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

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

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No. of bitstreams: 1 martins_sca_me_prud.pdf: 3974138 bytes, checksum: 73a1c2c28d4a0cbbde72b9e8a49211ce (MD5) Previous issue date: 2017-08-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A matéria orgânica dissolvida (DOM) é a componente da água que pode ser usada como indicativo de sua qualidade, pois possui duas fontes: uma alóctone, relacionada com descargas de material terrestre, estando vinculada aos ácidos húmicos, e outra autóctone, associada às descargas fluviais ou produção própria do corpo hídrico estudado, estando relacionada aos ácidos fúlvicos. A matéria orgânica dissolvida colorida (CDOM) é a fração colorida da DOM, que pode ser usada como proxy para a observação desta última em águas interiores. O reservatório hidrelétrico de Funil (FHR) foi o corpo hídrico escolhido como área de estudo deste trabalho. Neste contexto, o objetivo geral desta pesquisa foi identificar e avaliar as mudanças no coeficiente de absorção da CDOM (aCDOM) na superfície da água ao longo do tempo (1995 – 2010), bem como entender a sua relação com mudanças no uso e cobertura da terra (LULC) na bacia de contribuição do FHR. Para alcançar tal objetivo foram realizados: (i) o mapeamento histórico de LULC (1995 – 2010, com 5 anos de intervalo) para detecção de mudanças; (ii) o estudo de um conjunto de modelos bio-ópticos baseados na literatura, bem como de um novo modelo empírico desenvolvido para estimar aCDOM via reflectância simulada (Rrs_simulated) para o sensor Thematic Mapper (TM); (iii) a distribuição espaço-temporal do aCDOM por meio da aplicação de um modelo bio-óptico em imagens TM/Landsat-5 de 1995 a 2010, e (iv) a análise das fontes possíveis de CDOM/DOM , assim como do comportamento/distribuição do aCDOM no FHR ao longo do tempo. Assim, o primeiro estudo desenvolvido nesta pesquisa foi o da parametrização do algoritmo maquinas de vetores de suporte (SVM) de acordo com as características da área de estudo para classificação supervisionada de LULC na bacia de contribuição do FHR. A detecção de mudança da classificação obtida para LULC demonstrou que a parametrização proposta para o SVM tornou o algoritmo capaz de diferenciar classes grandes e contínuas, classes estreitas e alongadas, além de áreas não contínuas e pequenas localizadas dentro de outra classe maior. A classificação obtida para o SVM apresentou boa avaliação estatística, com acurácia geral entre 86% e 96% para toda a série temporal, acurácia do produtor de 90%, acurácia do usuário maior do que 86% e índice Kappa entre 86% e 91%. Ainda, foi observado que o LULC desenvolvido na área de estudo se manteve relativamente estável ao longo da série histórica analisada. O segundo estudo realizado proporcionou o desenvolvimento de um modelo empírico em um comprimento de onda (485 nm) e uma razão de bandas (B4/B1) alternativos para estimativa de aCDOM via Rra_simulated para o TM/Landsat-5 (RMSE = 7%, Nash = 0.91). Este modelo também pôde identificar mesmo pequenas variações nos valores de reflectância via dados orbitais, assim como pode diferenciar variações sutis no aCDOM. Ainda, foram identificados dois padrões de comportamento da CDOM para o FHR: um associado ao LULC e à ocorrência de chuva/lixiviação, bem como outro relacionado à Clorofila-a (Chl-a) em situações de floração de algas. Os referidos estudos que compõe esta pesquisa foram padronizados como artigos científicos para a confecção deste documento. O primeiro estudo, sobre a parametrização do SVM, foi publicado na revista Modelling Earth Systems Environment – Springer (DOI 10.1007/s40808-016-0190-y). O segundo estudo, sobre a distribuição histórica do aCDOM está na etapa de revisão para futura submissão. / The dissolved organic matter (DOM) is a water compound related to water quality, since it has two sources: one allochthonous, related to terrestrial discharges that can be linked to humic acids, and another autochthonous, associated with river input and itself production, so related to or fulvic acids. The colored dissolved organic carbon (CDOM) is the colored fraction of DOM that could be used as a proxy for its occurrence in inland waters. The Funil hydroelectric reservoir (FHR) was chosen as the study site for this work. In this context, the general aim of this research was to identify and to evaluate the changes in CDOM absorption coefficient (aCDOM) at the water surface over time (1995 – 2010), and to understand its relationship with land cover land use (LULC) changes in FHR watershed. For match this goal, (i) a LULC historical mapping (1995 – 2010, with 5 years of interval) was made to change detection, (ii) a bio-optical model set and a new model were studied in order to estimate aCDOM from simulated reflectance (Rrs_simulated) for Thematic Mapper (TM) sensor, (iii) a aCDOM spatial and temporal distribution was obtained by applying a bio-optical model in TM/Landsat-5 imagery from 1995 to 2010, and (iv) the possible CDOM/DOM sources in FHR were found, as well aCDOM historical behavior/distribution over time was analysed. Thus, the first study was the support vector machine algorithm (SVM) parameterization according to study area characteristics to LULC supervised classification in FHR watershed. The obtained LULC change detection analysis demonstrates that the proposed SVM parameterization made the algorithm able to differentiate large and continuous classes, lengthy and thin areas, and non-continuous small areas located inside wide classes. The obtained classification had great statistics with overall accuracy among 86% and 98% over the time series, the producer accuracy of 90%, the user accuracy higher than 86%, and the Kappa statistics ranged from 86% to 91%. In addition, no significant changes in LULC were identified in the study site over all time series. The second study provides a bio-optical model at alternatives wavelength (485 nm) and a band ratio (B4/B1) for aCDOM estimation using simulated Rrs for TM/Landsat-5 (RMSE = 7%, Nash = 0.91). This model could identify even small variations in reflectance values from orbital data, as well as differentiate even slight alterations in aCDOM. Two significantly different aCDOM behaviors were also identified for FHR: one associated with LULC and rainfall/runoff occurrence, and other correlated to Chlorophyll-a high concentrations (Chl-a) in algal blooms situations. The referred studies that compose this research ware standardized as academic articles in this document. The first study, about SVM parameterization, was published yet in Modeling Earth Systems Environment – Springer (DOI 10.1007/s40808-016-0190-y). The second study, about aCDOM historical distribution is in the revision step to future submission.