Um aumento considerável da área de cultivo da cana de açúcar na região central do estado de São Paulo foi verificado durante os últimos anos. A ampliação destas áreas sobre outras formas de uso e ocupação das terras na referida região proporcionam diversas alterações nos ambientes, sobretudo relacionados aos processos geomorfológicos e hidrológicos das bacias hidrográficas. Nesse sentido, estudos fundamentados em modelos matemáticos, estruturados em SIG (Sistema de Informação Geográfica) e que visem analisar o comportamento de fenômenos ambientais frente à expansão da cultura canaviera podem auxiliar órgãos públicos e privados responsáveis pelo gerenciamento e manutenção das atividades agropecuárias na região. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos das alterações do uso e ocupação das terras sobre processos hidrológicos e geomorfológicos na bacia do rio Jacaré Guaçú, localizada na região central do Estado de São Paulo. Mais precisamente, verificou se as mudanças ocorridas no uso e ocupação das terras entre 1987, 2004 e 2013 influenciaram no aumento ou diminuição das perdas de solos por erosão laminar e no regime de vazão fluvial da rede de drenagem do rio Jacaré Guaçú. Dados hidrológicos, pedológicos e de Sensoriamento Remoto foram usados para estruturar em SIG o modelo matemático EUPS (Equação Universal de Perdas de Solo) e estimar as perdas de solo por erosão laminar. Técnicas de estatística foram usadas para verificar a significância nas mudanças de tendência dos dados históricos de vazão fluvial. Os resultados confirmam aumento de perdas de solo por erosão laminar acima de 15 ton. ha-1ano-1 entre 1987, 2004 e 2013. Esses valores ocorreram devido ao aumento de locais destinados à cultura temporária e com solo exposto, ambos vinculados ao cultivo da cana de açúcar. Entre o mesmo período ocorreu a diminuição de locais classificados com perdas de solo compreendidas entre 0 e 3 ton. ha-1ano-1 atrelada, sobretudo a redução de locais destinados às pastagens e com vegetação arbórea na bacia hidrográfica. As perdas de solo classificadas entre 3 e 5, 5 e 10 e 10 e 15 ton. ha-1ano-1 aumentaram entre 1987 e 2004 e diminuíram entre 2004 e 2013. A análise estatística comparativa dos dados fluviométricos evidenciou que não ocorreram mudanças significativas nos padrões de vazões médias, mínimas e máximas mensais entre 1987, 2004 e 2013. / A substantial expansion of sugarcane area in the central region of São Paulo State (Brazil) occurred in last years. The increase of sugarcane cultivation over other forms of land use implies in several changes in the environment mainly related to the geomorphological and hydrological processes in watersheds. Grounded studies on mathematical models, structured in GIS (Geographic Information System) can assist in understanding environmental changes arising the increase of sugarcane cultivation. This data can assist public and private institutions responsible for management and maintenance agricultural activities in this region. Therefore, this study aimed at evaluating the effects of changes in land use about hydrological and geomorphological processes in Jacaré Guaçú stream basin (São Paulo State - Brazil). More precisely, were analyzed the effects of changes in land use between 1987, 2004 and 2013 about laminar erosion process and Jacaré Guaçú river flow. Soil, rainfall and Remote Sensing data were used to structure the mathematical model USLE (Soil Loss Equation Universal) in the GIS (Geographic Information System) and to estimate soil loss by laminar erosion. Statistical techniques were used to evaluate changes in trends from historical data of Jacaré Guaçú river flow. The results confirmed an increase of soil loss by laminar erosion bigger then 15 t. ha-1 year -1 between 1987, 2004 and 2013 within the study area. The increase in local places with temporary culture and exposed soil, both linked to the expansion of sugarcane areas, contributed to these results. Between the same period (1987, 2004 and 2013) there was a decrease in classified locations with soil loss between 0 - 3 t. ha-1 year -1 because of area reduction with pastures and tree vegetation in hidrographic basin. Soil losses classified between 3-5, 5-10 and 10-15 t. ha-1 year -1 increased between 1987 and 2004 and decreased between 2004 and 2013. Statistical analysis showed no significant variation average, maximum and minimum of Jacaré Guaçú river flow between 1987, 2004 and 2013.

Historicamente, a produção de alimentos básicos no Brasil está associada à agricultura familiar. Atualmente, vigora um novo olhar sobre essa produção quando entram em cena outros componentes: a produção de commodities e a conservação ambiental. Conflitantes entre si, eles parecem não influenciar diretamente no modo com que a população do meio rural percebe as supostas relações de perdas no meio ambiente ou na biodiversidade. A partir dessas considerações, observamos que na Bacia do Corumbataí, com as mudanças no uso da terra nos últimos trinta anos, a agricultura familiar tem se modificado, assumindo diferentes configurações e variando segundo o tamanho das propriedades, tipos de produções e relações diferenciadas que essas têm com o meio ambiente. Sabemos que a compreensão da dimensão humana promove habilidades para responder à variedade de interesses sociais, científicos e políticos na conservação da natureza. Algumas dessas dimensões são: as atitudes, os valores, o comportamento, as características socioeconômicas, a demografia, entre outras que devem integrar as ciências sociais e a ecologia para a interdisciplinaridade da conservação. É nesse sentido que entendemos que as soluções para a crise de biodiversidade no meio rural serão geradas a partir do trabalho conjunto entre cientistas naturais e sociais em projetos interdisciplinares. Ainda que alguns trabalhos caminhem nesta direção, não existe nos estudos em agroecossistemas da Bacia do Corumbataí uma ponte que una componente humano e conservação. Para a região estudada, não há, a priori, respostas para estas questões, mas acreditamos que o desafio em conservar a biodiversidade está no balanço entre as metas ecológicas e as necessidades sociais, econômicas e políticas, havendo urgência na integração entre a comunidade local, pesquisadores e governança. Em termos de Bacia hidrográfica, a do Corumbataí é uma das regiões mais estudadas do meio científico, mas todo conhecimento gerado pouco tem contribuído para a conservação com vista à sustentabilidade tanto ambiental, quanto social. Portanto, o processo e construção de diálogo entre disciplinas firmemente estabelecidas na sua identidade teórica e metodológica, foi definitivamente nossa vocação neste trabalho. À luz dessas considerações, podemos sustentar que a atividade, o conhecimento e a vivência do pequeno produtor rural são de fundamental importância para a sua manutenção no campo, bem como para a pesquisa e a própria conservação dos recursos naturais na região. Os resultados desta tese apontam que as pesquisas de interação social e ambiental, tendo como agente facilitador à agricultura familiar geram perspectivas reais para desenvolvimento social e para conservação ambiental local. / Currently we have a new look on production, when other components such as the production of commodities and environmental conservation come into this scenario. Dichotomous each other, they do not seem to directly influence the way the rural population notice the alleged loss relationships in the environment or biodiversity. From these considerations we see that the Corumbataí basin with changes in land use over the last thirty years, the family farm has changed, assuming different configurations and varying according to the size of the properties, types of productions and different relationships between them and the environment. We know that understand the human dimension promotes skills to respond to the variety of social, scientific and political interests in nature conservation. Some of these dimensions are: the attitudes, valuesbehaviour, socioeconomic characteristics, demography, among others that must be included in the social sciences and ecology to a interdisciplinary conservation. That is why we believe that the solutions to the biodiversity crisis in rural areas will be generated from a combined work between natural and social scientists in interdisciplinary projects. Although some works walk in that direction, in agroecosystems studies in the Corumbataí basin there is not a bridge that join the human component and conservation. For the studied area, there are no a priori answers to these questions, but we believe that the challenge in biodiversity conservation is in the ecological balance between the goals and the social, economic and political needs, with urgency in the integration between the local community, researchers and governance. In terms of watershed, the Corumbataí basin is one of the most studied regions, but all knowledge generated has little contribution to the conservation for environmental and social sustainability. Therefore, the process and construction of the dialogue between disciplines firmly established in its theoretical and methodological identity was definitely our vocation in this work. So we hold that the activity, knowledge and experience of small farmers are essential to their maintenance in the field, as well as for research and self-preservation of natural resources in the region. The results of this thesis suggest that studies of environmental and social interaction, with as facilitator a family farms, generate real prospects for social development and environmental conservation site.

Este trabalho apresenta uma metodologia de classificação de imagens multiespectrais aplicada a análise e mapeamento da evolução do uso da terra/cobertura vegetal em São Félix do Xingu, Sul do Pará. Imagens frações representando as proporções de sombra, vegetação e solo foram estimadas a partir das bandas 1 a 5 e 7 do Landsat-5 TM e relacionadas com as estruturas das classes de uso da terra/cobertura vegetal. As imagens frações geradas do modelo linear de mistura espectral foram importantes para reduzir a massa de dados e ao mesmo tempo realçar alvos de interesse na imagem. A banda do infravermelho próximo (TM-4) foi importante para realçar áreas de queimadas. A classificação adotada foi divida em etapas combinando técnica de segmentação por crescimento de regiões e uso de máscaras. Por meio da máscara foi possível restringir o processo de segmentação em regiões pré-estabelecidas com o intuito de adquirir um melhor particionamento da imagem. Adotando este procedimento, ao invés de realizar uma única segmentação para mapear todas as classes em uma única vez, foram realizadas várias segmentações ao longo das etapas. As regiões segmentadas foram agrupadas com um classificador não-supervionado batizado de ISOSEG. Os resultados mostram que a metodologia é bastante eficiente. A matriz de erro gerada para a classificação de 2008 apontou que as confusões mais freqüentes ocorreram entre as classes que apresentaram em certas localidades proporções de misturas parecidas: Capoeira e Campo/Pastagem-2; Campo/Pastagem-1 e Campo/Pastagem-2; Queimada-1 e Queimada-2; Solo Exposto e Campo/Pastagem-1. Considerando nove classes, o índice Kappa atingiu 0,58, o que representa um valor de concordância classificada como moderada. Quando o numero de classes foi reduzido para 6, agrupando as classes que apresentaram as maiores confusões, o índice Kappa subiu para 0,80, atingindo um valor de concordância quase perfeita. A comparação dos resultados das classificações de 1987, 1992, 2000 e 2008 juntamente com a analise de dados auxiliares permitiu traçar um modelo de evolução do desmatamento e do uso da terra para São Félix do Xingu. O intenso desmatamento observado principalmente a partir de 2000 foi relacionado com o incremento da atividade pecuária, sendo São Félix do Xingu o município que detém atualmente o segundo maior rebanho bovino do País. / In this work we present a methodological procedure for multi-spectral images classification to evaluate and map land-use and land-cover changes in São Félix do Xingu, Southern Pará (Brazilian Amazon). Fraction images representing shade, vegetation and soil abundance at the pixel scale were estimated using all six reflective bands of Thematic Mapper sensor (TM-1 to TM-5 and TM-7) and related to different types of land-use and land-cover classes. The linear spectral mixing analysis method was an alternative approach adopted to reduce the data-dimensionality while at the same time enhancing targets of interest. Also, the near-infrared band (TM-4) was employed to separate areas affected by burns (Queimadas in Portuguese). The classification routines were performed in stages by combining region-growing segmentation and use of masking techniques. For each stage, the segmentation process was directed to preselected areas by masking techniques in order to obtain a better image partitioning. This procedure resulted in more than one segmentation thereby reducing confusing errors during the classification routine. An unsupervised classifier by region named ISOSEG was employed to classify the segmented images. The analysis of classification results was mainly qualitative and visual except for the 2008 classification which was assessed through an error matrix. According to the error matrix analysis, misclassifications arose more frequently when a set of classes with similar mixture proportions were involved, such as: Capoeira and Campo/Pastagem-2; Campo/Pastagem-1 and Campo/Pastagem- 2; Queimada-1 and Queimada-2, and finally Bare Soil and Campo/Pastagem-1. As a robust measure of concordance for dichotomous data, the kappa statistic reached a value of 0.62 by considering nine land types of classes and it rose to 0.80 when the mapping classes were diminished to six. Theses kappa values represent moderate and strong agreements between the remotely sensed classification and the reference data, respectively. Making use of the classification results from 1987, 1992, 2000 and 2008 and auxiliary data, we tried to design a simple land evolution model to São Félix do Xingu. The deforestation process notably intensified since 2000 has been driven mainly by a continuous increase in cattle breeding, for wich São Félix do Xingu has the second-largest cattle herd of all Brazilian municipalities.

1. Avaliar diferenças nas comunidades de insetos aquáticos de quatro bacias hidrográficas do estado de São Paulo com diferentes graus de ocupação, relacionando-as em função dos usos da terra e declividade do terreno na sub-bacia a montante dos locais de coleta e em uma zona tampão de 50m, assim como em função de variáveis químicas e físicas da água. 2. Avaliar alterações nas comunidades de insetos aquáticos provenientes de locais com presença ou ausência de mata ripária nas margens. Os dados referem-se às coletas de insetos aquáticos com cestos com substrato artificial; estes ficaram 44 dias em exposição, entre agosto e outubro de 2002. As bacias estudadas foram Alto Paranapanema, Peixe, Aguapeí e São José dos Dourados. Para o primeiro estudo, seis amostras de cada rio foram tomadas, cujas faunas foram identificadas e contadas; Chironomidae foram identificados em nível genérico, os demais insetos, em família. Para interpretação dos resultados, utilizou-se números absoluto e percentual de indivíduos e táxons; índices de diversidade, riqueza, uniformidade e quantidade de táxons de Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera. Para o geoprocessamento, a partir de mapas digitais, delimitou-se a sub-bacia a montante dos locais de coleta e a zona tampão de 50m ao redor dos rios, para cálculo da percentagem dos usos da terra e da declividade. Para as análises estatísticas, utilizou-se o índice de correlação de Pearson, análise de variância e análise de correspondência. Para o segundo estudo, amostras provenientes dos rios Aguapeí e São José dos Dourados foram tomadas. A fauna foi identificada nos mesmos níveis taxonômicos que o outro estudo. Como resultado do primeiro estudo, trinta e uma famílias foram identificadas, com dominância de Elmidae, Leptohyphidae, Leptophlebiidae, Chironomidae, Simuliidae e Hydropsychidae. Dente as variáveis da água testadas, dez foram capazes de caracterizar os rios. Os usos da terra também foram característicos de alguns rios. Estudo 2. Neste estudo foi encontrado menor número de indivíduos e de táxons nas amostras de mata, entretanto, as análises estatísticas demonstraram que a maior riqueza está relacionada aos locais de mata. Os resultados destes dois estudos permitiram inferir que a preservação da mata ripária imediatamente adjacente ao local é que influencia na comunidade de insetos aquáticos. Os elevados números de indivíduos e de táxons encontrados nos rios das bacias de maior grau degradação pode estar relacionado ao fato controverso de haver um corredor de mata ripário mais bem preservado ao longo destes rios que naqueles de menor ocupação antrópica. Até o presente estudo, pouco era conhecido sobre a entomofauna aquática dos rios aqui estudados; novos táxons foram encontrados, aumentando o conhecimento sobre a diversidade no estado. Outros estudos são necessários para verificar sobre a influência local da mata ripária sobre a comunidade de insetos aquáticos. / 1. To evaluate differences in the aquatic insects communities of four watersheds from the State of São Paulo showing different degrees of human occupation, relating them to the landuses and terrain slope of the watershed and the 50m’s buffer zone upstream of the sample sites as well as in relation to the chemical and physical water variables. 2. To evaluate alterations in the aquatic insects communities living in places showing presence/absence of riparian forest. The data were based on samples of aquatic insects collected with artificial substrates baskets; the exposure time was 44 days between August and October/2002. The watersheds studied were Alto Paranapanema, Peixe, Aguapeí and São José dos Dourados. For the first study, six samples were taken from each river and the fauna was identified and counted, Chironomidae were identified until genus level while the other insects, until family. To analyze the results, total and percentage numbers of individuals and taxons were used, as well as some community indexes, diversity, richness, evenness and total number of Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera. For the remote sensing methods, information about the watersheds and the 50m’s buffer zone upstream the sample sites were generated from digital maps. The landuses and terrain slope of those areas were calculated. Pearson’s correlation index, analysis of variance and analysis of correspondence were used for the statistical analyses. For the second study, samples from Aguapeí and São José dos Dourados rivers were taken. The faunas were identified in the same levels following the other study. As result of the first study, thirty-one families were identified. Elmidae, Leptohyphidae, Leptophlebiidae, Chironomidae, Simuliidae and Hydropsychidae showed numeric dominance. Ten out 19 chemical and physical variables tested were able to characterize the rivers. The land uses were characteristic of some rivers as well. Study 2. In that study, the samples from forest showed fewer numbers of individuals and taxons, although the statistical analysis showed that, in fact, the greatest richness was associated to places where the forest was present. Both studies permitted us to make the inference that the forest immediately adjacent to the sample site is the most important factor for that fauna. The highest numbers of individuals and taxons from rivers with greatest impacted watersheds may be related to the presence of a better preserved riparian forest surrounding the rivers. Until the present study, little was known about the entomological aquatic fauna of those rivers; new taxons were found increasing the knowledge about the diversity of the State. Other studies are necessary to confirm about the local influence of riparian forest on the insect’s aquatic community.

O principal instrumento de avaliação dos impactos ambientais do ciclo de vida de produtos é a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Uma de suas fases, a Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida (AICV) refere-se ao processo quantitativo e/ou qualitativo aplicado na caracterização e avaliação dos impactos associados ao inventário do ciclo de vida. Dentre os impactos ambientais avaliados, estão aqueles relacionados ao uso da terra. Um dos grandes desafios no campo da ACV refere-se diferenciação espacial e temporal nos métodos de AICV, sobretudo para impactos devido à transformação e ocupação da terra. Torna-se necessário o desenvolvimento de modelos de caracterização e/ou adaptação daqueles já existentes de maneira que possam considerar as características ambientais regionais de cada país, visando à obtenção de resultados mais consistentes e precisos. Assim, este trabalho tem o objetivo de analisar a aplicabilidade e a regionalização dos principais modelos de caracterização de impactos do uso da terra para a Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida no Brasil. Para tanto foi conduzida uma revisão bibliográfica sistemática, a qual subsidiou a descrição e análise de dezesseis principais modelos de caracterização para avaliação de impactos do uso da terra. Durante a etapa de análise, as informações referentes a cada modelo foram classificadas de acordo com diferentes critérios, como: abordagem midpoint/endpoint, área de cobertura, área de coleta dos dados, diferenciação bio-geográfica, tempo de recuperação, situação de referência, robustez científica e relevância ambiental. Observou-se que seis modelos, de abrangência de aplicação global, apresentam robustez científica e relevância ambiental satisfatória para a avaliação dos impactos nos serviços ecossistêmicos e na biodiversidade: Brandão & Milà i Canals (2013); Müller-Wenk & Brandão (2010); Nunez et al. (2010); Saad, Koellner, Margni (2013); Souza (2010); Souza et al. (2013). Outra contribuição do trabalho refere-se às recomendações para a adaptação de modelos de caracterização, visando a regionalização, para a qual uma série de elementos-chave deve ser considerada, tais como o mecanismo ambiental modelado, a tipologia de uso do solo, o nível de diferenciação bio-geográfica usado para o cálculo dos fatores de caracterização e a situação de referência utilizada. / The main technique for assessing the environmental impacts of the product life cycle is the Life Cycle Assessment (LCA). One of its phases, the Life Cycle Impact Assessment (LCIA) refers to quantitative and / or qualitative process applied to the characterization and assessment of impacts associated with the life cycle inventory. Among the environmental impacts evaluated in LCA are those related to land use. A major challenge in the field of LCA refers to spatial and temporal differentiation in LCIA methods, especially for impacts due to land occupation and land transformation. It becomes necessary to develop models for the characterization and / or adapting existing ones so that they can consider regional environmental characteristics of each country, in order to obtain more consistent and accurate results. Therefore, this work aims to analyze the applicability and regionalization of the land use impacts characterization models in the Life Cycle Impact Assessment in Brazil. To achieve that, a systematic literature review was performed, which subsidized the description and analysis of sixteen major characterization models for land use impact assessment. During the analysis, the information regarding each model were classified according to different criteria, such as midpoint/ endpoint approach, coverage area, area of data collection, bio-geographical differentiation, recovery time, reference land use situation, scientific robustness and environmental relevance. It was observed that six models, with a global scope, present scientific robustness and environmental relevance sufficient for the assessment of impacts on biodiversity and ecosystem services: Brandão & Milà i Canals (2013); Müller-Wenk & Brandão (2010); Nunez et al. (2010); Saad, Koellner, Margni (2013); Souza (2010); Souza et al. (2013). Another contribution of this work were the recommendations for adapting characterization models, for which a number of key elements must be considered, such as the modelled land use impact pathways, the land use typology, the level of bio-geographical differentiation used for the characterization factors and the reference land use situation.

This thesis assessed effects of Amazonian deforestation on artificial association networks of bacteria to bacteria and to abiotic soil factors and networks based on categories of bacterial functions and abiotic soil factors, and sought a better insight into community of Acidobacteria in Amazon soils under agricultural management of soybean based on culture-dependent and molecular approaches. Bacterial community was studied based on next-generation sequencing technologies (Roche GS FLX Titanium and Illumina HiSeq 2000 platforms), quantitative real-time PCR, fingerprinting technique and basic procedures for bacteria culture. The general objective of this thesis was achieved by development of three different studies. The Study 1 analyzed the total bacterial community based on 16S ribosomal DNA pyrotag (425 thousand sequences), shotgun metagenomics (266 million sequences) and environmental parameters from soil samples collected in three real replicate of intact Amazon rainforest and adjacent deforested site after 2-4 months of forest clearing and burning in the Brazilian Amazon. This study showed that deforestation of Amazon forest soils led to a consistent decline in the abundance of Verrucomicrobia and alterations in verrucomicrobial community structure, and simplified association networks among different bacterial taxonomic groups and abiotic soil factors. In order to adapt to this condition function-based associations network were enhanced, indicating a higher degree of risk spreading for the maintenance of soil functioning. The Study 2, in turn, correlated relative abundance of Acidobacteria subgroups - based on approximately 33 thousand sequences of acidobacterial 16S rRNA genes - and abiotic soil factors, and showed differential response of Acidobacteria subgroups to abiotic soil factors in Amazon forest soils into soybean croplands. This study opened the possibilites to explore acidobacterial subgroups as early-warning bio-indicators of agricultural soil management effects in the Amazon area. Lastly, the Study 3 reported the culturability and molecular detection of Acidobacteria subgroups 1 and 3 concomitantly to other bacterial groups from Amazon soils on enriched culture medium with carbon source and incubated for relatively long period in hypoxic atmosphere (2% O2 [vol/vol], 2% CO2 [vol/vol] and 96% N2 [vol/vol]), and validated the combination of traditional procedures for bacteria culture and molecular techniques for recover and detection of Acidobacteria from Amazon soils / Este trabalho de tese avaliou o efeito do desmatamento sobre redes artificiais de associação entre grupos taxonômicos de Bacteria e fatores abióticos do solo e redes baseadas em funções bacterianas e fatores abióticos do solo, e utilizou técnicas moleculares e abordagem dependente de cultivo para compreender a dinâmica da comunidade de Acidobacteria em solos da floresta Amazônica convertidos em áreas agrícolas para produção de soja. Para estudo das comunidades bacterianas foram utilizadas tecnologias de sequenciamento de nova geração (plataformas 454 GS FLX Titanium da Roche e Illumina HiSeq 2000), PCR quantitativo em tempo-real, método de fingerprinting e procedimentos tradicionais para cultivo de bactérias. O objetivo geral desta tese foi alcançado com o desenvolvimento de três diferentes estudos. O Estudo 1 considerou aproximadamente 425 mil sequências do gene 16S rRNA de Bacteria e 266 milhões de sequências de DNA bacteriano obtidas por análise metagenômica a partir de solos coletados em três réplicas verdadeiras de floresta intacta na Amazônia e área desmatada adjacente após corte e queima da cobertura vegetal. Com isso, este estudo mostrou que o desmatamento declina a abundância e altera a estrutura de comunidade de Verrucomicrobia no solo e simplifica as redes artificiais de associação entre diferentes grupos bacterianos. A rede artificial de associação entre categorias funcionais e fatores de solo revelou-se mais complexa em solos desmatados, indicando um alto grau de dispersão de risco para a manutenção do funcionamento do solo. Por sua vez, o Estudo 2 correlacionou a abundância de subgrupos de Acidobacteria - com base em aproximadamente 33 mil sequências do gene 16S rRNA de Acidobacteria - com fatores abióticos do solo, e mostrou que subgrupos de Acidobacteria respondem diferentemente aos efeitos do manejo agrícola de solos da floresta Amazônica dentro de áreas de produção de soja. Este estudo abriu possibilidades de explorar subgrupos de Acidobacteria como bio-indicadores dos efeitos do manejo agrícola do solo na região da Amazônia. Por fim, o Estudo 3 reportou a culturabilidade e detecção molecular de Acidobacteria subgrupos 1 e 3 e outros grupos bacterianos presentes em solos Amazônicos em meio de cultura enriquecido com carbono e incubado sob atmosfera hipóxica (2% O2 [vol/vol], 2% CO2 [vol/vol] e 96% N2 [vol/vol]), atestando, assim, a combinação de procedimentos tradicionais de cultivo e técnicas moleculares para a recuperação e detecção de Acidobacteria de solos da Amazônia

A pecuária é considerada uma das principais fontes de emissão de gases de efeito estufa (GEE) no Brasil. Sua participação no inventario nacional de emissões de GEE está relacionada tanto à conversão da vegetação nativa em pastagens, com a perda de biomassa vegetal e modificações nas propriedades físicas e químicas do solo, quanto à participação dos próprios animais, através da eructação e da deposição de dejetos. A quantificação das emissões de GEE em sistemas agropecuários possibilita avaliar o grau de impacto dessa atividade sobre o ambiente. Grande parte dos estudos realizados para a quantificação das emissões dos dejetos do gado foi desenvolvido em regiões de clima temperado, porém faltam informações para as condições tropicais. No Brasil os fatores de emissão obtidos são menores que o valor default de 2% proposto pelo IPCC. Em vista ao grau de incerteza associado ao valor default para os dejetos animais, confirma-se a necessidade da determinação de fatores de emissão específicos, com o objetivo de conferir maior precisão aos inventários nacionais. Os objetivos deste estudo foram (i) avaliar os sistemas vegetação nativa e pastagem quanto aos fluxos de GEE provenientes das respectivas fontes: solo, fezes e urina do gado, com a finalidade de verificar suas contribuições específicas no total de GEE emitidos; (ii) determinar os fatores de emissão dos dejetos animais para a região edafoclimática da região sudeste do Brasil. Esse estudo foi realizado durante as estações seca e chuvosa, para avaliar também o efeito da sazonalidade na emissão de GEE. Foi utilizado câmaras estáticas fixadas ao solo para quantificação dos fluxos de CO2, CH4 e N2O, por um período de trinta dias em cada estação. Os fluxos diários de emissão de GEE provenientes dos dejetos apresentaram pico de emissão logo após sua aplicação, que perduraram apenas durante os primeiros dez dias amostrados. Os fatores de emissão do N2O calculados neste estudo também foram inferiores ao default, de 0,05% para a urina e 0,001% para as fezes na estação seca, e de 0,4% e 0,004% na estação chuvosa, respectivamente. O fator de emissão do CH4 calculado para as fezes do gado foi de 0,012 kg CH4 cabeça-1 ano-1 na estação seca e 0,004 kg CH4 cabeça-1 ano-1 na estação chuvosa. Os fluxos acumulados de CH4 e N2O gerados nesse estudo foram convertidos em CO2 equivalente, para efeito de comparação, para a contabilização da contribuição total de cada fonte na emissão de GEE. O solo sob vegetação nativa emitiu um total de 274 kg CO2e ha-1 ano-1, enquanto que na pastagem esse valor foi de 657 kg CO2e ha-1 ano-1, sem contabilizar os dejetos. Os dejetos contribuíram com 9.853 kg CO2e ha-1 ano-1, e quando somado um valor default para a eructação do gado, esse valor aumentou para 27.878 kg CO2e ha-1 ano-1. Os resultados demonstram que a pastagem emite uma quantidade 2,5 maior de GEE para a atmosfera quando comparado com uma área de vegetação nativa. Além disso, verificou-se a influência da sazonalidade na emissão dos GEE e a importante contribuição dos dejetos no total das emissões contabilizadas para o sistema pastagem / Livestock is considered one of the main sources of greenhouse gases (GHGs) emission in Brazil. Its contribution is related either to conversion of native vegetation in pasture areas, with changes in physical and chemical soil properties, consequently changing the GHG fluxes into the atmosphere, or by the decomposition of livestock manure. Most studies conducted to quantify emissions from livestock manure have been developed in temperate regions with still a lack of information for tropical conditions. In Brazil, emission factors obtained were lower than the default value of 2% proposed by IPCC. Due to the uncertainty degree associated with the default value for animal manure, confirms the need for determination of specific emission factors, in order to give greater precision to national inventories. The objectives of this study were (i) to evaluate the systems native vegetation and pasture as the GHG fluxes from the respective sources: soil, faeces and cattle urine, in order to verify their specific contributions in the total GHG emissions; (ii) and determine the emission factors of animal manure. This study was conducted during the dry and rainy seasons, to evaluate the effect of seasonality in GHG emissions. Static chambers fixed to the ground were used to quantify CO2, CH4 and N2O fluxes for a period of thirty days in each season, with five replicates for each treatment. On each day of collection, sampling was performed at regular intervals (0, 10 and 20 minutes after chamber closure). The GHG emission daily flows from manure showed a peak of emission immediately after application, which lasted only during the first ten days sampled. The N2O emission factors calculated in this study were lower than the default, 0.05% for urine and 0.001% for faeces in the dry season, and 0.4% and 0.004% in the rainy season, respectively. The CH4 emission calculated factors for the cattle faeces were 0.012 kg CH4 head-1 yr-1 in the dry season and 0.004 kg CH4 head-1 yr-1 in the rainy season. The cumulative flows of CH4 and N2O generated in this study were converted into CO2 equivalent, for comparison, accounting for the total contribution of each source of GHG emissions. The soil under native vegetation issued a total of 274 kg CO2e ha-1 yr-1, while in the pasture this value was 657 kg CO2e ha-1 yr-1, not counting the manure. The manure contributed 9853 kg CO2e ha-1 yr-1, and when coupled with a default value for cattle belching, this value increased to 27,878 kg CO2e ha-1 yr-1. The results demonstrate that the pasture emits 2.5-fold greater quantity of GHG when compared to a native vegetation area. In addition, there was the influence of seasonality on GHG emissions and the important contribution of waste in total emissions accounted for pasture system

A cidade de Peruíbe apresenta, nas duas últimas décadas uma dinâmica que se traduz em um intenso crescimento urbano. A área urbanizada se expande em decorrência da implantação de novos loteamentos, modificando as características físicas do território, que passa a ser incorporado à cidade. Este estudo analisa a dinâmica urbana do município, confrontando a legislação vigente com a real configuração do território, identificando os padrões de uso da terra urbana. Essa investigação considera, também, o processo de ocupação do município ao longo do tempo, envolvendo a fotointerpretação de fotos aéreas de vários períodos (1962, 1997 e 2001/02). Este tema mostra-se como um excelente campo de aplicação de técnicas cartográficas baseadas na cartografia digital, no Sensoriamento Remoto e nos Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) / The city of Peruíbe presents, in the last two decades a dynamism that shows an intensive urban development. The urbanized area expands as a consequence of the settlement of new land divisions, modifying the physical characteristics of the territory, which become gradually parts of the town. This study analyses the urban development opposing the current laws in force - with the real shape of the territory, identifying the patterns of the urban land use. This investigation considers, throughout the time, the process of the occupation of the town, using the photo interpretation of the aerial photos of many periods (1962, 1997 and 2001/02). This subject turns out to be an excellent application field of the cartographic techniques based on the digital cartography, in the remote sensing and in the Geographic Information System (GIS)

Programas de restauração florestal e pagamento por serviços ecossistêmicos vêm sendo incentivados em várias regiões que apresentam problemas de abastecimento hídrico, com objetivo de recuperação e manutenção dos recursos hídricos. Embora se considere que a cobertura florestal é benéfica para a conservação dos recursos hídricos, esta relação é complexa e dependente de vários fatores físicos, assim como da proporção e da configuração espacial da cobertura florestal na bacia hidrográfica. Diante deste contexto, o objetivo geral do presente estudo foi avaliar os efeitos da proporção e configuração espacial da cobertura florestal na bacia hidrográfica no aumento ou manutenção dos serviços hidrológicos. Para tal, um modelo hidrológico distribuído de base física foi calibrado e validado para permitir a simulação hidrológica dos diferentes usos da terra. A parametrização do modelo teve como base uma bacia hidrográfica monitorada (deflúvio e precipitação) de características agrícolas (pastagem e cana-de-açúcar). Após calibrado e validado o modelo (R2 de 0,65 e 0,62 respectivamente), os cenários a serem simulados foram gerados modificando-se a composição da paisagem (proporção de cobertura florestal) e a configuração espacial da cobertura florestal. É importante ressaltar que as modificações no modelo para cada uso foram referentes diretamente aos processos de evapotranspiração e escoamento superficial e seus desdobramentos. Não foram modificados os processos referentes ao solo (e.g. infiltração e percolação), uma vez que a influência do uso na estrutura do solo ainda é um ponto conflitante. Os serviços hidrológicos considerados foram os de disponibilidade hídrica e proteção. Os indicadores para análise da disponibilidade hídrica foram o deflúvio anual (Q), vazões mínimas (Q95) e índice de fluxo base (BFI); e os indicadores de proteção foram as vazões máximas (Q5) e índice de velocidade (IF). O efeito da proporção da cobertura florestal foi testado por meio de cenários com aumento aleatório de 10% na cobertura florestal (CF), iniciando com o cenário referência de 0% CF até o cenário referência de 100% (11 cenários simulados). As hipóteses testadas foram de que (i) o aumento da cobertura florestal diminui o serviço hidrológico de disponibilidade hídrica, e (ii) o aumento da cobertura florestal aumenta o serviço hidrológico de proteção. Ambas as hipóteses foram aceitas, uma vez que, apesar de os resultados terem apresentado diferenças relativas entre os cenários, não foi possível obter diferença estatística para todos os indicadores. Foi constatada diminuição dos indicadores de Q e Q95 e aumento nos valores de Q5 seguidos de aumento da cobertura florestal. A diferença estatística ocorreu para os indicadores Q e Q5, sendo que em ambos foi possível perceber um limiar de 50% CF, a partir do qual o deflúvio anual e o índice de máximas passaram a ser estatisticamente diferentes do cenário 0% CF. O efeito da configuração espacial foi testado por meio de simulações de cenários com a mesma proporção de cobertura florestal, mas com alterações quanto a sua configuração espacial. Foram simulados quatro cenários: CF no terço inferior (INF); CF no terço médio (MED); CF no terço superior (SUP) da bacia hidrográfica; e CF aleatoriamente distribuída na área (ALE). As hipóteses testadas foram que (i) a configuração espacial da cobertura florestal na bacia hidrográfica não tem influência no serviço hidrológico de disponibilidade de água; e (ii) a configuração espacial da cobertura florestal nas áreas próximas aos corpos hídricos (terço inferior) tem influência positiva no serviço de proteção, ou seja, no aumento deste serviço. Os resultados permitiram aceitar parcialmente as hipóteses, uma vez que apesar de relativamente ocorrer diferenças no serviço hidrológico de disponibilidade hídrica esta não foi estatisticamente significativa, o mesmo ocorrendo para o serviço de proteção. Assim como anteriormente, os resultados permitiram perceber um trade-off entre os serviços testados, pois o cenário com maior redução nos valores de Q e Q95 (INF) foi o que apresentou as maiores reduções no índice de vazão máxima. No entanto, mesmo com a diminuição nos indicadores de disponibilidade hídrica, o cenário com cobertura florestal na parte inferior da bacia hidrográfica foi considerado o mais próximo a um ótimo em relação aos serviços hidrológicos. Diante dos resultados encontrados, pode-se observar que ao se tratar de serviços hidrológicos a cobertura florestal pode apresentar trade-off entre os mesmos, sendo necessário aos programas de restauração e pagamento de serviços ambientais conhecerem esta dinâmica para maximizarem o serviço hidrológico de interesse. / Water resources recovery and maintenance are the main objectives of restoration cover forest programs and payment for ecosystem services. These programs are gaining force and incentives, especially in water crises regions. However, water resources recovery and maintenance are attributed in many cases to forest cover effects on hydrological processes and, consequently, on hydrological services. In this context, our aim in this study was to evaluate if forest cover restoration can result in increase or maintenance of hydrological services. Therefore, firstly it was necessary to calibrate and validate a distributed hydrological physical base model to simulate different land use at the catchment scale. The model parameterization was done on a monitored catchment (flow and precipitation) of agricultural characteristics (pasture and sugar cane). After calibrating and validating the model (R2 of 0.65 and 0.62, respectively), the land use scenarios were generated based on two landscape approaches: forest cover proportion and spatial configuration on catchment scale. The hydrological services used were water supply and protection; indicators for analysis were annual flow (Q), minimum flows (Q95), base flow index (BFI); maximum flows (Q5) and velocity index (IF). Q, Q95 e BFI correspond to water supply, the others are flood protection service. The first approach objective was tested forest cover proportion scenarios with a random increase in forest cover (CF) of 10%, starting with 0% CF reference scenario to 100% CF reference scenario (total of 11 simulated scenarios). The hypotheses tested were that (i) the random increase in forest cover decreases the hydrological service of water supply, and (ii) the random increase in forest cover increases the hydrological protection service. Both hypotheses were partially accepted. Since the results showed relative differences between the scenarios without statistical difference. There was a decrease in Q and Q95 indicators and an increase in Q5 values followed by an increase in forest cover. The statistical difference happened only for Q and Q5 indicators. For both hydrological services it is possible to perceive a threshold of 50% CF, from which the flow annual and the maximum index become statistically different from the 0% CF scenario. The second approach was the simulations of same forest cover proportion scenarios, however with changes in their spatial configuration. Four scenarios were simulated: CF in the lower land (LOW); CF in the middle land (MIDD); CF in the upper lands (UPP) of the river basin; and CF randomly distributed in the area (RAN). The hypotheses tested were (i) the forest cover spatial configuration has no influence on water supply hydrological service; and (ii) the forest cover spatial configuration in areas near the water bodies (lower land) has a positive impact on protection hydrological service. Our results allowed partially accepting the hypotheses, since there are relative differences in the water supply hydrological service after scenarios simulation, there was no statistically significant difference, the same occurring for the protection hydrological service. The results allow us to highlight a trade-off between hydrological services tested in this study, for example, the scenario with the greatest reduction in Q and Q95 values (LOW) also presented the greatest reductions in Q5. However, even with the decrease in water supply indicators, the LOW scenario was considered the closest to an optimum scenario to hydrological services. In view of this, we can be observed that forest cover can present hydrological services trade-off, being necessary to restoration and payment of environmental services programs to know dynamics to maximize the hydrological service of interest. It is important to emphasize that these results and analyses simulations were based on land use change scenarios (related to the evapotranspiration and surface runoff processes) and their unfolding, however, were not modified (e.g. infiltration and percolation). However, land use effects on the soil structure are still not proved a point, possibly these being key processes to forest cover restoration and hydrological services trade-off.

Sugarcane cropping is an important component of the Brazil´s economy. As the main feedstock used to produce ethanol, the area occupied with this crop has meaningfully increased in the last years and continues to expand in order to attend to the national and international demand of this biofuel. Despite that it has been demonstrated that land-use transition into sugarcane can negatively impact the soil carbon (C) dynamics, little is known about the effect of those land use changes (LUC) processes on the distribution of soil organic carbon (SOC) within particle-size classes, and how management practices in sugarcane can contribute to the C restoration. In this sense the main objective of this study was to evaluate through a modelling application the SOC dynamics in the sugarcane crop in response to LUC and different management scenarios. For a better understanding of LUC impact on C content in both particulate organic matter and mineral-associated fraction, we performed physical soil C fractionation in 34 study areas involving the three major land-use systems affected by sugarcane expansion. Also, biometric measurements were executed in sugarcane plant and ratoon crop in order to use those data in the model parameterization as well as to recalculate the payback time of the C debt through C conversion ratio reported in the literature. Finally, we parameterized and validate the CENTURY ecosystem model for sugarcane, pastures and annual cropland by using a data-set previously collected by the Laboratório de Biogeoquímica Ambiental (CENA-USP); then different scenarios of sugarcane management were simulated: i) SC1 - Green harvesting; ii) SC2 - Green harvesting plus organic amendments and iii) Green harvesting + low N inputs. Our results showed that the C content depletion for conversion from native vegetation and pastures to sugarcane is caused by C losses in the labile fraction (37%) as wells as in the stabilized pool associated to the mineral fraction (30%). Above and belowground biomass quantification indicated a total sugarcane carbon inputs ranging from 29.6 Mg C ha-1 to 30.6 Mg C ha-1. Considering a C retention rate of 13% we estimated net carbon changes of 0.58 to 0.6 Mg C ha-1 year-1, which contribute to reduce the payback times for sugarcane biofuel carbon debts in 3.3 and 1.2 years for Cerrado wooded and pasture conversions into sugarcane respectively. The modelling study supported the Century model as a tool to access the SOC dynamics following land-use conversion and different soil management in in sugarcane. Long-term simulations suggested that changes in the sugarcane harvest from burning to green harvesting increase the soil C stock in an average of 0.21 Mg ha-1 year-1; however the potential of C accumulation is still higher when organic amendments as vinasse and filter cake are add to the soil, with mean values varying between 0.34 and 0.37 Mg ha-1 year-1 in SC2 and SC1 respectively. By analyzing the SOC dynamic at each scenario simulated, we estimated a time span of 17 and 24 years for soil C restoration in clay and sandy soils under pastures with priority suitability (SC3). The number of years was projected to be higher in clay soils with regular suitability (40 years). / A cultura da cana-de-açúcar é uma comodity importante para a economia no Brasil. Como a principal matéria prima para a produção de etanol, a área plantada com esta cultura tem incrementado significativamente nos últimos anos e a tendência é de continuar se expandindo para atender a demanda nacional e internacional deste biocombustível. Embora tenha sido demostrado que a mudança de uso da terra (MUT) para cana-de-açúcar pode afetar negativamente a dinâmica do carbono (C) no solo, há pouca informação disponível acerca do impacto dessa MUT na distribuição do C nas frações da matéria orgânica do solo, e como as praticas de manejo da cana-de-açúcar podem contribuir para o acumulo de C no solo. Nesse contexto o principal objetivo desta pesquisa foi avaliar, através da modelagem matemática, a dinâmica do carbono orgânico do solo (COS) na cultura da cana-de-açúcar em resposta a mudança de uso da terra e diferentes cenários de manejo agrícola. Fracionamento físico para separar o C associado à matéria orgânica partícula (POM) do C ligado à fração mineral do solo (<53 um) foi realizado em amostras de solo de 34 áreas de estudo envolvendo os três principais sistemas de uso da terra afetados pela expansão da cana-de-açúcar. Adicionalmente, foram realizadas avaliações biométricas da cana-de-açúcar (cana planta e soca) que objetivaram a parametrização do modelo matemático assim como recalcular o tempo de reposição do debito de C gerado. Finalmente, o modelo CENTURY foi parametrizado e devidamente validado, para posteriormente proceder à simulação de diferentes cenários futuros de manejo da cana de açúcar: i) SC1 - Colheita de cana crua (sem queima); ii) SC2 - Colheita de cana crua e adição de adubos orgânicos (vinhaça e torta de filtro); iii) Colheita de cana crua e redução da adubação nitrogenada. Os resultados indicaram que a redução do conteúdo de C devido à conversão de vegetação nativa e pastagem para cana-de-açúcar foi causada pela perda de C tanto na fração lábil (37%) quanto na fração mais estável associada a fração mineral do solo (30%). A quantificação da biomassa aérea e radicular indicou entradas de C variando de 29,6 Mg C ha-1 a 30,6 Mg C ha-1, os quais resultariam em uma taxa de acumulo liquido de 0,58 a 0,6 Mg C ha-1 ano-1, que quando considerado contribui a redução do \"payback time\" do debito de C do etanol causado pela conversão de Cerrado e pastagem em 3,3 e 2 anos respectivamente. Os resultados obtidos no estudo de modelagem matemática suportaram o uso do modelo CENTURY como uma ferramenta para avaliar a influencia da MUT e das práticas de manejo na dinâmica do COS. As simulações em longo prazo sugeriram que a supressão da queima na colheita incrementa o estoque de C em 0,21 Mg ha-1 ano-1. No entanto o potencial de acúmulo de C é ainda maior quando adubação orgânica é realizada, com valores entre 0,34 e 0,37 Mg ha-1 ano-1 respectivamente. A análise da dinâmica do COS em cada cenário de manejo simulado permitiu estimar o tempo médio de recuperação do C do solo perdido pela MUT em áreas de pastagens. Os resultados indicaram um período de 17 anos para condições de cultivo sob solos argilosos e 24 anos para solos arenosos (SC3) em áreas de alta aptidão para expansão. O modelo projetou um maior número de anos em solo argiloso sob áreas de pastagem com aptidão média (40 anos).