Influências geoambientais nas relações organominerais em solos do Planalto Ocidental Paulista

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, 2019.O solo é o compartimento terrestre com maior reservatório de C na forma de matéria orgânica no solo (MOS). A decomposição da MOS é responsável por emitir pelo menos 3,5 Pg ano-1 de CO2 para a atmosfera. Como a persistência da MOS é uma propriedade ecossistêmica, é necessário estudá-la em um contexto multidisciplinar. Nesse contexto, existe uma lacuna científica para entender como o material de origem e a geomorfologia influenciam a estabilidade da MOS. Assim, este estudo avaliou como fatores geológicos e processos geomorfológicos afetam a composição e a estabilidade da MOS no Planalto Ocidental Paulista. Utilizando uma abordagem machine learning com o algoritmo random forest, a suscetibilidade magnética medida em baixa frequência (MSlf) foi identificada como a variável ambiental mais importante para prever carbono (C) e δ15N no solo, na profundidade de 0-20 cm. Além disso, variáveis topográficas e climáticas ajudaram a predizer C e δ15N. A relação entre C e δ15N também foi investigada com diferentes métricas de óxido de ferro, como MSlf, variação de suscetibilidade magnética (MSfd%), ditionito de ferro (Fed), oxionato de ferro (Feo), hematita (Hm) , goethita (Gt), bem como as razões Fed/Feo, [Hm/(Hm + Gt)] e Silte/Argila. Além disso, um modelo foi aplicado para estimar a estabilidade relativa do MOS (η) em áreas naturais. Posteriormente, investigou-se o efeito da profundidade e da MSlf nas sobre η e grupos funcionais orgânicos obtidos por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier. As relações entre as métricas de ferro com C e δ15N reforçam a importância dos óxidos de ferro para estabilizar a MOS e destacam a necessidade de usar variáveis mineralógicas para modelar e predizer C e δ15N no solo. Considerando diferentes contextos de domínios geoambientais, a MSlf figurou como um pedoindicador integrador na paisagem do Planalto Ocidental Paulista.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).The soil is the terrestrial compartment with the largest C reservoir in the form of soil organic matter (SOM). Decomposing SOM is responsible for emitting at least 3.5 Pg year-1 of CO2 to the atmosphere. As the persistence of SOM is an ecosystem property, it is necessary to study it in a multidisciplinary context. Furthermore, there is a scientific gap to understand how source material and geomorphology influence the stability of soil organic matter. In this context, this study evaluated how geological factors and geomorphological processes affect the composition and stability of SOM in the Western Paulista Plateau. Using a machine learning approach with the random forest algorithm the magnetic susceptibility measured at low frequency (MSlf) was identified as the most important environmental variable to predict carbon (C) and δ15N in the soil, at 0-20 cm depth. Also, topographic and climatic variables aided to predict C and δ15N. The relationship between C and δ15N was also investigated, at 0-20 cm depth, with different iron oxide metrics such as MSlf, magnetic susceptibility variation (MSfd%), iron dithionite (Fed), iron oxalate (Feo), hematite (Hm), goethite (Gt), as well the Fed/Feo, [Hm/(Hm+Gt)] and Silt/Clay ratios. Further, a model was applied to estimate MOS relative stability (η) in natural areas. Later the effect of the depth and the MSlf on η and organic functional groups ratios obtained by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy were investigated. The relationships between iron metrics with C and δ15N reinforce the importance of iron oxides to stabilize MOS and highlight the need to use mineralogical variables for modeling and predict C and δ15N in the soil. Considering different contexts of geoenvironmental domains, MSlf figured as an integrating pedoindicator on the landscape of the Western Paulista Plateau