Thesis (M.S.)--University of North Carolina Wilmington, 2008. / Includes appendixes Title from PDF title page (viewed May 26, 2009) Includes bibliographical references (p. 47-49)

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.

Em São Gabriel da Cachoeira, estado do Amazonas, foi estudado, por meio de uma toposse-quência, um sistema Latossolo-Espodossolo com caulim associado, desenvolvido a partir de rochas granito gnáissicas do embasamento cristalino. Na topossequência, de montante para jusante, foram descritos e amostrados quatro perfis de solo: Espodossolo Humilúvico (P1) no topo, dois Latossolos Amarelos (P2 e P3) na meia encosta e Gleissolo Háplico (P4) na base. Os objetivos principais foram estudar o funcionamento desse sistema de transformação a par-tir de sua caracterização morfológica, química, física e mineralógica e obter informações so-bre as características cristalográficas das caulinitas a partir do estudo do grau de ordem estru-tural. A caracterização e gênese dos solos e do caulim foram estudadas por curva de retenção de água no solo, difração de raios-X, análise térmica diferencial e gravimétrica, espectrosco-pia por reflectância difusa, análise química total e análises microscópicas. A ordem estrutural das caulinitas foi avaliada a partir dos cálculos dos índices de Hinckley (IH), Stoch (IK), Apa-ricio-Galán-Ferrell (IAGF), Liètard (R2), Amigó (001 e 002), Hughes-Brown (IHB) e Plan-çon-Zacharie (IPZ) e das temperaturas de desidroxilação da caulinita e nucleação da mulita. Esses estudos permitiram concluir que: (i) o sistema de solos na topossequência está em fun-cionamento e levando à formação dos Espodossolos em detrimento da cobertura laterítica, provocando modificações na cobertura vegetal com a campinarana substituindo a floresta; (ii) o sistema Latossolo-Espodossolo, influenciado pela elevada acidez das soluções e hidromorfi-a, é caracterizado, no P1, pela decomposição da matéria orgânica, dissolução dos minerais mais alteráveis (ação dos ácidos orgânicos), acúmulo residual do quartzo nos horizontes su-perficiais, álbicos e espódicos e pela translocação do alumínio e do ferro na forma de comple-xos orgânicos para os horizontes espódicos, onde se acumulam, influenciados pela elevação e rebaixamento do nível dos aquíferos suspensos, formando os horizontes espódicos Bh e Bhs. Nos perfis P2 e P3, apesar de pertencerem à mesma classe de solos (Latossolo Amarelo), o P2 sofre maior influência das soluções ácidas do que o P3, a exemplo do P1. Nestes perfis (P1, P2 e P3) a alternância de ambientes (redutor e oxidante) levou ao esbranquecimento do cau-lim desenvolvido na base. A gênese do P4 tem relação com a hidromorfia atuante na maior parte do ano, que promove a redução do ferro, além de não ser propício à formação de caulini-ta; (iii) os resultados da aplicação dos índices mostraram-se inconsistentes nos perfis P1, P2 e P4, provavelmente, em razão das condições mais agressivas do P1 e P2 e da hidromorfia do P4. O P3, o menos influenciado pela acidez das soluções, apresentou resultados consistentes; (iv) o índice de Plançon-Zacharie, em razão do maior número de parâmetros cristalográficos que utiliza, apresentou resultados que foram considerados consistentes em todos os perfis. Foram identificadas duas fases de caulinitas na maior parte dos horizontes estudados. Quando as condições de acidez são elevadas (P1 e P2), predominou a fase com caulinita de baixo or-denamento estrutural. Aonde o pH é mais elevado (perfil P3) a fase bem ordenada predomi-nou. Os resultados obtidos sugerem que os processos pedogenéticos atuantes na transforma-ção Latossolo-Espodossolo limitam a aplicação dos métodos de avaliação da ordem estrutural aqui empregados. / In São Gabriel da Cachoeira, Amazonas state, was studied by a topsequence, a system Oxisols to Spodosols with kaolin associated, developed from granitic-gneiss rocks of the crys-talline basement. In the topsequence, from upstream to downstream, were described and sam-pled four soil profiles: Spodosols (P1) at the top, two Oxisols Yellow (P2 e P3) on the hillside e Gleysols (P4) at the base. The main aims were to study the operation of this transforming system from their morphology characterization, chemical, physical and mineralogical and get information about the crystallographic characteristics of kaolinites from the study of degree of structural order. Characterization and genesis of soils and kaolin were studied by retention curve of water in the soil, x-ray diffraction, differential thermal and gravimetric analysis, dif-fuse reflectance spectroscopy, total chemical analysis and microscopic analysis. The structural order of kaolinite was evaluated from calculations of the Hinckley index (HI), Stoch (IK), Aparicio-Galán-Ferrell (IAGF) Liètard (R2), Amigó (001 and 002), Hughes-Brown (IHB) and Plançon-Zacharie (IPZ) and the temperatures of dehydroxylation of kaolinite and mullite nuc-leation. These study conclude that: (i) the soil system in topsequence is operating and leading to formation of Spodosols over lateritic coverage, causing changes in vegetation coverage with campinarana replacing the forest; (ii) the system Oxisols-Spodosols, influenced by the high acidity of the solutions and waterlogging, is characterized in P1, by decomposing organic matter, dissolution of minerals more changeable (action of organic acids), residual accumula-tion of quartz in surfaces horizons, albic and spodic and translocation of aluminum and iron in the form of organic complexes for the spodic horizons, where they accumulate, influenced by lifting and lowering of levels of the aquifer suspended, forming the spodic horizons Bh and Bhs. In the profiles P2 and P3, despite belonging to the same soil class (Oxisols Yellow), P2 is more influence by acid solutions than the P3, for exemple the P1. These profiles (P1, P2 and P3) interchange of environments (reducing and oxidizing) led to whitenning of kaolin developed at the base. The genesis of P4 is related to waterlogging active in the most part of the year, which promotes the reduction of iron, beyond not be conducive to the formation of kaolinite, (iii) the results of application of the indexes shown inconsistent in profiles P1, P2 and P4, probably because of more aggressive conditions of P1 and P2 and waterlogging of P4. P3, the least influenced by the solutions acidity, showed consistent results, (iv) the Plançon-Zacharie index, because of its calculation to be done detaileded, presented results to be consi-dered consistent in all profiles. We identified two kaolinites phases in most of horizons stu-died, where acidic conditions are high (P1 and P2) dominated the phase with low kaolinite structural order. Where the pH is slightly higher (profile P3), the orderly phase predominated. The results suggest that pedogenetic process active in transformation Oxisols-Spodosol limit the application of methods for structural order used here.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv. / Härtill 4 uppsatser.

Em São Gabriel da Cachoeira, estado do Amazonas, foi estudado, por meio de uma toposse-quência, um sistema Latossolo-Espodossolo com caulim associado, desenvolvido a partir de rochas granito gnáissicas do embasamento cristalino. Na topossequência, de montante para jusante, foram descritos e amostrados quatro perfis de solo: Espodossolo Humilúvico (P1) no topo, dois Latossolos Amarelos (P2 e P3) na meia encosta e Gleissolo Háplico (P4) na base. Os objetivos principais foram estudar o funcionamento desse sistema de transformação a par-tir de sua caracterização morfológica, química, física e mineralógica e obter informações so-bre as características cristalográficas das caulinitas a partir do estudo do grau de ordem estru-tural. A caracterização e gênese dos solos e do caulim foram estudadas por curva de retenção de água no solo, difração de raios-X, análise térmica diferencial e gravimétrica, espectrosco-pia por reflectância difusa, análise química total e análises microscópicas. A ordem estrutural das caulinitas foi avaliada a partir dos cálculos dos índices de Hinckley (IH), Stoch (IK), Apa-ricio-Galán-Ferrell (IAGF), Liètard (R2), Amigó (001 e 002), Hughes-Brown (IHB) e Plan-çon-Zacharie (IPZ) e das temperaturas de desidroxilação da caulinita e nucleação da mulita. Esses estudos permitiram concluir que: (i) o sistema de solos na topossequência está em fun-cionamento e levando à formação dos Espodossolos em detrimento da cobertura laterítica, provocando modificações na cobertura vegetal com a campinarana substituindo a floresta; (ii) o sistema Latossolo-Espodossolo, influenciado pela elevada acidez das soluções e hidromorfi-a, é caracterizado, no P1, pela decomposição da matéria orgânica, dissolução dos minerais mais alteráveis (ação dos ácidos orgânicos), acúmulo residual do quartzo nos horizontes su-perficiais, álbicos e espódicos e pela translocação do alumínio e do ferro na forma de comple-xos orgânicos para os horizontes espódicos, onde se acumulam, influenciados pela elevação e rebaixamento do nível dos aquíferos suspensos, formando os horizontes espódicos Bh e Bhs. Nos perfis P2 e P3, apesar de pertencerem à mesma classe de solos (Latossolo Amarelo), o P2 sofre maior influência das soluções ácidas do que o P3, a exemplo do P1. Nestes perfis (P1, P2 e P3) a alternância de ambientes (redutor e oxidante) levou ao esbranquecimento do cau-lim desenvolvido na base. A gênese do P4 tem relação com a hidromorfia atuante na maior parte do ano, que promove a redução do ferro, além de não ser propício à formação de caulini-ta; (iii) os resultados da aplicação dos índices mostraram-se inconsistentes nos perfis P1, P2 e P4, provavelmente, em razão das condições mais agressivas do P1 e P2 e da hidromorfia do P4. O P3, o menos influenciado pela acidez das soluções, apresentou resultados consistentes; (iv) o índice de Plançon-Zacharie, em razão do maior número de parâmetros cristalográficos que utiliza, apresentou resultados que foram considerados consistentes em todos os perfis. Foram identificadas duas fases de caulinitas na maior parte dos horizontes estudados. Quando as condições de acidez são elevadas (P1 e P2), predominou a fase com caulinita de baixo or-denamento estrutural. Aonde o pH é mais elevado (perfil P3) a fase bem ordenada predomi-nou. Os resultados obtidos sugerem que os processos pedogenéticos atuantes na transforma-ção Latossolo-Espodossolo limitam a aplicação dos métodos de avaliação da ordem estrutural aqui empregados. / In São Gabriel da Cachoeira, Amazonas state, was studied by a topsequence, a system Oxisols to Spodosols with kaolin associated, developed from granitic-gneiss rocks of the crys-talline basement. In the topsequence, from upstream to downstream, were described and sam-pled four soil profiles: Spodosols (P1) at the top, two Oxisols Yellow (P2 e P3) on the hillside e Gleysols (P4) at the base. The main aims were to study the operation of this transforming system from their morphology characterization, chemical, physical and mineralogical and get information about the crystallographic characteristics of kaolinites from the study of degree of structural order. Characterization and genesis of soils and kaolin were studied by retention curve of water in the soil, x-ray diffraction, differential thermal and gravimetric analysis, dif-fuse reflectance spectroscopy, total chemical analysis and microscopic analysis. The structural order of kaolinite was evaluated from calculations of the Hinckley index (HI), Stoch (IK), Aparicio-Galán-Ferrell (IAGF) Liètard (R2), Amigó (001 and 002), Hughes-Brown (IHB) and Plançon-Zacharie (IPZ) and the temperatures of dehydroxylation of kaolinite and mullite nuc-leation. These study conclude that: (i) the soil system in topsequence is operating and leading to formation of Spodosols over lateritic coverage, causing changes in vegetation coverage with campinarana replacing the forest; (ii) the system Oxisols-Spodosols, influenced by the high acidity of the solutions and waterlogging, is characterized in P1, by decomposing organic matter, dissolution of minerals more changeable (action of organic acids), residual accumula-tion of quartz in surfaces horizons, albic and spodic and translocation of aluminum and iron in the form of organic complexes for the spodic horizons, where they accumulate, influenced by lifting and lowering of levels of the aquifer suspended, forming the spodic horizons Bh and Bhs. In the profiles P2 and P3, despite belonging to the same soil class (Oxisols Yellow), P2 is more influence by acid solutions than the P3, for exemple the P1. These profiles (P1, P2 and P3) interchange of environments (reducing and oxidizing) led to whitenning of kaolin developed at the base. The genesis of P4 is related to waterlogging active in the most part of the year, which promotes the reduction of iron, beyond not be conducive to the formation of kaolinite, (iii) the results of application of the indexes shown inconsistent in profiles P1, P2 and P4, probably because of more aggressive conditions of P1 and P2 and waterlogging of P4. P3, the least influenced by the solutions acidity, showed consistent results, (iv) the Plançon-Zacharie index, because of its calculation to be done detaileded, presented results to be consi-dered consistent in all profiles. We identified two kaolinites phases in most of horizons stu-died, where acidic conditions are high (P1 and P2) dominated the phase with low kaolinite structural order. Where the pH is slightly higher (profile P3), the orderly phase predominated. The results suggest that pedogenetic process active in transformation Oxisols-Spodosol limit the application of methods for structural order used here.

The period of industrialization after the second World War in Europe released SO2 and NOx by combustion of fossil fuels and contributed the formation of S and N compounds in the forest ecosystem. The Swedish forest soil systems were influenced by emissions of SO2 followed by H2SO4 deposition, consequently the pool of SO42- had increased in the forest ecosystem. This thesis studied SO42- adsorption in a podzolic Bs horizon soils taken from a Swedish forest soil system. The soil samples from five different sampling sites were collected and the results revealed different amounts of adsorbed SO42- in response to changes in equilibrium concentration and pH. This study found that the amount of adsorbed SO42- (mmol/kg) increased with an added equilibrium concentration of SO42- (mmol/l) and with a decreasing pH. This was determined by equilibration experiments. Based on the results a Freundlich-based model was developed to predict the pool of adsorbed SO42- in the soil samples. The model predicted the pool of adsorbed SO42- (mmol/kg) as a function of pH and the equilibrium concentration of SO42- (mmol/l) in the soil solution system. The extended Freundlich model was optimized in three different ways: by use of unconstrained, constrained and simplified two-point calibration. The results showed that the adsorption of sulfate in the Kloten Bs1 and Risbergshöjden B soils was higher as compared to the Tärnsjo B, Österström B, and Risfallet B soils. The coefficient of determination (R2) determined from an unconstrained fit of the extended Freundlich model (with three adjustable parameters) for Risbergshöjden B and Kloten Bs1 were R2 =0.998 and R2=0.993. Nearly as good fits were found in a constrained fit with two adjustable parameters when it was assumed that nearly 2 protons (2 H+) are co-adsorbed with one SO42- ion (Risbergshöjden B; R2=0.997 and Kloten Bs; R2=0.992). The simplified two-point calibration with two adjustable parameters showed similar parameter values for all most soils and was considered the best optimization method of extended Freundlich model, especially as it requires only limited input data.

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.

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.

Este projeto nasceu inserido num contexto de crescentes pesquisas em direção à construção de um cabedal de conhecimento acerca das ciências ambientais que tratam e estudam a dinâmica dos reservatórios de carbono e suas contribuições para o Efeito Estufa. Extrapolações de novos mapas digitalizados de solos sugerem que os espodossolos hidromórficos da Amazônia podem estar com uma contagem de carbono subestimada em até 12,3 Pg de C e trabalhos anteriores mostram que o carbono imobilizado neste perfil pode sofrer mineralização devido ao corte na rede de drenagem ou rebaixamento do nível freático, podendo assim contribuir em grande parte para o aumento de emissão dos Gases do Efeito Estufa. Nesta circunstância, coube a este trabalho, caracterizar espectroscopicamente, a matéria orgânica estocada em profundidade em 9 perfis de solo da região de São Gabriel da Cachoeira - AM, na floresta amazônica. Foram analisadas 127 amostras em quantidade de carbono e por fluorescência induzida por laser (FIL). A partir destas análises preliminares, foi possível selecionar 12 amostras de 2 perfis para análise mais detalhada através da extração das substâncias húmicas. Foram realizadas análises para obtenção da textura destes perfis, análise dos ácidos húmicos como relação C/N, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), RMN de 13C no estado sólido, fluorescências bidimensional e tridimensional com aplicação do método estatístico análise dos fatores paralelos (PARAFAC) e também análise dos ácidos fúlvicos como carbono orgânico total (TOC), espectroscopia na região do ultra-violeta e visível e fluorescência 3D associada ao PARAFAC. Em geral, as amostras se dividiram em 3 grupos diferentes, onde a matéria orgânica em superfície se mostrou lábil e recente, a matéria orgânica nos horizontes B húmicos se mostraram com características recalcitrantes e a matéria orgânica contida nos horizontes onde existia água livre (lençol freático), se mostraram com características diferentes, indicando não serem tão jovens quanto as em superfície, porém mais jovens do que a armazenada no Bh, devido a uma possível migração por movimentos laterais do lençol freático. A correlação entre os resultados mostrou que a textura do solo é importante para o acúmulo da matéria orgânica e conseqüentemente sua humificação. Os resultados de fluorescência corroboraram a interpretação dos dados de RMN, FTIR e textura, apontando que o Perfil 4 (mais próximo ao rio) por ter C2 maior nos horizontes intermediários, contém maior quantidade de exsudatos microbianos frescos. Para o Perfil 5, que é uma mancha de Espodossolo dentro de um Latossolo e encontra-se mais longe do rio, os fluoróforos mais representativos são oriundos de anéis aromáticos mais antigos e conseqüentemente mais humificados, devido às maiores intensidades de C1 e C3. Vale ressaltar que esta interpretação se alinha com os resultados de datação do 14C desta região. Foi notório que a humificação ocorre a partir do começo do horizonte Bh e que seu acúmulo pode ocorrer tanto nos horizontes intermediários (Bh) quanto mais os profundos (úmidos). Dessa forma, pode-se concluir que uma drenagem excessiva das bordas dos rios nesta região que acumula carbono em profundidade, poderá expor a MO guardada e estocada a longo tempo, contribuindo para o aumento da temperatura global e por conseguinte catalisando um desequilíbrio no clima da sua maior reguladora no mundo: a Floresta Amazônica. / This project was born inserted in a context of increasing research towards building knowledge about environmental science that treat and study the dynamics of carbon reservoirs and their contribution to the greenhouse. Extrapolation of new digital soil maps suggests that Amazonian hydromorphic Spodosols may be with a carbon accounting underestimated by up to 12.3 Pg of C and previous work show that the carbon fixed in this profile may suffer mineralization due to the cut in the drainage network or lowering of the water level and can contribute largely to the increased emission of greenhouse gas. In this circumstance, it was instructed to this work, the spectroscopic characterization, of the stored organic matter in depth at 9 soil profiles of São Gabriel da Cachoeira - AM, in the Amazon rainforest. 127 samples were analyzed for amount of carbon and laser-induced fluorescence (LIF). From these preliminary analyzes, it was possible to select 12 samples of 2 profiles for humic substances extraction and further detailed analysis. Analyzes were conducted to obtain the texture of these profiles, analysis of humic acids as C/N ratio, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), solid state 13C NMR, two and three dimensional fluorescence with applying of the Parallel factors analysis (PARAFAC) statistical method and also fulvic acid analysis as Total Organic Carbon (TOC), ultra-violet and visible region spectroscopy and 3D fluorescence associated with PARAFAC. In general, the samples were divided into 3 different groups, wherein the surface organic matter evinced labile and recent. The B humic horizons organic matter proved recalcitrant characteristics and organic matter contained in horizons which had free water (groundwater), showed different characteristic, indicating they are not so young as the surface, but younger than stored in Bh, because of possible migration by lateral movements of the water table. The correlation between the results showed that soil texture is important for the accumulation of organic matter and therefore its humification. The fluorescence results confirmed the interpretation of the NMR, FTIR and texture datas, indicating that the profile 4 (closest to the river), presenting major C2 in intermediate horizons, contains larger amount of fresh microbial exudates. To profile 5, which is a Spodosol spot within a Ferrasol and is thither from the river, the most representative fluorophores came from older aromatic rings and therefore is more humified, due to higher intensities C1 and C3. It is noteworthy that this interpretation is in accord with the results of 14C dating of samples from this region. It was clear that the humification occurs from the beginning of the Bh horizon and their accumulation can occur both in the intermediate horizons (Bh) and in deeper (wet). Thus, it can be concluded that excessive drainage of the edges of rivers in this region that collects carbon in depth, may expose the OM stored for long time, contributing to increase the overall temperature and therefore catalyzing an imbalance in the climate of the biggest regulatory of it in the world: the Amazon rainforest.

Este projeto nasceu inserido num contexto de crescentes pesquisas em direção à construção de um cabedal de conhecimento acerca das ciências ambientais que tratam e estudam a dinâmica dos reservatórios de carbono e suas contribuições para o Efeito Estufa. Extrapolações de novos mapas digitalizados de solos sugerem que os espodossolos hidromórficos da Amazônia podem estar com uma contagem de carbono subestimada em até 12,3 Pg de C e trabalhos anteriores mostram que o carbono imobilizado neste perfil pode sofrer mineralização devido ao corte na rede de drenagem ou rebaixamento do nível freático, podendo assim contribuir em grande parte para o aumento de emissão dos Gases do Efeito Estufa. Nesta circunstância, coube a este trabalho, caracterizar espectroscopicamente, a matéria orgânica estocada em profundidade em 9 perfis de solo da região de São Gabriel da Cachoeira - AM, na floresta amazônica. Foram analisadas 127 amostras em quantidade de carbono e por fluorescência induzida por laser (FIL). A partir destas análises preliminares, foi possível selecionar 12 amostras de 2 perfis para análise mais detalhada através da extração das substâncias húmicas. Foram realizadas análises para obtenção da textura destes perfis, análise dos ácidos húmicos como relação C/N, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), RMN de 13C no estado sólido, fluorescências bidimensional e tridimensional com aplicação do método estatístico análise dos fatores paralelos (PARAFAC) e também análise dos ácidos fúlvicos como carbono orgânico total (TOC), espectroscopia na região do ultra-violeta e visível e fluorescência 3D associada ao PARAFAC. Em geral, as amostras se dividiram em 3 grupos diferentes, onde a matéria orgânica em superfície se mostrou lábil e recente, a matéria orgânica nos horizontes B húmicos se mostraram com características recalcitrantes e a matéria orgânica contida nos horizontes onde existia água livre (lençol freático), se mostraram com características diferentes, indicando não serem tão jovens quanto as em superfície, porém mais jovens do que a armazenada no Bh, devido a uma possível migração por movimentos laterais do lençol freático. A correlação entre os resultados mostrou que a textura do solo é importante para o acúmulo da matéria orgânica e conseqüentemente sua humificação. Os resultados de fluorescência corroboraram a interpretação dos dados de RMN, FTIR e textura, apontando que o Perfil 4 (mais próximo ao rio) por ter C2 maior nos horizontes intermediários, contém maior quantidade de exsudatos microbianos frescos. Para o Perfil 5, que é uma mancha de Espodossolo dentro de um Latossolo e encontra-se mais longe do rio, os fluoróforos mais representativos são oriundos de anéis aromáticos mais antigos e conseqüentemente mais humificados, devido às maiores intensidades de C1 e C3. Vale ressaltar que esta interpretação se alinha com os resultados de datação do 14C desta região. Foi notório que a humificação ocorre a partir do começo do horizonte Bh e que seu acúmulo pode ocorrer tanto nos horizontes intermediários (Bh) quanto mais os profundos (úmidos). Dessa forma, pode-se concluir que uma drenagem excessiva das bordas dos rios nesta região que acumula carbono em profundidade, poderá expor a MO guardada e estocada a longo tempo, contribuindo para o aumento da temperatura global e por conseguinte catalisando um desequilíbrio no clima da sua maior reguladora no mundo: a Floresta Amazônica. / This project was born inserted in a context of increasing research towards building knowledge about environmental science that treat and study the dynamics of carbon reservoirs and their contribution to the greenhouse. Extrapolation of new digital soil maps suggests that Amazonian hydromorphic Spodosols may be with a carbon accounting underestimated by up to 12.3 Pg of C and previous work show that the carbon fixed in this profile may suffer mineralization due to the cut in the drainage network or lowering of the water level and can contribute largely to the increased emission of greenhouse gas. In this circumstance, it was instructed to this work, the spectroscopic characterization, of the stored organic matter in depth at 9 soil profiles of São Gabriel da Cachoeira - AM, in the Amazon rainforest. 127 samples were analyzed for amount of carbon and laser-induced fluorescence (LIF). From these preliminary analyzes, it was possible to select 12 samples of 2 profiles for humic substances extraction and further detailed analysis. Analyzes were conducted to obtain the texture of these profiles, analysis of humic acids as C/N ratio, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), solid state 13C NMR, two and three dimensional fluorescence with applying of the Parallel factors analysis (PARAFAC) statistical method and also fulvic acid analysis as Total Organic Carbon (TOC), ultra-violet and visible region spectroscopy and 3D fluorescence associated with PARAFAC. In general, the samples were divided into 3 different groups, wherein the surface organic matter evinced labile and recent. The B humic horizons organic matter proved recalcitrant characteristics and organic matter contained in horizons which had free water (groundwater), showed different characteristic, indicating they are not so young as the surface, but younger than stored in Bh, because of possible migration by lateral movements of the water table. The correlation between the results showed that soil texture is important for the accumulation of organic matter and therefore its humification. The fluorescence results confirmed the interpretation of the NMR, FTIR and texture datas, indicating that the profile 4 (closest to the river), presenting major C2 in intermediate horizons, contains larger amount of fresh microbial exudates. To profile 5, which is a Spodosol spot within a Ferrasol and is thither from the river, the most representative fluorophores came from older aromatic rings and therefore is more humified, due to higher intensities C1 and C3. It is noteworthy that this interpretation is in accord with the results of 14C dating of samples from this region. It was clear that the humification occurs from the beginning of the Bh horizon and their accumulation can occur both in the intermediate horizons (Bh) and in deeper (wet). Thus, it can be concluded that excessive drainage of the edges of rivers in this region that collects carbon in depth, may expose the OM stored for long time, contributing to increase the overall temperature and therefore catalyzing an imbalance in the climate of the biggest regulatory of it in the world: the Amazon rainforest.