Variabilidade espacial de atributos químicos no cultivo de aveia preta sob plantio direto e convencional

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1 Variabilidade espacial de atributos químicos no cultivo de aveia preta sob plantio direto e convencional Thatiana Seminotti Felski 1, Maria Jorgiana F. Dantas 2, Eliel Ferreira do Nascimento 3 Patricia dos Santos Nascimento 4, Célia Regina Lopes Zimback 5 1 Graduanda em Agronomia, UNESP/FCA Departamento de Solos, Rua José Barbosa de Barros, 1780 CEP: Botucatu, SP, tsfelski@fca.unesp.br 2 Doutoranda em Agronomia, UNESP/FCA Departamento de Solos, Rua José Barbosa de Barros, 1780 CEP: Botucatu, SP, jorgianaferreira@hotmail.com 3 Doutorando em Agronomia, UNESP/FCA Departamento de Solos, Rua José Barbosa de Barros, 1780 CEP: Botucatu, SP, eliel.petrolina@hotmail.com 4 Doutoranda em Agronomia, UNESP/FCA Departamento de Solos, Rua José Barbosa de Barros, 1780 CEP: Botucatu, SP, patyysn@yahoo.com.br 5 Prof. Adjunto do Departamento de Recursos Naturais, FCA/UNESP - Rua José Barbosa de Barros, 1780 CEP: Botucatu, SP Brasil. Caixa-Postal: 237, czimback@gmail.com Resumo - Este trabalho teve como objetivo definir a variabilidade espacial de atributos químicos do solo no cultivo de aveia preta. O trabalho foi desenvolvido na Fazenda Experimental Lageado, Botucatu - SP em duas áreas de manejos distintos (Fazendinha e Cascalheira). Foram analisados atributos do solo como: P, H+Al (acidez titutável), Ca, Mg e ph utilizando-se posteriormente de ferramentas geoestatísticas do programa GS+ para análise de dados e do software GeoVisual para interpolação por krigagem e a construção dos mapas temáticos. Observou-se que os índices de dependência (IDE) entre as amostras coletadas foram enquadrados de moderadas a fortes e o alcance variou bastante. As análises realizadas através de mapas temáticos permitiram observar que as quantidades de Ca, Mg e P se mostraram diferentes, assim como suas distribuições nas duas áreas. Na área da Fazendinha o Ca, Mg, P foram encontrados em quantidades maiores comparado com a área da Cascalheira, assim como o teor de H + Al foi menor na primeira e consequentemente o ph maior. Palavras chave: geoestatística; manejo; fertilidade do solo Spatial variability of chemical attributes in black oat cultivation in the no-tillage and conventional tillage system Abstract - This work aimed at defining the spatial variability of soil chemical attributes in the black oats cultivation. The study was conducted at the Experimental Farm Lageado, Botucatu - SP in two different areas (Fazendinha and Cascalheira). We analyzed soil attributes such as P, H + Al, Ca, Mg and ph using geostatistical tools of GS + program for data analysis and GeoVisual software to kriging and construction of thematic maps. It was observed that the rates of dependency (IDE) among the samples collected were classified as moderate to strong, the range varied widely. The analysis conducted through thematic maps allowed the observation that the quantities of Ca, Mg and P were different, as well as their distribution in the two areas. In the Fazendinha s area Ca, Mg, P, were found in larger quantities compared with the Cascalheira s area, as the concentration of H + Al was lower in the first and consequently had higher ph. Key-words: geostatistical; conduction; soil fertility Introdução A cultura da aveia é uma alternativa técnica e economicamente viável de cultivo no período de outono/inverno/primavera, que nos últimos dois anos sofreu um aumento de 35% da área plantada passando de ha (IBGE, 2007) para ha em 2009 (IBGE, 2010) no Estado de São Paulo. Seu destino é principalmente a produção de grãos de elevado valor nutricional e melhoria das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, dando sustentabilidade ao sistema de plantio direto (FLOSS et al., 2007). Dentre as principais vantagens do cultivo da aveia preta como cultura de cobertura, destacam-se: a redução da erosão e do escoamento superficial, o aumento da infiltração de água e do conteúdo de carbono III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 1

2 orgânico no solo, a ciclagem de nutrientes, a mobilização de cátions no perfil, o controle de inços, além de outros benefícios ao solo e às culturas comerciais cultivadas em sucessão (DEBARBA; AMADO, 2000). Os diversos atributos químicos do solo comportam se de forma bastante diferenciada ao longo das áreas cultivadas, devido, entre outros fatores, às alterações provocadas pelo manejo agrícola.silva e Chaves (2001) comentaram que os atributos químicos apresentam maior variação que os físicos em uma área cultivada e, devido a esse fato, o uso de amostragens aleatórias, empregando a média para caracterizar determinado atributo no solo, pode resultar em avaliações inexatas. O conhecimento da variação de atributos químicos é importante para o levantamento e manejo do solo, planejamento de esquemas de amostragem e gerenciamento de práticas agrícolas. Por isso, antes de buscar qualquer relação desses atributos com a cultura, é importante avaliar a extensão e a intensidade da dependência espacial da sua variação, isoladamente ou em conjunto com outras variáveis (GANDAH et al., 2000). Variabilidade em solos e plantas tem sido motivo de inúmeros estudos, considerando a dificuldade de sua caracterização e quantificação. A geoestatística, pela análise de semivariogramas, tem sido a técnica mais utilizada para a caracterização das variabilidades, espacial e temporal (CARVALHO et al., 2004). Este trabalho teve como objetivo verificar a variabilidade espacial de atributos químicos do solo no cultivo de aveia preta sob plantio direto e convencional. Material e métodos As amostras de solos e plantas foram coletadas em dois locais da área experimental da Fazenda Lageado, UNESP - Campus Botucatu SP. A Fazenda situa-se na latitude de 22 51' S, e na longitude de 48 26' W, com 786 metros de altitude, com temperatura média diária do mês mais frio (julho) de 17,1 ºC e a do mês mais quente (fevereiro) de 23,3 ºC, e com precipitação média anual de 1314 mm. O clima da região é do tipo Cwa, clima temperado quente (mesotérmico), de acordo com a classificação de Köppen (CUNHA et al, 1999). O solo da área é classificado como Nitossolo vermelho distroférrico (EMBRAPA, 2006). A coleta de solos e de plantas foi realizada em duas áreas distintas. Na área 1 (denominada como Fazendinha) é utilizado o sistema plantio direto e o terreno é voltado para a face Leste. Já na área 2 (denominada como Cascalheira) é utilizado o sistema convencional e o terreno é voltado para a face Oeste. Ambas as áreas foram plantadas com aveia preta. A malha amostral (Figura 1) foi constituída por 45 pontos os quais foram georreferenciados para posterior determinação de correlação entre os pontos amostrais. As amostras deformadas de solos foram coletadas na profundidade de 0-0,20 m. Os atributos químicos foram determinados, conforme metodologia descrita por Raij et al. (2001). O variograma foi estimado pela seguinte equação, segundo Vieira et al. (1983). N ( h 1 ) 2 h Z x Z x h * 2N( h) i 1 i 1 em que N(h) é o número de pares experimentais de observações Z(x i ) e Z(x i + h) separados por uma distância h. Do ajuste de um modelo matemático aos valores calculados de *(h) são estimados os coeficientes efeito pepita (C 0 ), patamar (C 0 + C 1 ) e alcance (a) do modelo teórico para o variograma. Os modelos foram ajustados pelo programa GS + (ROBERTSON, 2008), considerando a menor soma do quadrado dos resíduos, o maior coeficiente de determinação R 2 e pelo coeficiente de correlação obtido pelo método de validação cruzada. Comprovada a dependência espacial realizou-se a interpolação por krigagem ordinária para a construção dos mapas temáticos no programa GeoVisual (YAMAMOTO, 2007). III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 2

3 Y (m) Y (m) Fazendinha Cascalheira X (m) Figura 1. Malha amostral da área de plantio direto (Fazendinha) e convencional (Cascalheira). Resultados e discussão A análise da Tabela 1 permite observar o melhor ajuste de diferentes modelos a cada atributo estudado. O Ca, Mg, P e o ph da área da Fazendinha e o Ca, Mg, H +Al da área da Cascalheira se ajustaram melhor ao modelo Gaussiano, o teor H + Al da área da Fazendinha e o ph da área da Cascalheira se ajustaram melhor ao modelo Esférico, enquanto a teor de P da área da Cascalheira se adequou melhor o modelo Exponencial. Tabela 1. Modelo e parâmetros do ajuste do variograma dos atributos químicos do solo sob plantio direto e convencional. X (m) Atributos Modelo Alcance C 0 C 0 +C IDE RSS Faz. Ca Gaussiano 140,20 33,00 476,90 93, Faz. Mg Gaussiano 197,60 8,25 36,49 77,3 55,5 Faz. P Gaussiano 14,4 0,10 54,42 99, Faz. H + Al Esférico 49, ,13 80, Faz. ph Gaussiano 13,10 0,0001 0,12 99,92 0,0150 Casc. Ca Gaussiano 56,50 15,90 48,93 67, Casc. Mg Gaussiano 55,50 2,97 7,76 61,73 12,7 Casc. P Exponencial 32,60 0,10 45,00 99, Casc. H +Al Gaussiano 10,7 3,0 35,21 90, Casc. ph Esférico 11,20 0, ,14 99, Faz. Ca: mmol c/dm 3 da área da Fazendinha; Faz. Mg: mmol c/dm 3 da área da Fazendinha; Faz. P: mg/dm 3 da área da Fazendinha; Faz. ph: CaCl 2 da área da Fazendinha; Faz. H +Al: mmol c/dm 3 da área da Fazendinha; Casc. Ca: mmol c/dm 3 da área da Cascalheira; Casc. Mg: mmol c/dm 3 da área da Cascalheira; Casc.. P: mg/dm 3 da área da Cascalheira; Casc. H + Al: mmol c/dm 3 da área da Cascalheira; Casc, ph: CaCl 2 da área da Cascalheira. Alcance em m; C 0: efeito pepita; C 0+C: Patamar; IDE: índice de dependência espacial; RSS: soma do quadrado dos resíduos. O efeito pepita revela a descontinuidade do semivariograma em distâncias menores que as amostradas (VIEIRA et al., 2000). A proporção da componente estrutural com o patamar do modelo indica a porcentagem da dependência espacial, sendo esse critério utilizado para avaliar o grau de dependência espacial da variável. Como os valores de IDE (Índice de Dependência Espacial) são responsáveis por julgar a dependência espacial entre os atributos, assim, Zimback (2001) definiu os seguintes intervalos para IDE: quando o valor for menor que 25% será de fraca dependência espacial, entre 25 e 75% será moderada e maior que 75% será forte. A maioria dos valores foram classificados como de forte dependência espacial variando de 77,30% a 99,86%, apenas o Mg e Ca da Cascalheira foram avaliados como de moderada dependência espacial, os valores encontrados foram de 61,73% e 67,50%. Observa-se que os atributos estudados possuem distintos valores de alcance, variando entre 0,70 m (H +Al na área da Cascalheira) a 197,6 m (Mg na área da Fazendinha). Segundo Carvalho et al. (2003), o III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 3

4 conhecimento do alcance da dependência espacial, permite o delineamento de futuras amostragens assegurando as mesmas condições do estudo em questão. A análise dos dados, e especial dos mapas temáticos permite observar a distribuição dos nutrientes nas duas áreas. No caso da área da Cascalheira (Figura 2), onde se utiliza manejo convencional observa-se que alguns os atributos estudados (Ca, Mg e P) estão decrescendo da esquerda para direita, tendo apenas uma quantidade um pouco maior na região inferior.o teor H + Al encontra-se em maior quantidade no centro da região diminuindo gradativamente a sua volta. E essa situação é comprovada pelo mapa de ph que detém baixos valores ao longo de toda área determinada, mantendo-se mais baixo em regiões onde os teores de nutrientes, como Ca e Mg, se encontram menores e com valor mais alto nas porções inferiores onde a quantidade dos mesmos é maior. Figura 2. Mapas temáticos dos atributos químicos da área Cascalheira. Na área da Fazendinha (Figura 3), onde se utiliza manejo sob plantio direto foi possível analisar que a distribuição dos atributos aparece um pouco diferente em relação à Cascalheira. O teor de Ca e Mg aumenta da esquerda para direita gradativamente, apesar de possuir quantidade bem menor na porção da esquerda a partir do centro da área os valores estão mais normalizados e tendendo a crescer. Já o P possui distribuição irregular por toda a área e a quantidade de H + Al possui concentrações menores na região central crescendo ao seu redor, até obter seus maiores valores no limite da área. O mapa do ph aparece com valores mais homogêneos e com frações na região superior e inferior de valores maiores. III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 4

5 Figura 3. Mapas temáticos de atributos químicos da área Fazendinha. Conclusão Todos os atributos possuem dependência espacial ajustando-se melhor aos modelos Gaussiano, Esférico e Exponencial. A fazenda Cascalheira (convencional) apresentou menores quantidades de todos os nutrientes e menor ph que a área da Fazendinha (plantio direto). Agradecimentos À Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA/UNESP) e ao Grupo de Estudos e Pesquisas Agrárias Georreferenciadas (GEPAG). Referências CARVALHO, M. P.; TAKEDA, E. Y.; FREDDI, O. S. Variabilidade espacial de atributos de um solo sob videira em vitória Brasil (SP). Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 27, p , CARVALHO, J. R. P.; DECHEN, S. C. F.; DUFRANC, G. Variabilidade espacial da agregação do solo avaliada pela geometria fractal e geoestatística. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 28, p.1-9, 2004 III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 5

6 CUNHA, A. R.; KLOSOWSKI, E. S.; GALVANI, E.; ESCOBEDO, J. F.; MARTINS, D. Classificação climática para o município de Botucatu, SP, segundo Köppen. In: Simpósio em Energia na Agricultura, Botucatu SP: Anais. Botucatu: FCA/UNESP, 1999 p ,. DEBARBA, L.; AMADO, T. J. C. Desenvolvimento de sistemas de produção de milho no Sul do Brasil com características de sustentabilidade. Revista brasileira de ciência do solo, v.21, p , EMBRAPA. Centro Nacional e Pesquisa em Solos. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. Brasília: Embrapa-SPI; Rio de Janeiro: Embrapa-Solos, p. FLOSS, E. L.; VÉRAS, A. L.; FORCELINI, C. A.; GOELLNER, C.; GUTKOSKI, L. C.; GRANDO, M. F.; BOLLER, W. Programa de pesquisa de aveia da UPF "30 anos de atividades Disponível em: < Acesso em: 13 dez GANDAH, M.; STEIN, A.; BROUWER, J.; BOUMA, J. Dynamics of spatial variability on millet growth and yields at three sites in Niger, West Africa and implications for precision agriculture research. Agric. Systems, 63: , Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE, Produção Agrícola Municipal Rio de Janeiro, Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - IBGE. Produção Agrícola Municipal. Rio de Janeiro, REICHERT, J. M; DARIVA, T. A; REINERT, D. J; SILVA, V. R. Variabilidade Espacial de Planossolo e produtividade de soja em várzea sistematizada: análise geoestatistica e análise de regressão. Revista Ciência Rural, v.38, n.4, 2008 ROBERTSON, G. P. GS+: Geoestatistics for the environmental sciences GS+ User s Guide. Plainwell, Gamma Desing Software, 152 p, SILVA, P.C.M.; CHAVES, L.H.G. Avaliação e variabilidade espacial de fósforo, potássio e matéria orgânica em alissolos. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 5: , VIEIRA, S. R.; HATFIELD, T. L.; NIELSEN, D. R.; BIGGAR, J. W. Geostatistical theory and application to variability of some agronomical properties. Hilgardia, v. 51, n. 3, p. 1-75, YAMAMOTO, J.K. Sistema GeoVisual, VIEIRA, S. R. Geoestatística em estudos de variabilidade espacial do solo. In: NOVAIS, R. F. de; ALVAREZ V. H.; SCHAEFER, C. E. G. R. Tópicos em ciência do solo, Viçosa-MG: Sociedade Brasileira de Ciência do Solo. v. 1, p. 1-54, ZIMBACK, C. R. L. Análise espacial de atributos químicos de solos para fins de mapeamento da fertilidade do solo f. Tese (Livre-Docência) - Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista. Botucatu, III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 6