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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-12112021-125229
Documento
Autor
Nome completo
Mariane Chiapini
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2021
Orientador
Banca examinadora
Torrado, Pablo Vidal (Presidente)
Cooper, Miguel
Dick, Deborah Pinheiro
Inda Junior, Alberto Vasconcellos
Título em inglês
Long and short-term pedogenetic processes in ferralsols from magmatic province of Paraná, Brazil
Palavras-chave em inglês
Bioturbation
Brunification
Ferralitization
Hematite
Paleoenvironmental reconstruction
Soil organic matter
Resumo em inglês
Despite being widely studied, several questions are still without consistent answers, with respect to the genesis and morphology of ferralsols. The excessive focus of pedological investigations within the control section (200 cm) has systematically left aside the records that may exist of different moments in the pedogenesis of these soils and that are registered at greater depths. The objective of this work is to understand the main pedogenetic processes that act in complete profiles of ferralsols of the Paraná Magmatic Province (PMP), and how the Quaternary climatic changes may have influenced them, since the processes have different temporal scale, long and short-term. Ten soil profiles were described and collected in a topo-climate-sequence in PMP (Guarapuava: G1G4; Cascavel: C1C3 e Palotina: P1P3) under basaltic and rhyo-dacitic rocks. To this end, a combination of physical, chemical, mineralogical, geochemical and micromorphological analyses of soils in combination with the qualitative characterization of soil organic matter (SOM) and isotopic analyses of C and N for paleoenvironmental reconstruction was carried out. The ferralsols of PMP have developed in situ, responding to climatic and landscape changes according to a morphoclimatic process and intense geochemical weathering. In this context, a partial ferralitization process took place resulting in a predominance of kaolinite (3768%), with variable contents of gibbsite (3 28%), hematite (728%), goethite (113%) and traces of hydroxy-interlayered 2:1 minerals. Paleo and current environmental conditions affect the formation and stability of Fe oxides, giving rise to different moments and positions in the profiles of the rubification and brunification processes, characterizing the brownish and reddish colours. Pedorelict features such as iron nodules and dense clayey nodules were described and interpreted in a hierarchical relationship as developed in situ. Iron nodules originate in redoximorphic conditions in the weathering front in wetter periods and then decompose. The geric property appeared in these kaolinitic soils with gibbsite contents below 28%. The eutric property was identified in the Palotina profiles and it was hypothesized to be due to partial ferralitization followed by cycling of Ca and Mg carried out by a higher concentration of C4 plant roots under a drier and prolonged climate, combined with protection of microaggregates. There are different zones of intense bioturbation, even below the biomantle, influenced by the Quaternary climatic conditions. Different specific biofeatures allowed to identify the main bioturbation agents, some of them little or not registered in the literature in great depths. The genesis of microaggregates is complex, in saprolite there are microaggregates of geochemical, zoogenetic and physical origin, which are reworked by soil fauna to different soil depths. Complex microaggregates from the aggregation of smaller microaggregates and ant activity are also present in PMP ferralsols. The SOM and its isotopic composition were influenced by the Quaternary climatic conditions, recording the driest periods with a predominance of C4 plants, and higher contributions (%) of compounds affected by fire, allowing ferralsols to be used as paleoenvironmental records up to the most deep horizons.
Título em português
Processos pedogenéticos de longo e curto prazo em latossolos da província magmática do Paraná, Brasil
Palavras-chave em português
Bioturbação
Brunificação
Ferralitização
Hematita
Matéria orgânica do solo
Reconstituição paleoambiental
Resumo em português
Apesar de amplamente estudados, diversas perguntas ainda estão sem respostas consistentes sobre a gênese e morfologia dos latossolos. O foco excessivo das investigações pedológicas dentro da seção de controle (200 cm) tem deixado sistematicamente de lado registros que podem existir de diferentes momentos da pedogênese e que estão a maiores profundidades. Este trabalho tem por objetivo compreender os principais processos pedogenéticos que atuam ao longo de perfis completos de latossolos da Província Magmática do Paraná (PMP), e como as mudanças climáticas do Quaternário os podem ter influenciado, uma vez que os processos tem atuação temporal distinta, de longo e curto prazo. Foram descritos e coletados dez pedons em uma topoclimosequência na PMP (Guarapuava: G1G4; Cascavel: C1C3 e Palotina: P1P3) sob basalto e riodacito. Para este fim, análises físicas, químicas, mineralógicas, geoquímicas e micromorfológicas de solos em combinação com a caracterização qualitativa da matéria orgânica do solo (MOS) e análises isotópicas de C e N para reconstituição paleoambiental foram realizadas. Os latossolos da PMP são formados in situ, respondendo às mudanças climáticas e da paisagem de acordo com um processo morfoclimático e de intenso intemperismo geoquímico. Nesse contexto se deu um processo parcial de ferralitização resultando num predomínio de caulinita (3768%) com conteúdos variáveis de gibbsita (328%), hematita (728%), goethita (113%) e traços de minerais 2:1 com hydroxy-Al entre camadas. As condições ambientais do passado e atuais afetam a formação e a estabilidade dos óxidos de Fe dando lugar a diferentes momentos e posições nos perfis dos processos de rubeificação e brunificação, caracterizando a coloração brunada e avermelhada. Feições pedorreliquiais como nódulos de ferro e nódulos densos de argila foram descritos e interpretados numa relação hierárquica como desenvolvidos in situ. Os nódulos de ferro são originados em condições redoximórficas na frente de intemperismo em períodos mais úmidos e depois decompostos. O caráter ácrico apareceu nestes solos cauliníticos com teores de gibbsita inferiores a 28%. O caráter eutrófico foi identificado nos perfis de Palotina e foi hipotetizado que se deva à ferralitização parcial seguida da ciclagem de Ca e Mg realizada por maior concentração de raízes de plantas C4 sob um clima mais seco e prolongado, aliado à proteção pelos microagregados. Há diferentes zonas de bioturbação intensa, mesmo abaixo do biomanto, influenciadas pelas condições climáticas do Quaternário. Diferentes biofeições específicas permitiram identificar os principais agentes bioturbadores, alguns deles pouco ou não registrados na literatura em grandes profundidades. A gênese dos microagregados é complexa, no saprolito ocorrem microagregados de origem geoquímica, zoogenética e física, os quais são retrabalhados pela fauna em diferentes profundidades do solo. Microagregados complexos oriundos da agregação de outros menores e da atividade de formigas também estão presentes nos latossolos da PMP. A MOS e sua composição isotópica foram influenciadas pelas condições climáticas do Quaternário, registrando os períodos mais secos com predomínio de plantas C4 e maiores contribuições (%) de compostos afetados pelo fogo, permitindo que os latossolos possam ser utilizados como registros paleoambientais até os horizontes mais profundos.
 
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Data de Publicação
2021-11-16
 
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