais importante do que os métodos de preparo do solo, e futuros estudos deveriam focar em identificar grupos funcionais de espécies que possam ser usadas nestes projetos. / From agriculture to the industry, water is an essential resource for humanity. It is also the scarcest resource at the present time and it will be scarcer in the next years. The protection of water resources is of most importance to ensure humanity\'s well-being. Thus, projects aiming at the restoration of springs and riparian forests are being carried out around the world. In this context, hydrologically sensitive areas (HSA) of the river basins are the most important sites for water resources provision. However, water table dynamics causes water saturation of the soil in these areas, imposing barriers to recuperation and discouraging restoration practice and research. In this context, this study aims to analyze strategies for the ecological restoration of HSA. We carried out nursery tests to assess the hydrological saturation tolerance of 15 tree species typical from wetlands and used a non-typical species as control. Species were evaluated based on height and diameter at soil height increase, survival, development of morphological responses and the possible relation of the latter with growth rates. The cluster analysis classified species in groups based on five hydrological saturation tolerance levels, pointing that, for most species, higher hydrological saturation levels results in lower tolerance to this stress. An analysis of variance and Tukey test identified which species presented morphological characteristics (lenticels hypertrophy and adventitious roots) and the morphological indicators were compared among the clustered groups; this analysis demonstrated that such morphological responses are associated to the species adaptation for both survival and growth in saturated conditions. Two field experiments were also carried out aiming to test soil preparation that could favor seedling establishment and growth. An analysis of variance and Tukey test was carried out to test the effects of soil preparation on seedling height and diameter at soil height growth and survival. Additionally, we carried out a cluster analysis to separate species into groups containing functional characteristics that may favor restoration projects. We observed that soil preparation techniques, in small scale, had no influence on the establishment and development of seedlings typical of HSA and that the selection of species that are tolerant to hydrological saturation at different levels is the most important factor for restoration of these environments. Thus, restoration projects in wetlands should give special attention for the selection of species adapted to these conditions, which is more determinant for restoration success than soil preparation. Future studies should focus in identifying species functional groups that could be used to restore these areas.

A água é um bem necessário a toda a humanidade, à agricultura e às indústrias. É o bem mais escasso atualmente e será muito mais nos próximos anos. A proteção dos recursos hídricos para garantia do bem-estar da humanidade torna-se essencial e com isto a restauração florestal de nascentes e áreas ciliares é alvo de projetos em todo o mundo. As áreas hidrologicamente sensíveis (AHS) dentro da bacia hidrográfica são as porções mais importantes neste contexto, no entanto, devido à saturação hídrica do solo ocasionada pela dinâmica do lençol freático, a sua recuperação é dificultada desestimulando pesquisas e ações de restauração. Diante desta lacuna, este estudo teve o objetivo de buscar estratégias para a restauração florestal de AHS. Para isso foi testado em viveiro a tolerância a diferentes níveis de saturação hídrica de 15 espécies típicas de ambientes alagados e uma espécie não típica como controle. As espécies foram avaliadas quanto ao crescimento em altura, diâmetro à altura do solo, sobrevivência, desenvolvimento de respostas morfológicas e possível associação destas com as taxas de crescimento. Foi feita uma análise de agrupamento que classificou e agrupou as espécies de acordo com cinco níveis de tolerância ao alagamento, identificando que para a maioria das espécies quanto maior o nível de saturação hídrica menor é a tolerância a este estresse. A análise de variância e o teste de Tukey identificaram quais espécies apresentaram características morfológicas (hipertrofia de lenticelas e raízes adventícias) e os indicadores morfológicos foram comparados nos grupos constituídos da análise de agrupamento que revelou que estas respostas estão associadas à adaptação quanto ao crescimento e sobrevivência das espécies. Dois experimentos em campo também foram realizados visando testar métodos de preparo de solo que mais favorecessem o estabelecimento e o crescimento inicial das espécies. Foi feita uma análise de variância e teste de Tukey para testar se o método de preparo de solo tem efeito sobre o crescimento em altura e diâmetro e o tempo de sobrevivência para as espécies e uma análise de agrupamento para definir grupos de espécies com características funcionais que favoreçam os projetos de restauração. Verificou-se que os métodos de preparo de solo não foram determinantes para o estabelecimento e desenvolvimento das espécies típicas de AHS em pequenas escalas e que a escolha das espécies mais tolerantes à saturação hídrica em diferentes níveis é o fator mais importante na restauração desses ambientes. Desta forma, em projetos de restauração de florestas brejosas, a seleção de espécies adaptadas a estas condições é mais importante do que os métodos de preparo do solo, e futuros estudos deveriam focar em identificar grupos funcionais de espécies que possam ser usadas nestes projetos. / From agriculture to the industry, water is an essential resource for humanity. It is also the scarcest resource at the present time and it will be scarcer in the next years. The protection of water resources is of most importance to ensure humanity\'s well-being. Thus, projects aiming at the restoration of springs and riparian forests are being carried out around the world. In this context, hydrologically sensitive areas (HSA) of the river basins are the most important sites for water resources provision. However, water table dynamics causes water saturation of the soil in these areas, imposing barriers to recuperation and discouraging restoration practice and research. In this context, this study aims to analyze strategies for the ecological restoration of HSA. We carried out nursery tests to assess the hydrological saturation tolerance of 15 tree species typical from wetlands and used a non-typical species as control. Species were evaluated based on height and diameter at soil height increase, survival, development of morphological responses and the possible relation of the latter with growth rates. The cluster analysis classified species in groups based on five hydrological saturation tolerance levels, pointing that, for most species, higher hydrological saturation levels results in lower tolerance to this stress. An analysis of variance and Tukey test identified which species presented morphological characteristics (lenticels hypertrophy and adventitious roots) and the morphological indicators were compared among the clustered groups; this analysis demonstrated that such morphological responses are associated to the species adaptation for both survival and growth in saturated conditions. Two field experiments were also carried out aiming to test soil preparation that could favor seedling establishment and growth. An analysis of variance and Tukey test was carried out to test the effects of soil preparation on seedling height and diameter at soil height growth and survival. Additionally, we carried out a cluster analysis to separate species into groups containing functional characteristics that may favor restoration projects. We observed that soil preparation techniques, in small scale, had no influence on the establishment and development of seedlings typical of HSA and that the selection of species that are tolerant to hydrological saturation at different levels is the most important factor for restoration of these environments. Thus, restoration projects in wetlands should give special attention for the selection of species adapted to these conditions, which is more determinant for restoration success than soil preparation. Future studies should focus in identifying species functional groups that could be used to restore these areas.

As áreas variáveis de afluência (AVAs) são dinâmicas, apresentando expansão das áreas saturadas durante os eventos de chuva, geralmente próximas aos cursos d\'água e, no momento que a chuva cessa, estas áreas saturadas se contraem. O escoamento superficial ocorre nessas áreas devido ao excesso de saturação, provocado pelo aumento do volume d\'água armazenado no perfil de solo e, extravasamento nas áreas com solos rasos, próxima aos rios. Dessa forma, faz-se necessário quantificar o processo de escoamento superficial para a correta delimitação das AVAs. A utilização dos modelos hidrológicos para essa finalidade teve início após legislação estadunidense que define níveis máximos permitidos para poluição difusa. Diversos modelos foram desenvolvidos para quantificar a entrada de poluentes nos corpos hídricos, entretanto não havia maneira precisa de localizar as áreas variáveis de afluência, sendo estas as mais propensas a carrear os contaminantes. Somente através da utilização de modelos hidrológicos distribuídos foi possível considerar o componente espacial, ou seja, a localização exata da ocorrência dos processos hidrológicos, e sua inter-relação com uso de solo e tipo de solo, permitindo testar diferentes cenários avaliando quais áreas convertidas em florestas contribuiriam para maior ganho de serviços ecossistêmicos relacionados à manutenção de recursos hídricos. Portanto, foram modelados 3 cenários: o cenário atual, o cenário AVA e o cenário Código Florestal. O primeiro representa a situação atual do uso do solo, e fornece base para comparação com outros cenários. A probabilidade de saturação para este cenário foi definida com uso do modelo hidrológico GSSHA, permitindo delimitar as áreas variáveis de afluência e criar o cenário AVA, o qual simula a restauração florestal em todas as áreas variáveis de afluência. Por último, foi modelado o cenário Código Florestal, que simula a restauração florestal das áreas de preservação permanentes (APPs), com a função de avaliar quais os impactos para a manutenção dos recursos hídricos caso seja cumprido o Código Florestal (Lei nº. 4.711/65) e sejam restauradas todas as áreas de preservação permanente. Os resultados mostram que a restauração das AVA, com alteração de apenas 4,04% da área total da bacia, aumentaria em 48% a infiltração da água no solo, eliminando a geração de escoamento superficial em áreas agrosilvopastoris e conseqüente carreamento de poluentes provenientes dessas áreas. A restauração das APPs representa uma alteração de 9,36% da área da bacia e promove a recuperação da dinâmica de expansão e contração das nascentes da bacia hidrográfica, que garante redução da vazão e atraso do pico de vazão, evitando respostas hidrológicas hortonianas na bacia hidrográfica. Ambos cenários apresentam benefícios para manutenção dos recursos hídricos. As áreas de preservação permanente apresentam papel significativo na proteção dos recursos hídricos, protegendo mais de 60% das AVAs e sendo de fácil delimitação. A utilização do índice topográfico como variável substituta à modelagem hidrológica apresentou correlação de ~0,33, que permite utilizar o índice para uma análise exploratória, porém insuficiente para delimitar as áreas variáveis de afluência. / The variables source areas (VSA) are dynamic, showing expansion of saturated areas during rain events, usually near to streams and, at the time the rain stops, these saturated areas contract. Runoff occurs in these areas due to saturation excess overland flow, caused by increased of stored volume water in the soil profile, and extravasation in areas with shallow soils, next to streams. Thus, it is necessary to quantify the process of runoff for the correct delineation of VSA. The use of hydrological models for this purpose began after U.S. law which sets maximum permitted levels for diffuse pollution. Several models have been developed to quantify the entry of pollutants in water bodies, however there was no accurate way to pinpoint variables source areas, which are the most likely to carrying contaminants. Only through the use of distributed hydrological models was possible to consider the spatial component, in other words, the exact location of the occurrence of hydrological processes and their interrelationship with land use and soil type, allowing you to test different scenarios by assessing which areas converted to forests contribute to greater gains in ecosystem services related to maintenance of water resources. Therefore, were evaluated three scenarios: the actual scenario, the VSA scenario and the Forest Code scenario. The first one represents the current state of land use and provides a basis for comparison with other scenarios. The probability of saturation for this scenario was defined using the hydrological model GSSHA, allowing to delimit variables source areas and to create the VSA scenario, which simulates forest restoration in all variables source areas. Finally, was modeled the Forestry Code scenario, which simulates forest restoration of permanent preservation areas (PPA), whose function is to assess the impacts for the maintenance of water resources if it complied the Forest Code (Law nº. 4.711/65) and restored all permanent preservation areas. The results show that the restoration of the VSA, with only a 4,04% change of the total area of the watershed, it would increase in 48% water infiltration into the soil, eliminating the generation of surface runoff and consequent carry pollutants from these areas. The restoration of the PPA represents a change of 9,36% of the watershed area and promotes the recovery of dynamic expansion and contraction of the headwaters of the watershed, which ensures reduction in flow rate and delay peak flow, avoiding answers hortonian in the hydrological basin. Both scenarios provide benefits for maintenance of water resources. The permanent preservation areas have significant role in protecting water resources, protecting more than 60% of VSA and being easy delimitation. The use of topographic index as surrogate parameter correlated to the hydrological modeling of ~ 0,33, which allows use the index to an exploratory analysis, but insufficient to delineate the variables source areas.

As áreas variáveis de afluência (AVAs) são dinâmicas, apresentando expansão das áreas saturadas durante os eventos de chuva, geralmente próximas aos cursos d\'água e, no momento que a chuva cessa, estas áreas saturadas se contraem. O escoamento superficial ocorre nessas áreas devido ao excesso de saturação, provocado pelo aumento do volume d\'água armazenado no perfil de solo e, extravasamento nas áreas com solos rasos, próxima aos rios. Dessa forma, faz-se necessário quantificar o processo de escoamento superficial para a correta delimitação das AVAs. A utilização dos modelos hidrológicos para essa finalidade teve início após legislação estadunidense que define níveis máximos permitidos para poluição difusa. Diversos modelos foram desenvolvidos para quantificar a entrada de poluentes nos corpos hídricos, entretanto não havia maneira precisa de localizar as áreas variáveis de afluência, sendo estas as mais propensas a carrear os contaminantes. Somente através da utilização de modelos hidrológicos distribuídos foi possível considerar o componente espacial, ou seja, a localização exata da ocorrência dos processos hidrológicos, e sua inter-relação com uso de solo e tipo de solo, permitindo testar diferentes cenários avaliando quais áreas convertidas em florestas contribuiriam para maior ganho de serviços ecossistêmicos relacionados à manutenção de recursos hídricos. Portanto, foram modelados 3 cenários: o cenário atual, o cenário AVA e o cenário Código Florestal. O primeiro representa a situação atual do uso do solo, e fornece base para comparação com outros cenários. A probabilidade de saturação para este cenário foi definida com uso do modelo hidrológico GSSHA, permitindo delimitar as áreas variáveis de afluência e criar o cenário AVA, o qual simula a restauração florestal em todas as áreas variáveis de afluência. Por último, foi modelado o cenário Código Florestal, que simula a restauração florestal das áreas de preservação permanentes (APPs), com a função de avaliar quais os impactos para a manutenção dos recursos hídricos caso seja cumprido o Código Florestal (Lei nº. 4.711/65) e sejam restauradas todas as áreas de preservação permanente. Os resultados mostram que a restauração das AVA, com alteração de apenas 4,04% da área total da bacia, aumentaria em 48% a infiltração da água no solo, eliminando a geração de escoamento superficial em áreas agrosilvopastoris e conseqüente carreamento de poluentes provenientes dessas áreas. A restauração das APPs representa uma alteração de 9,36% da área da bacia e promove a recuperação da dinâmica de expansão e contração das nascentes da bacia hidrográfica, que garante redução da vazão e atraso do pico de vazão, evitando respostas hidrológicas hortonianas na bacia hidrográfica. Ambos cenários apresentam benefícios para manutenção dos recursos hídricos. As áreas de preservação permanente apresentam papel significativo na proteção dos recursos hídricos, protegendo mais de 60% das AVAs e sendo de fácil delimitação. A utilização do índice topográfico como variável substituta à modelagem hidrológica apresentou correlação de ~0,33, que permite utilizar o índice para uma análise exploratória, porém insuficiente para delimitar as áreas variáveis de afluência. / The variables source areas (VSA) are dynamic, showing expansion of saturated areas during rain events, usually near to streams and, at the time the rain stops, these saturated areas contract. Runoff occurs in these areas due to saturation excess overland flow, caused by increased of stored volume water in the soil profile, and extravasation in areas with shallow soils, next to streams. Thus, it is necessary to quantify the process of runoff for the correct delineation of VSA. The use of hydrological models for this purpose began after U.S. law which sets maximum permitted levels for diffuse pollution. Several models have been developed to quantify the entry of pollutants in water bodies, however there was no accurate way to pinpoint variables source areas, which are the most likely to carrying contaminants. Only through the use of distributed hydrological models was possible to consider the spatial component, in other words, the exact location of the occurrence of hydrological processes and their interrelationship with land use and soil type, allowing you to test different scenarios by assessing which areas converted to forests contribute to greater gains in ecosystem services related to maintenance of water resources. Therefore, were evaluated three scenarios: the actual scenario, the VSA scenario and the Forest Code scenario. The first one represents the current state of land use and provides a basis for comparison with other scenarios. The probability of saturation for this scenario was defined using the hydrological model GSSHA, allowing to delimit variables source areas and to create the VSA scenario, which simulates forest restoration in all variables source areas. Finally, was modeled the Forestry Code scenario, which simulates forest restoration of permanent preservation areas (PPA), whose function is to assess the impacts for the maintenance of water resources if it complied the Forest Code (Law nº. 4.711/65) and restored all permanent preservation areas. The results show that the restoration of the VSA, with only a 4,04% change of the total area of the watershed, it would increase in 48% water infiltration into the soil, eliminating the generation of surface runoff and consequent carry pollutants from these areas. The restoration of the PPA represents a change of 9,36% of the watershed area and promotes the recovery of dynamic expansion and contraction of the headwaters of the watershed, which ensures reduction in flow rate and delay peak flow, avoiding answers hortonian in the hydrological basin. Both scenarios provide benefits for maintenance of water resources. The permanent preservation areas have significant role in protecting water resources, protecting more than 60% of VSA and being easy delimitation. The use of topographic index as surrogate parameter correlated to the hydrological modeling of ~ 0,33, which allows use the index to an exploratory analysis, but insufficient to delineate the variables source areas.

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No. of bitstreams: 1 LEAL_Mariana_2016.pdf: 33531179 bytes, checksum: 79338822f2cee7514132a1426bb9d6ee (MD5) Previous issue date: 2016-04-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Water is one of the most abundant natural resources on the planet, but at the same time is becoming scarce in both quantity and quality in many regions, causing numerous conflicts. The watershed must be a permeable environment, where water infiltrates the soil and reaches the water table and then can be distributed abundant and continuously. Knowledge of the physical and biological characteristics of the basin influencing the handling and consequently the production of water. This study aimed to characterize the Itanguá watershed to support the management of the National Capão Bonito Forest, SP for conservation of water. This dissertation was divided into chapters: chapter 1 contextualized the issues relevant to this study, in the form of bibliographic review, chapter 2 discussed the hydro-environmental characterization of the basin, chapter 3 identified the vulnerability of Itangua watershed to the floods and the areas to be reforested in the permanent preservation areas, chapter 4 identified the priority areas for soil and water conservation and chapter 5 provides a general conclusion. The first results indicated that 60% of the sources analyzed in situ, were characterized as point while the others were diffuse and according to macroscopic evaluation, 13% of the sources were considered with great, 80% good and 7% with reasonable conservation state. The main negative environmental impacts observed were the presence of both exotic species such as: Boar (Sus scrofa) and Pinus spp. and the absence of native vegetation in the area of permanent preservation. The morphometric analysis showed that the Itanguá watershed is an important site for the conservation of water resources by having more elongated and low tendency to form flooding. Were also found nine different priorities classes of soil conservation practices implementation and six classes for forest restoration in permanent preservation area of waterways. The results provided a characterization of the basin Itanguá and important information, since they contribute to the Flona the management plan of Capão Bonito. All methods used in the study were satisfactory to achieve the proposed purpose. / A água é um dos recursos naturais mais abundantes no planeta, mas que ao mesmo tempo está se tornando escasso tanto em quantidade como em qualidade em diversas regiões, ocasionando inúmeros conflitos. A bacia hidrográfica deve ser um ambiente permeável, onde a água infiltra no solo e alcança o lençol freático para depois ser distribuída de maneira abundante e contínua. O conhecimento das características físicas e biológicas da bacia influencia no manejo e, consequentemente, na produção de água. Desta forma, este trabalho teve por objetivo a caracterização da bacia do Itanguá como suporte à gestão da Floresta Nacional de Capão Bonito, SP, visando à conservação da água. Essa dissertação foi dividida em capítulos, sendo que o capítulo 1 contextualizou os temas pertinentes à realização desse estudo, na forma de revisão bibliográfica, o capítulo 2 abordou a caracterização hidroambiental da bacia, o capítulo 3 avaliou a vulnerabilidade da bacia a enchentes e as áreas que necessitam ser reflorestadas, o capítulo 4 identificou as áreas prioritárias à conservação de solo e água e o capítulo 5 apresentou uma conclusão geral. Os primeiros resultados indicaram que 60% das nascentes analisadas in loco, foram caracterizadas como pontuais enquanto que as demais foram difusas e de acordo com a avaliação macroscópica, 13% das nascentes foram consideradas com ótimo, 80% com bom e 7% com razoável estado de conservação. Os principais impactos ambientais negativos observados foram a presença de espécies exóticas tanto animal como vegetal: Javali (Sus scrofa) e Pinus spp. e a ausência de vegetação nativa na área de preservação permanente dos cursos d’água. A análise morfométrica apontou que a bacia do Itanguá é um local importante para a conservação dos recursos hídricos por apresentar forma mais alongada e baixa tendência a enchentes e ao partir da análise do uso e cobertura da terra foi possível identificar quais os locais que precisam ser reflorestados na área de preservação permanente. Foram ainda encontradas nove diferentes classes de prioridades para a implantação de práticas conservacionistas de solo e seis classes para a restauração florestal na área de preservação permanente dos cursos d’água. Os resultados obtidos proporcionaram a caracterização da bacia do Itanguá e a obtenção de importantes informações, uma vez que contribuem com o Plano de Manejo da Flona de Capão Bonito. Todas as metodologias utilizadas no trabalho foram satisfatórias para alcançar os objetivos propostos.