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Characterization and distribution of soil types in Terceira Island (Azores – Portugal)

Characterization and distribution of soil types in Terceira Island

(Azores – Portugal)

Ortiz García, Cristian1; Pinheiro, Jorge1*;Madruga, João1; Naranjo Cigala, Agustín2.

1Departamento de Ciências Agrárias - Universidade dos Açores. Rua Capitão João d’Àvila, 9700-042 Angra do Heroísmo.

ort_piquillo@hotmail.com, *jpinheiro@uac.pt, madruga@uac.pt

2 Departamento de Geografía - Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Edificio de Humanidades, C/ Perez del Toro, 1,

35003 Las Palmas de Gran Canaria,agustin.naranjo@ulpgc.es

Resumen

Se lleva a cabo la generación de una cartografía de los suelos de la isla Terceira (Azores – Portugal) teniendo como referencia de partida los datosmorfológicos y físico-químicosde una serie de perfiles edáficos representati- vos de las principales unidades edafológicas, distribuidas a lo largo del territorio insular. La caracterización de la fisiografía, la geomorfología y la naturaleza de los ecosistemas y distintos procedimientos de análisis espacial mediante Sistemas de Información Geográfica (SIG), nos ha permitido construir la cartografía continua de suelos de la Isla.

Palabras clave: cartografía, suelos, perfiles edáficos, análisis espacial, SIG. Abstract

In this work we generate the soils cartography of Terceira Island (Azores – Portugal) as referred to the morpho- logical and physico-chemical data from a set of soil profilesdistributed in the island and representative of the main soils categories. The characterization of the physiography, geomorphology and ecosystems and different meth- ods of spatial analysis using Geographic Information Systems (GIS), has allowed us to build continuous mapping of soils of the island.

50 Introducción y antecedentes

Los suelos de Azores, de origen volcánico y muy jóvenes geológicamente, han ido evo- lucionando rápidamente a causa del clima atlántico que afecta a éste archipiélago. En las actividades primarias y como recurso agrícola representan un 11% (EURES) [1] y en consecuencia requieren una conserva- ción activa como recurso natural.

La tenencia de una cartografía de suelos de cada isla del archipiélago y en formato digi- tal en Bases de Datos, que puedan ser ex- plotadas por un Sistema de Información Geográfica (SIG), constituyen la fuente prin- cipal de conocimiento sobre la que proyec- tar las propuestas de conservación de los suelos y por extensión de los valores paisa- jísticos y de Conservación de la Naturaleza que son defendidos por la UNESCO en la figura de Geoparque.

Asimismo, los mapas de suelos representan también una herramienta fundamental en la Ordenación del Territorio y de usos y cober- turas del terreno entendido como recurso agronómico y parte esencial del Medio Na- tural.

En el caso de la isla de Terceira (como en el resto de las islas del archipiélago) la caren- cia de una cartografía moderna de suelos y de una nomenclatura y clasificación taxo- nómica actualizada hacía necesario abordar el problema. En este Congreso presenta- mos como resultado el mapa de suelos de la Isla Terceira y la adaptación taxonómica de los mismos.

Metodología

Hemos partido de un trabajo previo de la década de los 90 del pasado siglo en el que se estableció una primera clasificación de los suelos de la Isla desde el punto de vista de las características morfológicas y analíti- cas (físicas, químicas y mineralógicas) de una serie de perfiles analizados (Pinheiro, 1990) [2] (Figura 1).

En un primer momento, se realiza una pri- mera delimitación zonal a gran escala, ba- sada en la creación del mapa de unidades fisiográficas de la isla, permitiéndonos con- solidar las grandes áreas que nos ayudarían a aproximarnos a los diversos factores que influyen en la estructuración y distribución

de los suelos (Edelman, 1950) [3]. Para ello la fotointerpretación nos supuso la técnica de trabajo principal en esta primera fase. Posteriormente, usando las coordenadas geográficas y la naturaleza temática de los perfiles, hemos realizado una serie de inter- polaciones espaciales mediante técnicas de geoprocesamiento guiadas por la fisiografía, pendientes y relieve insular (extraídos de nuestros modelos altimétricos digitales y del análisis territorial mencionado), las redes de drenaje (barrancos), vegetación potencial y actual y los mapas climáticos disponibles. Los sistemas urbanos y redes viarias conta- ban como limitaciones. Obviamente, se re- quirió de un exhaustivo y sistemático trabajo de campo que verificara la bondad del mé- todo y proceso de construcción de los polí- gonos/unidades de suelo resultantes.

En el proceso de construcción digital de los polígonos e implementación del SIG y la Base de Datos asociada se procedió a re- convertir y actualizar los resultados obteni- dos con el proceso anterior a una clasifica- ción actualizada de los suelos de la Isla Terceira establecida ahora con el sistema de Soil Taxonomy (Soil Survey Staff, 2014) [4] a nivel de subgrupo.

El presente estudio marca también una comparación metodológica entre las técni- cas modernas y los procesos de cartografía clásicos, anteriormente utilizados.

Establecimiento de la clasificación y leyenda de suelos

Para la leyenda se ha aplicado, a escala regional y local, el sistema de la Soil Taxo- nomy o Taxonomía de Suelos USDA (Uni- ted States Department of Agriculture) que gracias a su gran abanico de tipologías ha permitido jerarquizar las clases de suelos. Dicho sistema usa un modelo jerárquico tratando de agrupar suelos similares en categorías muy generales por lo que a partir de los datos analíticos obtenidos por Pinhei- ro (1990) se ha establecido una equivalen- cia a nivel de subgrupo.

Creación de la cartografía de suelos

En la última fase del proceso de producción de la cartografía de suelos de la isla de Ter- ceira, se ha procedido al reconocimiento y a

Figura 1 – Muestras de suelo.

la subdivisión de las distintas unidades y su clasificación temática.

Nos hemos basado en el sistema de Land Units (Zonneveld, 1989) [5] en el que los diferentes tipos de datos espaciales relati- vos a las unidades paisajísticas pueden ser integrados (geomorfología, vegetación y edafología) confluyendo de manera com- plementaria y a lo largo de todas las fases de estudio (foto-interpretación, visitas de campo, procesamiento de datos, clasifica- ción final) pudiendo además representar los resultados de manera separada.

Aunque el estudio está basado en el proce- so de fotointerpretación de las fotos aéreas que nos han sido cedidas, es muy importan- te comprobar cada límite y a su vez, cada tipología de suelo que le hemos asignado a cada unidad, mediante una revisión siste- mática en el campo.

Dado que las unidades homogéneas, desde el punto de vista edáfico, de nuestro mapa son referidas al suelo y no al paisaje, aun- que esto se encuentre directamente relacio- nado, las líneas de las delimitaciones son al mismo tiempo los límites (aproximados) de los diferentes tipos de suelos. Es por ello

que al mismo tiempo que elaboramos las propias unidades, digitalizando polígonos a mano alzada, le aportamos información a la tabla complementaria (Base de Datos), la cual incluye los campos con el nombre co- mún del suelo, su taxonomía científica, si existen afloramientos rocosos o asociacio- nes de suelos.Una última fase es la estruc- turación de la tipología de las distintas uni- dades edáficas elaboradas (adyacencias y vértices comunes, polígonos-isla, coheren- cia topológica intercapa, etc.) para adecuar su potencialidad para el análisis espacial y temático en todas sus dimensiones median- te el uso de SIG.

Resultados: cartografía y caracterización de suelos

El resultado de todo este proceso es el ma- pa de suelos de la isla de Terceira (Figura 2), donde el grupo de Andosoles Normales ocupa más del 54% de la superficie total de la isla con 21043,1 ha; les siguen los Suelos Litólicos con un 13,4% de ocupación (4284 ha) y los Suelos Pardos con un 11% (4513,8 ha); el siguiente grupo en ocupar mayor su- perficie es el de Andosoles Ferruginosos

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Figura 2 – Mapa general de tipologías de suelo.

con un área de 3839,3 ha (9,4% del total) seguido por los Andosoles Vítricos con 3116,8 ha (7,7%); las áreas sin suelo, mar- cadas como “No clasificados”, determinan un 2,9% de la superficie insular (1189,9 ha); y la menor área, con 311,1 ha, corres- ponde a los suelos orgánicos, con tan sólo un 0,8% de ocupación de las 40653,5 ha que conforman el área total de la Isla Ter- ceira. En definitiva, resulta una capa de información de 15 clases perfectamente estructurados con topología definida y base de datos asociada incluyendo dos campos temáticos de información a nivel edáfico (grupo y subgrupo) implementado para ser explotado con toda la potencialidad de las herramientas analíticas y geométricas de

los SIG y con múltiples posibilidades de representación (Figura 2).

Referências bibliográficas [1] EURES (23/06/2015): https://goo.gl/oB8h4y

[2]Pinheiro, J. A. V. F. (1990). Estudo dos Principais Tipos de Solos da Ilha Terceira (Açores). Tese de Doutoramento. Angra do Heroísmo: Universidade dos Açores, Depar- tamento de Ciências Agrárias.

[3] Edelman, C.H. (1950): Soils of The Netherland. NV Noordh, Uitg. Amsterdam: My.

[4] Soil Survey Staff(2014): Keys to Soil Taxonomy, 12th ed. USDA-Natural Resources Conservation Service, Wash- ington, DC.

[5] Zonneveld, I. S. (1989): “The land unit - A fundamental concept in landscape ecology, and its applications”, Landscape Ecology, 3 (2), pp. 67-86.. Nova Science Publishers, Inc. New York, pp. 297-344.

VII Congresso Ibérico das Ciências do Solo (CICS 2016)

VI Congresso Nacional de Rega e Drenagem

Geocronologia por

14

C de TerrasPretas Antropogênicas da Amazônia

Geochronology by

14

C of Amazonian Anthropogenic Dark Earths

Woeltje, Gert R.1, Santos, Francisco J.2, García-Tenorio, Rafael3, Weiland, Carlos M.4, Gázquez, Manuel J.1, Bolívar, Juan P.1*

1Dpto.FísicaAplicada. Facultad CC. Experimentales. Campus del Carmen. Universidad de Huelva. Avda. Fuerzas Armadas s/n.

Huelva.Spain* bolivar@uhu.es

2 Centro Nacional de Aceleradores (US-JA-CSIC). Avenida Thomas Alva Edison 7, Sevilla.Spain 3Departamento de Física Aplicada II, E.T.S.A, Universidad de Sevilla.Spain

4Dpto. CC. Agroforestales. ETS Ingeniería. Campus de La Rábida. Universidad de Huelva. Carretera de Palos s/n. 21819-La

Rábida (Huelva).Spain

Resumo

A datação com 14C constitui uma ferramenta poderosa para interpretar eventos com idade até 50.000 anos. As "Terras

Pretas da Amazônia” (TPA) são solos antropogênicos caracterizados por um horizonte "A", com cor preta, contendo altas concentrações de carbono pirogênico, Ca e P. Estes solos são encontrados nas margens dos rios em toda a bacia amazônica, sobretudo sobre platôs, discordantemente sotopostos e adjacentes às unidades geológicas (KT), que na região são formadas principalmente por Ferralsols (Latossolos Amarelos) e Acrisols (Argissolos Vermelho-Amarelo), intensamente intemperizados. Estudados durante os últimos 130 anos, os solos TPA são caracterizados pela sua alta fertilidade e específicas características físico-química e arqueológicas. As TPAs são subdivididas em Terra Preta (TP) e Terra Mulata (TM). As principais hipóteses sobre suas origens argumentam que a TP seria originada a partir da concen- tração de resíduos orgânicos e cinzas das fogueiras das aldeias, enquanto a TM seria originada a partir do uso destes resíduos na prática de cultivo prolongado. As amostras de solo utilizadas neste estudo foram obtidas a partir de perfis de cerca de 65 cm de profundidade tiradas de três sítios de TPA: Hatahara (HA), Costa do Laranjal (CL) e TaisakuIkeda (TI), que estão localizados na região da confluência dos rios Negro e Solimões, Amazonas, Brasil. Este trabalho tem por objeti- vo, a partir de um perfil de idades radiogênicas14C, juntamente com análises químicas (ICP-TD-MS), aprofundar os mode-

los atuais sobre a origem das TPAs. A principal conclusão deste estudo foi que as hipóteses de que os solos de TP e TM foram antigas áreas de deposição de restos de material orgânico e cinzas (lixeiras) de aldeias, ou utilizados em áreas de produção agrícola, respectivamente, devem ser revistas.

Palavras chave: Amazônia, Terra Preta (TP), "Terra Mulata " (TM), datação 14C, gênese, composição-química

Abstract

The14C dating is a powerful tool for interpreting events aged from 500 up to 50,000 years. The "Amazonian Dark Earths

(ADE)" are anthropogenic soils characterized by an only "A" horizon, showing black color, and containing high concen- trations of pyrogenic carbon, Ca, and P. These soils are distributed along the Amazon basin, especially on plateaus, and the adjacent geological units (KT),are mainly composed byFerralsols (Yellow Latosols) and Acrisols (Argissolos Red-Yellow), intensely weathered. They have been studied for the last 130 years, being ADE soilscharacterized for their high fertility, and specific physico-chemical and archaeological features. The ADEs are classified as Terra Preta (TP) and Terra Mulata (TM). The main hypotheses about their origin argue that the ADE could be formed from organic waste and ashes from fires in the villages, while the TM could arise from the prolonged cultivation practice. The main objective

of this study was to develop a 14C geochronology of core soilsof about 65 cm in depth. They were taken from three

sites: Hatahara (HA), Costa do Laranjal (CL), and Taisaku Ikeda (TI), which are located at the confluence of the rivers Negro and Solimões(Amazonas, Brazil). The main conclusion of this study has been that the origin hypothesis for TP and TM soils should be reviewed.

54 Introdução

Há muito tempo se discute sobre a formação das Terras Pretas (TP) e Mulatas (TM). As suas peculiares características, como: geo- posicionamento, dimensão (relação área/ /espessura), espessas seções verticais (de até 2 m), e a coexistência de três distintas frações compostas por argilo mineral e quar- tzo oriundo dos solos adjacentes, mesclados com um elevado conteúdo de carbono piro- gênico (Cpi), com elevados teores em Ca e P, e com grandes fragmentos cerâmicos, originários de urnas e cerâmica doméstica, demonstram que as TP e TM, não estão correlacionadas com nenhum ambiente geo- lógico natural de sedimentação. Corrobora ainda está assertiva, a presença, em diferen- tes profundidades, de urnas funerárias, as- sim como ossadas dispostas em distintas formas de sepultamento.

Por conter esses elementos e composição e, principalmente, por possuírem espessuras maiores que 50 cm [1,2], e outros, não clas- sificam as TP “típicas” como Antrossolos. Inúmeros investigadores postulam basica- mente duas linhas conceptivas para a gêne- se das TP e TM [3,4,5,6,7,8]. A primeira, sustenta a ideia de que os espessos perfis de TP resultaram da acumulação de com- postos carbonosos pirogénicos (Cpi), cinzas e restos orgânicos, com presença de ossa- das humanas, urnas e fragmentos arqueoló- gicos, em áreas de descarte, empregados como pretéritos “lixões” das aldeias. Outra corrente, que estaria associada mais com as TM, postula que os ameríndios utilizavam os restos e dejetos da limpeza das aldeias, cin- zas de fogueiras e de cozinha para fertilizar áreas; estes solos, mais delgados e exten- sos, teriam finalidade agrícola, e neles eram produzidos alimentos como: a macaxeira, o jerimum, o amendoim e a batata doce. O principal objetivo deste trabalho é buscar novos elementos na busca de elucidar a origem das TPAs, com base nos resultados de séries de idades por datação 14C, junta- mente com análises químicas (ICP-TD-MS).

Materiais e métodos

Localização e coordenadas geográficas das áreas de pesquisas e coleta de amostras de solos antropogénicos: Hatahara = S 03º 16'

26.0"; W 60º 12' 16.7" (margem esquerda do rio Solimões); Costa do Laranjal = S 03º 18' 10.8"; W 60º 28' 40.2" (margem esquerda do rio Solimões), e TaisakuIkeda = S 03º 06' 49.6", W 59º 54' 24.8"(margem esquerda do rio Negro) município de Manaus, Estado do Amazonas, Brasil (Figura 1).

Figura 1 - Perfis de solo de TM (CL e TI) e TP (HA).

A coleta das amostras in natura (300 g) foi realizada em três trincheiras (Fig.1), no sen- tido horizontal, com tubos de alumínio em perfis de65 cm profundidade. Para eliminar atividades microbianas, as amostras foram esterilizadas em autoclave (121ºC/24h). As amostras foram enviadas ao CNA, Centro Nacional de Aceleradores, Universidade de Sevilha, para quantificação do 14C por es-

pectrometria de massa com aceleradores (A.M.S.).

Os elementos maiores, menores e traços, foram medidos por ICP-MS, e a Espectros- copia de infravermelho foi usada para de- terminar o CTote o COrg, no Laboratório Ac-

tLab (Canadá).

Resultados e discussão

As TPs “típicas” formam estreitas faixas com forma ovaladas, com localização e topografia privilegiadas sobre platôs, possuem concen- trações mais elevadas de componentes piro- lisados orgânicos e maiores teores em Ca, P, Mg, Mn, K, Zn, Sr e Cu, de fragmentos de cerâmica e urnas funerárias que as TM. Apesar dos diferentes teores, os solos de TP e TM apresentam composições semelhantes e mantem proporcionalmente uma distribui- ção química bastante similar e homogênea ao longo de todos os 65 cm dos três perfis analisados.

mam, juntamente com o silício (Si) e o titânio (Ti), aproximadamente 92% do conteúdo inorgânico dos solos de TP e TM (Figura 2).

Figura 2 - Distribuição dos elementos Al e Fe em perfis de

TP (HA) e TM (CL e TI).

A Figura 2 mostra que, apesar das diferen- tes concentrações de Fe e Al em cada so- lo, os elementos se distribuem de forma homogênea ao longo dos perfis de TP (HA) e TM (CL e TI).Esta composição uniforme dos solos de TP e TM demonstra que o processo de formação desses solos man- teve-se constante por um longo período de tempo.

Figura 3 - Distribuição dos elementos Ca, P, Zn, Cu, Mg e

K, em perfis de TP (HA) e TM (CL e TI).

A homogeneidade na distribuição dos ele- mentos ocorre nos três perfis, tanto com os elementos menores como traços, Ca, P, Zn, Cu, Mg e K (Figura 3). Neste caso, os elementos Ca, P, Zn e Cu, provêm majori- tariamente da fração pirogênica de origem orgânica animal (corpos e ossos), e o Mg e o K, provêm da fração pirogênica orgânica vegetal (madeira, folhas e palhas).

Os resultados das datações com 14C para

os perfis de TP (HA) e TM (CL, TI), estão

representados na Figura 4, na qual ficam demonstradas as profundidades com as respectivas idades para cada perfil de solo. As correlações entre os distintos níveis de profundidade e suas correspondentes ida- des (14C) descrevem retas de variabilidade

com coeficientes de determinação (R²), a que correspondem as seguintes equações lineares de mínimos quadrados:

ZHA = (-17 ± 9) + (0,036 ± 0,006)·t, R2 = 0,92

ZCL = (2 ± 3) + (0,024 ± 0,002)·t, R2 = 0,98

ZTI = (- 3 ± 5) + (0,032 ± 0,004)·t, R2 = 0,96

Onde: t (Idade) está em anos e Z (profundida- de)está em cm.

Figura 4 - Representação da evolução da profundidade

(cm)em função o tempo (Idades 14C).

O relativo paralelismo entre as retas de- monstra que o desenvolvimento dos solos antropogênicos (TP e TM),obedeceu a rit- mos de formação semelhantes, provavel- mente, relacionados a sua natureza de for- mação, associados à densidade populacio- nal de cada aldeia. O processo de formação dos solos de TP e TM estiveram associados a distintas práticas culturais (“zona de cre- mação e área da aldeia”) que se mantiveram constantes ao longo de mais de 2000 anos. O declive das retas indica a taxa de forma- ção ou aumento de espessura dos três perfis e mostra que o solo de TP (HA) teve um aporte maior de material e cresceu em mé- dia 1 cm a cada 26 anos, enquanto que os solos de TM (CL e TI), aumentaram 1cm em suas espessuras a cada 40 e 30 anos, res- pectivamente. A linearidade de evolução do tempo, em função da profundidade, revela que estes solos não tiveram como fim a pro- dução agrícola, pois, se tivessem sido utili-

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zados com este propósito, os resultados das idades não evoluiriam linearmente em dois mil anos, visto que, a prática agrícola conti- nuada impõe um repetido revolvimento das partículas de carbono presentes nos suces- sivos níveis do solo, misturando seus com- ponentes, o que afetaria os resultados 14C,

poisa evolução linear das idades, em relação à profundidade de cada camada, não teria sido encontrada.

Por outro lado, os resultados das análises químicas do perfil de TP (HA) entre 02 e 65cm, revelam que as relações entre os componentes inorgânicos possuem peque- nas variações ao longo de todo o perfil, sina- lizando que o processo (a método) de for- mação dos solos de TP, da base para o to- po, manteve-se constante ao longo do tem- po. Esta constância química com o tempo, mostra que os solos de TP não podem ser relacionados com depósitos de descartes de lixo orgânico, e/ou restos de cozinha, e/ou limpeza da aldeia, como sendo lixeiras, pois, o aporte continuado de restos orgânicos e material pirolisado (cinzas),aumentaria a concentração da fração orgânica com o pas- sar dos anos, resultando um perfil com pro- gressivo aumento dos teores de MO e cinzas (Cpi), comparativamente com os inorgânicos (Al e Fe), no sentido da base ao topo do per- fil, ou seja, haveria mais MO quanto maior fosse o afastamento do solo sedimentário sotoposto.

Conclusões

As hipóteses de que os solos de TP e TM foram, respectivamente, antigas zonas de descarte (lixeiras) de material orgânico, e

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