La végétalisation d'espaces en zone urbaine nécessite l'utilisation de grandes quantités de ressource naturelle terreuse. Pour préserver cette ressource non renouvelable, le génie pédologique propose une stratégie de construction de Technosols fertiles à partir du recyclage de déchets et sous-produits. Les propriétés des Technosols sont alors fortement influencées par les matériaux technogéniques qui les constituent. La formulation de mélanges performants pour la croissance des végétaux urbains passe par une analyse scientifique préalable. La fertilité des mélanges et leur évolution au cours du temps peuvent être appréciées par l'étude du processus d'agrégation et du transfert d'éléments nutritifs lors des stades précoces de la pédogenèse. Le modèle expérimental de Technosol construit proposé dans la Thèse développe une méthodologie aboutissant à la sélection de 11 matériaux (ballasts, béton, boues de station d'épuration urbaine, briques, compost de boues et de déchets verts, déchets de balayage de rue, déchets de démolition, déchets verts, terres excavées de profondeur, sous produits papetiers) représentatifs des gisements de déchets recensés au niveau européen et compatibles avec la construction de sol fertile. Le potentiel fertile initial de chaque matériau pur et de certaines combinaisons de mélanges a été mesuré. Puis des expériences menées en conditions contrôlées ont permis d'évaluer l'effet de différents facteurs pédogénétiques (e.g. anthropique, climatique et biologique) sur les processus déterminant de la fertilité des Technosols construits. Les résultats indiquent (i) qu'il est possible de construire un Technosol fertile exclusivement à partir de deux ou trois déchets aux propriétés physico-chimiques complémentaires; (ii) que les propriétés des mélanges sélectionnés peuvent être modélisées à partir des propriétés initiales de leurs matériaux parents.(iii) que lors des premiers stades d'évolution pédogénétique des mélanges, des agrégats stables se forment en fonction de la nature et des propriétés des matériaux parents, (iv) que les transferts d'éléments nutritifs sont fortement dépendants de la nature des matières organiques et du procédé de mélange des particules entre elles. La libération d'éléments nutritifs (e.g. phosphore) serait liée à la taille et la quantité des agrégats formés et en corollaire à la mise en place d'une organisation porale. Les connaissances acquises sur le fonctionnement et l'évolution des Technosols construits à partir de déchets apportent des connaissances nouvelles pour le génie pédologique. La méthode de choix de déchets ainsi que le procédé de formulation de mélanges développés dans ces travaux permettent d'obtenir des mélanges voire des sols construits performants par rapport à des usages attendus. Les modèles d'évolution des mélanges permettent de prédire au cours du temps la fertilité physico-chimique des Technosols construits. Dans le cadre du programme SITERRE-ADEME (2010-2015), les résultats acquis constituent des bases incontournables dans le développement d'un outil d'aide à la décision pour les gestionnaires (e.g. collectivités, bureaux d'étude, entreprises) auquel doit être associée une expertise sur la construction de sol pour la production de biomasse végétale / Greening of urban spaces requires large amounts of arable soil which is a non-renewable resource. To preserve this resource, a strategy is proposed to build fertile Technosols from wastes and by-products by pedological engineering. The properties of Technosols are highly influenced by their constitutive technogenic materials. In order To create favourable mixtures of materials for urban plant growth a preliminary scientific analysis is required. The fertility of the mixtures and their evolution can be assessed by the study of the aggregation process and nutrients transfer during the first stage of pedogenesis. An experimental model of constructed Technosol is proposed in this work. From this model a methodology is developed for the selection of eleven constitutive materials (e.g. bricks, compost made of sludge and green waste, concrete, demolition rubble, excavated earth materials, green wastes, paper mill sludge, sewage sludge, street sweeping wastes, track ballast). Each of these materials is representative of wastes deposits listed European wide and they are suitable candidates for the construction of fertile soils. The fertility of each pure material and of selected mixtures has been determined. Thereafter, experiments under controlled conditions enabled to assess the impact of different pedogenesis factors (e.g. anthropogenic, climatic and biological) involved in the definition of the fertility of constructed Technosols. The results demonstrate (i) the feasibility of the formulation of fertile constructed Technosols exclusively with two or three wastes presenting contrasted physico-chemical properties; and (ii) that the properties of selected mixtures can be modelled using the initial properties of their constitutive parent materials ; (iii) that during the first stage of pedogenesis of the mixtures, depending on parent materials nature and properties, stable aggregates can be formed, (iv) that nutrients transfer are highly dependent on organic matter nature and the process of particles mixing. The delivery of nutrients (e.g. phosphorus) seems to be related to the amounts and size of the formed aggregates and, consequently, to the established porosity. The understanding of the functioning and evolution of Technosols constructed with waste materials provides new knowledge for the development of pedological engineering. The methodology of wastes selection and the mixing process developed in this work enables us to propose mixtures and constructed soils favourable to various uses. The evolution models of the mixtures developed in this work allow the prediction of the physico-chemical fertility of constructed Technosols. The results acquired during this thesis are the main basis of a decision support tool for green spaces operators developed in the framework of the research program SITERRE-ADEME (2010-2015). The use of this decision support tool for plant biomass production, has to be associated with an expertise in soil construction

A presente pesquisa teve por objetivo demonstrar quais processos pedogenéticos ocorrem na gênese e evolução de solos no setor noroeste do Estado do Paraná, mais especificamente a evolução de horizontes B níticos sobre B latossólicos em uma área de basaltos inseridos na faixa de transição litológica arenitos-basaltos deste setor do estado. A área de estudos é a bacia hidrográfica do córrego Gurupá, no município de Floraí/PR. Utilizamos técnicas e procedimentos de fotointerpretação para levantamento geológico com o objetivo de elucidar a distribuição do substrato, formas de relevo e solos associados, elaborando como produto final um Mapa Morfolitológico. Para a análise multiescalar da organização e dinâmica da cobertura pedológica utilizamos procedimentos propostos pela Análise Estrutural da Cobertura Pedológica. O sistema pedológico estudado apresenta um volume superficial arenoso e volumes subsuperficiais mais argilosos, com organizações em blocos poliédricos ou microagregados, bem distinguíveis em campo; a análise dos parâmetros físicos e químicos demonstrou uma diferenciação morfológica dos grãos de quartzo em profundidade e concentração heterogênea de elementos e óxidos nos perfis estudados. Com o auxílio de conceitos, técnicas e procedimentos da micromorfologia de solos, demonstramos que na área de estudos ocorre uma intensa dissolução geoquímica de grãos de quartzo, sob a forma de golfos de dissolução, separações plásmicas mais abundantes no contato entre os volumes arenoso e argiloso, com evolução em profundidade, e intensa acumulação de argila iluviada em subsuperfície, provocando reorganizações de núcleos microagregados em blocos poliédricos, com evolução ascendente. Em síntese, este sistema evolui em decorrência do transporte de matéria que promove reorganizações no interior da cobertura pedológica (processo de eluviação-iluviação), indicando que a área passa por um período de desequilíbrio pedobioclimático. / The goal of the present research is to show which pedogenetic processes take place in the genesis and evolution of soils in the northwest of the state of Paraná, aiming specifically on the formation of nitic horizons on top of latosolic horizons in a basaltic area, inserted in a lithological transition zone, between basalts and sandstones. The study area is the Gurupá Creek hydrographical basin, located in Floraí - PR. In this process, photointerpretation techniques and procedures were used for the geological survey, in order to elucidate the substratum´s distribution, landforms and associated soils. The final cartographic product is a Morpholithological Map. The Structural Analysis of the Pedological Coverage supplied us with the procedures which allowed the multi-scalar analysis of the organization and dynamics of the soil coverage. The pedological system studied in this research presents a sandy superficial volume, and an increase in clay content in the subsuperficial volumes, organized in polyhedral blocks or microaggregated structure, clearly distinguishable during the field work; the analysis of the physical and chemical parameters revealed a morphological difference between the quartz grains in depth and heterogeneous concentration of elements and oxides in the studied profiles. With the support of different concepts, techniques and procedures of soil micromorphology, we demonstrated that an intense geochemical dissolution of the quartz grains is currently taking place, in the form of dissolution gulfs, abundant plasmic separations in the contact of the sandy and argilic volumes, with an evolution in depth and intense illuviated clay accumulation in the subsurface, causing the reorganization of the microaggregated structure in polyhedral blocks, with an ascending evolution. In synthesis, this system evolves through the transportation of matter, which promotes reorganizations within the pedological coverage (elluviation/illuviation), indicating that the area is going through a period of pedobioclimatic imbalance.

Esta pesquisa investigou os processos de gênese dos NITOSSOLOS VERMELHOS Férricos, buscando compreender quais os fatores que levam a diferenciação entre Nitossolos típicos, nos quais encontramos a sequência de horizontes A-Bni-C e Nitossolos latossólicos, mais comuns, de sequência A-Bni-Bw-C. A área de estudos é a bacia do córrego Miringuava, situada no município de Maringá-PR. Esta pequena bacia se insere em um setor da bacia do ribeirão Pinguim no qual ocorre uma transição, entre duas áreas de domínio latossólico, uma no alto curso do Pinguim, outra no baixo curso. A área apresenta-se dominada por Nitossolos e por associações entre Cambissolos e Neossolos Litólicos, que ocorrem devido à presença de diques de diabásio relacionados aos derrames basálticos da Formação Serra Geral. Para atingir este objetivo, investigamos a relação entre a declividade e a posição destes solos nas vertentes, a ocorrência de transporte de argila no interior destes perfis e sua eventual relação com a formação dos horizontes B níticos (Bni) e por fim, a relação da evolução destes sistemas pedológicos com a evolução do relevo regional. Os procedimentos adotados no estudo seguem a abordagem da Análise Estrutural da Cobertura Pedológica, proposta por Boulet (1982 a, b, c). Os resultados mostram que há uma relação entre declividade e a posição destes solos na vertente, embora não seja possível estabelecer um limite que possa ser extrapolado para toda a bacia do Pinguim. Revelam ainda indícios que apontam para processos de eluviação/iluviação nos perfis estudados e, por fim, que provavelmente os horizontes Bni se formaram a partir de antigos horizontes B latossólicos (Bw), como os encontrados no alto curso do ribeirão pinguim, e que há um processo atual de degradação dos horizontes Bni, que ocorre através da fragmentação de sua estrutura poliédrica em uma estrutura microagregada, sugerindo que há um processo de latossolização destes sistemas, que provavelmente evoluirão para uma cobertura pedológica semelhante à encontrada no setor do baixo curso do ribeirão Pinguim, dominado por Latossolos eutróficos. / This research investigated the genetic processes which give origin to the Red ferric Nitisols, trying to understand which factors lead to the differentiation between the typical Nitisols, with a horizon sequence A-Bni-C and the latosolic Nitisols, the most common type, with an A-Bni-Bw-C horizon sequence. The study area is the Miringuava Creek basin, located in the municipality of Maringá-PR, Brazil. This small hydrographic basin is placed in a sector of the Pinguim Creek basin, in which occurs a transition between two sectors dominated by Latosols, one in the high course of the Pinguim Creek and the other in the low course. The area is dominated by Nitisols and associations of shallow, poorly developed soils, which occur due to the presence of diabase dikes related to the basalts of the Serra Geral Formation. In order to accomplish the goal of this work, we investigated the relationship between slope and the positions of the soils in the hillslopes, clay transportation within the soil systems and finally, the relation between soil coverage and regional landform evolution. The procedures adopted for this research are based on the Structural Analisys of the Pedologic Coverage, proposed by Boulet (1982, a, b, c). The results show a relationship between slope and soil position, although it wasn´t possible to establish a limit which could be extrapolated for the entire area of the Pinguim Creek basin. The results also reveal evidence which point towards clay migration within the soil profiles studied in this work and finally, point to an evolution process in which the nitic horizons are formed from older latosolic horizons, such as the ones found in highest sectors of the Pinguim Creek basin, and that there is a present process of degradation of the nitic horizons, which through the fragmentation of the blocky structures into microgranular ones, suggesting that the Nitisols are evolving into younger eutrofic Latosols, similar to the ones found in the sectors of the low course of the Pinguim Creek.

Mapas pedológicos são importantes fontes de informação necessárias à agricultura, mas praticamente inexistentes em escalas adequadas para o Brasil, e seu levantamento pelo método convencional para a demanda brasileira é inviável. Como alternativa ao problema, mapeamento pedológico digital apresenta-se como uma área do conhecimento que envolve as relações das informações de campo, laboratório e pontuais de solos com métodos quantitativos via imagens de satélite e atributos do relevo para inferir atributos e classes. A literatura destaca, portanto, a importância do estudo da posição espacial de pontos amostrais na estimativa de atributos do solo a partir dos valores espectrais de imagens de satélite, aliado a isso, faz-se importante o cruzamento dos atributos do solo estimados e espacializados para chegar a classes de solo. Face ao exposto, o objetiva-se o desenvolvimento de uma técnica via imagem de satélite, dados espectrais e atributos do relevo, integrados por lógica booleana, para determinar mapas pedológicos. O trabalho foi realizado no município de Rio das Pedras, SP e entornos, numa área total de 47.882 ha. Onde, realizou-se processamento de imagens de satélites multitemporais, para obtenção da informação espectral da superfície de solo exposto. Esta informação foi correlacionada com espectro de laboratório de pontos amostrais em subsuperfície (profundidade 80-100 cm) e estimou-se os espectros simulando bandas de satélite para locais desconhecidos. Elaborou-se uma chave de classificação de solos por cruzamento de mapas de atributos via lógica booleana, onde definiu os seguintes atributos a serem mapeados: argila, V% e matéria orgânica (M.O) na profundidade 0-20 cm e argila, CTC, V%, m%, Al, ferro total, matiz, valor e croma na profundidade 80-100 cm. As estimativas de espectros em subsuperfície e dos atributos dos solos nas duas profundidades foram realizadas pela técnica multivariada regressão geograficamente ponderada (GWR), que teve seu desempenho preditivo avaliado pela comparação com desempenho preditivo da técnica de regressão linear múltipla (MRL). Os resultados mostraram correlação entre os espectros das duas profundidades, com R2 de validação acima 0.6. Argila (0-20 e 80-100 cm), matiz, valor e croma foram os atributos do solo que obtiveram as melhores estimativas com R2 acima 0.6. A técnica multivariada GWR obteve-se desempenho superior ao MRL. O mapa pedológico digital comparado aos mapas de solos detalhados de levantamentos convencionais obteve índice kappa de 34.65% e acurácia global de 54,46%. Tal resultado representa um nível regular de classificação. Por outro lado, deve se considerar que se trata de uma região de alta complexidade geológica e compreendendo heterogeneidade de solos. A técnica desenvolvida mostra-se com potencial de evolução no mapeamento digital de solos à medida que forem evoluindo as estimativas de atributos de solos e ajustes nos critérios da chave de classificação. / Soil maps are important sources of information necessary for agriculture, but practically absent in appropriate scales for Brazil, and its mapping by the conventional method for the brazilian demand is impracticable. How an alternative to the problem, digital pedological mapping appears as an area of knowledge that involves the relationship of field information, laboratory and point of soils with quantitative methods by satellite images and relief attributes to predict attributes and classes. The literature highlights therefore the importance of studying the spatial position of sampling points in the estimation of soil attributes from spectral values of satellite images, combined to this, is an important the crossing of the estimated and spatialized soil attributes to get the soil classes. In view of exposed, the objective is the development of a technique satellite image, spectral data and attributes of relief, integrated by boolean logic to determine soil maps. The work was carried out in Rio das Pedras county, SP, and surroundings, in a total area of 47,882 ha. Which was held processing multitemporal satellite images, to obtain spectral information of exposed soil surface. This information was correlated with laboratory spectra of sample points in the subsurface (depth 80-100 cm) and was estimated spectra simulating satellite bands to unknown locations. Produced is a soil classification key for cross attribute maps by boolean logic, which defines the following attributes to be mapped: clay, cation saturation and organic matter (OM) in the 0-20 cm depth and clay, CEC, cation saturation, aluminiu saturation, Al, total iron, hue, value and chroma in depth 80-100 cm. The estimates spectra subsurface and soil attributes in two depths were performed by multivariate technique geographically weighted regression (GWR), which had its predictive performance is evaluated by comparison with predictive performance of multiple linear regression (MRL). The results showed a correlation between the spectra of the two depths, with validation R2 above 0.6. Clay (0-20 and 80-100 cm), hue, value and chroma were the soil attributes obtained the best estimates R2 above 0.6. The GWR multivariate technique yielded better performance than MRL. The digital soil map compared to the detailed soil maps of conventional surveys obtained kappa index of 34.65% and overall accuracy of 54.46%. This result is a regular level of classification. On the other hand, it must be considered that it is a highly complex geological region and comprising heterogeneity of soils. The technique developed shows with potential developments in digital soil mapping as they evolve estimates of soil attributes and adjustments to the classification key criteria.

A presente pesquisa teve por objetivo demonstrar quais processos pedogenéticos ocorrem na gênese e evolução de solos no setor noroeste do Estado do Paraná, mais especificamente a evolução de horizontes B níticos sobre B latossólicos em uma área de basaltos inseridos na faixa de transição litológica arenitos-basaltos deste setor do estado. A área de estudos é a bacia hidrográfica do córrego Gurupá, no município de Floraí/PR. Utilizamos técnicas e procedimentos de fotointerpretação para levantamento geológico com o objetivo de elucidar a distribuição do substrato, formas de relevo e solos associados, elaborando como produto final um Mapa Morfolitológico. Para a análise multiescalar da organização e dinâmica da cobertura pedológica utilizamos procedimentos propostos pela Análise Estrutural da Cobertura Pedológica. O sistema pedológico estudado apresenta um volume superficial arenoso e volumes subsuperficiais mais argilosos, com organizações em blocos poliédricos ou microagregados, bem distinguíveis em campo; a análise dos parâmetros físicos e químicos demonstrou uma diferenciação morfológica dos grãos de quartzo em profundidade e concentração heterogênea de elementos e óxidos nos perfis estudados. Com o auxílio de conceitos, técnicas e procedimentos da micromorfologia de solos, demonstramos que na área de estudos ocorre uma intensa dissolução geoquímica de grãos de quartzo, sob a forma de golfos de dissolução, separações plásmicas mais abundantes no contato entre os volumes arenoso e argiloso, com evolução em profundidade, e intensa acumulação de argila iluviada em subsuperfície, provocando reorganizações de núcleos microagregados em blocos poliédricos, com evolução ascendente. Em síntese, este sistema evolui em decorrência do transporte de matéria que promove reorganizações no interior da cobertura pedológica (processo de eluviação-iluviação), indicando que a área passa por um período de desequilíbrio pedobioclimático. / The goal of the present research is to show which pedogenetic processes take place in the genesis and evolution of soils in the northwest of the state of Paraná, aiming specifically on the formation of nitic horizons on top of latosolic horizons in a basaltic area, inserted in a lithological transition zone, between basalts and sandstones. The study area is the Gurupá Creek hydrographical basin, located in Floraí - PR. In this process, photointerpretation techniques and procedures were used for the geological survey, in order to elucidate the substratum´s distribution, landforms and associated soils. The final cartographic product is a Morpholithological Map. The Structural Analysis of the Pedological Coverage supplied us with the procedures which allowed the multi-scalar analysis of the organization and dynamics of the soil coverage. The pedological system studied in this research presents a sandy superficial volume, and an increase in clay content in the subsuperficial volumes, organized in polyhedral blocks or microaggregated structure, clearly distinguishable during the field work; the analysis of the physical and chemical parameters revealed a morphological difference between the quartz grains in depth and heterogeneous concentration of elements and oxides in the studied profiles. With the support of different concepts, techniques and procedures of soil micromorphology, we demonstrated that an intense geochemical dissolution of the quartz grains is currently taking place, in the form of dissolution gulfs, abundant plasmic separations in the contact of the sandy and argilic volumes, with an evolution in depth and intense illuviated clay accumulation in the subsurface, causing the reorganization of the microaggregated structure in polyhedral blocks, with an ascending evolution. In synthesis, this system evolves through the transportation of matter, which promotes reorganizations within the pedological coverage (elluviation/illuviation), indicating that the area is going through a period of pedobioclimatic imbalance.

Esta pesquisa investigou os processos de gênese dos NITOSSOLOS VERMELHOS Férricos, buscando compreender quais os fatores que levam a diferenciação entre Nitossolos típicos, nos quais encontramos a sequência de horizontes A-Bni-C e Nitossolos latossólicos, mais comuns, de sequência A-Bni-Bw-C. A área de estudos é a bacia do córrego Miringuava, situada no município de Maringá-PR. Esta pequena bacia se insere em um setor da bacia do ribeirão Pinguim no qual ocorre uma transição, entre duas áreas de domínio latossólico, uma no alto curso do Pinguim, outra no baixo curso. A área apresenta-se dominada por Nitossolos e por associações entre Cambissolos e Neossolos Litólicos, que ocorrem devido à presença de diques de diabásio relacionados aos derrames basálticos da Formação Serra Geral. Para atingir este objetivo, investigamos a relação entre a declividade e a posição destes solos nas vertentes, a ocorrência de transporte de argila no interior destes perfis e sua eventual relação com a formação dos horizontes B níticos (Bni) e por fim, a relação da evolução destes sistemas pedológicos com a evolução do relevo regional. Os procedimentos adotados no estudo seguem a abordagem da Análise Estrutural da Cobertura Pedológica, proposta por Boulet (1982 a, b, c). Os resultados mostram que há uma relação entre declividade e a posição destes solos na vertente, embora não seja possível estabelecer um limite que possa ser extrapolado para toda a bacia do Pinguim. Revelam ainda indícios que apontam para processos de eluviação/iluviação nos perfis estudados e, por fim, que provavelmente os horizontes Bni se formaram a partir de antigos horizontes B latossólicos (Bw), como os encontrados no alto curso do ribeirão pinguim, e que há um processo atual de degradação dos horizontes Bni, que ocorre através da fragmentação de sua estrutura poliédrica em uma estrutura microagregada, sugerindo que há um processo de latossolização destes sistemas, que provavelmente evoluirão para uma cobertura pedológica semelhante à encontrada no setor do baixo curso do ribeirão Pinguim, dominado por Latossolos eutróficos. / This research investigated the genetic processes which give origin to the Red ferric Nitisols, trying to understand which factors lead to the differentiation between the typical Nitisols, with a horizon sequence A-Bni-C and the latosolic Nitisols, the most common type, with an A-Bni-Bw-C horizon sequence. The study area is the Miringuava Creek basin, located in the municipality of Maringá-PR, Brazil. This small hydrographic basin is placed in a sector of the Pinguim Creek basin, in which occurs a transition between two sectors dominated by Latosols, one in the high course of the Pinguim Creek and the other in the low course. The area is dominated by Nitisols and associations of shallow, poorly developed soils, which occur due to the presence of diabase dikes related to the basalts of the Serra Geral Formation. In order to accomplish the goal of this work, we investigated the relationship between slope and the positions of the soils in the hillslopes, clay transportation within the soil systems and finally, the relation between soil coverage and regional landform evolution. The procedures adopted for this research are based on the Structural Analisys of the Pedologic Coverage, proposed by Boulet (1982, a, b, c). The results show a relationship between slope and soil position, although it wasn´t possible to establish a limit which could be extrapolated for the entire area of the Pinguim Creek basin. The results also reveal evidence which point towards clay migration within the soil profiles studied in this work and finally, point to an evolution process in which the nitic horizons are formed from older latosolic horizons, such as the ones found in highest sectors of the Pinguim Creek basin, and that there is a present process of degradation of the nitic horizons, which through the fragmentation of the blocky structures into microgranular ones, suggesting that the Nitisols are evolving into younger eutrofic Latosols, similar to the ones found in the sectors of the low course of the Pinguim Creek.

This research puts forward as its central subject an inquiry into the existence of an underground lateral flow capable of carrying particles that leads to morfogenetical implications. Regarding the pertinence to this analysis of a survey by Werlang et al. (2014), this project builds on the conclusions reached by the application of the pedological cover structural analysis in a toposequence. From these outcomes, as well as due to the significant finding of a notorious low hydraulic conductivity of the underground horizons proven in trials, it was possible identify a lateral flow predominantly on the eluvial horizon. In an area next to that the mentioned study took place, we selected a hillslope to proceed a preliminary topographic survey to define the hillslope geomorphic nature and set up the geomorphic breaking points of this hillslope. Subsequently, this allowed to conduct the soil sounding along the toposequence of eleven points in these geomorphic breaking points, determining depth and thickness of the present horizons and collecting samples for laboratory analysis. Similarly, the morphological description of the probed profiles was performed. After this stage of field works, a new topographic survey was conducted designed to locate, within the mentioned area, the probing points aiming at obtaining a profile of the hillslope topossequence segment data. This procedure allowed to obtain a bidimensional analysis of the pedological cover and enabled to develop several substantial inferences. Taking into account the results of this analysis, we proceed to characterize, both in field and laboratory, the present litology condition in the area on the Santa Maria Formation. The samples obtained in field allowed to accomplish the granulometrical characterization, and next, tabulate these data. In this way, the discussion could identify gradients of concentration from different granulometrical grades, which were then used to define a dynamics based on surface and underground flows supporting a wide discussion engaged thereof. The presence of positive gradients, albeit tenuous, in the clay fraction down the slope, afforded to infer the existence of a subsurface flow with transport and further accumulation of material on top of the B horizon of profiles located at lower levels. Accordingly, this allowed to testify the validity of purpose of this study, noting however the presence of two distinct litologies from the Santa Maria Formation whose permeability has shown that the dynamics of the hillslope is highly complex insomuch as inserted in the landscape as a whole. / O presente estudo propõe a investigação da existência de um fluxo lateral subsuperficial carreador de partículas com implicações morfogenéticas. Considerando a pertinência para nossa análise de um trabalho de Werlang et al. (2014), este projeto toma como base as conclusões obtidas com a aplicação da análise estrutural da cobertura pedológica em uma topossequência. A partir dessas considerações, bem como da significativa constatação de uma notória baixa condutividade hidráulica dos horizontes subsuperficiais comprovada em ensaios, foi possível identificar um fluxo lateral predominante no horizonte E ao longo da topossequência. Em uma área próxima a do estudo mencionado, foi selecionado um segmento de vertente a partir do qual se procedeu ao levantamento topográfico preliminar e definiu-se os pontos de ruptura geomórfica deste segmento de vertente. Subsequentemente, foram realizadas sondagens ao longo da topossequência nos pontos destas rupturas geomórficas, determinando profundidade e espessura dos horizontes presentes e coletando amostras para análise laboratorial. Foi realizada também a descrição morfológica dos perfis sondados. Finalizada esta etapa dos trabalhos de campo, efetuou-se um novo levantamento destinado a situar, dentro da área referida, os pontos de sondagem visando possibilitar a obtenção de um perfil da topossequência do segmento de vertente. O procedimento permitiu uma análise bidimensional da cobertura pedológica que subsidiou inferências significativas. Contabilizando os resultados dessa análise, foi caracterizada em campo e em laboratório a situação das litologias presentes na área relativa à Formação Santa Maria. Com as amostras resultantes deste procedimento foi possível realizar a análise granulométrica, sendo a seguir tabulados e discutidos os dados obtidos. Foi possível então identificar gradientes de concentrações das diferentes classes granulométricas, que foram utilizados para definir uma dinâmica de fluxos em superfície e subsuperfície subsidiando as discussões. A presença de gradientes positivos, ainda que tênues, na fração argila no sentido do declive da vertente, possibilitou inferir a existência de um fluxo subsuperficial com carreamento e acúmulo de materiais no topo do horizonte B dos perfis situados em cotas inferiores. Isso permitiu constatar a validade do propósito deste estudo, observando que a presença de duas litologias de permeabilidade distintas tenha demonstrado que a dinâmica de uma vertente é invariavelmente complexa, visto que inserida no todo da paisagem e contemplando mais de um fator determinante.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study was conducted in a remnant forest Subtropical Seasonal Forest on the edge of the Plateau of Rio Grande do Sul in Itaara containing two stages of succession, secondary forest and capoeira, having as main objective to analyze floristic and soil characteristics. This dissertation was divided into two studies, with specific objectives of characterize the forest as floristic composition, phytosociology and diversity (Study 1) and to examine relationships between the physiognomy and community structure of vegetation with pedological and topographical environment (Study 2). In secondary forest 23 sampling units were placed and 10 units in capoeira with dimensions of 10 x 20 m, where the vegetation was sampled in three classes of inclusion, in the two smaller classes were considered the natural regeneration of individuals with smaller diameters than 5 cm and in largest class was considered the tree stratum of individuals with diameters larger than 5 cm, and held the classification and morphological characterization of soils. In floristic composition were found 87 species belonging to 36 families and in the analysis phytosociological of the tree stratum, the secondary forest had a density of 2052 ind.ha-1 and basal area of 38.50 m².ha-1, while the capoeira 2105 ind.ha-1 and 14.24 m².ha-1 of basal area. Soil characterization of the sampled area resulted in the classification of four types of soils, Neossolo Litólico, Neossolo Regolítico, Cambissolo Háplico and Argissolo Vermelho. Using principal component analysis and cluster analysis for the soil variables were obtained three groups of plots in each fragment with pedological characteristics and physiognomy and community structure of vegetation distincts. Through the canonical correspondence analysis it was observed that the species are distributed according to the variation of pedological attributes, conditioned by the relief of the area. / O presente estudo foi realizado em um remanescente florestal de Floresta Estacional Subtropical no Rebordo do Planalto do Rio Grande do Sul, em Itaara, contendo dois estágios de sucessão: floresta secundária e capoeira, tendo como objetivo principal analisar suas características florísticas e pedológicas. Dividiu-se essa dissertação em dois estudos, com objetivos específicos de caracterizar a floresta quanto a composição florística, fitossociologia e diversidade (Estudo 1) e verificar as relações entre a estrutura fisionômica e comunitária da vegetação com o ambiente pedológico e topográfico (Estudo 2). Na floresta secundária foram alocadas 23 unidades amostrais e na capoeira 10 unidades, com dimensões de 10 x 20 m, nas quais foi amostrada a vegetação em três classes de inclusão, sendo que nas duas classes menores foram considerados os indivíduos da regeneração natural com diâmetros menores que 5 cm e na classe maior foi considerado o estrato arbóreo com indivíduos com diâmetros maiores que 5 cm; e realizada a classificação e a caracterização morfológica dos solos. Na composição florística, foram encontradas 87 espécies pertencentes a 36 famílias e na análise fitossociológica da classe do estrato arbóreo, a floresta secundária apresentou densidade de 2052 ind.ha-1 e área basal de 38,50 m²ha-1, enquanto a capoeira 2105 ind.ha-1 de densidade e 14,24 m²ha-1 de área basal. A caracterização dos solos da área amostral resultou na classificação de quatro tipos de solos, sendo eles o Neossolo Litólico, o Neossolo Regolítico, o Cambissolo Háplico e o Argissolo Vermelho. Utilizando a análise de componentes principais e de agrupamento para as variáveis de solo foram obtidos três grupos de parcelas em cada fragmento com características pedológicas e estrutura fisionômica e comunitária da vegetação distintas. Através da análise de correspondência canônica foi possível observar que as espécies distribuem-se em função da variação dos atributos pedológicos, condicionados pelo relevo da área.

Mapas pedológicos são importantes fontes de informação necessárias à agricultura, mas praticamente inexistentes em escalas adequadas para o Brasil, e seu levantamento pelo método convencional para a demanda brasileira é inviável. Como alternativa ao problema, mapeamento pedológico digital apresenta-se como uma área do conhecimento que envolve as relações das informações de campo, laboratório e pontuais de solos com métodos quantitativos via imagens de satélite e atributos do relevo para inferir atributos e classes. A literatura destaca, portanto, a importância do estudo da posição espacial de pontos amostrais na estimativa de atributos do solo a partir dos valores espectrais de imagens de satélite, aliado a isso, faz-se importante o cruzamento dos atributos do solo estimados e espacializados para chegar a classes de solo. Face ao exposto, o objetiva-se o desenvolvimento de uma técnica via imagem de satélite, dados espectrais e atributos do relevo, integrados por lógica booleana, para determinar mapas pedológicos. O trabalho foi realizado no município de Rio das Pedras, SP e entornos, numa área total de 47.882 ha. Onde, realizou-se processamento de imagens de satélites multitemporais, para obtenção da informação espectral da superfície de solo exposto. Esta informação foi correlacionada com espectro de laboratório de pontos amostrais em subsuperfície (profundidade 80-100 cm) e estimou-se os espectros simulando bandas de satélite para locais desconhecidos. Elaborou-se uma chave de classificação de solos por cruzamento de mapas de atributos via lógica booleana, onde definiu os seguintes atributos a serem mapeados: argila, V% e matéria orgânica (M.O) na profundidade 0-20 cm e argila, CTC, V%, m%, Al, ferro total, matiz, valor e croma na profundidade 80-100 cm. As estimativas de espectros em subsuperfície e dos atributos dos solos nas duas profundidades foram realizadas pela técnica multivariada regressão geograficamente ponderada (GWR), que teve seu desempenho preditivo avaliado pela comparação com desempenho preditivo da técnica de regressão linear múltipla (MRL). Os resultados mostraram correlação entre os espectros das duas profundidades, com R2 de validação acima 0.6. Argila (0-20 e 80-100 cm), matiz, valor e croma foram os atributos do solo que obtiveram as melhores estimativas com R2 acima 0.6. A técnica multivariada GWR obteve-se desempenho superior ao MRL. O mapa pedológico digital comparado aos mapas de solos detalhados de levantamentos convencionais obteve índice kappa de 34.65% e acurácia global de 54,46%. Tal resultado representa um nível regular de classificação. Por outro lado, deve se considerar que se trata de uma região de alta complexidade geológica e compreendendo heterogeneidade de solos. A técnica desenvolvida mostra-se com potencial de evolução no mapeamento digital de solos à medida que forem evoluindo as estimativas de atributos de solos e ajustes nos critérios da chave de classificação. / Soil maps are important sources of information necessary for agriculture, but practically absent in appropriate scales for Brazil, and its mapping by the conventional method for the brazilian demand is impracticable. How an alternative to the problem, digital pedological mapping appears as an area of knowledge that involves the relationship of field information, laboratory and point of soils with quantitative methods by satellite images and relief attributes to predict attributes and classes. The literature highlights therefore the importance of studying the spatial position of sampling points in the estimation of soil attributes from spectral values of satellite images, combined to this, is an important the crossing of the estimated and spatialized soil attributes to get the soil classes. In view of exposed, the objective is the development of a technique satellite image, spectral data and attributes of relief, integrated by boolean logic to determine soil maps. The work was carried out in Rio das Pedras county, SP, and surroundings, in a total area of 47,882 ha. Which was held processing multitemporal satellite images, to obtain spectral information of exposed soil surface. This information was correlated with laboratory spectra of sample points in the subsurface (depth 80-100 cm) and was estimated spectra simulating satellite bands to unknown locations. Produced is a soil classification key for cross attribute maps by boolean logic, which defines the following attributes to be mapped: clay, cation saturation and organic matter (OM) in the 0-20 cm depth and clay, CEC, cation saturation, aluminiu saturation, Al, total iron, hue, value and chroma in depth 80-100 cm. The estimates spectra subsurface and soil attributes in two depths were performed by multivariate technique geographically weighted regression (GWR), which had its predictive performance is evaluated by comparison with predictive performance of multiple linear regression (MRL). The results showed a correlation between the spectra of the two depths, with validation R2 above 0.6. Clay (0-20 and 80-100 cm), hue, value and chroma were the soil attributes obtained the best estimates R2 above 0.6. The GWR multivariate technique yielded better performance than MRL. The digital soil map compared to the detailed soil maps of conventional surveys obtained kappa index of 34.65% and overall accuracy of 54.46%. This result is a regular level of classification. On the other hand, it must be considered that it is a highly complex geological region and comprising heterogeneity of soils. The technique developed shows with potential developments in digital soil mapping as they evolve estimates of soil attributes and adjustments to the classification key criteria.

Les aménagements hydrauliques du Rhin ont fortement modifié le fonctionnement hydrologique des zones alluviales et provoqué la déconnexion de la plupart des bras du Rhin et des forêts alluviales. Des opérations de ré-inondation des secteurs déconnectés du fleuve ont été menées dans un objectif à la fois de rétention de crue et de submersion écologique qui devraient permettre à ces zones de retrouver tout ou partie de leur fonctionnalité. Le polder d’Erstein est un secteur forestier expérimental pour le suivi de l’impact des ré-inondations des zones alluviales. Les inondations du polder par les eaux de Rhin sont susceptibles d’en modifier le fonctionnement hydrologique (écoulements de surface, échanges nappe-rivière, recharge de la nappe …). L’objectif général de ces recherches est l’analyse et la quantification des transferts hydriques dans un aquifère poreux dans un contexte de ré-inondation. Pour ce faire nous avons réalisé des simulations numériques de l’écoulement à l’aide du code de calcul Feflow (Finite element subsurface flow system), qui ont été validées par les données hydrogéologiques mesurées in situ. Ce travail est organisé en cinq volets. Le point de départ est un état de l’art du fonctionnement, de la structure des zones alluviales et des mécanismes du transfert hydrique dans ces zones. La deuxième partie, fournit une présentation détaillée du site expérimental sur lequel une mission de suivi scientifique a débuté en 2003 et ainsi fourni une importante base de données hydrologiques (eaux de surface et eaux souterraines). Ces données ont servi à caractériser les écoulements d’eau en zone non saturée. La troisième partie est consacrée à la construction du modèle hydrodynamique. Compte tenu de l’importance du réseau des anciens bras du Rhin alimentées par la nappe existant à l’intérieur du polder, la question des échanges cours d’eau-nappe a été abordée. Hormis la recharge de la nappe par les cours d’eau, une part importante de l’infiltration d’eau depuis la surface du sol lors des inondations contribue à la recharge. Pour quantifier cette part, nous avons développé une approche pédologique originale afin de caractériser les hétérogénéités des sols par des paramètres hydrodynamiques. Ces hétérogénéités qui varient spatialement sur le polder ont une influence significative sur les flux verticaux et les temps de résidence de l’eau dans la zone non saturée. Les résultats obtenus en 1D ont ensuite été appliqués à toute la superficie du polder d’Erstein avec l’objectif de quantifier l’ensemble des écoulements à cette échelle. Différents scénarios d’hétérogénéité proposés se fondent sur une complexification de la structure de l’aquifère poreux, afin d’évaluer l’impact des hétérogénéités du sol sur le transfert hydrique dans le polder d’Erstein. / The hydraulic management of the Rhine has drastically modified the hydrological functioning of alluvial zones and caused the disconnection of most side-channels of the Rhine and alluvial forests. The re-flooding restoration works of the disconnected sectors are planned with objective of both the retention of flood and of ecological flooding which should allow these zones to recover all or part of their functionality.The Erstein polder is a forested experimental area for monitoring the impact of the alluvial zones re-flooding. The flooding of the Rhine plain may modify its hydrological functioning in terms of runoff, groundwater-river exchanges and groundwater recharge. Our general objective is to analyze and quantify water flux in an unsaturated porous aquifer. Therefore, based on the given hydraulic and hydrogeological conditions of the study site, we performed numerical flow simulations using the finite element model Feflow 5.3.This work is structured in five chapters. The starting point is a state of the art about the functioning and the structure of alluvial zones and the mechanisms of water flux in these areas. The second chapter presents the experimental site. A scientific monitoring mission has been implemented on the polder site and an extensive data base of hydrological measurements (surface and groundwater) was created. This data base was used to characterize the water flux in the unsaturated zone. The third chapter is devoted to the construction of the hydrodynamic model. Given the importance of the side channels network supplied by the existing groundwater inside the polder, the water exchange between surface water and groundwater was discussed. Apart from the groundwater recharge by streams, a significant infiltration of water from the soil surface during flooding contributes to groundwater recharge. To quantify this part, we developed an original approach in order to characterize the heterogeneities of soils using hydrodynamic model parameters. These heterogeneities that vary spatially on the polder have a significant influence on the vertical flow and the residence time of water from the ground surface to the groundwater. The results obtained in 1D were then used to model the influence of soil heterogeneities of the entire area of the study site on water infiltration during inundation event and groundwater recharge. Different scenarios of heterogeneity were used to render the structure of the porous aquifer progressively more complex in order to evaluate the impact of the heterogeneities on water flux in the vadose zone of the Erstein polder.