Discrimination of geomorphic surfaces with multivariate analysis of soil attributes in sandstone - basalt lithosequence

O conceito de superfície geomórfica permite uma interligação entre os diferentes ramos da ciência do solo, tais como geologia, geomorfologia e pedologia. Esta associação favorece a compreensão da distribuição espacial dos solos na paisagem, e torna possível compreender o comportamento dos atributos do solo, que estão principalmente relacionadas com a estratigrafia e formas do relevo. Assim, este estudo visa à aplicação da estatística multivariada para categorizar superfícies geomórficas em uma litossequência arenito-basalto, de modo a fornecer uma base para a avaliação do solo em áreas afins. A área de estudo está localizada no município de Pereira Barreto, São Paulo, Brasil. A área escolhida possui 530 hectares, onde foram localizadas e mapeadas três superfícies geomórficas (I, II e III). Na área, 134 amostras foram coletadas nas profundidades de 0,0-0,2 m e 0,8-1,0 m, foram determinados os conteúdos de areia, silte e argila, pH em CaCl2, conteúdo de MO, P, Ca, Mg, K, Al e H+Al. Com base nos resultados, foram realizadas a análise univariada e multivariada de variância, clusters e principal componente, a fim de comparar as três superfícies geomórficas. A análise estatística univariada dos atributos do solo não foi eficiente na identificação das três superfícies geomórficas. Utilizando-se os atributos físicos e químicos do solo, as técnicas estatísticas multivariada permitiram à separação dos três grupos de corpos naturais do solo que foram equivalentes as três superfícies geomórficas mapeadas. Estes resultados são interessantes, pois demonstram a viabilidade da utilização de classificação numérica das superfícies geomórficas para ajudar no mapeamento de solo.

Clay mineralogy and magnetic susceptibility of Oxisols in geomorphic surfaces

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Relações solo-paisagem em uma litosseqüência arenito-basalto na região de Pereira Barreto, SP

Os objetivos deste trabalho foram estudar as relações solo-paisagem em uma litosseqüência de transição arenito-basalto e verificar a similaridade dos limites de superfícies geomórficas mapeados no campo com os limites mapeados a partir de técnicas geoestatísticas. Foi realizado o mapeamento de uma área de 530 ha, utilizando-se equipamento de GPS, e em seguida elaborou-se o Modelo de Elevação Digital, que possibilitou o estabelecimento da transeção de 2.100 m a partir do topo. Ao longo da transeção, o terreno foi estaqueado a intervalos regulares de 50 m, nos quais foram realizadas medidas da altitude para confecção do perfil altimétrico. As superfícies geomórficas foram identificadas e delimitadas conforme critérios topográficos e estratigráficos, com base em intensas investigações de campo. Coletaram-se amostras de solo em pontos laterais em 67 locais, nas superfícies geomórficas identificadas, nas profundidades de 0,0-0,25 m e 0,80-1,00 m. Além disso, foram abertas trincheiras nos segmentos de vertente inseridos nas superfícies geomórficas mapeadas. As amostras coletadas foram analisadas quanto a densidade do solo, textura, Ca2+, K+, Mg2+, SB, CTC, V, pH (água e KCl), SiO2, Al2O3 e Fe2O3 (ataque por H2SO4), óxidos de Fe livres extraído com ditionito-citrato-bicarbonato e ferro mal cristalizado extraídos com oxalato de amônio. A fração argila desferrificada foi analisada por difração de raios X. A compartimentação da paisagem em superfícies geomórficas e a identificação do material de origem mostraram-se bastante eficientes para entendimento da variação dos atributos do solo. A análise individual desses atributos por meio de estatística univariada auxiliou na discriminação das três superfícies geomórficas. O uso de técnicas de geoestatística permitiu a confirmação de que mesmo os atributos do solo apresentaram limites próximos aos das superfícies geomórficas.

Superfícies geomórficas e atributos de Latossolos em uma seqüência Arenítico-Basáltica da região de Jaboticabal (SP)

Em um segmento de vertente com substrato de arenito em contato com basalto, regionalmente muito freqüente, pretendeu-se não só relacionar as superfícies geomórficas com os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos Latossolos nelas encontrados, mas também testar métodos geoestatísticos para localização de limites dessas superfícies. Usando critérios geomorfológicos, três superfícies foram identificadas e topograficamente caracterizadas. Os solos foram amostrados, a intervalos regulares de 25 m, na profundidade de 0,6 a 0,8 m (topo do horizonte B), em uma transeção de 1.700 m perfazendo 109 pontos. Nas amostras, foram analisados: densidade de partículas, granulometria, CTC do solo, CTC da argila, Fe total da argila (ataque por H2SO4) e óxidos de Fe livres (por dissolução seletiva). A fração argila desferrificada foi analisada por difração de raios X. Com base na estratigrafia e variações do relevo local, foram identificadas e diferenciadas, no campo, três superfícies geomórficas. Analisaram-se também o perfil altimétrico e o modelo de elevação digital do terreno. Observou-se que as três diferentes superfícies estão bem relacionadas com os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos seus respectivos solos. Na parte inferior desta vertente, superfície mais recente e sobre basalto, em Latossolo Vermelho eutroférrico típico, foram encontradas as maiores variabilidades da declividade, da argila e de Fe. As variações da inclinação do terreno, quando analisadas sistematicamente pelo split moving windows dissimilarity analysis (análise estatística de dissimilaridade, em segmentos móveis), mostraram que este método estatístico pode ser usado para ajudar a localizar os limites entre superfícies geomórficas. As variações dos solos da transeção, e arredores, mostraram-se relacionadas com idade, inclinação do terreno e litologia. O trabalho geomórfico detalhado forneceu importantes informações para subsidiar os trabalhos de levantamento de solos e de pedogênese.

Relações solo-paisagem em topossequência de origem basáltica

Variações nos atributos do solo dependem da posição do solo na paisagem e processos de drenagem, erosão e deposição. Este estudo objetivou avaliar os atributos físicos e químicos do solo, em uma topossequência de origem basáltica, na região de Batatais (SP). A área possui relevo aplanado e altitude oscilando entre 740 m e 610 m, em região dominada por basaltos. Foi estabelecido caminhamento de 3.000 m, a partir do espigão da vertente, no seu declive mais suave. As superfícies geomórficas foram identificadas e delimitadas conforme critérios topográficos e estratigráficos, com base em intensas investigações detalhadas de campo. Foram coletadas amostras laterais aos perfis modais representativos das diversas superfícies geomórficas (S.G.) da topossequência (S.G. I = topo; S.G. II = meia encosta e sopé de transporte; S.G. III = ombro e sopé de deposição), totalizando 142 amostras. Além disto, foram abertas trincheiras, nos segmentos de vertente inseridos nas superfícies geomórficas mapeadas. As amostras coletadas foram analisadas quanto à densidade do solo, textura, bases trocáveis (Ca2+, K+ e Mg2+), soma de bases, capacidade de troca catiônica, saturação por bases, pH (água e KCl), SiO2, Al2O3, Fe2O3 (ataque por H2SO4), óxidos de Fe livres extraídos com ditionito-citrato-bicarbonato e Fe mal cristalizado extraído com oxalato de amônio. Os resultados revelaram que os solos oriundos de basalto apresentaram atributos físicos e químicos com comportamento dependente das formas do relevo. Com o uso de técnicas estatísticas multivariadas, foi possível distinguir três diferentes ambientes, que equivalem às três superfícies geomórficas.

Modelos de paisagem e susceptibilidade magnética na identificação e caracterização do solo

O conhecimento detalhado do solo e de seus atributos, ao longo da paisagem, é uma demanda permanente dos sistemas urbanos e agroindustriais, para o planejamento sustentável de uso e ocupação. O presente trabalho objetivou estudar o potencial de modelos de paisagem e susceptibilidade magnética na identificação e caracterização de latossolos, em Guariba (SP). Foram coletadas 514 amostras de solo, em 110,0 ha, às profundidades de 0,0-0,20 m e 0,60-0,80 m. Foram identificados diferentes compartimentos de paisagem, com base no modelo de superfície geomórfica e segmento de vertente. em cada compartimento de paisagem, foram abertas trincheiras, para classificação do solo. As amostras foram analisadas quanto à granulometria e atributos químicos, pH (água, CaCl2 e KCl), matéria orgânica, P extraível, K+, Ca2+, Mg2+ e H+ + Al3+. Também foram determinados os teores de SiO2, Al2O3, Fe2O3 e óxidos de Fe livres (Fe d) e pouco cristalizados (Fe o), nas amostras das trincheiras, além da susceptibilidade magnética (SM). Solos taxonomicamente iguais, porém em diferentes compartimentos da paisagem, apresentaram valores distintos, para os atributos estudados, indicando que os modelos de paisagem e a susceptibilidade magnética podem ser viáveis, como técnica de campo, para auxiliar no detalhamento da variação dos atributos do solo. A susceptibilidade magnética demonstrou ter potencial para delimitação das superfícies geomórficas mapeadas no campo, o que indica o seu potencial de uso, na identificação e caracterização de áreas mais homogêneas.

Influência das superfícies geomórficas na distribuição espacial dos atributos do solo em área sob cultivo de cana-de-açúcar

Variations in soil attributes occur based on relief forms and parent material. The objective of this research was to study the influences of geomorphic surfaces on the spatial distribution of soil attributes in a sugarcane cultivation area. First, 530,67 hectares were mapped by using a Global Positioning System. Then, a Digital Elevation Model was developed and geomorphic surfaces were identified and delimited, according to topographic and stratigraphic criteria based on detailed field investigations. Soil samples were collected every 7 ha, at 0.0-0.25 m and 0.80-1.00 m depths, totalizing 134 samples. Texture, Ca, K, Mg, SB, CEC, V%, pH, and OMS analyses were carried out as well as descriptive statistics and geostatistics analysis. It was concluded that the geostatistic techniques and digital elevation model helped to notice that soil attributes presented limits close to the geomorphic surfaces ones.

Superfícies geomórficas e atributos do solo em uma toposseqüência de transição várzea-terra firme

Soil attributes reflect influence of the geomorphic surfaces. Therefore, the objective of this work was to investigate the influence of the geomorphic surfaces on soil attributes in a topossequence from low lands to high lands in the Humaitá region, AM. A transect of 4.5 km, from the top of the slope towards the low lands was established and the geomorphic surfaces were identified and limited according to topographic and estratigraphic criteria, based on detailed field investigation. Twenty soil samples were collected in each one of the slope segments within the geomorphic surfaces (G.S.), at the following depths: G.S. I: LAa (0.0-0.16 and 0.48-0.79 m); G.S. II: Lad1 (0.0-0.13 and 0.44-0.70) and Lad2 (0.0-0.10 and 0.30-0.55 m); G.S. III: RYve1 (0.0-0.18 and 0.51-0.89) and RYve2 (0.0-0.23 and 0.58-0.91 m). The sampling depths were determined by the surface and subsurface horizon depths, defined during the soil morphological description. Physical analysis involved particle size distribution, disperse clay, soil and particle density and total porosity. The chemical analysis involved determinations of pH in water and KCl, exchangeable cations, exchangeable Al, total acidity (H+Al), available P, organic carbon. The relief variations contributed to the presence of dystrophic soils in the geomorphic surface I and eutrophic soils in the geomorphic surface III. The multivariate statistical techniques were able to separate three heterogeneous groups, equivalent to the mapped geomorphic surfaces.

Relações entre mineralogia da argila, suscetibilidade magnética e adsorção de fósforo em latossolos da região de Jaboticabal-SP

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Superfícies geomórficas e variabilidade de latossolos em uma vertente sobre arenito-basalto em Jaboticabal (SP)

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Surface uplift and climate change - the geomorphic evolution of the western escarpment of the Andes of northern Chile between the Miocene and present

The Western Escarpment of the Andes at 18.30°S (Arica area, northern Chile) is a classical example for a transient state in landscape evolution. This part of the Andes is characterized by the presence of >10,000 km2 plains that formed between the Miocene and the present, and >1500 m deeply incised valleys. Although processes in these valleys scale the rates of landscape evolution, determinations of ages of incision, and more importantly, interpretations of possible controls on valley formation have been controversial. This paper uses morphometric data and observations, stratigraphic information, and estimates of sediment yields for the time interval between ca. 7.5 Ma and present to illustrate that the formation of these valleys was driven by two probably unrelated components. The first component is a phase of base-level lowering with magnitudes of∼300–500 m in the Coastal Cordillera. This period of base-level change in the Arica area, that started at ca. 7.5 Ma according to stratigraphic data, caused the trunk streams to dissect headward into the plains. The headward erosion interpretation is based on the presence of well-defined knickzones in stream profiles and the decrease in valley widths from the coast toward these knickzones. The second component is a change in paleoclimate. This interpretation is based on (1) the increase in the size of the largest alluvial boulders (from dm to m scale) with distal sources during the last 7.5 m.y., and (2) the calculated increase in minimum fluvial incision rates of ∼0.2 mm/yr between ca. 7.5 Ma and 3 Ma to ∼0.3 mm/yr subsequently. These trends suggest an increase in effective water discharge for systems sourced in the Western Cordillera (distal source). During the same time, however, valleys with headwaters in the coastal region (local source) lack any evidence of fluvial incision. This implies that the Coastal Cordillera became hyperarid sometime after 7.5 Ma. Furthermore, between 7.5 Ma and present, the sediment yields have been consistently higher in the catchments with distal sources (∼15 m/m.y.) than in the headwaters of rivers with local sources (<7 m/m.y.). The positive correlation between sediment yields and the altitude of the headwaters (distal versus local sources) seems to reflect the effect of orographic precipitation on surface erosion. It appears that base-level change in the coastal region, in combination with an increase in the orographic effect of precipitation, has controlled the topographic evolution of the northern Chilean Andes.

Natural and human forcing in recent geomorphic change; case studies in the Rio de la Plata basin

An analysis of geomorphic system`s response to change in human and natural drivers in some areas within the Rio de la Plata basin is presented The aim is to determine whether an acceleration of geomorphic processes has taken place in recent years and, if so, to what extent it is due to natural (climate) or human (land-use) drivers Study areas of different size, socio-economic and geomorphic conditions have been selected: the Rio de la Plata estuary and three sub-basins within its watershed Sediment cores were extracted and dated ((210)Pb) to determine sedimentation rates since the end of the 19th century. Rates were compared with time series on rainfall as well as human drivers such as population, GDP, livestock load, crop area, energy consumption or cement consumption, all of them related to human capacity to disturb land surface Data on river discharge were also gathered Results obtained indicate that sedimentation rates during the last century have remained essentially constant in a remote Andean basin, whereas they show important increases in the other two, particularly one located by the Sao Paulo metropolitan area Rates in the estuary are somewhere in between It appears that there is an intensification of denudation/sedimentation processes within the basin. Rainfall remained stable or varied very slightly during the period analysed and does not seem to explain increases of sedimentation rates observed. Human drivers, particularly those more directly related to capacity to disturb land surface (GDP, energy or cement consumption) show variations that suggest human forcing is a more likely explanation for the observed change in geomorphic processes It appears that a marked increase in denudation, of a ""technological"" nature, is taking place in this basin and leading to an acceleration of sediment supply This is coherent with similar increases observed in other regions (C) 2010 Elsevier B V All rights reserved

Emergent geomorphic-vegetation interactions on a subalpine alluvial fan

Following perturbation, an ecosystem (flora, fauna, soil) should evolve as a function of time at a rate conditioned by external variables (relief, climate, geology). More recently, biogeomorphologists have focused upon the notion of co-development of geomorphic processes with ecosystems over very short through to very long (evolutionary) timescales. Alpine environments have been a particular focus of this co-development. However, work in this field has tended to adopt a simplified view of the relationship between perturbation and succession, including: how the landform and ecosystem itself conditions the impact of a perturbation to create a complex spatial response impact; and how perturbations are not simply ecosystem destroyers but can be a significant source of ecosystem resources. What this means is that at the within landform scale, there may well be a complex and dynamic topographic and sedimentological template that co-develops with soil, flora and fauna. Here, we present and test a conceptual model of this template for a subalpine alluvial fan. We combine detailed floristic inventory with soil inventory, determination of edaphic variables and analysis of historical aerial imagery. Spatial variation in the probability of perturbation of sites on the fan surface was associated with down fan variability in the across-fan distribution of fan ages, fan surface channel characteristics and fan surface sedimentology. Floristic survey confirmed that these edaphic factors distinguished site floristic richness and plant communities up until the point that the soil-vegetation system was sufficiently developed to sustain plant communities regardless of edaphic conditions. Thus, the primary explanatory variable was the estimated age of each site, which could be tied back into perturbation history and its spatial expression due to the geometry of the fan: distinct plant communities were emergent both across fan and down fan, a distribution maintained by the way in which the fan dissipates potentially perturbing events.