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The variations in discharge and water chemistry among and within headwater catchments are not well understood. Developing a better understanding of the processes that control these variations is crucial to determining how headwater catchments will respond to changes in climate and land use. This dissertation explores how hydrologic processes in headwater catchments may be better understood by utilizing a hydropedological framework, where similar soils are grouped together and considered to be representative of and developed by similar hydrologic and biogeochemical processes. In the first chapter, soil groups, called hydropedological units (HPUs) are found to be indicative of distinct water table regimes characterized by the interquartile range and median of shallow groundwater levels, the percent time water table exists in the soil, and the level of catchment storage at which groundwater responds. The second chapter explores the hydrological processes that may lead to the formation of HPUs in the catchment. By examining water table records and unsaturated water potential from tensiometers we found that lateral unsaturated flow regimes may be partially responsible for the patterns of lateral translocation observed in HPUs. Finally, the third chapter identifies two HPUs in the catchment as sources of streamwater dissolved organic carbon (DOC). While near-stream areas have typically been found to be DOC sources in headwater catchments, the HPUs identified as sources occur at high elevations in the catchment, near channel heads. Overall, these findings will be useful to better explain runoff generation, soil formation, and DOC export from headwater catchments. Headwater streams source water to larger bodies of water that are valuable natural resources. Therefore, explaining these processes is critical to predicting and responding to changes in climate and land use that may affect important water supplies. / Ph. D.

Topographic analysis using digital elevation models (DEMs) has become commonplace in soil and hydrologic modeling and analysis and there has been considerable assessment of the effects of grid resolution on topographic metrics using DEMs of 10 m resolution or coarser. However, examining fine-scale (i.e., 1-10 m) soil and hydrological variability of headwater catchments may require higher-resolution data that has only recently become available, and both DEM accuracy and the effects of different high-resolution DEMs on topographic metrics are relatively unknown. This study has two principle research components. First, an error analysis of two high-resolution DEMs derived from light detection and ranging (LiDAR) data covering the same headwater catchment was conducted to assess the applicability of such DEMs for modeling fine-scale environmental phenomena. Second, one LiDAR-derived DEM was selected for computing topographic metrics to predict fine-scale functional soil units termed hydropedological units (HPUs). HPU development is related to topographic and surface/subsurface heterogeneity resulting in distinct hydrologic flowpaths leading to variation of soil morphological expression. Although the two LiDAR datasets differed with respect to data collection methods and nominal post-spacing of ground returns, DEMs interpolated from each LiDAR dataset exhibited similar error. Grid resolution affected DEM-delineated catchment boundaries and the value of computed topographic metrics. The best topographic metrics for predicting HPUs were the topographic wetness index, bedrock-weighted upslope accumulated area, and Euclidean distance from bedrock. Predicting the spatial distribution of HPUs may provide a more comprehensive understanding of hydrological and biogeochemical functionality of headwater systems. / Master of Science

A ocorrência de solos sódicos é comumente relacionada a regiões de clima semiárido ou condições de drenagem fechada (endorreica), e ambientes evaporativos. No Pantanal brasileiro, conhecido como a maior área inundável continental do mundo, os solos sódicos possuem significativa expressão em termos de área e funcionalidade ambiental, pela especificidade no desenvolvimento de plantas e no consumo intencional do solo por diversos animais e servindo como refúgio durante a cheia. Estes solos estão localizados nas partes mais elevadas da paisagem (paleodiques), situação diversa da maioria dos casos. Os processos pedogenéticos em solos sódicos do Pantanal Norte foram estudados na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) SESC-Pantanal, no município de Barão de Melgaço-MT, em paleodiques de cinco setores em diferentes estádios de dissecação. Para tanto foram utilizadas descrições morfológicas em diversas escalas, datações de 14C em precipitados de carbonato e por luminescência opticamente estimulada (LOE) em sedimentos, modelagens geoquímicas e mineralógicas, análises espaciais de atributos químicos e físicos do solo, levantamento da condutividade elétrica aparente com sensor eletromagnético (EM-38) e estatísticas multivariadas. Nos solos dos setores mais conservados, foram observadas feições típicas de ambiente sedimentar lêntico, lâminas de carbonato de cálcio e ocorrência de diatomáceas, sugerindo que a formação das feições ocorreu pela concentração de águas. Esses ambientes ocorreram em condições de drenagem distintas das atuais, em que as planícies de inundação permaneciam isoladas, com limitações de drenagem lateral e vertical, promovendo a perda d\'água por evapotranspiração e consequentemente concentrando os íons em solução. A simulação da evaporação das águas dos rios São Lourenço e Cuiabá apresentaram resultados similares, indicando que ambos poderiam resultar na precipitação de calcita e saturação do Na+ no complexo de troca. Entretanto as feições observadas na morfologia do perfil como nas lâminas delgadas sugerem que os solos sódicos atualmente estão em degradação. A argiluviação é muito intensa e se destaca como principal processo de transformação desses solos, ocorrendo desde os mais conservados até em estádio mais avançado de dissecação. A ferrólise é evidente no estádio mais avançado de transformação dos solos, na transição entre E e Bt onde se estabelece uma porosidade cavitária por depleção tanto mecânica como química. Os carbonatos associados a canais, antigos poros e sem córtex definido, sugerem que as condições atuais não favorecem a sua formação. As análises mineralógicas indicam a presença de esmectita na parte mais preservada do paleodique, que nas condições atuais sofre interestratificação esmectita-caulinita. A hidrologia atual promove a erosão gradativa dos paleodiques que, anteriormente isolavam as lagoas, passando a uma drenagem mais aberta. A análise de componentes principais (ACP) identificou o processo redox como predominante na área de estudo e, em conjunto com os eventos de inundação, são os principais responsáveis pelas transformações dos solos. A via de transformação de solos nos paleodiques da RPPN SESC Pantanal foi LUVISSOLO-PLANOSSOLO. Estes últimos são muito susceptíveis ao processo de erosão promovido pela inundação e tendem a desaparecer, estreitamento a cordilheira progressivamente. A erosão acaba deixando pequenas elevações circulares denominadas de murundus, com elevados teores de Na+. / Sodic soils are commonly associated to semi-arid climates, closed drainage systems (endorheic) and evaporative environments. In Brazilian Pantanal, knowns as the largest continental flooded area in the earth, sodic soils have significant expression in terms of area and environmental functionality, the specificity on plants development and soil intentional consumption (geophagy) by several animals, also playing as a refuge along the flooding events. These soils are located in the higher ground of the landscape (paleodiques), different from common situation. Pedogenic processes on north Pantanal sodic soils were studied in the Private Natural Heritage Reserve (PRNP) SESC Pantanal, in Barão do Melgaço-MT, performed on \"paleodiques\" from five sectors at different dissection stages. Pedogenic process was studied by means of morphologic descriptions was done in various scales, 14C dating on carbonate precipitates and optically stimulated luminescence (OSL) in sediments, geochemical and mineralogical modeling, spatial analysis of chemical and physical properties of the soil, apparent soil electrical conductivity performed by sensor electromagnetic (EM-38) and multivariate statistics. Soil profile from more conserved sectors shows typical features of lentic sedimentation environment, calcium carbonate layer and diatoms occurrence, suggesting that the formation of these features occurred by water concentration. Current condition is the opposite from earlier, wherein the flood plains remained isolated, with limited lateral and vertical drainage promoting water loss by evaporation and therefore concentrating the ions in solution. Simulation of the evaporation of water from São Lourenço and Cuiabá rivers points out similar results, suggesting that water evaporation from both could result in calcite precipitation and Na+ saturation in exchange complex. However, the features observed in both, field morphology and thin sections suggested that sodic soils are currently in degradation. The argilluviation is very intense and stands out as the main transformation process of these soils, occurring from the most preserved even in the most advanced dissection stage of. The ferrolysis is evident in the most advanced stage processing at E and Bt transition, where it establishes a cavity porosity depletion by both mechanical and chemical. Carbonates associated with channels, old pores and channels, without a cortex, suggests the current conditions do not favor sodic soil formation. Mineralogical analyzes indicates smectite presence in the paleodique of the most preserved sector, while present conditions promotes a smectite-kaolinite interestratification. Current hydrology promotes the gradual erosion of paleodiques that previously isolated the lakes from each other, becoming a slight open drainage system. The principal component analysis (PCA) identified the redox process as major process in the study area and, along the flood events, are primarily responsible for soil transformations. Pathway of sodic soil transformation in the RPPN SESC Pantanal paleodiques was Typic Natrudalf-Glossic Natraqualf. The latter are very susceptible to erosion process, promoted by flooding and tend to disappear, narrowing the paleodique progressively. Erosion process results in smalls and circulars elevations, named mounds, with high levels of Na+.

A ocorrência de solos sódicos é comumente relacionada a regiões de clima semiárido ou condições de drenagem fechada (endorreica), e ambientes evaporativos. No Pantanal brasileiro, conhecido como a maior área inundável continental do mundo, os solos sódicos possuem significativa expressão em termos de área e funcionalidade ambiental, pela especificidade no desenvolvimento de plantas e no consumo intencional do solo por diversos animais e servindo como refúgio durante a cheia. Estes solos estão localizados nas partes mais elevadas da paisagem (paleodiques), situação diversa da maioria dos casos. Os processos pedogenéticos em solos sódicos do Pantanal Norte foram estudados na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) SESC-Pantanal, no município de Barão de Melgaço-MT, em paleodiques de cinco setores em diferentes estádios de dissecação. Para tanto foram utilizadas descrições morfológicas em diversas escalas, datações de 14C em precipitados de carbonato e por luminescência opticamente estimulada (LOE) em sedimentos, modelagens geoquímicas e mineralógicas, análises espaciais de atributos químicos e físicos do solo, levantamento da condutividade elétrica aparente com sensor eletromagnético (EM-38) e estatísticas multivariadas. Nos solos dos setores mais conservados, foram observadas feições típicas de ambiente sedimentar lêntico, lâminas de carbonato de cálcio e ocorrência de diatomáceas, sugerindo que a formação das feições ocorreu pela concentração de águas. Esses ambientes ocorreram em condições de drenagem distintas das atuais, em que as planícies de inundação permaneciam isoladas, com limitações de drenagem lateral e vertical, promovendo a perda d\'água por evapotranspiração e consequentemente concentrando os íons em solução. A simulação da evaporação das águas dos rios São Lourenço e Cuiabá apresentaram resultados similares, indicando que ambos poderiam resultar na precipitação de calcita e saturação do Na+ no complexo de troca. Entretanto as feições observadas na morfologia do perfil como nas lâminas delgadas sugerem que os solos sódicos atualmente estão em degradação. A argiluviação é muito intensa e se destaca como principal processo de transformação desses solos, ocorrendo desde os mais conservados até em estádio mais avançado de dissecação. A ferrólise é evidente no estádio mais avançado de transformação dos solos, na transição entre E e Bt onde se estabelece uma porosidade cavitária por depleção tanto mecânica como química. Os carbonatos associados a canais, antigos poros e sem córtex definido, sugerem que as condições atuais não favorecem a sua formação. As análises mineralógicas indicam a presença de esmectita na parte mais preservada do paleodique, que nas condições atuais sofre interestratificação esmectita-caulinita. A hidrologia atual promove a erosão gradativa dos paleodiques que, anteriormente isolavam as lagoas, passando a uma drenagem mais aberta. A análise de componentes principais (ACP) identificou o processo redox como predominante na área de estudo e, em conjunto com os eventos de inundação, são os principais responsáveis pelas transformações dos solos. A via de transformação de solos nos paleodiques da RPPN SESC Pantanal foi LUVISSOLO-PLANOSSOLO. Estes últimos são muito susceptíveis ao processo de erosão promovido pela inundação e tendem a desaparecer, estreitamento a cordilheira progressivamente. A erosão acaba deixando pequenas elevações circulares denominadas de murundus, com elevados teores de Na+. / Sodic soils are commonly associated to semi-arid climates, closed drainage systems (endorheic) and evaporative environments. In Brazilian Pantanal, knowns as the largest continental flooded area in the earth, sodic soils have significant expression in terms of area and environmental functionality, the specificity on plants development and soil intentional consumption (geophagy) by several animals, also playing as a refuge along the flooding events. These soils are located in the higher ground of the landscape (paleodiques), different from common situation. Pedogenic processes on north Pantanal sodic soils were studied in the Private Natural Heritage Reserve (PRNP) SESC Pantanal, in Barão do Melgaço-MT, performed on \"paleodiques\" from five sectors at different dissection stages. Pedogenic process was studied by means of morphologic descriptions was done in various scales, 14C dating on carbonate precipitates and optically stimulated luminescence (OSL) in sediments, geochemical and mineralogical modeling, spatial analysis of chemical and physical properties of the soil, apparent soil electrical conductivity performed by sensor electromagnetic (EM-38) and multivariate statistics. Soil profile from more conserved sectors shows typical features of lentic sedimentation environment, calcium carbonate layer and diatoms occurrence, suggesting that the formation of these features occurred by water concentration. Current condition is the opposite from earlier, wherein the flood plains remained isolated, with limited lateral and vertical drainage promoting water loss by evaporation and therefore concentrating the ions in solution. Simulation of the evaporation of water from São Lourenço and Cuiabá rivers points out similar results, suggesting that water evaporation from both could result in calcite precipitation and Na+ saturation in exchange complex. However, the features observed in both, field morphology and thin sections suggested that sodic soils are currently in degradation. The argilluviation is very intense and stands out as the main transformation process of these soils, occurring from the most preserved even in the most advanced dissection stage of. The ferrolysis is evident in the most advanced stage processing at E and Bt transition, where it establishes a cavity porosity depletion by both mechanical and chemical. Carbonates associated with channels, old pores and channels, without a cortex, suggests the current conditions do not favor sodic soil formation. Mineralogical analyzes indicates smectite presence in the paleodique of the most preserved sector, while present conditions promotes a smectite-kaolinite interestratification. Current hydrology promotes the gradual erosion of paleodiques that previously isolated the lakes from each other, becoming a slight open drainage system. The principal component analysis (PCA) identified the redox process as major process in the study area and, along the flood events, are primarily responsible for soil transformations. Pathway of sodic soil transformation in the RPPN SESC Pantanal paleodiques was Typic Natrudalf-Glossic Natraqualf. The latter are very susceptible to erosion process, promoted by flooding and tend to disappear, narrowing the paleodique progressively. Erosion process results in smalls and circulars elevations, named mounds, with high levels of Na+.

A Ilha Comprida formou-se no Quaternário tardio e é uma ilha barreira arenosa composta de um conjunto de superfícies de rugosidade moderada à plana, nas quais se formaram Espodossolos com padrões variados de desenvolvimento e morfologia. Essa pesquisa utilizou a abordagem multiescalar, com observações e descrições através de sensoriamento remoto, topocronossequências, perfis, horizontes e seções delgadas de solo. O levantamento cartográfico com o auxílio de fotografias aéreas 1:16.000 do setor sul da Ilha Comprida permitiu mapear as feições geomorfológicas de cordões praiais, áreas planas, reentrâncias de manguezais, dunas frontais (cordões eólicos), rupturas de deflação (blow-outs) e bordas de terraços. O estudo baseou-se em dois perfis transversais (leste-oeste) com 3 km de extensão, onde foi possível identificar diversas unidades de crescimento sedimentar. As transeções A-B e C-D estão situadas no interior e na falésia sul da ilha, respectivamente. Comparando-se os solos dessas transeções é possível constatar o papel desempenhado pela evolução da drenagem na formação, manutenção e degradação dos horizontes espódicos. A degradação dos horizontes espódicos da transeção C-D está ligada à abertura de canais de raízes onde se instalam fluxos preferenciais de água, somado a atividade decompositora de Acidobactérias. Foram realizados levantamentos topográficos e da configuração vertical e lateral dos horizontes dos solos das transeções, sendo instalados 14 poços de monitoramento do nível freático na transeção A-B. As informações do relevo, solo e dinâmica atual do lençol freático permitiram identificar cinco compartimentos morfopedológicos. Os compartimentos I, II e IV, com maior rugosidade do terreno, possuem Espodossolos bem desenvolvidos providos de ortstein na zona próxima ao limite de oscilação do lençol freático, enquanto o compartimento III é mais plano e apresenta Espodossolos Hidromórficos e Organossolos. No compartimento V, mais recente, a podzolização é incipiente. As análises de estatística da distribuição das areias e micromorfologia indicam que a granulometria e o ajuste espacial dos grãos de areia de certas camadas sedimentares, atuam no acúmulo de Matéria Orgânica Dissolvida (MOD) através do acentuado gradiente de condutividade hidráulica ou por quebra de capilaridade. O resultado é a formação de bandas e horizontes cimentados (Bhm) em determinados contatos estratigráficos. Os cordões e entre-cordões praiais convergentes para à Ponta da Trinheira (sudoeste da ilha) controlam a direção dos fluxos hídricos superficiais e subsuperficiais do local, funcionando como escoadouro de MOD, cujo aporte contínuo e lateral explicaria a formação dos horizontes Bhm gigantes que sustentam o limite territorial em forma de \"L\". A descida gradual e contínua do NRM e o efeito de borda na falésia sul ocorrido após sua erosão colaboraram para o dessecamento e hiperdesenvolvimento do ortstein deste local. O horizonte glei (2Cg) é um paleomangue e ocorre de forma pontual na face lagunar da ilha. Seu impedimento à drenagem limita o avanço da podzolização em profundidade, formando o horizonte Bhm acima do horizonte 2Cg. Algumas raízes e paleogalerias tubulares de Callichirus major, preenchidas por areia, promovem bioturbações capazes de condicionar o acúmulo e cimentação de MOD. As galerias formadas pelo crustáceo são holocênicas e a manutenção de seus vestígios até os dias atuais se deve ao processo de pedofossilização por podzolização. / Formed since the late Quaternary period, the Ilha Comprida is made up by a set of geomorphological units depicted whether by rough or smooth surfaces, where both have Spodosols with a range of morphology and development stages. Multiscale approach has been applies through the spatial representation of topochronossequences, soil profiles, soil horizons and soil thin sections. Cartography survey of the south Ilha Comprida has been aided by aerial photos, allowed to mapping geomorphological features: beach ridge and swales; plan surfaces; coves with mangrove recesses; and edge of terrains. The study was based on two transversal profiles (east-west) with nearly 3 km of width, located at southernmost of Ilha Comprida, where there are several growth units. There transections A-B and C-D are located inland and at the cliffs, respectively. The soils from these transections show the role play by drainage conditions on formation and degradation of spodic horizon. The degradation of spodic horizons through transection C-D is linked to the preferential flow channels created by roots growth, plus by the decomposition activities of Acidbacterias. Traditional topography survey and lateral configuration of soils has been draw to depict these transections, where 14 wells were deployed for water table monitoring (transection A-B).The relief, soil, and water table information allowed the delimiting of five morphopedologic compartments. The compartments I, II and IV has rough surfaces (higher and close beach ridges) with Spodosol well developed provided with ortstein at oscillation zone of water table, while compartment III is a flat surface with Hydromorphic Spodosol and Histosols. Compartment V is the youngest surface and has incipient podsolization. Statistic of sand grain size and micromorphology analysis indicates that granulometry and spatial sand arrangement of some sedimentary package, deal with Dissolved Organic Matter (DOM) accumulation through high hydraulic conductivity gradient or capillarity breaks. It results in formation of bands and commentated horizons (Bhm) at some stratigraphic boundaries. The presence of beach ridges and swales alignments convergent towards southwest of Ilha Comprida, plus the directions of local hydrography flows, implies that the swales are channels of DOM, which contribute to ortstein formation at Ponta da Trincheira. The slow decreasing of sea level along the Holocene, in addition to the edge effect upon erosion of the south sandy cliff, also played a role to ortstein genesis. Gley horizon (2Cg) with mineralogical assemblage similar to the soils found in the mangrove, suggest that some mangroves has been buried by the costal dynamics typical in infra-tidal environment. Currently, these buried horizons occur locally and plays a impediments for drainage, which is expressed in accumulation and cementation by organic matter (Bhm horizon). Some roots and Callichirus major fossils entail bioturbation that also enable accumulation and cementation of DOM. This icnofossils might have been preserved through pedofossilization by the podsolization process itself.

A paisagem do Pantanal tem como principal agente modelador a dinâmica fluvial, que com suas mudanças nos cursos dos rios, geram um mosaico de superfícies geomórficas criadas em diferentes ambientes de sedimentação com seus respectivos solos. Essas mudanças têm influência direta na hidrologia dos solos gerando alternância e complexidade em seus processos de formação. A sucessão de eventos de sedimentação com posterior retomada da pedogênese dificulta o estabelecimento das relações de causa e efeito, assim como do entendimento da hierarquia e da cronologia dos processos de formação das feições redoximórficas. As feições redoximórficas são os principais atributos utilizados para a identificação de solos sujeitos a inundações e conseqüentes ciclos de redução e oxidação, sejam eles atuais ou pretéritos. O presente trabalho teve como objetivo estudar a gênese das feições redoximórficas em topossequências selecionadas na sub-região do Pantanal de Barão de Melgaço, a fim de avaliar em diferentes escalas de observação a formação e a degradação das feições redoximórficas e seu significado paleoambiental. Partiu-se da hipótese de que as plintitas estão sendo formadas em condições atuais, relacionadas principalmente a ciclos de redução e oxidação causados pelos pulsos de inundação na planície pantaneira, enquanto as petroplintitas formaram-se devido à substituição de climas úmidos por climas mais secos durante o Quaternário. A ocorrência de horizonte B textural (Bt) nestes solos se deve a processos sedimentares e pedogenéticos, com posterior espessamento do horizonte E pela degradação do horizonte Bt (Bt->BE->E), associado à formação de nódulos de Fe-Mn por processos redoximórficos. Os principais tipos de feições redoximórficas identificadas nos solos foram: depleções de Fe-Mn e argila, hiporrevestimentos, revestimentos, preenchimentos, mosqueados e nódulos de Fe-Mn (plintita e petroplintita). As plintitas estão sendo formadas principalmente pelo mecanismo de epissaturação (pseudoglei), com a formação de lençol suspenso nas condições hidrológicas atuais. Por outro lado as petroplintitas que ocorrem em horizontes mais profundos tiveram pelo menos um estágio de formação sob condições hidrológicas bastante diferentes das atuais (clima semi-árido), o que proporcionou rebaixamento do lençol e o endurecimento das plintitas e sua transformação em petroplintitas. A idade relativa por C14 (AMS), do carbono ocluso nos nódulos (1720, 3030, 8540 e 12330 AP), pode ser relacionada aos climas mais secos que ocorreram no Pantanal durante o Quaternário. A mudança no curso do rio promove a deposição de novas fácies sobre materiais que já tiveram pedogênese formando solos enterrados (paleossolos). Por outro lado, as novas condições hidropedológicas instaladas não permitem a estabilidade, causando a degradação das petroplíntitas. O mecanismo de endossaturação (glei) é reponsável pela degradação de alguma das feições redoximórficas formadas por epissaturação. Os processos de gênese e degradação das feições redoximórficas nos solos estudados são policíclicos, o que leva frequentemente à ocorrência de evidências de processos de formação e degradação num mesmo horizonte. / The fluvial dynamics is the main agent modeling of Pantanal\'s landscape, responsible for the formation of different sedimentary environments which creates a mosaic of geomorphic features and typical soils. The river course changes influences directly in soil hydrology generating alternation and complexity of soil processes. The sequence of sedimentation and pedogenic events make difficult understanding the cause and effect relationships, such as the hierarchy and chronology of redoximorphic features formation processes. Thus, this work had the aim to study the genesis of the redoximorphic features in detailed toposequences in Pantanal Barão de Melgaço subregion to evaluate the formation and degradation of redoximorphic features in different scales and its paleoenvironmental meaning. The hypothesis of this work is that the plinthites have been formed in current conditions related to reduction and oxidation cycles caused by flood pulses in the plain of Pantanal and the petroplinthites had been formed during the Quaternary period when wet climate was replaced by dry. The presence of argilic B horizon (Bt) in these soils are related to sedimentation and pedogenic processes with subsequent thickening of E horizon caused by Bt degradation (Bt->BE->E) associated with Fe-Mn nodules formation by redoximorphic processes. The main redoximorphic features identified in these soils were: Fe-Mn and clay depletions, hypocoatings, coatings, fillings, mottles and Fe-Mn nodules (plinthite and petroplinthites). The plinthites are being formed by episaturation (pseudogley) caused by perched water table formation in current hydrological conditions. However, petroplinthites in deep horizons had one or more stages of formation under hydrological conditions different from the current climate (semiarid), which provided plinthite hardnening and transformation to petroplinthite. The related C14 (AMS) age of the occluded carbon in the nodules (1720, 3030, 8540 e 12330 BP) could be related to dry climates that occurred in the Pantanal during the Quaternary period. Thus, the river course changes promoted deposition of new facies over materials which already had pedogenesis forming buried soils (paleosoils). The new soil hydrology does not allow the stability of petroplinthites causing its degradation. The endosaturation mechanism (gley) is responsible for the degradation of some redoximorphic features formed by episaturation. Genesis and degradation processes of redoximorphic features in the studied soils are polycyclic, which lead frequently to the occurrence of evidence of soil formation and degradation processes in the same horizon.

A paisagem do Pantanal tem como principal agente modelador a dinâmica fluvial, que com suas mudanças nos cursos dos rios, geram um mosaico de superfícies geomórficas criadas em diferentes ambientes de sedimentação com seus respectivos solos. Essas mudanças têm influência direta na hidrologia dos solos gerando alternância e complexidade em seus processos de formação. A sucessão de eventos de sedimentação com posterior retomada da pedogênese dificulta o estabelecimento das relações de causa e efeito, assim como do entendimento da hierarquia e da cronologia dos processos de formação das feições redoximórficas. As feições redoximórficas são os principais atributos utilizados para a identificação de solos sujeitos a inundações e conseqüentes ciclos de redução e oxidação, sejam eles atuais ou pretéritos. O presente trabalho teve como objetivo estudar a gênese das feições redoximórficas em topossequências selecionadas na sub-região do Pantanal de Barão de Melgaço, a fim de avaliar em diferentes escalas de observação a formação e a degradação das feições redoximórficas e seu significado paleoambiental. Partiu-se da hipótese de que as plintitas estão sendo formadas em condições atuais, relacionadas principalmente a ciclos de redução e oxidação causados pelos pulsos de inundação na planície pantaneira, enquanto as petroplintitas formaram-se devido à substituição de climas úmidos por climas mais secos durante o Quaternário. A ocorrência de horizonte B textural (Bt) nestes solos se deve a processos sedimentares e pedogenéticos, com posterior espessamento do horizonte E pela degradação do horizonte Bt (Bt->BE->E), associado à formação de nódulos de Fe-Mn por processos redoximórficos. Os principais tipos de feições redoximórficas identificadas nos solos foram: depleções de Fe-Mn e argila, hiporrevestimentos, revestimentos, preenchimentos, mosqueados e nódulos de Fe-Mn (plintita e petroplintita). As plintitas estão sendo formadas principalmente pelo mecanismo de epissaturação (pseudoglei), com a formação de lençol suspenso nas condições hidrológicas atuais. Por outro lado as petroplintitas que ocorrem em horizontes mais profundos tiveram pelo menos um estágio de formação sob condições hidrológicas bastante diferentes das atuais (clima semi-árido), o que proporcionou rebaixamento do lençol e o endurecimento das plintitas e sua transformação em petroplintitas. A idade relativa por C14 (AMS), do carbono ocluso nos nódulos (1720, 3030, 8540 e 12330 AP), pode ser relacionada aos climas mais secos que ocorreram no Pantanal durante o Quaternário. A mudança no curso do rio promove a deposição de novas fácies sobre materiais que já tiveram pedogênese formando solos enterrados (paleossolos). Por outro lado, as novas condições hidropedológicas instaladas não permitem a estabilidade, causando a degradação das petroplíntitas. O mecanismo de endossaturação (glei) é reponsável pela degradação de alguma das feições redoximórficas formadas por epissaturação. Os processos de gênese e degradação das feições redoximórficas nos solos estudados são policíclicos, o que leva frequentemente à ocorrência de evidências de processos de formação e degradação num mesmo horizonte. / The fluvial dynamics is the main agent modeling of Pantanal\'s landscape, responsible for the formation of different sedimentary environments which creates a mosaic of geomorphic features and typical soils. The river course changes influences directly in soil hydrology generating alternation and complexity of soil processes. The sequence of sedimentation and pedogenic events make difficult understanding the cause and effect relationships, such as the hierarchy and chronology of redoximorphic features formation processes. Thus, this work had the aim to study the genesis of the redoximorphic features in detailed toposequences in Pantanal Barão de Melgaço subregion to evaluate the formation and degradation of redoximorphic features in different scales and its paleoenvironmental meaning. The hypothesis of this work is that the plinthites have been formed in current conditions related to reduction and oxidation cycles caused by flood pulses in the plain of Pantanal and the petroplinthites had been formed during the Quaternary period when wet climate was replaced by dry. The presence of argilic B horizon (Bt) in these soils are related to sedimentation and pedogenic processes with subsequent thickening of E horizon caused by Bt degradation (Bt->BE->E) associated with Fe-Mn nodules formation by redoximorphic processes. The main redoximorphic features identified in these soils were: Fe-Mn and clay depletions, hypocoatings, coatings, fillings, mottles and Fe-Mn nodules (plinthite and petroplinthites). The plinthites are being formed by episaturation (pseudogley) caused by perched water table formation in current hydrological conditions. However, petroplinthites in deep horizons had one or more stages of formation under hydrological conditions different from the current climate (semiarid), which provided plinthite hardnening and transformation to petroplinthite. The related C14 (AMS) age of the occluded carbon in the nodules (1720, 3030, 8540 e 12330 BP) could be related to dry climates that occurred in the Pantanal during the Quaternary period. Thus, the river course changes promoted deposition of new facies over materials which already had pedogenesis forming buried soils (paleosoils). The new soil hydrology does not allow the stability of petroplinthites causing its degradation. The endosaturation mechanism (gley) is responsible for the degradation of some redoximorphic features formed by episaturation. Genesis and degradation processes of redoximorphic features in the studied soils are polycyclic, which lead frequently to the occurrence of evidence of soil formation and degradation processes in the same horizon.

A Ilha Comprida formou-se no Quaternário tardio e é uma ilha barreira arenosa composta de um conjunto de superfícies de rugosidade moderada à plana, nas quais se formaram Espodossolos com padrões variados de desenvolvimento e morfologia. Essa pesquisa utilizou a abordagem multiescalar, com observações e descrições através de sensoriamento remoto, topocronossequências, perfis, horizontes e seções delgadas de solo. O levantamento cartográfico com o auxílio de fotografias aéreas 1:16.000 do setor sul da Ilha Comprida permitiu mapear as feições geomorfológicas de cordões praiais, áreas planas, reentrâncias de manguezais, dunas frontais (cordões eólicos), rupturas de deflação (blow-outs) e bordas de terraços. O estudo baseou-se em dois perfis transversais (leste-oeste) com 3 km de extensão, onde foi possível identificar diversas unidades de crescimento sedimentar. As transeções A-B e C-D estão situadas no interior e na falésia sul da ilha, respectivamente. Comparando-se os solos dessas transeções é possível constatar o papel desempenhado pela evolução da drenagem na formação, manutenção e degradação dos horizontes espódicos. A degradação dos horizontes espódicos da transeção C-D está ligada à abertura de canais de raízes onde se instalam fluxos preferenciais de água, somado a atividade decompositora de Acidobactérias. Foram realizados levantamentos topográficos e da configuração vertical e lateral dos horizontes dos solos das transeções, sendo instalados 14 poços de monitoramento do nível freático na transeção A-B. As informações do relevo, solo e dinâmica atual do lençol freático permitiram identificar cinco compartimentos morfopedológicos. Os compartimentos I, II e IV, com maior rugosidade do terreno, possuem Espodossolos bem desenvolvidos providos de ortstein na zona próxima ao limite de oscilação do lençol freático, enquanto o compartimento III é mais plano e apresenta Espodossolos Hidromórficos e Organossolos. No compartimento V, mais recente, a podzolização é incipiente. As análises de estatística da distribuição das areias e micromorfologia indicam que a granulometria e o ajuste espacial dos grãos de areia de certas camadas sedimentares, atuam no acúmulo de Matéria Orgânica Dissolvida (MOD) através do acentuado gradiente de condutividade hidráulica ou por quebra de capilaridade. O resultado é a formação de bandas e horizontes cimentados (Bhm) em determinados contatos estratigráficos. Os cordões e entre-cordões praiais convergentes para à Ponta da Trinheira (sudoeste da ilha) controlam a direção dos fluxos hídricos superficiais e subsuperficiais do local, funcionando como escoadouro de MOD, cujo aporte contínuo e lateral explicaria a formação dos horizontes Bhm gigantes que sustentam o limite territorial em forma de \"L\". A descida gradual e contínua do NRM e o efeito de borda na falésia sul ocorrido após sua erosão colaboraram para o dessecamento e hiperdesenvolvimento do ortstein deste local. O horizonte glei (2Cg) é um paleomangue e ocorre de forma pontual na face lagunar da ilha. Seu impedimento à drenagem limita o avanço da podzolização em profundidade, formando o horizonte Bhm acima do horizonte 2Cg. Algumas raízes e paleogalerias tubulares de Callichirus major, preenchidas por areia, promovem bioturbações capazes de condicionar o acúmulo e cimentação de MOD. As galerias formadas pelo crustáceo são holocênicas e a manutenção de seus vestígios até os dias atuais se deve ao processo de pedofossilização por podzolização. / Formed since the late Quaternary period, the Ilha Comprida is made up by a set of geomorphological units depicted whether by rough or smooth surfaces, where both have Spodosols with a range of morphology and development stages. Multiscale approach has been applies through the spatial representation of topochronossequences, soil profiles, soil horizons and soil thin sections. Cartography survey of the south Ilha Comprida has been aided by aerial photos, allowed to mapping geomorphological features: beach ridge and swales; plan surfaces; coves with mangrove recesses; and edge of terrains. The study was based on two transversal profiles (east-west) with nearly 3 km of width, located at southernmost of Ilha Comprida, where there are several growth units. There transections A-B and C-D are located inland and at the cliffs, respectively. The soils from these transections show the role play by drainage conditions on formation and degradation of spodic horizon. The degradation of spodic horizons through transection C-D is linked to the preferential flow channels created by roots growth, plus by the decomposition activities of Acidbacterias. Traditional topography survey and lateral configuration of soils has been draw to depict these transections, where 14 wells were deployed for water table monitoring (transection A-B).The relief, soil, and water table information allowed the delimiting of five morphopedologic compartments. The compartments I, II and IV has rough surfaces (higher and close beach ridges) with Spodosol well developed provided with ortstein at oscillation zone of water table, while compartment III is a flat surface with Hydromorphic Spodosol and Histosols. Compartment V is the youngest surface and has incipient podsolization. Statistic of sand grain size and micromorphology analysis indicates that granulometry and spatial sand arrangement of some sedimentary package, deal with Dissolved Organic Matter (DOM) accumulation through high hydraulic conductivity gradient or capillarity breaks. It results in formation of bands and commentated horizons (Bhm) at some stratigraphic boundaries. The presence of beach ridges and swales alignments convergent towards southwest of Ilha Comprida, plus the directions of local hydrography flows, implies that the swales are channels of DOM, which contribute to ortstein formation at Ponta da Trincheira. The slow decreasing of sea level along the Holocene, in addition to the edge effect upon erosion of the south sandy cliff, also played a role to ortstein genesis. Gley horizon (2Cg) with mineralogical assemblage similar to the soils found in the mangrove, suggest that some mangroves has been buried by the costal dynamics typical in infra-tidal environment. Currently, these buried horizons occur locally and plays a impediments for drainage, which is expressed in accumulation and cementation by organic matter (Bhm horizon). Some roots and Callichirus major fossils entail bioturbation that also enable accumulation and cementation of DOM. This icnofossils might have been preserved through pedofossilization by the podsolization process itself.

This thesis deals with the evaluation of hydrological properties variability of soils in forest catchment Tetřívčí brook in the source area Blanice based on selected hydropedological characteristics with respect to soil type, vegetation cover and character of slope. The selected hydropedological characteristics are maximum capillary water capacity, full water capacity, soil infiltration capability - infiltration rate and cumulative infiltration and retention potential of soils. In sum of seven soil subtypes found in forest (coniferous, deciduous and mixed) and meadow (cut and non-maintained) and on the different slope (three categories) were studied in the catchment area. This thesis is built on bachelor thesis, which dealt with the variability of hydropedological characteristics in the experimental pair comparison basins of Tetřívčí and Zbytinský brook. In the thesis were used mainly the measured data obtained from repeated field campaigns in pre- selected sites and data from the database of experimental catchments of Zbytiny. In the selected sites were made soil probes, soil samples were taken using Kopecky cylinders and infiltration measured by a single-cylinder infiltrometer. By laboratory determination and calculation, selected hydropedological characteristics were obtained. The results were...