Phytoliths as indicators of pedogenesis and paleoenvironmental changes in Spodosols of the state of Rio de Janeiro, Brazil.

This study aims to contribute toward a better understanding of the current biodiversity patterns existing in the Atlantic Forest of the state of Rio de Janeiro from a paleo-ecological approach. Three soil profiles, each formed from distinct source materials under varied climate and vegetation conditions were selected from the coastal regions of Rio de Janeiro, Brazil. Soil horizon samples for chemical and physical characterization were collected from 10 cm-interval depths, and the total organic carbon was determined in addition to performing isotype and phytolithic analyses. The phytolithic analysis associated with the isotopic techniques (δ13C) permitted the characterization of three stages of paleo-environmental evolution for the studied soils, presenting valid trends that indicate small variations within the phytosociological structure of the vegetation along a Spodosols line in the studied areas. These stages indicated that the phytolithic assemblage was formed from a vegetation profile containing more trees, adapted to conditions colder than the existing vegetation, although no environmental changes were detected using the isotopic data. The milder temperature conditions may have favored the pedogenetic processes of the spodic B horizon formation as well as the maintenance of the organic matter contained in the soil. This study serves as the first draft for the paleo-environmental association among the regions where the analyzed profiles are found.

Aggregate formation and soil organic matter under different vegetation in Atlantic Forest from Southeastern Brazil / Formação de agregados e matéria orgânica do solo sob diferentes tipos de vegetação na Floresta Atlântica do Sudeste do Brasil

Changes in soil use and management can affect the soil aggregation, including aggregate formation by biogenic and physicogenic processes. The aim of this study was to analyze physical and biological influences on the genesis of soil aggregates in areas with different vegetations in the Atlantic Forest, as well as to compare physical and chemical attributes of the aggregates formed in different ways. Undeformed soil samples were collected from a depth of 0-10 cm from second-growth forests at different successional stages and a pasture area. To identify the pathways of aggregation we used morphological patterns proposed by Bullock et al. (1985), and established three clusters: physicogenic, biogenic, and intermediates. The aggregates were analyzed for stability, exchangeable cations, distribution of total organic carbon (TOC), and oxidizable fractions of total organic carbon. In all areas evaluated, the percentage of physicogenic aggregates was higher than that of biogenic and intermediate aggregates. The biogenic aggregates with the highest mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD) were recorded for samples from the second-growth forest at an advanced stage of succession (SFAS) and from the mixed managed pasture (MMP) sites (MWD: 4.520 mm and 4.896 mm; GMD: 3.678 mm and 4.479 mm, respectively). The biogenic aggregates presented higher levels of K and P compared to the other morphological types in all areas studied, with higher P levels in the SFAS area. The TOC content was also higher in the biogenic aggregates in all study areas, with 22.33 g kg-1 in SFAS, 25.60 g kg-1 in the site with second-growth forest at the middle stage (SFMS) of succession, 24.74 g kg-1 in the site with second-growth forest at the initial stage (SFIS) of succession, and 20.28 g kg-1 in MMP. The highest content of the fractions F1 (6.93 g kg-1) and F2 (7.43 g kg-1) were found in the biogenic class compared to the intermediate and physicogenic aggregates.[...]

Mudanças no uso e manejo do solo podem afetar os processos de agregação, incluindo a formação de agregados por processos biogênicos e fisiogênicos. O objetivo deste estudo foi analisar a gênese de agregados por diferentes vias de formação, bem como atributos físicos e químicos dos agregados formados por essas vias em áreas com diferentes coberturas vegetais. Foram coletadas amostras de solo indeformadas na camada de 0-10 cm em áreas de floresta secundária com diferentes estádios sucessionais e uma área de pastagem. Para identificar as vias de agregação foram usados padrões morfológicos propostos por Bullock et al. (1985) e estabeleceu-se três grupos: fisiogênicos, biogênicas e intermediários. Os agregados foram analisados quanto à estabilidade em água, cátions trocáveis, teor de carbono orgânico total (COT) e frações oxidáveis do carbono orgânico total. Em todas as áreas avaliadas a porcentagem de agregados fisiogênicos foi maior do que a de agregados biogênicos e intermediários. Os agregados biogênicos foram encontrados em quantidade menor, com as maiores médias de Diâmetro Médio Ponderado (4.520 milímetros e 4.896 milímetros) e Diâmetro Médio Geométrico (3.678 milímetros e 4.479 milímetros) nas áreas de Floresta Secundária Estádio Avançado (FSEA) e Pasto Misto Manejado (PMM). Os agregados biogênicos apresentaram níveis mais elevados de K e P entre as classes morfológicas em todas as áreas estudadas, com os níveis de fósforo mais elevados na área de FSEA. O conteúdo COT também foi maior nos agregados biogênicos em todas as áreas de estudo, com 22.33 g kg-1 na FSEA, 25.60 g kg-1 na Floresta Secundária Estadio Médio (FSEM), 24.74 g kg-1 na Floresta Secundária Estadio Inicial (FSEI) e 20.28 g kg-1 em PMM. O maior teor de frações F1 (6.93 g kg-1) e F2 (7.43 g kg-1) foram encontrados na classe biogênica em comparação com agregados intermediários e fisiogênicos.[...]

Aggregate formation and soil organic matter under different vegetation in Atlantic Forest from Southeastern Brazil / Formação de agregados e matéria orgânica do solo sob diferentes tipos de vegetação na Floresta Atlântica do Sudeste do Brasil

Changes in soil use and management can affect the soil aggregation, including aggregate formation by biogenic and physicogenic processes. The aim of this study was to analyze physical and biological influences on the genesis of soil aggregates in areas with different vegetations in the Atlantic Forest, as well as to compare physical and chemical attributes of the aggregates formed in different ways. Undeformed soil samples were collected from a depth of 0-10 cm from second-growth forests at different successional stages and a pasture area. To identify the pathways of aggregation we used morphological patterns proposed by Bullock et al. (1985), and established three clusters: physicogenic, biogenic, and intermediates. The aggregates were analyzed for stability, exchangeable cations, distribution of total organic carbon (TOC), and oxidizable fractions of total organic carbon. In all areas evaluated, the percentage of physicogenic aggregates was higher than that of biogenic and intermediate aggregates. The biogenic aggregates with the highest mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD) were recorded for samples from the second-growth forest at an advanced stage of succession (SFAS) and from the mixed managed pasture (MMP) sites (MWD: 4.520 mm and 4.896 mm; GMD: 3.678 mm and 4.479 mm, respectively). The biogenic aggregates presented higher levels of K and P compared to the other morphological types in all areas studied, with higher P levels in the SFAS area. The TOC content was also higher in the biogenic aggregates in all study areas, with 22.33 g kg-1 in SFAS, 25.60 g kg-1 in the site with second-growth forest at the middle stage (SFMS) of succession, 24.74 g kg-1 in the site with second-growth forest at the initial stage (SFIS) of succession, and 20.28 g kg-1 in MMP. The highest content of the fractions F1 (6.93 g kg-1) and F2 (7.43 g kg-1) were found in the biogenic class compared to the intermediate and physicogenic aggregates.[...](AU)

Mudanças no uso e manejo do solo podem afetar os processos de agregação, incluindo a formação de agregados por processos biogênicos e fisiogênicos. O objetivo deste estudo foi analisar a gênese de agregados por diferentes vias de formação, bem como atributos físicos e químicos dos agregados formados por essas vias em áreas com diferentes coberturas vegetais. Foram coletadas amostras de solo indeformadas na camada de 0-10 cm em áreas de floresta secundária com diferentes estádios sucessionais e uma área de pastagem. Para identificar as vias de agregação foram usados padrões morfológicos propostos por Bullock et al. (1985) e estabeleceu-se três grupos: fisiogênicos, biogênicas e intermediários. Os agregados foram analisados quanto à estabilidade em água, cátions trocáveis, teor de carbono orgânico total (COT) e frações oxidáveis do carbono orgânico total. Em todas as áreas avaliadas a porcentagem de agregados fisiogênicos foi maior do que a de agregados biogênicos e intermediários. Os agregados biogênicos foram encontrados em quantidade menor, com as maiores médias de Diâmetro Médio Ponderado (4.520 milímetros e 4.896 milímetros) e Diâmetro Médio Geométrico (3.678 milímetros e 4.479 milímetros) nas áreas de Floresta Secundária Estádio Avançado (FSEA) e Pasto Misto Manejado (PMM). Os agregados biogênicos apresentaram níveis mais elevados de K e P entre as classes morfológicas em todas as áreas estudadas, com os níveis de fósforo mais elevados na área de FSEA. O conteúdo COT também foi maior nos agregados biogênicos em todas as áreas de estudo, com 22.33 g kg-1 na FSEA, 25.60 g kg-1 na Floresta Secundária Estadio Médio (FSEM), 24.74 g kg-1 na Floresta Secundária Estadio Inicial (FSEI) e 20.28 g kg-1 em PMM. O maior teor de frações F1 (6.93 g kg-1) e F2 (7.43 g kg-1) foram encontrados na classe biogênica em comparação com agregados intermediários e fisiogênicos.[...](AU)