ENVIRONMENTAL CONDITIONS OF FOREST FRAGMENTS IN GEOMORPHOLOGIC AND PEDOLOGIC COMPARTMENTS ON SMALL TRIBUTARIES LOWER BASIN OF JACUÍ RIVER, RS STATE

The connected fragments of lowland and alluvial deciduous forests present topography with the large pedological and geomorphological variations. Thus, to understand the conditions in these environments, it was studied in details the conditions of soils and landforms present in small tributaries of a watershed in sedimentary geology, in the town of Pantano Grande, Rio Grande do Sul state. In order to assess these variables, it was established 200 plots of 100 m² divided into 40 sampling points with five plots each, the headwaters to the floodplain of the River Jacuí. In each sampling unit, it was collected surface soil samples for the analysis of fertility and granulometric composition. It was determined 16 soil classes until the fourth categorical level by the Brazilian System of Soil Classification and 12 geomorphological and soil compartments. In the ordination analysis, it showed differences between the sampling points of the plain and slopes. The variables altimetry, slope, soil texture, H + Al and CEC were the most important ones in the analysis of environment ordination.

Keywords:
forest dynamics; landscape ecology; forest soils; process of channeling

Authorship

Marcelo Callegari Scipioni

Engenheiro Florestal e Agrônomo, Dr., Professor Adjunto da Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Curitibanos, Rod. Ulisses Gaboardi, km 03 s/n, CEP 36570-000, Curitibanos (SC), Brasil. marcelo.scipioni@gmail.comUniversidade Federal de Santa CatarinaBrazilCuritibanos, SC, BrazilEngenheiro Florestal e Agrônomo, Dr., Professor Adjunto da Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Curitibanos, Rod. Ulisses Gaboardi, km 03 s/n, CEP 36570-000, Curitibanos (SC), Brasil. marcelo.scipioni@gmail.com

Franklin Galvão

Engenheiro Florestal, Dr., Professor Associado da Universidade Federal do Paraná, Av. Pref. Lothário Meissner, 3400, Campus III, CEP 80210-170, Curitiba (PR), Brasil. fgalvao@ufpr.brUniversidade Federal do ParanáBrazilCuritiba, PR, BrazilEngenheiro Florestal, Dr., Professor Associado da Universidade Federal do Paraná, Av. Pref. Lothário Meissner, 3400, Campus III, CEP 80210-170, Curitiba (PR), Brasil. fgalvao@ufpr.br

Solon Jonas Longhi

Engenheiro Florestal, Dr., Professor Titular do Departamento de Ciências Florestais, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria, Av. Roraima, 1000, CEP 97105-900, Santa Maria (RS), Brasil. longhi.solon@gmail.comUniversidade Federal de Santa MariaBrazilSanta Maria, RS, BrazilEngenheiro Florestal, Dr., Professor Titular do Departamento de Ciências Florestais, Centro de Ciências Rurais, Universidade Federal de Santa Maria, Av. Roraima, 1000, CEP 97105-900, Santa Maria (RS), Brasil. longhi.solon@gmail.com

Fabrício de Araújo Pedron

Engenheiro Agrônomo, Dr., Professor Adjunto da Universidade Federal de Santa Maria, Av. Roraima, 1000, CEP 97105-900, Santa Maria (RS), Brasil. fapedron@ufsm.brUniversidade Federal de Santa MariaBrazilSanta Maria, RS, BrazilEngenheiro Agrônomo, Dr., Professor Adjunto da Universidade Federal de Santa Maria, Av. Roraima, 1000, CEP 97105-900, Santa Maria (RS), Brasil. fapedron@ufsm.br

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FIGURE 1
Location of the study area and the distribution of sample points with their respective soils classes, Fazenda Boa Vista, Pantano Grande, RS, Brazil.

FIGURA 1
Localização da área de estudo e distribuição dos pontos amostrais com suas respectivas classes de solos. Fazenda Boa Vista, Pantano Grande - RS, Brasil.

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FIGURE 2
Transverse profile and location of geomorphological and soil compartments with forests on the slopes of the watershed (circles, figure on the left), with their respective sample points, soil classes, intervals of values of steepness and altitude of terrain.

FIGURA 2
Perfil transversal e localização dos compartimentos geomorfológico e pedológicos com florestas nas encostas da microbacia (círculos, figura da esquerda), com seus respectivos pontos amostrais, classes de solos e intervalos de valores de declividade e altitude do terreno.

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FIGURE 3
Transverse profile and location of geomorphological and soil compartments with forests in the plain of the watershed (circles, figure on the right), with their respective sample points, soil classes, intervals of values of steepness and altitude terrain. (a) without Hortonian runoff (b) saturation areas, in times of rainfall, based on Bruijenzeel (1990); (c) Erythrina crista-galli; (d) Butia odorata e (e) Syagrus romanzoffiana.

FIGURA 3
Perfil transversal e localização dos compartimentos geomorfológico e pedológicos na planície da microbacia (círculos, figura da direita), com seus respectivos pontos amostrais, classes de solos, intervalos de valores de declividade e altitude do terreno. (a) sem escoamento hortoniano e (b) áreas de saturação, em período de precipitação, baseado em Bruijenzeel (1990); (c) Erythrina crista-galli; (d) Butia odorata e (e) Syagrus romanzoffiana.

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FIGURE 4
Spatial representation of the sampling points in their respective classes of soils in environmental gradient.

FIGURA 4
Ordenamento dos pontos amostrais com representação das suas respectivas classes de solos no gradiente ambiental.

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TABLE 1
Chemical variables of soil classes of surface samples (0-20 cm) on plots allocated within the fragments of Decidual Forest, Estância Boa Vista, Pantano Grande, RS state.

TABELA 1
Variáveis químicas das classes de solos das amostras superficiais (0 - 20 cm) em parcelas alocadas no interior dos fragmentos de Floresta Estacional Decidual. Estância Boa Vista, Pantano Grande - RS.

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TABLE 2
Granulometric variables and organic matter of soil classes of surface samples (0-20 cm) on plots allocated within the fragments of Decidual Forest, Estância Boa Vista, Pantano Grande, RS state.

TABELA 2
Variáveis granulométricas e matéria orgânica das classes de solos das amostras superficiais (0 - 20 cm) em parcelas alocadas no interior dos fragmentos de Floresta Estacional Decidual. Estância Boa Vista, Pantano Grande - RS.

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TABLE 3
Stress test in relation to the dimensionality (axes).

TABELA 3
Teste de Stress em relação à dimensionalidade (número de eixos).

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TABLE 4
Pearson and Kendall Correlations sorting between the axes and environmental variables of the NMS. Kendall's rank correlation values (tau) ± ≥ 0.50 are highlighted in bold.

TABELA 4
Correlações de Pearson e Kendall entre os eixos de ordenação e as variáveis ambientais da NMS. Os valores de correlação de Kendall (tau) ±≥0,50 estão em destaque em negrito.

FIGURE 1 Location of the study area and the distribution of sample points with their respective soils classes, Fazenda Boa Vista, Pantano Grande, RS, Brazil.
FIGURA 1 Localização da área de estudo e distribuição dos pontos amostrais com suas respectivas classes de solos. Fazenda Boa Vista, Pantano Grande - RS, Brasil.

FIGURE 2 Transverse profile and location of geomorphological and soil compartments with forests on the slopes of the watershed (circles, figure on the left), with their respective sample points, soil classes, intervals of values of steepness and altitude of terrain.
FIGURA 2 Perfil transversal e localização dos compartimentos geomorfológico e pedológicos com florestas nas encostas da microbacia (círculos, figura da esquerda), com seus respectivos pontos amostrais, classes de solos e intervalos de valores de declividade e altitude do terreno.

FIGURE 3 Transverse profile and location of geomorphological and soil compartments with forests in the plain of the watershed (circles, figure on the right), with their respective sample points, soil classes, intervals of values of steepness and altitude terrain. (a) without Hortonian runoff (b) saturation areas, in times of rainfall, based on Bruijenzeel (1990); (c) Erythrina crista-galli; (d) Butia odorata e (e) Syagrus romanzoffiana.
FIGURA 3 Perfil transversal e localização dos compartimentos geomorfológico e pedológicos na planície da microbacia (círculos, figura da direita), com seus respectivos pontos amostrais, classes de solos, intervalos de valores de declividade e altitude do terreno. (a) sem escoamento hortoniano e (b) áreas de saturação, em período de precipitação, baseado em Bruijenzeel (1990); (c) Erythrina crista-galli; (d) Butia odorata e (e) Syagrus romanzoffiana.

FIGURE 4 Spatial representation of the sampling points in their respective classes of soils in environmental gradient.
FIGURA 4 Ordenamento dos pontos amostrais com representação das suas respectivas classes de solos no gradiente ambiental.

TABLE 1 Chemical variables of soil classes of surface samples (0-20 cm) on plots allocated within the fragments of Decidual Forest, Estância Boa Vista, Pantano Grande, RS state.
TABELA 1 Variáveis químicas das classes de solos das amostras superficiais (0 - 20 cm) em parcelas alocadas no interior dos fragmentos de Floresta Estacional Decidual. Estância Boa Vista, Pantano Grande - RS.

TABLE 1 Chemical variables of soil classes of surface samples (0-20 cm) on plots allocated within the fragments of Decidual Forest, Estância Boa Vista, Pantano Grande, RS state.

Classe de solos	Ph em H₂O	Ca (cmol_c.kg^-1)	Al (cmol_c.kg^-1)	K (cmol_c.kg^-1)	H+Al (cmol_c.kg^-1)	CTC efet. (cmol_c.kg^-1)	Saturação por bases (V%)
PVal (N=7)	5,15 ± 0,40 cde	2,12 ± 1,03ab	0,67±1,11a	0,22±0,10	9,243 ± 5,06abc	4,03±2,06ab	27,75 ± 14,01abcd
PVAd (N=5)	4,37 ± 0,29ab	0,72 ± 0,81a	1,16±0,44ab	0,10±0,01a	10,32 ± 2,14	2,25±0,98a	9,07 ± 8,41a
PBACal (N=5)	5,58 ± 0,26cd	6,62 ± 1,31c	0,17±0,05a	0,35±0,17d	7,94 ± 2,47ab	8,88±1,78c	52,79±7,95e
CXd (N=20)	5,19 ± 0,55 cde	3,06 ± 2,06ab	0,67±0,74a	0,26±0,11bcd	10,71 ± 3,93abcd	5,86±2,69	32,41 ± 16,64 bcde
CXal (N=5)	5,34 ± 0,31de	2,08 ± 0,81ab	0,19±0,17a	0,18±0,039abc	7,58 ± 1,66ab	3,72±1,12ab	31,99 ± 11,15 bcde
CXa (N=10)	4,35 ± 0,13a	2,63 ± 1,24ab	2,46±1,78b	0,12±0,10ab	16,67 ± 5,35d	6,68±0,91bc	21,66 ± 11,94ab
GXev (N=15)	5,00 ± 0,34	2,59 ± 1,83ab	0,55±0,39a	0,19±0,08abc	9,67 ± 2,26 abc	4,74±2,65	29,02 ± 13,83adcd
GXdv (N=15)	5,03 ± 0,29 bcde	4,05 ± 1,38bc	1,48±2,70ab	0,14±0,04abc	10,85 ± 2,92	7,16±2,97 bc	34,83 ± 8,04 bcde
GXdvC (N=5)	5,02±0,14	3,48 ± 1,24ab	0,26±0,15a	0,20±0,08	12,11 ± 2,78bcd	6,33±0,43	33,39 ± 5,82 bcde
GXdb (N=5)	4,63±0,20 abc	2,66 ± 0,71ab	0,90±0,53ab	0,26±0,06 bcd	14,96 ± 0,72 cd	5,46±1,27	22,93±7,41 abc
RRe (N=16)	5,67 ± 0,37e	3,08 ± 2,36ab	0,18±0,13a	0,27±0,16 bcd	7,85 ± 3,03 ab	5,78±3,58	39,47 ± 15,47 bcde
RLdh (N=5)	5,07 ± 0,38cde	2,61 ± 0,72ab	0,19±0,08a	0,07±,024a	7,01 ± 1,06 ab	4,08±1,15 ab	35,26 ± 7,29 bcde
RYdb (N=10)	5,02 ± 0,14	2,55 ± 2,04ab	0,30±0,11a	0,09±0,028a	4,87 ± 2,15 a	4,72±2,07	48,19 ± 9,06 cd
RQo (N=15)	4,74 ± 0,55abcd	2,54 ± 1,38ab	1,63±1,81ab	0,09±0,04a	12,09 ± 6,96cd	5,63±2,30abc	27,73 ± 14,50abcd
FTd/FFc (N=17)	5,41 ± 0,63 de	4,44 ± 2,01bc	0,43±0,82a	0,30±0,13 cd	9,49 ± 5,08 abc	7,54±2,19 bc	45,48 ± 20,69 de
SXd (N=30)	5,32 ± 0,29 De	2,98 ± 1,59ab	0,20±0,11a	0,13±,057 ab	5,89 ± 2,74 ab	5,18±2,82	45,12 ± 9,66 cde
F	9,194	3,454	5,020	8,819	8,108	2,870	6,614

Em que: Os valores são médias ± desvios padrão das N amostras de cada classe de solo. Nas situações que o teste de F indicou diferenças significativas entre as classes de solo, médias seguidas pela mesma letra não diferiam significativamente entre si pelo teste de Tukey (P < 0,05) e os valores sem letras foram não significativos.¹Abreviaturas das classes de solos, conforme Figura 1.

TABLE 2 Granulometric variables and organic matter of soil classes of surface samples (0-20 cm) on plots allocated within the fragments of Decidual Forest, Estância Boa Vista, Pantano Grande, RS state.
TABELA 2 Variáveis granulométricas e matéria orgânica das classes de solos das amostras superficiais (0 - 20 cm) em parcelas alocadas no interior dos fragmentos de Floresta Estacional Decidual. Estância Boa Vista, Pantano Grande - RS.

TABLE 2 Granulometric variables and organic matter of soil classes of surface samples (0-20 cm) on plots allocated within the fragments of Decidual Forest, Estância Boa Vista, Pantano Grande, RS state.

Classe de solos	MO% (m/v)	Argila (g.Kg)	Areia (g.Kg)	Silte (g.Kg)
PVal (N=7)	2,89 ± 0,72	136,5 ± 88,4abc	632,0 ± 106,0bcd	231,5 ± 54,3
PVAd (N=5)	2,04 ± 0,39abcd	81,8 ± 28,7a	714,6 ± 20,9d	203,8 ± 15,6
PBACal (N=5)	4,86 ± 1,22e	190,6 ± 16,6bcd	584,0 ± 49,1	225,4 ± 46,6
CXd (N=20)	3,51 ± 1,34bcde	175,4 ± 51,9bcd	602,6 ± 64,3	221,8 ± 66,9
CXal (N=5)	2,84 ± 0,61	157,8 ± 19,4	567,8 ± 17,9	274,2 ± 21,7
CXa (N=10)	3,04 ± 0,95	238,8 ± 77,1d	410,0 ± 64,2a	351,2 ± 28,2c
GXev(N=15)	2,81 ± 1,77	162,7 ± 42,3	632,6 ± 125,9bcd	632,6 ± 125,9
GXdv(N=15)	3,61 ± 1,10bcde	200,9 ± 54,7cd	463,1 ± 229,3ab	463,1 ± 229,3c
GXdvC(N=5)	4,22 ± 1,80de	165,60 ± 12,7	505,6 ± 109,1abc	505,6 ± 109,1c
GXdb(N=5)	3,15 ± 0,35bcde	182,0 ± 15,4bcd	503,8 ± 46,4abc	503,8 ± 46,4bc
RRe (N=16)	3,68 ± 1,81bcde	141,1 ± 43,4abc	650,7 ± 68,2bcd	208,1 ± 61,2
RLdh (N=5)	2,00 ± 0,25abc	76,0 ± 46,3a	753,6 ± 35,5d	170,6 ± 18,9ab
RYdb (N=10)	0,88 ± 0,53a	106,8 ± 37,4ab	759,9 ± 92,1d	133,5 ± 57,4a
RQo (N=15)	2,13 ± 0,83abcd	129,5 ± 82,5abc	596,8 ± 189,8	273,7 ± 111,3
FTd/FFc (N=17)	4,14 ± 1,27cde	190,1 ± 26,3 bcd	559,0 ± 69,1	251,0 ± 55,8
SXd (N=30)	1,76 ± 1,24ab	116,4 ± 57,3abc	704,4 ± 136,0cd	179,3 ± 84,6ab
F	7,436	6,521	7,388	5,667

Em que: Os valores são médias ± desvios padrão das N amostras de cada classe de solo. Nas situações que o teste de F indicou diferenças significativas entre as classes de solo, médias seguidas pela mesma letra não diferiam significativamente entre si pelo teste de Tukey (P < 0,05) e os valores sem letras foram não significativos.¹Abreviaturas das classes de solos, conforme Figura 1.

TABLE 3 Stress test in relation to the dimensionality (axes).
TABELA 3 Teste de Stress em relação à dimensionalidade (número de eixos).

TABLE 3 Stress test in relation to the dimensionality (axes).

Eixo	Stress em dados reais (50 execuções)			Stress em dados clínicos randomizados Teste de Monte Carlo (500 execuções)
Eixo	Mínimo	Média	Máximo	Mínimo	Média	Máximo	P
1	13.605	39.482	56.262	27.435	47.224	56.273	0.0020
2	5.957	7.592	39.686	12.819	17.093	39.886	0.0020

TABLE 4 Pearson and Kendall Correlations sorting between the axes and environmental variables of the NMS. Kendall's rank correlation values (tau) ± ≥ 0.50 are highlighted in bold.
TABELA 4 Correlações de Pearson e Kendall entre os eixos de ordenação e as variáveis ambientais da NMS. Os valores de correlação de Kendall (tau) ±≥0,50 estão em destaque em negrito.

TABLE 4 Pearson and Kendall Correlations sorting between the axes and environmental variables of the NMS. Kendall's rank correlation values (tau) ± ≥ 0.50 are highlighted in bold.

Variáveis		Eixo 1 (P = 0,0020)			Eixo 2 (P = 0,0020)
Variáveis	R	r²	tau	r	r²	tau
Argila	0,158	0,025	0,104	0,874	0,764	0,671
Areia	-0,389	0,151	-0,24	-0,991	0,982	-0,940
Silte	0,486	0,237	0,258	0,921	0,849	0,789
pH	-0,102	0,01	-0,157	-0,257	0,066	-0,136
Al	0,256	0,065	0,001	0,596	0,355	0,291
H+Al	0,124	0,015	-0,024	0,767	0,589	0,522
Ca	0,262	0,069	0,13	0,377	0,142	0,307
K	-0,26	0,067	-0,242	0,284	0,08	0,263
S	0,215	0,046	0,076	0,356	0,127	0,273
CTC	0,218	0,048	0,127	0,863	0,746	0,674
V	0,201	0,04	0,091	-0,248	0,062	-0,096
Al%	-0,119	0,014	-0,001	0,35	0,123	0,119
MO%	-0,084	0,007	-0,119	0,601	0,361	0,396
Declividade	-0,642	0,412	-0,524	0,328	0,108	0,189
Cota	-0,802	0,643	-0,649	-0,018	0,000	-0,013
Drenagem	-0,434	0,188	-0,356	0,34	0,116	0,168

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Universidade Federal de Santa Maria Av. Roraima, 1.000, 97105-900 Santa Maria RS Brasil, Tel. : (55 55)3220-8444 r.37, Fax: (55 55)3220-8444 r.22 - Santa Maria - RS - Brazil
E-mail: cienciaflorestal@ufsm.br

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