“Luiz De Queiroz” College of Agriculture
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University of São Paulo “Luiz de Queiroz” College of Agriculture Late Pleistocene-Holocene environmental change in Serra do Espinhaço Meridional (Minas Gerais State, Brazil) reconstructed using a multi-proxy characterization of peat cores from mountain tropical mires Ingrid Horák-Terra Thesis presented to obtain the degree of Doctor in Science. Area: Soils and Plant Nutrition Piracicaba 2014 Ingrid Horák-Terra Forest Engineer Late Pleistocene-Holocene environmental change in Serra do Espinhaço Meridional (Minas Gerais State, Brazil) reconstructed using a multi-proxy characterization of peat cores from mountain tropical mires versão revisada de acordo com a resolução CoPGr 6018 de 2011 Adviser: Prof. Dr. PABLO VIDAL TORRADO Thesis presented to obtain the degree of Doctor in Science. Area: Soils and Plant Nutrition Piracicaba 2014 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação DIVISÃO DE BIBLIOTECA - DIBD/ESALQ/USP Horák-Terra, Ingrid Late Pleistocene-Holocene environmental change in Serra do Espinhaço Meridional (Minas Gerais State, Brazil) reconstructed using a multi-proxy characterization of peat cores from mountain tropical mires / Ingrid Horák-Terra.- - versão revisada de acordo com a resolução CoPGr 6018 de 2011. - - Piracicaba, 2014. 134 p: il. Tese (Doutorado) - - Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, 2013. 1. Turfeiras tropicais 2. Organossolos 3. Pólen 4. Geoquímica 5. Isótopos 6. Análise por componentes principais I. Título CDD 631.417 H811L “Permitida a cópia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte -O autor” 3 Ao meu esposo Fabrício da Silva Terra, pela paciência, dedicação e amor nesta etapa. Aos meus pais Suely R. S. Horák e Eugenio Cezar Horák, pelo amor incondicional e compreensão. DEDICO 4 5 AGRADECIMENTOS A Deus pela vida e saúde para chegar a esta conquista. Ao Prof. Dr. Pablo Vidal Torrado, meu orientador, pelo incentivo, confiança, apoio, oportunidades oferecidas, conhecimentos transmitidos, amizade e por ter me aceitado na pós- graduação. Ao Prof. Dr. Antonio Martínez Cortizas por ter me recebido durante o estágio no exterior na Universidade de Santiago de Compostela, em Santiago de Compostela - Espanha, e em seu grupo de pesquisa “Earth System Science – EPEC Node”, pelos ensinamentos e conhecimentos transmitidos a cerca da geoquímica das turfeiras, pela enorme colaboração, sugestões, confiança e amizade. Ao Programa de Pós Graduação em Solos e Nutrição de Plantas e ao Departamento de Ciência do Solo da ESALQ/USP pela oportunidade de realização do curso e pela disponibilização da estrutura, recursos e materiais para desenvolvimento do trabalho de pesquisa. À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP pela concessão da bolsa de doutorado regular e bolsa de estágio de pesquisa no exterior (BEPE). A Profª. Drª Cynthia Fernandes Pinto da Luz do Instituto de Botânica do Estado de São Paulo (IBt) pelos ensinamentos a cerca da palinologia, pelo apoio, sugestões e amizade. Ao Prof. Dr. Alexandre Christófaro Silva da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM) – Diamantina (MG) pelo enorme suporte durante os trabalhos de campo, ensinamentos, sugestões e amizade. Ao Prof. Dr. Plínio Barbosa de Camargo por disponibilizar o Laboratório de Ecologia Isotópica do CENA/USP. Aos meus amigos de pós-graduação Josiane, Raphael, Rodrigo, Gabriel, Jairo, Danilo, Pedro, Mariane e José Ricardo, e aos que já concluiram Márcia, Alexandre, Flávio, Vanda, Fernando e Maurício; pela colaboração, companheirismo, risadas e incentivos. Aos amigos de Santiago de Compostela Noemí Sánchez, Rebeca Tallón, Luís Lado, Marta Pérez, Cruz, Diego, Nue, Pedro Rivas, Maria Santiso, Pyty, Nat, Alberto, Javi, Naty, Vero, David e em especial a Jordi (Xosé Luis Otero Pérez) e Esther pela acolhida, convívio, marchas, viagens e, sobretudo pelos bons momentos. 6 Aos colegas da UFVJM Uidemar, Gabriel, Pablo, Márcio, Diego, Bárbara e Ana Maria pelo auxílio durante os trabalhos de campo. Aos Professores do Departamento de Ciência do Solo - ESALQ/USP pelos conhecimentos transmitidos e contribuição à minha formação, em especial ao Prof. Dr. José Alexandre Melo Demattê, Antônio Carlos Azevedo, Miguel Cooper e Álvaro Pires da Silva. Ao técnico Luiz Silva do Departamento de Ciência do Solo – ESALQ/USP pela atenção e apoio nas atividades de laboratório. Aos funcionários do Departamento de Ciência do Solo - ESALQ/USP, em especial ao Sr. Dorival Grisotto pelo apoio e disposição nos trabalhos de campo, e também à Marta, Cristina, Célia, Camila e Nancy. Às famílias Horák e Terra pelo apoio emocional e fraterno, mesmo à longínquas distâncias. A todas as pessoas que colaboraram, direta ou indiretamente, para a realização desta pesquisa. Muito obrigada! 7 ACKNOWLEDGMENTS First of all, I thank God for the life and health to reach this achievement. My sincere gratitute to Prof. Dr. Pablo Vidal Torrado, my adviser, for his incentive, trust, support, opportunities offered, knowledge transmitted, friendship and for having accepted me in graduate school. I am very grateful also to Prof. Dr. Antonio Martínez Cortizas for having received me during the internship abroad at the Universidade de Santiago de Compostela - Spain, and his research group “Earth System Science – EPEC Node”, by teaching and knowledge transmitted about geochemistry of peatlands, great collaboration, suggestions, trust and friendship. I would like to thank the Graduate Program in Soils and Plant Nutrition and the Soil Science Department from ESALQ/USP for the opportunity of taking the course and for the availability of the facilities, resources and materials for the development of my research work. I thank the São Paulo Research Foundation (FAPESP) for the regular doctoral scholarship and research internships abroad (BEPE) fellowship. I thank Profª. Drª Cynthia Fernandes Pinto da Luz of the Institute of Botany of the São Paulo State (IBt) by teaching about the palynology, support, suggestions and friendship. I thank Prof. Dr. Alexandre Christófaro Silva of the Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM) – Diamantina (Minas Gerais State) by the great support during the fieldworks, teachings, suggestions and friendship. I thank Prof. Dr. Plínio Barbosa de Camargo for providing the Isotope Ecology Laboratory of CENA/USP. Thanks to my friends of the graduate program Josiane, Raphael, Rodrigo, Gabriel, Jairo, Danilo, Pedro, Mariane and José Ricardo, and those already concluded Márcia, Alexandre, Flávio, Vanda, Fernando and Maurício, by collaboration, fellowship, laughter and incentives. Thanks to my friends of Santiago de Compostela Noemí Sánchez, Rebeca Tallón, Luís Lado, Marta Pérez, Cruz, Diego, Nue, Pedro Rivas, Maria Santiso, Pyty, Nat, Alberto, Javi, Naty, Vero, David and in particular Jordi (Xosé Luis Otero Pérez) and Esther for having welcomed me, friendship and especially for the good times. Thanks to colleagues of the UFVJM Uidemar, Gabriel, Pablo, Márcio, Diego, Bárbara and Ana Maria for assistence during fieldwork. 8 Thanks to teachers of the Soil Science Department - ESALQ/USP by the knowledge transmitted and contribution to my education, in particular to Prof. Dr. José Alexandre Melo Demattê, Prof. Dr. Antônio Carlos Azevedo, Prof. Dr. Miguel Cooper and Prof. Dr. Álvaro Pires da Silva. I thank Luiz Silva the technician of the Soil Science Department - ESALQ/USP for the attention and support in laboratory analyses. Thanks to employees of the Soil Science Department - ESALQ/USP, in particular to Dorival Grisotto for support and disposition in the fieldworks, and also to Marta, Cristina, Célia, Camila and Nancy. Thanks to Horák and Terra families for emotional and fraternal support even at distances. To all the people who contributed directly or indirectly to this research. Thank you! 9 CONTENTS RESUMO ...................................................................................................................................... 11 ABSTRACT .................................................................................................................................. 13 1 INTRODUCTION ...................................................................................................................... 15 References ..................................................................................................................................... 17 2 CHARACTERIZATION OF PROPERTIES AND MAIN PROCESSES RELATED TO THE GENESIS AND EVOLUTION OF TROPICAL MOUNTAIN MIRES FROM SERRA DO ESPINHAÇO MERIDIONAL, MINAS GERAIS, BRAZIL ................................................. 19 Abstract .......................................................................................................................................... 19 2.1 Introduction ............................................................................................................................. 19 2.2.1 Study area ............................................................................................................................. 21 2.2.2 Analytical determinations ..................................................................................................... 23 2.2.2.1. Physico-chemical and morphological properties .............................................................. 23 2.2.2.2 Elemental composition ...................................................................................................... 24 2.2.2.3 Chronology .......................................................................................................................