Dissolved organic matter (DOM) is a highly complex, heterogeneous mix of compounds with diverse functional groups that contribute to several environmental processes such as organo-mineral complexation, nutrient bioavailability, and mineral dissolution. Because of these contributions of DOM to important ecosystem processes, it is often of interest to quantify the flux of DOM moving through different parts of ecosystems. Unfortunately, the complexity and variability of DOM makes quantification and chemical analysis of fluxes challenging. This thesis has two components, the first examines the potential of using four different resins for the purpose of quantifying time-integrated DOM fluxes across two source (e.g. Douglas fir and Yellow poplar) and concentration (30 and 5 mg C/L) leaf-extracts. The second explores how water soluble organic matter (WSOM) changes along spatial gradients of podzolization in a northeast glaciated headwater catchment. Findings from the resin study suggest that quaternary amine Cl- resins with a cross-linked polyacrylamide matrix and gel structure have the best suitability for in-situ sampling of DOM over time. While these resins only captured and allowed for the analysis of ~ 30% of dissolved organic carbon (C) in a series of laboratory studies, it is recognized that only ~50% of natural DOM may be ionized and sorbed electrostatically. Thus, for mass balance approaches, the use of resins would require an adjustment factor to better estimate soluble loads. Though, the observed robustness across source and concentration suggests that resins may be appropriate for indexing DOM fluxes to compare across space, time, or treatments. The second portion of this study examined chemical characteristics of water-soluble organic matter (WSOM) extracted from soils and of DOM sampled from shallow groundwater wells. Quantification of WSOM carbon content and spectroscopic analyses were used to compare samples based on genetic horizon and to compare differences along gradients of lateral and vertical podzolization. Findings show that there were significant trends in WSOM characteristics along podzolization horizon sequences which are indicative of microbial processing along the hillslope. Comparing spatial development of podzols (e.g. lateral versus vertical) found that WSOM in laterally developed E horizons are more microbial in nature when compared to vertically developed E horizons. There were also significant trends between WSOM extractions and groundwater collected from zones of soil development along a hillslope transect, which suggests some homogenization of WSOM as it is processed and transported downslope. This is evidenced by corresponding trends in fluorescence index, freshness index, and protein percent that were indicative of biogeochemical changes due to microbial processing and complexation. Characterizing WSOM can help predict trends in podzolization, and can help identify hotspots of biogeochemical processing. / Dissolved organic matter (DOM) is made up of many different compounds that collectively contribute to several important environmental processes. The quantity and chemistry of DOM are known to vary by location on the landscape. Often, these differences are important indicators of ecosystem properties or processes. Despite the importance of DOM to ecosystem processes, sampling and analysis remain a key challenge because of DOM variability over time. This research tested a way to passively sample how much DOM moves through a location over a period of time using resins, which attract and bind a large proportion of DOM compounds so that they can be quantified. Overall, I found that one type of resin, with specific chemical and physical structure, was better at attracting and quantifying DOM and may be useful in comparing the quantity of DOM that moves through a system over time. Separately, I also looked at the chemical characteristics of DOM in different types of soils at different points along a forested hillslope in order to better understand spatial patterns of important soil processes. The results of this work identified trends in fluorescence characteristics of DOM, and indicate changes in DOM between different types of soil along the hillslope as they undergo microbial processing. There is also evidence from comparing water and soil samples that DOM from different sources become more similar as the DOM is processed and transported downslope. Characterizing DOM can help predict trends with regards to important environmental processes and allows us to identify hotspots of nutrient sources and sinks in forests.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-10-26Bitstream added on 2014-06-13T20:17:24Z : No. of bitstreams: 1 arenare_bs_me_rcla.pdf: 2647258 bytes, checksum: 766c4268bb8224f55fd61b9e3967db13 (MD5) / Trata-se do estudo da estrutura, morfologia e mineralogia dos sistemas de solos laterítico e podzolizado, localizados na região amazônica, nas proximidades da cidade de São Gabriel da Cachoeira, no baixo curso do Rio Curicuriari, cujo objetivo foi compreender a seqüência da evolução mineralógica desses sistemas de solos, a partir do estudo em toposseqüência. A metodologia utilizada foi a da Análise Estrutural da Cobertura Pedológica (BOULET et al., 1982 a, b, c). A seleção da unidade representativa dos sistemas de solos foi feita a partir da análise de imagens geradas por satélite. A investigação em toposseqüência representou a geometria e a distribuição espacial das organizações dos sistemas laterítico e podzolizado na vertente, que apontaram relações de discordância. Visando a uma averiguação mais detalhada desses sistemas de solos, foram escolhidas três trincheiras representativas sobre as quais se desenvolveram as análises de laboratório, que permitiram estabelecer dois principais domínios de solos: o Laterítico de Alteração e Pedogênese e o Podzolizado, possibilitando compreender as principais transformações ocorridas no nível micromorfológico, físico, químico e mineralógico. Verificou-se que o Domínio Laterítico está sendo superimposto e transformado pelo Domínio Podzolizado e confirmou-se que a hidromorfia, justaposta à lateritização, promove o início das transformações no Domínio Laterítico. / The present work is a study of structure, morphology and mineralogy of the lateritic and podzolic soils systems, located in the Amazon region, the neighborhoods of São Gabriel da Cachoeira, in the low course of the River Curicuriari. It aimed to comprehend the mineralogical sequence evolution of these soils systems applying the study in topossequence, which is based on the methodology of the Structural Analysis of the Pedological Mantle (BOULET et al., 1982, b, c). A representative unit of the soil systems has been chosen using satellite images analysis. The topossequence investigation represented the geometry and the space distribution of the lateritic and podzolic systems organizations in the slope, which had pointed discord relations. Aiming a more detailed ascertainment of these soils systems, three representative points have been chosen, on which the laboratory analyses were developed. These analyses had allowed establishing two soils domains: the Lateritic of Weathering and Pedogenic and the Podzolic. They have made possible to understand the main transformations occurred in the micromorphologic, physical-chemical and mineralogical levels. It was verified that the Lateritic Domain is being supertax and transformed by the Podzolic Domain and confirmed that the hidromorphy, juxtaposed to the lateritization, promotes the beginning of Lateritic Domain transformations.

A gênese dos Espodossolos na planície hidromórfica amazônica está associada à duas hipóteses principais: primeiro à transformação de uma cobertura argilosa preexistente, cuja dinâmica lateral a podzolização remontante promoveria a dissolução das argilas e deixaria como resíduo o esqueleto quartzoso e segundo, ter sua gênese associada com depósitos de sedimentos aluviais e uma podzolização hidromórfica com importante adição lateral de carbono orgânico dissolvido. Fora das planícies hidromórficas, nas zonas de transição floresta-savana, também há ocorrência de Espodossolos, como ocorre em Roraima, estado no extremo norte da Amazônia brasileira. O que motivou essa investigação foram questões como: a gênese destes solos está associada à transição de uma cobertura argilosa para arenosa ou é proveniente de depósitos arenosos aluvionares passados, assim como ocorre nas planícies hidromórficas? Outra curiosidade é a ocorrência de um horizonte endurecido não cimentado por matéria orgânica nos perfis estudados. A área está situada no centro-leste de Roraima, foram estudadas três sequências com espodossolos e realizadas as seguintes análises: parâmetros granulométricos, datação 14C, análise isotópica (δC13), luminescência opticamente estimulada (LOE) e micromorfologia. A matéria orgânica (MO) apresentou idade de 1620 ± 29 AP, o resultado calibrado foi de 1538-1381 anos cal AP (95.4%) e a razão isotópica de - 26,66 ± 0,24 ‰., evidenciando o predomínio de plantas de ciclo fotossintético C3. A idade desses depósitos foi de 57.300 ± 6.940 anos para a base do Bhm e de 21.100 ± 1.870 anos para o topo. Foi possível ver processos de degradação da MO no topo do Bh e avanço do horizonte E, além de processos de pedoturbação, evidenciados pela distribuição alinhada de grãos e MO polimórfica nos preenchimentos. Os grãos possuem arredondamento subangular, mostrando que houve transporte. O relevo e o tempo foram os dois fatores de formação mais atuantes para a conformação atual da paisagem na área estudada. A deposição dos sedimentos ocorreu em função de fortes ventos no período seco no último máximo glacial, transportando sedimentos fluviais da bacia do médio Rio Branco, que por sua vez, foram depositados nas áreas de relevo plano e com ocorrência de depressões. Essa agradação é pleistocênica e ocorre até o último máximo glacial, que foi o período mais intenso de deposição. Após a estabilização dos campos dunares, oscilações climáticas sazonais favoreceram o estabelecimento da vegetação e podzolização. Essas oscilações também favoreceram a formação do duripã com a deposição de sílica. Atualmente está ocorrendo um processo de degradação do horizonte endurecido (duripã) em função do rebaixamento do lençol freático nas áreas de topo. / The genesis of the Spodosols in the Amazonian hydromorphic plain is associated with two main hypotheses: first, the transformation of a preexisting clayey layer, whose lateral dynamics and the present podzolization would promote the clay dissolution and leave a quartz skeleton as a residue, and the second hypotheses, to have its genesis associated of alluvial sediments deposits and a hydromorphic podzolization with important lateral addition of dissolved organic carbon. Outside the hydromorphic plains, in forest-savanna transition zones, there is also occurrence of Spodosols, as occurs in Roraima, state at the extreme north of the Brazilian Amazon. The motivation of this investigation were the following questions: is the genesis of these soils associated with the transition from a clayey to a sandy soil cover or is it from past alluvial sandy deposits, just as it occurs in the hydromorphic plains? Another curiosity is the occurrence of a hardened horizon not cemented by organic matter in the studied profiles. The area is located in the center-east of Roraima, three sequences were studied with Spodossols and the following analyzes were performed: granulometric parameters, 14C dating, isotopic analysis (δC13), optically stimulated luminescence (OSL) and micromorphology. The organic matter (OM) presented an age of 1620 ± 29 (BP), the calibrated result was 1538-1381 years (BP) lime (95.4%) and the isotopic ratio of -26.66 ± 0.24 ‰, evidencing the predominance of C3 photosynthetic cycle plants. The age of these deposits was 57,300 ± 6,940 years for the Bhm base and 21,100 ± 1,870 years for the top. It was possible to see processes of degradation of OM at the top of Bh and advance of horizon E, in addition to pedoturbation processes evidenced by the aligned distribution of grains and polymorphic OM in the fills. The grains have subangular rounding, showing that there was transportation. Relief and time were the two most influential formation factors for the current landscape conformation in the studied area. Sediment deposition occurred due to strong winds in the dry period in the last glacial maximum, transporting fluvial sediments from the Rio Branco basin, which in turn were deposited in areas of flat relief and occurring depressions. This pleistocene deposition occurs until the last glacial maximum, which was the most intense deposition period. After stabilization of the dune fields, seasonal climatic oscillations favored the establishment of vegetation and podzolization. These oscillations also favored the formation of the duripan with the deposition of silica. Currently, a process of degradation of the hardened horizon (duripan) is occurring due to the lowering of the water table in the top areas.

Orientador: Nádia Regina do Nascimento / Banca: Maria José Marinho do Rêgo / Banca: Jairo Roberto Jimenez Rueda / Resumo: Trata-se do estudo da estrutura, morfologia e mineralogia dos sistemas de solos laterítico e podzolizado, localizados na região amazônica, nas proximidades da cidade de São Gabriel da Cachoeira, no baixo curso do Rio Curicuriari, cujo objetivo foi compreender a seqüência da evolução mineralógica desses sistemas de solos, a partir do estudo em toposseqüência. A metodologia utilizada foi a da Análise Estrutural da Cobertura Pedológica (BOULET et al., 1982 a, b, c). A seleção da unidade representativa dos sistemas de solos foi feita a partir da análise de imagens geradas por satélite. A investigação em toposseqüência representou a geometria e a distribuição espacial das organizações dos sistemas laterítico e podzolizado na vertente, que apontaram relações de discordância. Visando a uma averiguação mais detalhada desses sistemas de solos, foram escolhidas três trincheiras representativas sobre as quais se desenvolveram as análises de laboratório, que permitiram estabelecer dois principais domínios de solos: o Laterítico de Alteração e Pedogênese e o Podzolizado, possibilitando compreender as principais transformações ocorridas no nível micromorfológico, físico, químico e mineralógico. Verificou-se que o Domínio Laterítico está sendo superimposto e transformado pelo Domínio Podzolizado e confirmou-se que a hidromorfia, justaposta à lateritização, promove o início das transformações no Domínio Laterítico. / Abstract: The present work is a study of structure, morphology and mineralogy of the lateritic and podzolic soils systems, located in the Amazon region, the neighborhoods of São Gabriel da Cachoeira, in the low course of the River Curicuriari. It aimed to comprehend the mineralogical sequence evolution of these soils systems applying the study in topossequence, which is based on the methodology of the Structural Analysis of the Pedological Mantle (BOULET et al., 1982, b, c). A representative unit of the soil systems has been chosen using satellite images analysis. The topossequence investigation represented the geometry and the space distribution of the lateritic and podzolic systems organizations in the slope, which had pointed discord relations. Aiming a more detailed ascertainment of these soils systems, three representative points have been chosen, on which the laboratory analyses were developed. These analyses had allowed establishing two soils domains: the Lateritic of Weathering and Pedogenic and the Podzolic. They have made possible to understand the main transformations occurred in the micromorphologic, physical-chemical and mineralogical levels. It was verified that the Lateritic Domain is being supertax and transformed by the Podzolic Domain and confirmed that the hidromorphy, juxtaposed to the lateritization, promotes the beginning of Lateritic Domain transformations. / Mestre

A gênese, a química, a macro e micromorfologia dos solos desenvolvidos nos ambientes arenosos da planície costeira do Estado de São Paulo foram investigadas. Nesses ambientes, genericamente denominados de restinga, a podzolização é o processo pedogenético predominante, sendo os Espodossolos e Neossolos Quartzarênicos os solos mais comumente encontrados. Os municípios paulistas de Cananéia, Ilha Comprida e Bertioga foram selecionados para o desenvolvimento desta pesquisa devido à presença de diferentes unidades sedimentares, de vegetação remanescente e de solos, representativos da planície costeira do Estado de São Paulo. Nesses locais foram descritos e amostrados 31 perfis, muitos deles em cronosseqüência. A idade dos sedimentos e da matéria orgânica de horizontes cimentados selecionados (ortstein) também foram investigadas e, juntamente às análises químicas, incluindo procedimentos de dissolução seletiva do Fe e Al (DC, oxalato e pirofosfato para Fe e Al; NaOH, KCl, LaCl3 e CuCl2 para Al) e às micromorfológicas, permitiram concluir que: (a) os Espodossolos mais evoluídos e antigos, dotados de horizontes ortstein, podem ser considerados indicadores dos sedimentos pleistocênicos da Formação Cananéia das planícies costeiras quaternárias estudadas e, possivelmente, são paleossolos; (b) o tempo e o relevo foram os principais fatores de formação, condicionantes da diferenciação dos Espodossolos na paisagem; (c) os solos mais antigos, bem drenados devido às condições de relevo e dinâmica sedimentar (Ilha de Cananéia e Bertioga), apresentam grande variabilidade e diversidade de seus horizontes e atributos morfológicos, diferindo daqueles mais jovens e mal drenados, mais homogêneos, geralmente destituídos de horizonte Bs (Bertioga); (d) a química da maioria dos solos estudados são típicas daqueles já descritos para as áreas sob vegetação de restinga: baixas soma e saturação por bases, extremamente a fortemente ácidos, capacidade de troca de cátions dependente da matéria orgânica e saturada com Al trocável, aumento do carbono orgânico em profundidade; (e) o Al é o principal cátion envolvido na podzolização, sendo que suas formas ativas são: complexos de Alhúmus e compostos inorgânicos pouco cristalinos. Os primeiros predominam nos horizontes superficiais e horizontes espódicos hidromórficos; as formas inorgânicas se relacionam a alguns horizontes espódicos (Bs, Bh, Bhs e Bsm) situados na base de perfis bem drenados; (f) Al inorgânico pouco cristalino também foi extraído pelos reagentes pirofosfato e CuCl2, geralmente utilizados para avaliar Al unido à matéria orgânica; ao contrário, LaCl3 extraiu apenas as formas ativas da interação Al-húmus, sendo que KCl não incluiu todas essas formas reativas; (g) a decomposição de raízes in situ e, sobretudo, os processos de formação e transporte de complexos Al-húmus foram observados em alguns (decomposição de raízes) ou em todos os perfis estudados (complexos Al-húmus), originando os horizontes espódicos às expensas dos eluviais; (h) a imobilização desses complexos se dá por diferentes mecanismos: filtragem físicomecânica dos poros do solo, aumento do pH em profundidade, incorporação adicional de Al durante seu transporte e o efeito da absorção seletiva das raízes. Neste último processo, as raízes absorvem seletivamente água e nutrientes, segregando e precipitando ao seu redor os complexos Al-húmus da solução do solo, mobilizados dos horizontes superiores ou presentes nas águas de drenagem. / The genesis, chemistry and macro and micromorphology of soils developed on the sandy coastal plain of the São Paulo State were investigated. In these environments, often designated restinga, podzolization is the main pedogenetic process, being Spodosols and Quartzipsamments the soils most commonly found. Cananéia, Ilha Comprida and Bertioga cities were selected for the development of this research due to the representativeness of this environmental condition in the São Paulo State. In these environments 31 soil profiles were described and sampled, mainly in chronosequences. Age of sediments and of organic matter of cemented horizons (ortstein) were investigated as well. These data associated to the chemical analysis, including Fe and Al selective dissolution procedures (dithionite-citrate, oxalate and pyrophosphate for Fe and Al; NaOH, KCl, LaCl3 and CuCl2 for Al) and micromorphological analysis allowed the following conclusions: (a) the most developed Spodosols have ortstein horizons and can be considered indicators of sediments of Pleistocene age from the Cananéia Formation of the studied quaternary coastal plain and possibly are paleosols; (b) time and relief were the main soil formation factors responsible for differentiation of Spodosols on the landscape; (c) the oldest and well drained soils due to relief conditions and sedimentary dynamics (Cananéia and Bertioga) showed great variability and diversity of their horizons and morphological properties, differing from the youngest, poorly drained and more homogeneous Spodosols usually without Bs horizon (Bertioga). The youngest and well drained Spodosols (Ilha Comprida) showed an advanced degree of degradation; (d) the chemical properties of the studied soils are similar to other soils already described in the restinga: low in exchangeable bases, low in base saturation, strongly acidic, organic-matter dependent and Al-saturated CEC, increase in organic carbon with depth; (e) Al is main metal related to the podzolization process. The reactive forms of this element are Al-humus complexes and inorganic poorly crystalline compounds. Alhumus complexes predominate in the superficial and spodic, poorly drained horizons; the Alinorganic forms occur in some well drained spodic horizons (Bs, Bh, Bhs and Bsm) situated at the bottom of the well-drained soil profiles; (f) Al inorganic, poorly crystalline forms were extracted by pyrophosphate and CuCl2 reagents, usually used to determinate Al bound to organic matter; unlike, LaCl3 only extracted the reactive forms of Al-humus interaction, whereas KCl did not include these reactive forms; (g) Al-humus formation and mobilization were the main pedogenetic processes, but roots decomposition were observed in some horizons; (h) different mechanisms are related to Al-humus complexes immobilization: physical-mechanical filtering effect on soil pores, precipitation as pH increases with depth, precipitation with the decrease of C-to-metal ratio during organic matter complexation and roots selective absorption effect. In the latter, there is selective absorption of water and nutrients with segregation and precipitation of Al-humus complexes around roots. These Al-humus complexes are either mobilized from the superficial horizons or already dissolved in the draining water.

A gênese, a química, a macro e micromorfologia dos solos desenvolvidos nos ambientes arenosos da planície costeira do Estado de São Paulo foram investigadas. Nesses ambientes, genericamente denominados de restinga, a podzolização é o processo pedogenético predominante, sendo os Espodossolos e Neossolos Quartzarênicos os solos mais comumente encontrados. Os municípios paulistas de Cananéia, Ilha Comprida e Bertioga foram selecionados para o desenvolvimento desta pesquisa devido à presença de diferentes unidades sedimentares, de vegetação remanescente e de solos, representativos da planície costeira do Estado de São Paulo. Nesses locais foram descritos e amostrados 31 perfis, muitos deles em cronosseqüência. A idade dos sedimentos e da matéria orgânica de horizontes cimentados selecionados (ortstein) também foram investigadas e, juntamente às análises químicas, incluindo procedimentos de dissolução seletiva do Fe e Al (DC, oxalato e pirofosfato para Fe e Al; NaOH, KCl, LaCl3 e CuCl2 para Al) e às micromorfológicas, permitiram concluir que: (a) os Espodossolos mais evoluídos e antigos, dotados de horizontes ortstein, podem ser considerados indicadores dos sedimentos pleistocênicos da Formação Cananéia das planícies costeiras quaternárias estudadas e, possivelmente, são paleossolos; (b) o tempo e o relevo foram os principais fatores de formação, condicionantes da diferenciação dos Espodossolos na paisagem; (c) os solos mais antigos, bem drenados devido às condições de relevo e dinâmica sedimentar (Ilha de Cananéia e Bertioga), apresentam grande variabilidade e diversidade de seus horizontes e atributos morfológicos, diferindo daqueles mais jovens e mal drenados, mais homogêneos, geralmente destituídos de horizonte Bs (Bertioga); (d) a química da maioria dos solos estudados são típicas daqueles já descritos para as áreas sob vegetação de restinga: baixas soma e saturação por bases, extremamente a fortemente ácidos, capacidade de troca de cátions dependente da matéria orgânica e saturada com Al trocável, aumento do carbono orgânico em profundidade; (e) o Al é o principal cátion envolvido na podzolização, sendo que suas formas ativas são: complexos de Alhúmus e compostos inorgânicos pouco cristalinos. Os primeiros predominam nos horizontes superficiais e horizontes espódicos hidromórficos; as formas inorgânicas se relacionam a alguns horizontes espódicos (Bs, Bh, Bhs e Bsm) situados na base de perfis bem drenados; (f) Al inorgânico pouco cristalino também foi extraído pelos reagentes pirofosfato e CuCl2, geralmente utilizados para avaliar Al unido à matéria orgânica; ao contrário, LaCl3 extraiu apenas as formas ativas da interação Al-húmus, sendo que KCl não incluiu todas essas formas reativas; (g) a decomposição de raízes in situ e, sobretudo, os processos de formação e transporte de complexos Al-húmus foram observados em alguns (decomposição de raízes) ou em todos os perfis estudados (complexos Al-húmus), originando os horizontes espódicos às expensas dos eluviais; (h) a imobilização desses complexos se dá por diferentes mecanismos: filtragem físicomecânica dos poros do solo, aumento do pH em profundidade, incorporação adicional de Al durante seu transporte e o efeito da absorção seletiva das raízes. Neste último processo, as raízes absorvem seletivamente água e nutrientes, segregando e precipitando ao seu redor os complexos Al-húmus da solução do solo, mobilizados dos horizontes superiores ou presentes nas águas de drenagem. / The genesis, chemistry and macro and micromorphology of soils developed on the sandy coastal plain of the São Paulo State were investigated. In these environments, often designated restinga, podzolization is the main pedogenetic process, being Spodosols and Quartzipsamments the soils most commonly found. Cananéia, Ilha Comprida and Bertioga cities were selected for the development of this research due to the representativeness of this environmental condition in the São Paulo State. In these environments 31 soil profiles were described and sampled, mainly in chronosequences. Age of sediments and of organic matter of cemented horizons (ortstein) were investigated as well. These data associated to the chemical analysis, including Fe and Al selective dissolution procedures (dithionite-citrate, oxalate and pyrophosphate for Fe and Al; NaOH, KCl, LaCl3 and CuCl2 for Al) and micromorphological analysis allowed the following conclusions: (a) the most developed Spodosols have ortstein horizons and can be considered indicators of sediments of Pleistocene age from the Cananéia Formation of the studied quaternary coastal plain and possibly are paleosols; (b) time and relief were the main soil formation factors responsible for differentiation of Spodosols on the landscape; (c) the oldest and well drained soils due to relief conditions and sedimentary dynamics (Cananéia and Bertioga) showed great variability and diversity of their horizons and morphological properties, differing from the youngest, poorly drained and more homogeneous Spodosols usually without Bs horizon (Bertioga). The youngest and well drained Spodosols (Ilha Comprida) showed an advanced degree of degradation; (d) the chemical properties of the studied soils are similar to other soils already described in the restinga: low in exchangeable bases, low in base saturation, strongly acidic, organic-matter dependent and Al-saturated CEC, increase in organic carbon with depth; (e) Al is main metal related to the podzolization process. The reactive forms of this element are Al-humus complexes and inorganic poorly crystalline compounds. Alhumus complexes predominate in the superficial and spodic, poorly drained horizons; the Alinorganic forms occur in some well drained spodic horizons (Bs, Bh, Bhs and Bsm) situated at the bottom of the well-drained soil profiles; (f) Al inorganic, poorly crystalline forms were extracted by pyrophosphate and CuCl2 reagents, usually used to determinate Al bound to organic matter; unlike, LaCl3 only extracted the reactive forms of Al-humus interaction, whereas KCl did not include these reactive forms; (g) Al-humus formation and mobilization were the main pedogenetic processes, but roots decomposition were observed in some horizons; (h) different mechanisms are related to Al-humus complexes immobilization: physical-mechanical filtering effect on soil pores, precipitation as pH increases with depth, precipitation with the decrease of C-to-metal ratio during organic matter complexation and roots selective absorption effect. In the latter, there is selective absorption of water and nutrients with segregation and precipitation of Al-humus complexes around roots. These Al-humus complexes are either mobilized from the superficial horizons or already dissolved in the draining water.

Forest managers concerned with maintaining soil productivity must consider the impacts of forestry practices upon the features of a site. One critical feature is the amount and type of organic matter on a site, which may affect soil development. This study addresses the question of whether CWD accumulations increase the intensity of podzolization, thus reducing the long-term productivity of a site.

Submitted by BRUNA GOMES ROSSIN null (brurossin@yahoo.com.br) on 2018-01-16T21:28:42Z No. of bitstreams: 1 tese_rossin__revisada.pdf: 2060097 bytes, checksum: ccf018e79ba7d548495e8a9622085918 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-01-17T17:03:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rossin_bg_dr_rcla.pdf: 2036057 bytes, checksum: 0b476182ea6a3e7de27d4108efe72124 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-17T17:03:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rossin_bg_dr_rcla.pdf: 2036057 bytes, checksum: 0b476182ea6a3e7de27d4108efe72124 (MD5) Previous issue date: 2017-11-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / L'Amazonie est la plus grande forêt tropicale du monde, principalement en raison de sa biodiversité et contribue par exemple, à la dynamique du climat, séquestration du carbone et la régulation du cycle des éléments nutritifs et de l'eau à l'échelle mondiale. Les sols présents dans cet écosystème ont une participation importante à l'équilibre de l'eau et au transport du carbone. Ainsi, le but de cette étude était de comprendre la répartition des sols dans un micro-bassin d'eau sombre, le comportement des matériaux organiques en mettant l'accent sur les fractions d'acide fulvique et des acides humiques dans système podzolizé de sol en tenant compte des caractéristiques du sol et d'étudier la capacité de complexation des substances humiques avec Cu2 + et Al3 +. Pour cela, conséquent, nous avons utilisé des méthodes classiques de pédologique et des méthodes spectroscopiques, Infrarouge à transformèe de Fourier (FTIR), absorbance UV-visible et Fluorescence Quenching avec le traitement CP / PARAFAC pour atteindre les objectifs: (i) déterminer les étapes de traitement de pedo -paisage à travers l'étude des sols et la distribution spatiale des sols podzolisés et du gleysol dans un bassin versant (ii) caractériser substances humiques et comprendre les schémas de distribution des acides fulviens et humiques dans une séquence de sol podzols le long des profils et dans les horizons du sols en tenant compte des caractéristiques morphologiques, de la texture, du pH, carbone variation total et souterraine dans les horizons des sols d'une séquence de sols podzols; (iii) étudier la capacite de complexation des substances humiques (acides fulviques et humiques) des échantillons de sol de podzols dans le bassin du Alto Rio Negro, en identifiant les composants fluorescents des substances humiques, en évaluant les capacités et les constantes complexantes de ces substances avec les métaux Cu 2+ et Al 3+ et la comparaison avec les groupes fonctionnels avec la fluorescence infrarouge à transformée de Fourier (FTIR).Les résultats indiquent que le courant de masse du micro correspondent à une deuxième génération podzols qui se superposent sur gleysols et caractéristiques de distribution des acides fulviques et humiques sont liées à une partie des caractéristiques du sol telles que la texture et la variation de la nappe phréatique, de ce fait la distribution de substances humiques dans les différences de provaca du sol dans la dynamique de complexation des métaux entre l'acide fulvique et d'acide humique. Ainsi, alors que l'évolution des pédo-paysage n'a pas de lien direct avec les caractéristiques des substances humiques différences géochimiques entre l'acide fulvique et l'acide humique accompagner les transformations des sols présents dans le micro-bassin et sont importantes pour maintenir l'équilibre de pédo- paysage. / A Amazônia é a maior floresta tropical do mundo devido principalmente a sua biodiversidade, e contribui por exemplo, para a dinâmica do clima, sequestro de carbono e regulação do ciclo de nutrientes e água em escala global. Os solos presente neste ecossistema possuem significativa participação no balanço da água e transporte de carbono. Dessa maneira, o propósito deste estudo foi compreender a distribuição dos solos em uma micro-bacia de águas escuras, o comportamento das matérias orgânicas com o foco nas frações de ácidos fúlvicos e ácidos húmicos em sistema de solos podzolizados levando em conta as características dos solos e investigar a capacidade de complexação das substâncias húmicas, com Cu2+ e Al3+. Para tanto foram usados métodos convencionais da pedologia e métodos espectroscópicos, de espectroscopia de absorbância uv-visível infravermelho com transformada de Fourier e fluorescência quenching e o tratamento CP/PARAFAC, para se atingir os objetivos: (i) determinar as etapas de transformação da pedo-paisagem através do estudo dos solos e da distribuição espacial de solos podzolizados e gleisolos em micro-bacia de drenagem; (ii) caracterizar as substâncias húmicas e entender as regras de distribuição de ácidos fúlvicos e húmicos em sequência de espodossolos, ao longo de uma encosta, e nos horizontes ao longo dos perfis dos solos levando em consideração as características morfológicas, textura, pH, C total e variação do lençol freático; (iii) estudar a capacidade de complexação das substâncias húmicas (ácidos fúlvicos e húmicos) de amostras de solos podzóis na Bacia do Alto Rio Negro, através da identificação dos componentes fluorescentes das substâncias húmicas, da avaliação das capacidades e constantes de complexação destas substâncias com os metais Cu2+ e Al3+, e da comparação com os grupos funcionais obtidos com a fluorescência de Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR).O resultados indicam que os solos atuais da microbacia correspondem a uma segunda geração de espodossolos que estão superimpondo sobre gleisolos e que a distribuição das características dos ácidos fúlvicos e húmicos estão relacionadas a algumas das características dos solos, como a textura e a variação do lençol freático, consequentemente essa distribuição das substâncias húmicas nos solos provaca diferenças na dinâmica de complexação dos metais entre os ácidos fúlvicos e ácidos húmicos. Portanto, embora a evolução da pedo-paisagem não tenha relação direta com as características das substâncias húmicas as diferenças geoquímicas entre os ácidos fúlvicos e ácidos húmicos acompanham as transformações dos solos presentes na micro-bacia e são importantes para a manutenção do equilíbrio da pedo-paisagem. / The Amazon is the largest rainforest in the world especially because of its biodiversity, and for instance, it contributes to the climate dynamic’s, carbon sequestration and regulation of nutrients and water cycle in global scale. The soils present in this ecosystem have significant participation in water balance and carbon transport. Therefore, the purpose of this study is to understand the behavior of fulvic and humic acid fractions in a podzolized soils system, taking into account soils characteristics and to investigate the complexing capacity of Cu + 2 and Al + 3. For this purpose, conventional pedology and spectroscopic methods, Uv- Visible absorbance Spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR) and Quenching Fluorescence using the CP/PARAFAC treatment were used to achieve the objectives: (i) to determine the stages of transformation of the pedo-landscape through the study of soils and the spatial distribution of podzolized soils and gleysol in a drainage basin; (ii) to characterize SH and to understand the distribution patterns of fulvic and humic acids in a podzolized soil sequence along a slope and in the horizons along the soil profiles taking into account the morphological characteristics, texture, pH, carbon total and groundwater variation in the horizons of the soils of a sequence of podzols soils; (iii) to study the complexing capacity of humic substances (fulvic and humic acids) of podzol soils samples in the Alto Rio Negro Basin, by identifying the fluorescent components of humic substances, evaluating capacities and complexing constants of these substances with the Cu 2+ and Al 3+ metals, and the comparison with the functional groups obtained with FTIR. The results indicate that the current soils of the micro-basin correspond to a second generation of podzol soil that are superimposing gleysols, and that its distribution characteristics of fulvic and humic acids are related to some of the soils characteristics, such as texture and variation of the water table, consequently this distribution of the humic substances in the soils causes differences in the metals complexing dynamics among fulvic and humic acids. Therefore, although the evolution of the soilscape has no straight connection with the characteristics of the humic substances and the geochemical differences among fulvic and humic acids follow the soils transformations present in the micro-basin and are important to the maintenance of the soilscape balance.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:25:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Marcio_Ramos_Botelho.pdf: 7363575 bytes, checksum: 7093095943e8e185a759d62d75529be8 (MD5) Previous issue date: 2011-02-02 / Dark subsurface horizons with morphological characteristics similar to sombric horizonts have been found in southern Brazil, particularly in the higher areas of the Pelotas Batholith, located in the eastern portion of the Escudo Sul-rio-grandense. The sombric horizon, initially identified by soil scientists who worked in the Belgian Congo, constitutes a diagnostic horizon in soil classification systems of FAO and Soil Taxonomy, but not in the Brazilian system. The conception of sombric horizon in these classification systems is of a free draining subsurface horizon, containing iluvial humus not associated with aluminum or dispersible by sodium, with value and/or lower chroma than the overlying horizon. In the field it can be differentiated from the buried A horizon by monitoring lateral variations and in the laboratory by analyzing thin sections. The mechanisms responsible for the genesis of the sombric horizon are still poorly understood, although most authors agree on the illuvial humus origin and that it constitutes a diagnostic horizon. Considering the need to characterize the occurrence of such horizons in the region and the possible reasons for its genesis this work aimed to describe the occurrence of soil profiles exhibiting dark subsurface horizons with similar morphology to the sombric horizon in the region of Pelotas Batholith and to investigate the organic matter involved in the process. To achieve this goal physical, chemical, morphological, mineralogical and isotopic studies were performed in ten soil profiles with dark subsurface horizons, two of them without the sombric morphological characteristics and another one with morphological evidence of buried A horizon, and two degraded areas. The results showed that: a) the position of the dark subsurface horizons coincide with the A2, AB, BA horizons, top of B horizon or AC/CR; b) the horizons with morphology similar to sombric are not buried horizons, as indicated by particle size analysis, mineralogy, morphology and lateral variations of these horizons in the field, c) the fractionation of humic substances indicated a process of illuviation of organic matter, especially humic acids, for all soil samples, showing that the illuviation of organic material occurs not only in profiles with sombric horizons; d) the absence of the E horizon, associated with the Al + ½ Feo criteria, optical density of oxalate extract, chemical fractionation and significant presence of illuvial subsurface cutans indicate that the podzolization process is only incipient in the soil profiles; d) the C isotopic composition indicate that a part of the dark subsurface horizons have organic matter from C4-type plants (grasslands), differing from to the present. In other profiles, there is a mixture of C3 plants (forests) and C4 plants with little or no variation from the current vegetation, suggesting that the genesis of these horizons is not related only to changes in vegetation; f) a significant part of the soils located on the Pelotas Batholith present are not adequately classified in the Brazilian soil classification system, g) the adoption of the horizon or sombric character and changes in the Argissolos Bruno-Acinzentados suborder in future editions of the Brazilian System of Soil Classification would fit better a significant part of the soil profiles of the study area. / Horizontes subsuperficiais escuros com características morfológicas similares ao sômbrico têm sido encontrados na região Sul do Brasil, particularmente nas áreas mais elevadas do Batólito Pelotas, situado na porção leste do Escudo Sul-rio-grandense. O sômbrico, inicialmente identificado por pedólogos belgas que trabalharam no Congo, constitui um horizonte diagnóstico nos sistemas de classificação de solos da FAO e da Soil Taxonomy, mas não no sistema brasileiro. A concepção de horizonte sômbrico nestes sistemas de classificação é a de um horizonte subsuperficial de drenagem livre, contendo húmus iluvial não associado ao alumínio, nem dispersável pelo sódio, com valor e/ou croma menores do que o horizonte sobrejacente. No campo pode ser diferenciado do horizonte A enterrado pelo acompanhamento das variações laterais ou no laboratório por análise em secções delgadas. Os mecanismos responsáveis pela gênese do horizonte sômbrico são ainda pouco compreendidos, apesar da maioria dos autores concordarem com a origem do húmus iluvial e de constituir horizonte diagnóstico. Diante da necessidade de caracterizar a ocorrência desse tipo de horizonte na região e do entendimento da gênese destes objetivou-se neste trabalho descrever a ocorrência de solos com horizontes de morfologia similar à do sômbrico na região do Batólito Pelotas e investigar o tipo de matéria orgânica envolvido no processo. Para atingir este objetivo foram realizadas análises físicas, químicas, morfológicas, mineralógicas e isotópicas em dez perfis de solos da região com horizontes subsuperficiais escuros, sendo dois deles sem as características morfológicas de sômbrico e outro com indícios morfológicos de horizonte A enterrado, além de duas áreas degradadas. A análise dos resultados permitiu verificar que: a) a posição destes horizontes coincide com os horizontes A2, AB, BA, topo do horizonte B ou ainda AC/CR; (b) os horizontes com morfologia similar a do sômbrico não constituem horizontes enterrados, conforme indicado pela análise granulométrica, mineralogia, morfologia e variações laterais destes horizontes no campo; c) o fracionamento das substâncias húmicas indicou haver um processo de iluviação de matéria orgânica, principalmente de ácidos húmicos, para todos os perfis estudados, mostrando que a iluviação de material orgânico não ocorre somente nos perfis com horizontes ―sômbricos‖; d) a ausência do horizonte E, associado aos critérios de Al + ½ Feo, densidade ótica do extrato de oxalato, fracionamento químico e presença significativa de cutans de iluviação em subsuperfície indicam que o processo de podzolização é apenas incipiente nos perfis; e) a composição isotópica do carbono indica que uma parte dos horizontes subsuperficiais escuros possui matéria orgânica oriunda de plantas do tipo C4 (gramíneas), com variação isotópica em relação à vegetação atual. Em outros, há mistura de plantas C3 (florestas) e C4 com pouca ou nenhuma variação em relação à vegetação atual, sugerindo que a gênese destes horizontes não esteja relacionada somente a mudanças na vegetação; f) parte significativa dos solos do Batólito Pelotas apresenta problemas de enquadramento na atual classificação brasileira de solos; g) a adoção do horizonte ou caráter sômbrico e mudanças na subordem dos Argissolos Bruno-Acinzentados em edições futuras do Sistema Brasileiro de Classificação de Solos enquadraria melhor uma significativa parte dos perfis da área de estudo.

The most frequent soils in the São Paulo State Coastal Plain are Podzols, characterized by strong to moderate hydromorphic to well-drained podzolization with very well developed podzol-B horizons (Bh or Bhm). Podzolization processes include the effects of hydrology and rooting on profile morphology and the subsequent effects of improved drainage. A Podzol chrono-hydrosequence was described in detail on a cliff at the south coast of Ilha Comprida, a Holocene barrier island, and allowed a subdivision into four distinct groups: poorly-drained profiles, profiles with well-drained B horizons, strongly rooted profiles and superposed profiles. The morphological description and some observations about the exposure cliff were essential for grouping and differentiating the podzol profiles. Some well-drained podzols have OM-depleted mottles that are related to selective decomposition of organic matter (OM) by microorganisms. Such mottles are frequently associated to root channels. Seventeen profiles were studied, thirteen had depletion mottles scattered along the profile. Most of these mottles are whitish and are located preferentially in the horizons of transition between the E and B horizons, particularly in conditions of good drainage. Such mottles have certain morphological differences and may be grouped according to similarities in their morphology and their position in the profile. Distinct groups are: (a) concentric OM-depleted mottles; (b) circular/tubular OM-depleted mottles (burrows); (c) dotted OM-depleted mottles; (d) ghost OM-depleted mottles; (e) irregular OM-depleted mottles and (f) Fe-depleted mottles. The chemical composition of soil organic matter was studied in detail using pyrolysis in combination with gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS). Samples of all horizons of the distinct profiles studied were taken, as well as from the center of the mottle (M) and from the direct surroundings (S). The processes involved in the genesis of Podzols in the sandy coastal plain are directly related to drainage, the contribution of dissolved organic matter (DOM), the contribution of organic matter derived from roots, the chemical composition of organic matter and its decomposition by microorganisms, causing a large variation in adjacent Podzols. The well-drained Podzols differ in characteristics from the poorly drained ones in composition and deposition of OM, as well as its decomposition, which is directly related to the activity of groups of microorganisms. They also differ in the relative contribution of OM-derived from roots and DOM. There is a wide variation in the characteristics of decomposition by microorganisms between the profiles of Podzols permanently exposed to air and marine spray (the cliffs) on Ilha Comprida and those inland (pits). There are therefore two main processes that change the morphology of Podzols (OM and composition): (a) change in drainage and rooting, and (b) exposure to air. / Os solos mais frequentes na Planície Costeira do Estado de São Paulo são os podzóis, caracterizados por podzolização com hidromorfismo forte a moderado a bem drenado com horizontes B-podzol muito bem desenvolvidos (Bh ou Bhm). O processo de podzolização inclui os efeitos da hidrologia e do enraizamento no perfil e os efeitos subsequentes da drenagem melhorada. Uma crono-hidrosequencia de podzóis foi descrita em detalhes em um barranco na costa sul da Ilha Comprida, uma ilha barreira do Holoceno, e permitiu uma subdivisão em quatro grupos distintos: perfis mal drenados, perfis com horizonte B bem drenados, perfis fortemente enraizados e perfis superpostos. A descrição morfológica e algumas observações sobre o barranco exposto foram essenciais para o agrupamento e diferenciar os perfis de podzóis. Alguns desses podzóis bem drenados possuem manchas esbranquiçadas que estão relacionadas com a seletiva decomposição da matéria orgânica (MO) por microorganismos. Tais manchas são freqüentemente associadas aos canais radiculares. Foram estudados dezessete perfis, dos quais treze apresentaram manchas de esgotamento espalhadas ao longo do perfil. A maioria destas manchas são esbranquiçadas e estão localizadas preferencialmente nos horizontes de transição entre os horizontes E e B, particularmente em condições de boa drenagem. Tais manchas possuem algumas diferenças morfológicas e puderam ser agrupadas de acordo com semelhanças na sua morfologia e da sua posição no perfil. Os grupos são: (a) manchas concêntricas de depleção da MO; (b) manchas circulares/tubularess de depleção da MO (tocas); (c) manchas pontilhadas de depleção da MO; (d) manchas fantasmas de depleção da MO; (e) manchas irregulares de depleção da MO; e (f) manchas de depleção de Fe. A composição química da matéria orgânica do solo foi estudada em detalhe por pirólise em combinação com cromatografia em fase gasosa/espectrometria de massa (Py-CG/EM). Amostras de todos os horizontes dos perfis estudados foram coletadas, bem como amostras do centro das manchas (M) e do solo adjacente (S). Os processos envolvidos na gênese de podzóis da planície costeira arenosa estão diretamente relacionados com a drenagem, a contribuição de matéria orgânica dissolvida (MOD), a contribuição de matéria orgânica derivada de raízes, a composição química da matéria orgânica e sua decomposição por microorganismos, causando uma grande variação no podzóis. Os podzóis bem drenados diferem em características dos mal drenados em composição e deposição de MO, bem como a sua decomposição, que está directamente relacionada com a actividade dos grupos de microrganismos. Eles também diferem na contribuição relativa da MO derivada de raízes e MOD. Existe uma grande variação nas características da decomposição por microorganismos entre os perfis de podzóis permanentemente expostas ao ar e spray marinho (falésias) na Ilha Comprida e os do interior (trincheiras). Há, portanto, dois processos principais que alteram a morfologia de podzóis (composição da MO): (a) mudança na drenagem e enraizamento, e (b) a exposição ao ar.