No Sul do Brasil ocorrem mosaicos naturais de vegetação campestre e florestal, sob um clima que é favorável às formações florestais. O processo de expansão florestal tem sido observado principalmente sobre áreas de campo excluído de perturbações de fogo e pastejo. Estudos sobre padrões de vegetação lenhosa associados a variáveis ambientais locais em áreas de campo sujeitas à expansão florestal constituem uma importante ferramenta para avaliação da dinâmica da vegetação considerando mudanças ambientais ou de regime de perturbação. No intuito de inferir sobre os processos relacionados à expansão florestal sobre campos no Sul do Brasil, este estudo busca os padrões atuais na composição e estrutura da vegetação lenhosa sobre uma área de campo excluído de manejo há 34 anos e as possíveis associações destes com variáveis espaciais e ambientais. Para tanto, amostramos a vegetação lenhosa em 110 unidades amostrais circulares (6m de raio) estabelecidas de forma sistemática (equidistantes 100m) sobre áreas originalmente mapeadas, em 1985, como vegetação campestre ou vassoural. A amostragem foi estratificada para o critério de inclusão baseado no diâmetro do caule a altura do solo (DAS). As unidades amostrais de 6m de raio contemplavam os indivíduos com DAS5cm e estas incluíram três sub-parcelas de 1m de raio para amostragem proporcional de indivíduos menores (DAS<5cm, mas com altura superior a 1m). Como variáveis ambientais, a distância mínima de uma área-fonte florestal e fatores químicos e físicos do solo foram avaliados para cada unidade amostral. Os dados de vegetação foram analisados através de parâmetros fitossociológicos, sendo os padrões, e suas relações com o ambiente, acessados por análise exploratória conjugando técnicas estatísticas uni e multivariadas. Os resultados revelam que em áreas campestres excluídas de fogo e pastejo, como a que foi estudada, ocorre um processo espacial e temporal relacionado com a distância da área fonte florestal, mostrando um gradiente sucessional. Quanto mais próximo da antiga borda florestal, as comunidades de espécies lenhosas são mais antigas e caracterizadas por espécies mais tipicamente florestais. A medida que o processo se afasta da borda encontram-se comunidades em estágios sucessionais intermediários, onde os arbustos campestres gradualmente cedem lugar a espécies florestais pioneiras, nucleadoras de vegetação florestal, as quais atraem dispersores e criam condições favoráveis ao estabelecimento de mais espécies florestais. E nas áreas mais distantes da borda ainda predominam arbustos campestres (e.g. Baccharis uncinella). Eles gradativamente suprimem o estrato herbáceo de gramíneas pela sua abundância e, em alguma medida, facilitam o estabelecimento das espécies florestais pioneiras. Nesses processos, o solo se modifica em direção a condições de maior acúmulo de matéria orgânica e de maior fertilidade, mais favoráveis ao estabelecimento de espécies florestais. / In South of Brazil there are forest-grassland mosaics under a climate suit for forest development. The forest expansion process has been observed mainly over grasslands excluded from cattle grazing and fire disturbances. Studies accessing patterns of woody vegetation linked to local environmental variables in grasslands areas subject to forest expansion constitute an important tool for vegetation dynamics evaluation considering environmental or disturbance management changes. Our purpose is access the current woody vegetation patterns and their potential linking with spatial and environmental variables on a grassland area excluded from management since 34 years ago. For this we surveyed woody species on 110 sampling units systematically plotted (halfway 100m) over areas that were originally mapped at 1985 as grasslands or shrublands. The sampling was stratified according to the inclusion criterion based on the stem diameter at the height of the soil (DHS). In the 6m ray sampling units all individuals with DHS5cm were surveyed and, inside them, three sub-plots of 1m of ray were used to sample proportional smaller individuals (DHS<5cm, but with more than 1m height). As environmental variables, the minimum distance of a forest area-source, and chemical and physical soil characteristics were considered for each sampling unit. The vegetation data and patterns were analyzed through phytosociological parameters and by exploratory analysis conjugating united and multivariate statistical techniques. The results revealed that grassland areas excluded of fire and grazing, as the one that it was studied, are suitable to spatial and temporal processes related to the distance of the source-forest area, showing a sucessional gradient. Close to the old forest border, the woody species communities are older and characterized by typical forest species. As the process stands back of the border the communities are in intermediate sucessional stage, where grassland shrubs gradually give up place to pioneer forest species, nurse species, which attract dispersers and create favorable conditions to the establishment of more forest species, allowing forest expansion process. In the most distant border areas grassland shrubs still prevail (e.g. Baccharis uncinella). They gradually suppress the grasses stratum because of their abundance and, in some way, facilitate the establishment of pioneer forest species. In those processes, the soil modifies towards conditions of larger accumulation of organic matter and larger fertility, more favorable to the establishment of forest species.

A heterogeneidade espacial induzida pelo pastejo tem sido reconhecida como um componente crucial para o manejo sustentável dos ecossistemas. Ainda assim, a maioria das intervenções realizadas pelo homem tende à homogeneização dos ambientes, inclusive no manejo dos animais. Neste estudo, foi investigado o efeito da intensidade de pastejo sobre a heterogeneidade espacial da vegetação e a criação de uma estrutura ótima para a maximização da taxa de ingestão dos animais, e suas implicações em um Sistema Integrado de Produção Agropecuária (SIPA). O experimento foi conduzido durante o inverno de 2015, no estado do Rio Grande do Sul, Brasil, em um protocolo experimental de longo prazo iniciado em 2001. Os tratamentos foram arranjados em um delineamento de blocos completamente casualizados com três repetições e consistiram em diferentes intensidades de pastejo por bovinos em pasto misto de azevém anual (Lolium multiflorum Lam.) e aveita-preta (Avena strigosa Schreb.): pastejo intenso (P10), pastejo moderado (P20), pastejo moderado-leve (P30), pastejo leve (P40) e ausência de pastejo (SP). A heterogeneidade espacial da vegetação aumentou com a diminuição da intensidade de pastejo. Maior heterogeneidade e estruturação espacial foram identificadas no mês de julho, durante o período vegetativo de ambas as espécies forrageiras. O início do florescimento ocasionou uma diminuição na dependência espacial e um incremento na heterogeneidade abaixo da escala de observação. P10 apresentou dossel homogêneo espacialmente ao longo de todo o ciclo de pastejo, composto em sua maior parte por uma vegetação excessivamente pastejada (<10 cm). P20 apresentou maior participação de alturas ótimas para a maximização da taxa de ingestão (15 a 29,99 cm) ao longo do ciclo de pastejo. Com o aumento da intensidade de pastejo, aumentaram também a carga animal (CA, P<0,05) e o ganho de peso vivo por área (GPV, P<0,05). A intensidade de pastejo moderada (P20) apresentou maior ganho médio diário (GMD, P<0,05) quando comparada ao pastejo intenso (P10), não diferindo, no entanto, de P30 e P40. Sendo assim, a utilização de intensidades de pastejo moderadas constitui na melhor alternativa para conciliar produtividade e conservação ambiental em SIPA. / Spatial heterogeneity induced by grazing has been recognized as a crucial component to the ecosystems sustainable management. Even so, most of the interventions made by humans tend to homogenize the environments, including animal management. In this study, we investigated the effect of grazing intensity on vegetation spatial heterogeneity and creation of an optimal structure for maximizing animals intake rate, and the implications for an Integrated Crop-Livestock System (ICLS). The experiment was carried out during winter 2015, in the Rio Grande do Sul state, Southern Brazil, in a long-term experimental protocol implemented in 2001. Treatments were arranged in a randomized complete block design with three replicates and consisted of different grazing intensities by steers on Italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) and black oat (Avena strigosa Schreb.) mixed pastures: intensive grazing (P10), moderate grazing (P20), moderate-light grazing (P30), light grazing (P40) and absence of grazing (NG). Vegetation spatial heterogeneity increased with decreasing grazing intensities. Greater heterogeneity and spatial dependence were identified in July, during both forage species growing season. The flowering initiation caused a decrease in spatial dependence and an increase in small scale spatial heterogeneity (nugget effect). P10 showed a spatially homogeneous canopy throughout the grazing cycle, composed mostly by an excessively grazed vegetation (<10 cm). P20 showed higher participation of optimal heights for maximizing the intake rate (15 to 29,99 cm) throughout the grazing cycle. Increasing grazing intensity also increased stocking rate (SR, P<0,05) and liveweight gain per area (LWG, P<0,05). Moderate grazing intensity (P20) showed higher average daily gain (ADG, P<0,05) compared to intensive grazing (P10), without difference, however, from P30 and P40. Therefore, the utilization of moderate grazing intensities is the best alternative to reconcile productivity and environmental conservation in ICLS.

A conservação das florestas é importante para a manutenção de grande parte da biodiversidade natural, tanto da flora como da fauna. No Sul do Brasil, como integrante do bioma Mata Atlântica, destaca-se a Floresta Ombrófila Mista, que ocorre na Região dos Campos de Cima da Serra, no Planalto Meridional. Essa Região, juntamente com os Campos de Altitude, vem sofrendo com ações antrópicas, em decorrência da contínua e rápida substituição, descaracterização e fragmentação dos seus diferentes ambientes naturais, sendo classificada como de extrema relevância ecológica, enquadrada como área prioritária de conservação ambiental. Neste sentido, estudos de condicionantes ambientais podem auxiliar na compreensão da dinâmica de ocupação dessas florestas, gerando subsídios às ações de planejamento e gestão ambiental. O presente estudo objetivou o mapeamento temático das áreas ocupadas pela Floresta Ombrófila Mista em dois períodos distintos. Posteriormente, foi investigado o padrão de ocupação dessa floresta com base em variáveis geomorfométricas, extraídas de dados SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission). Os fatores definidos como condicionantes à ocupação florestal foram empregados para a elaboração de um mapa potencial, gerando assim um indicativo de regiões favoráveis à composição dessa formação vegetal, especialmente sobre as áreas de campo. Os resultados indicaram uma boa precisão quanto ao mapeamento temático da floresta nativa que, em 2010, ocupava um percentual de 27,68% do total da área de estudo (9.004,38 km²). Considerando a análise temporal quantitativa dessa vegetação, houve pouca alteração em termos de área total. Pela análise da relação com as variáveis geomorfométricas, a declividade e a hidrografia foram consideradas como fatores potenciais à ocupação da floresta. O mapa potencial gerado apresentou boa acurácia, em comparação com o mapa temático de 2010. As áreas indicadas como muito alto potencial à ocupação florestal nativa demonstraram a possibilidade de conectividade entre as bacias hidrográficas Taquari-Antas e Apuaê-Inhandava, através das sub-bacias do rio dos Touros e do rio Cerquinha, ambas localizadas na porção norte da área de estudo, na Região Nordeste do RS. / Forest conservation is an important factor for the maintenance of huge part of natural biodiversity for both flora and fauna. In southern Brazil, as an integrant of the Atlantic forest Biome, stands out the Mixed Ombrophilous Forest that occurs in Campos de Cima da Serra region, in the Planalto Meridional. This region along with Campos de Altitude is experiencing the human actions in result of the fast and continuous replacement, non-characterization and fragmentation of its different natural environments and it’s being classified as of extreme ecological relevance, framed into priority area of environmental conservation. In this circumstance, studies of the environmental determinants may help to comprehend the occupation dynamics of the forest, creating subsidies to planning and environmental management actions. The present study had as its aim the thematic mapping of the areas occupied by the Mixed Ombrophilous Forest into two distinct periods. Posteriorly was investigated the pattern of occupation of this forest based on geomorphometric variables derived from SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission). The potential factors defined as determinants to the forest occupation were used to the elaboration of a potential map generating an indicative of favorable regions to their vegetation types composition, especially on grassland areas. The results indicated a good precision with regard to the thematic mapping of the native forest that in 2010 occupied a percentage of 27,68% of the total study area (9.004,38 km²). Considering the quantitative temporal analysis of this vegetation there was little change in terms of total area. By the analysis of the relation with geomorphometric variables, the slope and hydrography were considered as potential factors to the forest occupation. The potential map created presents good accuracy, comparing with the thematic map of 2010. The indicated areas with very high potential to the native forest occupation demonstrates the possibility of connectivity between the Taquari-Antas and Apuaê-Inhandava watersheds, through the Touros and Cerquinha rivers sub-basins, both localized in northern part of the study area, in the northeast region of RS.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2012. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2012-12-14T15:01:41Z No. of bitstreams: 1 2012_AntonioFelipeCoutoJunior.pdf: 6008171 bytes, checksum: 43a522315066f5fbc8395dc949044fd1 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2012-12-19T11:42:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_AntonioFelipeCoutoJunior.pdf: 6008171 bytes, checksum: 43a522315066f5fbc8395dc949044fd1 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-12-19T11:42:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_AntonioFelipeCoutoJunior.pdf: 6008171 bytes, checksum: 43a522315066f5fbc8395dc949044fd1 (MD5) / As atividades da sociedade moderna alteraram a cobertura da terra, desde o nível local até global, ocasionando impactos para a manutenção de sua própria existência. Neste sentido, torna- se relevante o conhecimento dos padrões de ocupação da cobertura da terra como forma de melhor utilizar os recursos naturais. Dentre as alternativas, destaca-se a caracterização da vegetação por meio de séries temporais de dados orbitais. Um dos principais avanços desta linha de pesquisa foi lançamento do sensor Moderate Resolution Imaging Spestroradiometer (MODIS), que proporcionou maior compreensão dos processos terrestres. No entanto, estas séries temporais apresentam interferências atmosféricas, demandando tratamento para atenuar estes efeitos. Neste contexto, o objetivo principal desta tese foi avaliar a cobertura da terra do bioma Cerrado, com destaque para a ecorregião do Chapadão do São Francisco, utilizando séries temporais de índices de vegetação do sensor MODIS. O presente trabalho utilizou a seguinte sequencia metodológica: 1) filtro de mediana, visando reduzir os ruídos de impulso; 2) transformação pela Fração Mínima de Ruído (FRM), ampliar a razão sinal/ruído; 3) transformação inversa FRM, retornar os valores de índices de vegetação considerando apenas a fração composta por sinal. O tratamento das séries temporais de índices de vegetação do sensor MODIS proporcionou a caracterização dos comportamentos fenológicos das principais culturas agrícolas: café, soja, milho e algodão. Neste sentido foram evidenciadas as variações interanuais e a sazonalidade desses plantios, destacando os principais eventos fenológicos em função dos tratos culturais. Considerando os comportamentos temporais das principais coberturas da terra, foi descrita a dinâmica da ocupação agrícola no município de Luis Eduardo Magalhães, inserido na mesorregião do Extremo Oeste Baiano nos últimos dez anos. Foram evidenciados três principais classes de cobertura da terra: a) Cerrado, representando as coberturas da terra que apresentaram sazonalidade similar à fitofisionomia cerrado sentido restrito; b) Conversão, caracterizada como o processo de retirada da cobertura natural para outras coberturas; c) Agricultura, representando as áreas dos cultivos agrícolas mecanizados consolidados na porção oeste do município avaliado nos últimos dez anos. Estes comportamentos ao longo do tempo foram denominados de assinaturas temporais e sua organização proporcionou a estruturação de bibliotecas temporais, características de ambientes temporais. Estes resultados permitiram a avaliação da sustentabilidade dos sistemas de produção por meio do Índice de Produtividade da Paisagem (IPP). Este índice foi fundamentado no comportamento temporal das características biofísicas da vegetação natural, neste caso a fitofisionomia de cerrado sentido restrito. Esta abordagem favorece o entendimento sobre o funcionamento da paisagem e proporciona a estruturação de agroecossistemas sustentáveis em função da cobertura natural. É desejado que os futuros sistemas de produção no Brasil levem em consideração o comportamento da cobertura ao longo do tempo, favorecendo o estabelecimento de arranjos produtivos regionais, a avaliação de sistemas de produção e a previsão de safra. Esta abordagem permitirá que o país mantenha sua posição no cenário do agronegócio internacional e torne-se referência de sustentabilidade. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The human activities have already changed the land cover from the local to the global levels causing impacts maintenance of life. In this way it is relevant the knowledge of the land cover occupation patterns to better use of natural resources. Among the alternatives the characterization of vegetation using orbital sensors time series. One of the main advances in this research line was the launch of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) that provided better comprehension about the land processes. However, these time series are affected by atmosphere and demand noise reduction. In this context, this thesis aimed to evaluate the land cover of Cerrado biome, focusing in the Chapadão do São Francisco ecoregion, and using MODIS vegetation indices time series. The present work used the following procedures for the noise reduction: 1) median filter, to the reduction of impulse noise; 2) Minimum Noise Fraction (MNF), magnifying the signal/noise ratio; 3) inverse MNF transformation, returning the vegetation indices values based on the signal fraction. These procedures generated the phenological characterization of the main crops: coffee, soybean, corn and cotton. There were evidenced the main phenological events based on the cultural treatments. Considering the temporal behavior of the main land cover it was described the agriculture occupation dynamics in the last ten years in the Luis Eduardo Magalhães municipality. There were evidenced three land cover classes: a) Cerrado, representing the land cover that showed seasonality similar to the cerrado stricto sensu; b) Conversion, characterized by the natural land cover removal; c) Agriculture, representing the mechanized areas in the west part for more than ten years. These behaviors were called temporal signatures and their organization provided temporal libraries that were particular to the temporal environments. These results allowed the evaluation of the production systems sustainability based on the Landscape Productivity Index (LPI). This index was grounded on the temporal behavior of the natural cover biophysical characterization, in this case the cerrado stricto sensu. This approach favors the landscape understanding and provides the structuration if sustainable agroecosystems based on the natural land cover. It is desired the future production systems in Brazil take into account the land cover behavior on the time, favoring the regional productive arrangements, the production system evaluation and crop forecast. This approach will allow that the country main hold its position in the international agribusiness scenario and become a sustainability reference.

Considerada a maior ilha flúvio-marítima do mundo, com aproximadamente 48.000 km2, a Ilha de Marajó situa-se na zona equatorial brasileira, no litoral do Estado do Pará. Apresenta dois domínios distintos relacionados a geologia e vegetação. No setor oeste dominam solos desenvolvidos sobre os sedimentos Pós Barreiras (plio-pleistocênicos) recobertos pela Floresta Amazônica, enquanto no setor leste dominam sedimentos holocênicos derivados de ambiente fluvial/estuarino atualmente desativado. Neste setor encontram-se os extensos campos naturais marajoaras. O objetivo deste trabalho consistiu em aplicar os isótopos de carbono (12C, 13C e 14C) da matéria orgânica de solos e sedimentos com o intuito de avaliar possíveis modificações nos domínios da vegetação, em termos de plantas C3 e C4, durante o Quaternário Tardio e inferir sobre suas causas. Os resultados foram associados com observações de campo e análises petrográficas, sedimentológicas, químicas, de espículas de esponjas, isótopicas de nitrogênio e bibliográficas, sendo possível distinguir três mudanças ambientais relacionadas à geologia e vegetação, no setor leste da Ilha de Marajó durante o Pleistoceno Superior (aproximadamente 16.000 anos AP) ao Holoceno. No setor central da Ilha de Marajó foram obtidas as idades mais antigas da matéria orgânica em sedimentos de um paleocanal. Neste local, no intervalo Pleistoceno Superior-Holoceno Inferior, os dados isotópicos do carbono são característicos de plantas C3, com exceção de dois pontos correspondentes a 16.118 ± 60 anos AP e aproximadamente 13.000 anos AP, com valores de \'delta\' 13CPDB de -20,4 e -22,1 respectivamente. A relação entre os resultados isotópicos do carbono e nitrogênio indicam a presença de plantas terrestres (gramíneas C4) nesta região, atualmente ocupada por vegetação arbórea, provavelmente associada a clima mais seco. A presença de fragmentos vegetais carbonizados e minerais instáveis ao intemperismo químico como feldspato, hornblenda e biotita nos sedimentos, confirmam a hipótese. Nos demais pontos analisados, durante o Holoceno Médio/Superior (entre aproximadamente 5.000 a 3.000 anos AP) os dados isotópicos do carbono e de fragmentos vegetais carbonizados indicam que uma vegetação constituída por plantas C3 (arbóreas) no setor leste da ilha foi gradativamente substituída por gramíneas C4, iniciando a formação dos atuais campos na Ilha de Marajó, associados a um clima mais seco. Neste mesmo período os canais foram sendo abandonados, como indicado pela granodecrescência ascendente dos sedimentos de paleocanais e mudança da coloração (de cinza para marrom alaranjado) dos sedimentos argilosos da planície de inundação, associados à deposição em um ambiente redutor para um ambiente oxidante. No intervalo redutor, em alguns perfis houve a formação de pirita e jarosita. Estudos anteriores mostram que o processo de abandono de canais está associado a eventos de tectônica cenozóica na região. Os dados isotópicos de carbono mais enriquecidos observados no setor sudoeste da ilha, indicam no período de ~7000 a 3000 anos AP, uma abertura da vegetação arbórea e/ou a presença de plantas C4, associados a um período mais seco. Durante o Holoceno Superior os canais foram preenchidos e abandonados. O empobrecimento isotópico do carbono da matéria orgânica indica a implantação da vegetação arbórea sobre os mesmos, estabelecendo a condição atual observada no setor leste da Ilha com paleocanais com vegetação de cobertura arbórea (plantas C3) e planície de inundação com vegetação de campos (plantas C3 e C4). Aanálise de espículas de esponjas e isótopos de nitrogênio apontam o setor leste como um sistema deposicional transicional (estuarino) durante o Quaternário Tardio. / Considered the largest fluvial-marine island of the world, with approximately 48.000 km2, the Marajó Island is located in the Brazilian equatorial area, in the Pará State coast. It presents two different domains related to the geology and vegetation. In the west domain dominate soils developed on Pós Barreiras sediments (plio-pleistocenics) covered by the Amazonian Forest, while in the east domain dominate holocenic sediments derived of fluvial/estuarine environment, at present deactivated. In this sector are located the natural savanna. The objective of this work consisted of to apply the carbon isotopes (12C, 13C and 14C) of soil and sediment organic matter, in order to evaluate possible changes in the vegetation domains, in terms of C3 and C4 plants during the Late Quaternary, and inferences about their causes. The results were associated with field observations, petrographic, sedimentologic, chemical, sponge spicules and nitrogen isotope analyses and bibliography, being possible to distinguish three environmental changes related to the geology and vegetation in the eastern Marajó Island during Late Pleistocene (approximately 16.000 years BP) to the Holocene. In the central section of the Marajó Island were obtained the oldest ages of the sediment organic matter of a paleochannel. In this place, in the interval Late Pleistocene - Early Holocene, the carbon isotope data are characteristic of C3 plants, except for two points corresponding to 16.118 ± 60 years BP and approximately 13.000 years BP, with values of \'delta\' 13CPDB of -20,4 and -22,1 , respectively. The relation between the carbon and nitrogen isotopes data, indicate the presence of terrestrial plants (C4 grass) in this area, at present covered by arboreal vegetation, probably associated to a drier climate. The presence of charred wood fragments and unstable minerals to the chemical weathering as feldspar, hornblend and biotite in the sediments, confirm the hypothesis. In other points, during Middle/Late Holocene (between ~5.000 and 3.000 years BP) the carbon isotopes and charred wood fragments data, indicate that a vegetation constituted of C3 plants (trees) in the eastern sector of the island, was gradually substituted by C4 grasses, initiating the formation of savanna vegetation in the Marajó Island, associated to a drier climate. In this same period, the channels were abandoned, as indicated by the fining upward the paleochannel sediments and the color change (grey to brown orange) of the clayey sediments of the floodplain, associated to the deposition of a reducing environment to an oxidizing environment. In the reducing interval, in some profiles it was observed the formation of pirite and jarosite. Previous studies show that the channels abandonment processes is associated to tectonic Cenozoic events in the area. The more enriched isotope carbon data of soil organic matter observed in the Southwestern sector of the island, indicated in the period of ~7.000 and 3.000 years BP, an opening of the arboreal vegetation and/or the presence of C4 plants, probably associated to a drier climate. During the Late Holocene the channels were filled out and abandoned. More depleted carbon isotope data of the organic matter, indicates the implementation of the arboreal vegetation on the channels, establishing the modern conditions observed at the eastern section of the Island, with paleochannels covered by arboreal vegetation (C3 plants) and the floodplain covered by grassland vegetation (C3 and C4 plants). The sponge spicules and nitrogen isotope analysis, indicate the eastern section as a transitional deposition system (estuarine) during the Late Quaternary

Na agricultura, técnicas de sensoriamento são um meio prático e barato de se obter informações sobre parâmetros de interesse agronômico, sendo os sensores ópticos uma alternativa para a avaliação da resposta de culturas agrícolas à sua adubação nitrogenada. Para a otimização da eficiência do uso de nitrogênio por culturas agrícolas, algumas estratégias de adubação se baseiam na coleta de dados espectrais em alta frequência no campo, utilizando-os para entender a variabilidade espacial do estado de nutrição da planta com este nutriente. Para a cana-de-açúcar, apesar da efetividade de sensores ópticos em idenificar alguns parâmetros desta cultura, ainda há a dificuldade de estabelecer relações com o seu Teor Foliar de Nitrogênio (TFN). Neste contexto, o presente trabalho acompanhou com sensor óptico hiperespectral (VisNIR) o desenvolvimento do dossel de cana-de-açúcar ao longo de seu ciclo, com o objetivo de avaliar temporalmente a relação entre a sua resposta espectral de reflectância e o seu TFN. Para tanto, foi avaliada uma área experimental com 28 parcelas de cana-deaçúcar, submetidas a tratamentos com diferentes doses de adubação nitrogenada. Ao longo do ciclo da cultura, avaliou-se a sua altura, o TFN e a sua resposta espectral de 400 a 900 nm; ao final do ciclo, foi estimada também a produtividade final de cada parcela. Para a avaliação do comportamento espectral da cultura em função da adubação nitrogenada e de seu desenvolvimento no campo, primeiramente, realizaramse análises de variância (ANOVA) para a altura, o TFN e as diferentes regiões espectrais e, em um segundo momento, análises descritivas e a análise de componentes principais foram conduzidas, ambas sobre os dados espectrais. Em seguida, foram aplicadas diferentes metodologias para a análise quantitativa dos espectros para a predição do TFN. Nessas análises quantitativas, buscou-se avaliar o período ideal do desenvolvimento da cana-de-açúcar para avaliações espectrais de seu TFN serem aplicadas, assim como comprimentos de onda e índices de vegetação (IVs) específicos com relações satisfatórias com o TFN. Os resultados obtidos pelo presente trabalho mostraram possível uma razoável predição do TFN da cana-de-açúcar através de espectroscopia in situ, contudo, esta avaliação só foi possível ao redor de 144 Dias Após o Corte (DAC), momento em que a cultura ainda apresentava resposta do TFN à adubação nitrogenada e no qual o dossel de plantas já estava desenvolvido o suficiente para interromper a influência do solo na leitura espectral. Os IVs avaliados que mais se destacaram para a predição do TFN utilizaram os comprimentos de onda de 490 nm da região do verde; 590 nm da região do laranja; 647 e 652 nm da região do vermelho; 730 nm da região do red-edge; 780 e 880 nm da região do infravermelho próximo. Por fim, o IV que mais se destacou foi o NDRE, índice já sugerido pela literatura com bons resultados para a determinação da biomassa da cana-de-açúcar. / In agriculture, sensing techniques are a practical and inexpensive way to obtain information on agronomic parameters. Optical sensors can be used as a tool to evaluate the response of agricultural crops to nitrogen (N) fertilization. In order to optimize the efficiency of N use in agricultural crops, some fertilization strategies are based on the collection and analysis of high frequency spectral data in the field to understand the spatial variability of N status of plants. Despite the effectiveness of optical sensors in identifying some agronomic parameters of the sugarcane, establishing relations between these data and the Leaf Nitrogen Content (TFN) of the sugarcane is still quite challenging. To address this issue, in this work the development of the sugarcane canopy was monitored during its cycle with a hyperspectral optical sensor (VisNIR), with the aim of evaluating the relations between its spectral reflectance response and its TFN in time. For this, an experimental area with 28 plots of sugarcane submitted to treatments with different doses of nitrogen fertilization was evaluated. Throughout the crop year were evaluated its height, TFN and spectral response from 400 to 900 nm; at the end of the cycle, the final yield of each plot was also evaluated. To begin with, the analysis of variance (ANOVA) for height, TFN and the different spectral regions was performed to assess the spectral behavior of the crop as a function of nitrogen fertilization and its development in the field. Furthermore, a descriptive analysis and analysis of principal components were conducted, both on spectral data. In addition to this, different methodologies were applied for the spectral quantitative analysis for the prediction of TFN. The aim of these quantitative analyses was to determine the ideal period of sugarcane development in order to apply spectral evaluations of its TFN and to find specific wavelengths and Vegetation Index (IVs) with satisfactory relations with the TFN. The results obtained by the present work showed a reasonable prediction of the sugarcane TFN by in situ spectroscopy. However, this evaluation was only possible around 144 Days After Harvest (DAC). During this period, the culture showed a response of the TFN to N fertilization and the canopy of plants was already developed enough to interrupt the influence of the soil in the spectral reading. The evaluated IVs that showed better results for the TFN prediction used the wavelengths 490 nm of the green region; 590 nm of the orange region; 647 and 652 nm of the red region; 730 nm of the red-edge region and; 780 and 880 nm of the near infrared region. The IV that showed the best result for the TFN prediciton was the NDRE, vegetation index, which was already suggested by the literature with good results for the determination the sugarcane biomass.

Field data collection involves time and money consuming processes, additionally carrying possible measurement errors. With the technological advance in the last years, low cost remote sensing tools have emerged to facilitate procedures for in-field measurements, being one of the most known techniques the use of multispectral cameras coupled to RPA. These tools are complemented by the implementation of procedures in GIS and image-processing software, from which are developed methodologies leading to extract target values from a certain original set of data. In this work, multispectral images were used in two case studies: (1) for yield estimation in pea plots for breeding research, and (2) for plant counting in an apple nursery planted directly on the soil; both fields are located in Washington State, USA. In the first case, a reliable and replicable methodology for yield estimation was created as a high throughput phenotyping technique; while in the second case an algorithm capable of identifying the number of apple plants with more than 95% accuracy was developed. In both studies, remote sensing is used as an efficient and practical way to improve field operations under the specified conditions of each case. / A coleta de dados de campo envolve processos de grande consumo em tempo e dinheiro, ademais de levar o risco de possíveis erros de medição. Com o avanço tecnológico nos últimos anos, surgiram ferramentas de sensoriamento remoto de baixo custo para facilitar procedimentos de medição em campo, sendo uma das técnicas mais conhecidas o uso de câmeras multiespectrales acopladas a um ARP. Essas ferramentas são complementadas pela implementação de procedimentos em programas SIG e de processamento de imagens, a partir dos quais são desenvolvidas metodologias que visam extrair valores alvo desde um determinado conjunto original de dados. Neste trabalho, foram utilizadas imagens multiespectrais no desenvolvimento de dois estudos de caso: (1) para estimativa de produtividade em parcelas para pesquisa de ervilha, e (2) para contagem de plantas em um viveiro de maçã plantado diretamente no solo; ambos os campos localizados no estado de Washington, EUA. No primeiro caso, foi criada uma metodologia confiável e replicável para estimativa de produtividade como técnica de fenotipagem de alto rendimento; enquanto no segundo caso, foi desenvolvido um algoritmo capaz de identificar o número de plantas de maçã com mais de 95% de exatidão. Em ambos os estudos, o sensoriamento remoto é usado como uma ferramenta eficiente e prática na melhora de operações de campo.

Esta tese propõe um modelo de generalização cartográfica para os mapas de vegetação da Amazônia Brasileira. O modelo compreende três processos principais: limpeza de dados, simplificação da base de dados e simplificação cartográfica. A etapa de limpeza de dados é executada através de uma simplificação de linhas com tolerância mínima para a eliminação de redundâncias presentes nas linhas digitais. A simplificação da base de dados corresponde a uma generalização categórica dos mapas de vegetação de modo a torná-los compatíveis com níveis de menor detalhamento. A simplificação cartográfica elimina polígonos considerados pequenos e faz a simplificação de linhas com base nas mudanças de escala pretendidas. Este trabalho contribui para a identificação dos objetivos da generalização cartográfica no domínio digital porque testa com profundidade ferramentas existentes para simplificação de linhas, estabelece critérios que satisfazem um certo objetivo, e discute se mapas produzidos automaticamente em um SIG devem ser semelhantes àqueles preparados convencionalmente pelos cartógrafos. Os mapas de vegetação da Amazônia brasileira foram relevantes neste contexto porque compõem um cenário adequado para a realização do experimento de generalização. Este trabalho também contribui para o aprimoramento do estado da arte em software livre para Geoprocessamento no Brasil. Os três algoritmos usados para simplificação de linhas foram todos implementados no SPRING, SIG desenvolvido pela Divisão de Processamento de Imagens do INPE. A etapa de simplificação da base de dados foi realizada integralmente no TERRAVIEW, SIG de código aberto também desenvolvido pela Divisão de Processamento de Imagens do INPE. Dois algoritmos usados para simplificação de linhas foram criados especificamente para o experimento de generalização descrito neste trabalho. / This thesis proposes a cartographic generalization model for vegetation maps in the Brazilian Amazonia. The model comprises three main processes: data cleaning, database simplification, and cartographic simplification. The first step of data cleaning is performed through line simplification with minimum tolerance for redundancy elimination in the digital lines. The database simplification corresponds to a categorical generalization aiming at less detailed vegetation maps. The cartographic simplification eliminates small polygons and simplifies lines according to intended scale changes. This work contributes to the identification of the cartographic generalization goals in the digital domain while it deeply tests existing methods for line simplification. It also sets criteria that satisfy a certain objective and discusses whether maps that are automatically generated in a GIS should be considered similar to the ones produced manually. In this context, vegetation maps in the Brazilian Amazonia were relevant because they represent a suitable scenario for performing the generalization experiment. This work also contributes to improve the state of the art for GIS free software in Brazil. The three algorithms used for line simplification have been implemented in SPRING, a free objectoriented GIS developed by the Image Processing Division at INPE. The database simplification was entirely performed using the open-source GIS TERRAVIEW, developed by the Image Processing Division at INPE. The two algorithms used for line simplification have been specifically created for the generalization experiment described in this work.

Este trabalho tem como objetivo principal calibrar as assinaturas espectrais das fisionomias do cerrado sazonalmente de modo a fornecer subsídios para o manejo e a conservação dos remanescentes do mesmo. O local de estudo, a gleba Pé-de-Gigante (Parque Estadual de Vassununga - SP), possui vários morfotipos de cerrado senso lato desde os florestais até os campestres. Assim, usando imagens Landsat Thematic Mapper nas faixas do vermelho (TM-3) e infravermelho próximo (TM-4), foram obtidas imagens índice de vegetação (IVDN), que destacam a densidade de folhas verdes. As classes fisionômicas foram identificadas espectral e sazonalmente. Para validar o método, construiu-se um mapa com as áreas de probabilidade de ocorrência das fitofisionomias da gleba utilizando os IVDN do período de estiagem, pré-estiagem e de chuvas. Após teste com dados de campo, foram extraídos os IVDN de todas as classes em 5 datas distintas para estabelecer o intervalo de variação. Com um modelo digital do terreno foram produzidos mapas de declividade e de orientação de vertentes. Da análise cruzada obteve-se um mapa com 5 zonas (Norte, Sul, Leste, Oeste e o plano) que orientou a extração do IVDN nas 5 datas, visando testar o efeito da topografia no índice. Paralelamente, as classes de IVDN foram comparadas com a literatura e examinou-se a assinatura espectral das fitofisionomias no vermelho, no infravermelho próximo e no infravermelho médio. Observou-se uma forte influência das condições climáticas nas fisionomias de cerrado, ao longo do ano, através dos valores do IVDN. / The main goal of this dissertation is to calibrate the cerrado vegetation physiognomies (Brazilian savannas) with their seasonal spectral signatures to help the monitoring and the conservation of their remnants. The study area is the cerrado Pé-de- Gigante (belonging to State Park of Vassununga in Santa Rita do Passa Quatro -SP). Using NDVI images derived from TM-Landsat (red and near infrared), the physiognomic classes were identified spectral and seasonally. To validate the method, a map of areas of probable physiognomies occurrence were build using NDVI images from dry and wet season. After field checking, the NDVI values of 5 dates were extracted to establish the NDVI range of each physiognomy. Using the digital terrain model, slope and aspect maps were used to prepare another map with 5 zones (N, S, W, E and flat), looking for to test the topographic effect in NDVI. Added to this, the NDVI classes were compared with the literature, as well as the separate signature in red, near infrared and middle infrared. It was noticed a strong weather condition influence over the physiognomies along the seasons, corroborated by the NDVI variation classes obtained from satellite imagery.

O município de São Paulo localiza-se em terrenos de uma bacia sedimentar de relevo colinoso, cercada por morros e serras do embasamento cristalino e drenada por 3.200km de cursos dágua. Sobre esses terrenos pouco férteis, a exceção das várzeas, desenvolvia-se uma vegetação diversa, formada por matas de terra firme1 e de galeria; brejos e campos naturais. Essa cobertura vegetal vem seguindo um processo contínuo de redução, de fragmentação e de alteração da sua composição florística. Figura cada vez mais como elemento periférico ou como enclave do tecido urbano, diminuindo a sua capacidade de auto-sustentação e de sustentação de fauna expressiva e diminuindo o contato diário das pessoas com elementos e processos naturais. Tal processo dá-se a despeito de um conjunto de normas legais federais, estaduais e municipais e de acordos internacionais, que buscam preservar porções significativas dessa vegetação e que criaram possibilidades para a inserção e a manutenção da vegetação no tecido urbano e, por conseqüência, para que mais natureza permeie esse tecido. Comparando-se estudos realizados de 1911 a 2002 observa-se uma simplificação da composição da vegetação e uma grande redução na sua extensão, embora fragmentos significativos possam ser encontrados. A eficácia da legislação não foi ampla, mas pontual. Fatores de diferentes ordens, como estrutura e organização da Administração Pública inadequadas para a efetivação dos instrumentos de proteção e fomento adotados pela legislação; falta de capacitação para atividades específicas e falta de responsabilização por danos ao meio ambiente dos servidores públicos; conflitos oriundos de diferentes interpretações da legislação e falta de interesse da Administração Pública para sanar tais conflitos contribuem para a ineficácia da legislação. As evidências apontam, no entanto, que tais fatores são causas secundarias, a causa primeira para a não materialização plena das possibilidades de inserção e manutenção da vegetação no tecido urbano é o conflito com os interesses do setor imobiliário ou das frações desse setor comprometidas unicamente com o maior lucratividade dos seus empreendimentos. Os insucessos da proteção e do fomento da vegetação resultam de um embate desigual e mal sucedido com os interesses do setor imobiliário no processo de construção do espaço urbano. A desestruturação dos órgãos da Administração Pública e os conflitos entre esses órgãos não são casuais nem estão desconectados; são conseqüências da prevalência dos interesses do setor imobiliário, ou de frações deste, sobre os interesses públicos, que impedem a plena materialização das potencialidades da legislação de proteção e fomento da vegetação. 1 A Prof. Dra. Marisa Bitencourt, por ocasião da defesa desta tese, alertou para o uso indevido do termo mata de terra firme, restrito a formações vegetais da floresta amazônica. / The City of São Paulo lies on a sedimentary basin with hilly topography, surrounded by elevations and scarpments of cristaline bedrock; it is drained by water courses totaling 3,200 km. On such not so fertile land, except for the marsh areas, there was once a diverse vegetation, formed by upland and riverside forests, swamps and natural fields. This vegetation cover is undergoing a continuous reduction, fragmentation and change process in its floristic composition. It is increasingly characterized as a peripheric element or as an enclave in the urban tissue, thus reducing its self-sustained capacity and that of its expressive wildlife, and diminishing the daily contact of people with natural elements and processes. Such process occurs despite a number of federal, state and local laws as well as international agreements, which aim to preserve outstanding remnants of this vegetation which have created possibilities for its insertion and maintenance in the urban tissue and, accordingly, in order that nature may permeate that tissue. By comparing studies carried out from 1911 to 2002, one can notice a simplification of the vegetation composition and a great reduction in its extension, although significant fragments may still be found. The effectiveness of applicable laws has not been farreaching, but rather spot located. Factors of different natures, such as the inadequacy of Public Admnistration structure and organization to implement instruments for the protection and development adopted by the laws in force, the nonexistence of training in specific activities, and a lack of accountability for damages to the public servants environment, as well as conflicts arising from different interpretations of the law and the lack of interest on the part of Public Administration with a view towards solving such conflicts, do contribute to the inefficacy of the aplicable law. Evidences point out, however, to the fact that such factors are secondary causes. The prime cause for the incomplete materialization of possibilities of insertion and preservation of vegetation in the urban tissue is the conflict existing in the real estate sector or fractions of this sector which are committed solely to the profitability of their ventures. Failures in vegetation protection and development derive from an unequal and unsuccessful battle with real estate sector interests in the urban space building process. The non-existence of an adequate structure in Public Administration entities and the conflicts among these bodies are not aleatory or unconnected among themselves; they are a consequence of the prevalence of real estate sector interests, or of its fractions, over public interest, which prevent vegetation development and protection laws from materializing to their full potential.