II Simpósio de Geoestatística Aplicada em Ciências Agrárias

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1 Levantamento do tipo de malha amostral, tamanho de área e número de pontos utilizados em análise geoestatística Rone Batista de Oliveira 1, Alessandra Fagioli da Silva 2, Waylson Zancanella Quartezani 3, Juliao Soares de Souza Lima 4 e Celia Regina Zimback 5 1 Doutorando em agronomia, FCA/ UNESP, Departamento de Engenharia Rural, Rua Humberto Milanesi, 159, Residencial Pimavera, , Botucatu, SP, rbatista@fca.unesp.br 2 Mestranda em agronomia, FCA/ UNESP, Departamento de Recursos Naturais, alefagioli@hotmail.com 3 Doutorando em agronomia, FCA/ UNESP, Departamento de Recursos Naturais, waylson@hotmail.com 4 Prof. Adjunto do Departamento de Eng. Rural, CCA/UFES, limajss@yahoo.com.br 5 Prof. Adjunto do Departamento de Recursos Naturais, FCA/UNESP, czimback@gmail.com Resumo - O objetivo deste trabalho foi realizar um levantamento do tipo de malha, tamanho de área e número de observações utilizados em análise geostatística em artigos publicados na plataforma Scielo entre os anos de 1997 a A busca dos artigos foi realizada por meio das principais palavras-chave relacionadas a geoestatística. Foram selecionados 65 artigos que aplicaram análise geoestatística nas variáveis físicas e químicas do solo na profundidade de 0,20 m. No banco de dados foi coletado as informações do tipo de malha amostral, tamanho de área e número de pontos utilizados em cada artigo. Os dados foram avaliados por meio de análise exploratória e distribuição de freqüências acumuladas. Os resultados mostraram que dos trabalhos pesquisados 46,77% utilizaram áreas menores que 1,0 ha e 50,00% coletaram mais de 100 pontos amostrais.existe um predomínio de pequenas áreas com grande quantidade de pontos amostrados e malhas com pontos regularmente espaçados. Palavras-chave: Delineamento experimental, esquema de amostragem, representatividade. Survey of type of the sample grid, area size, and number of the points used in geostatistic analysis Abstract - The aim of this work was to realize a survey of type of the grid, size of area and number of the observations used in geostatics papers published in Scientific Electronic Library Online plataform between 1997 to A search of the papers was realized from the principal keywords related to geostatistics research. We selected 65 papers that applied geostatistics analysis on physical and chemical soil attributes at 0.20 m depth. In the database the information was collected on the type of sample grid, size of area and number of observation points used in each paper. Data were analyzed by exploratory data analysis and cumulative frequency distribution. Results showed that the 46.77% and 50.0% of published papers showed areas smaller than 1.0 ha and were collected more than 100 sampling points, respectively. There is a predominance of small areas with large amounts of samples points and regular grid. Key words: Experimenal plans; sample scheme, representative. Introdução A primeira etapa em qualquer estudo espacial é a definição do delineamento experimental, que envolve, entre outros procedimentos, a escolha da técnica de coleta de amostras e também da malha de amostragem. A malha de amostragem pode ser do tipo: aleatória quando a distribuição dos pontos de coleta é casual; agregada ou agrupada quando ocorrem grupos de pontos mais próximos entre si; e regular quando os pontos estão regularmente espaçados (LANDIM et al., 2002). Um tipo de amostragem bastante utilizado em geoestatística é a amostragem sistemática. Neste tipo de amostragem os pontos avaliados (amostras) são obtidos de forma eqüidistantes, quer seja no espaço ou no tempo, formando uma malha de pontos no caso bidimensional. A equidistância entre os pontos não é um procedimento obrigatório, basta que se tenha a referenciação dos dados para se proceder a análise espacial. Um exemplo típico de amostragem não sistemática é para variáveis climáticas, onde as estações climatológicas, geralmente, não são equidistantes, mas apresentam a referência geográfica (GUIMARÃES, 2004). II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

2 As amostragens em malhas adensadas fornecem uma clara visão da variabilidade espacial de uma variável regionalizada, porém, com custos mais elevados quando comparados com esquemas amostrais menos densos (VAN GROENIGEN et al., 1999). Portanto, é preciso aliar um número mínimo de pontos amostrados com uma máxima representação do local amostrado (mínima variância), otimizando o esquema de amostragem e barateando os custos (MONTANARI et al., 2005). O comportamento diferenciado dos atributos dos solos em diferentes segmentos da paisagem pode ser entendido pela caracterização da variabilidade espacial dos solos por meio de técnicas de geoestatística, identificando locais específicos na paisagem. Porém, o custo da coleta e análise das amostras a fim de caracterizar a variabilidade espacial é um fator limitante em estudos de reconhecimento e mapeamento de locais específicos de manejo. Assim, técnicas com o objetivo de aperfeiçoar o esquema de amostragem e baratear custos são importantes (WEBSTER e OLIVER, 1990). Uma das grandes dificuldades encontradas nos estudos de variabilidade espacial do solo tem sido a determinação do espaçamento ideal de amostragem, o que, em algumas situações, inviabiliza a adoção das técnicas da agricultura de precisão. Assim, o estudo dos aspectos da amostragem do solo, a fim de subsidiar definições sobre a utilização e recomendação destas técnicas em ambientes distintos, foi preocupação constante dos pesquisadores (WEBSTER e OLIVER, 1990; VAN GROENIGEN et al., 1999; LARK, 2000). A estimativa do número adequado de amostras dos diversos atributos do solo, utilizando a geoestatística como ferramenta de decisão, já foi abordada em alguns estudos, visando minimizar os custos envolvidos, otimizando o processo de amostragem sem, no entanto, comprometer a sua confiabilidade (MCBRATNEY e WEBSTER, 1983; OLIVEIRA, 1991; SOUZA FILHO e OLIVEIRA, 1996; SOUZA et al., 1997; GONÇALVES et al., 1999). O objetivo deste trabalho foi realizar um levantamento do tipo de malha amostral, tamanho de área e número de pontos utilizados em trabalhos de geostatística publicados na plataforma Scielo entre os anos de 1997 a Material e Métodos Os dados foram obtidos de uma série de 13 anos por meio de um levantamento realizado na plataforma Scielo (Biblioteca Científica Eletrônica em Linha) quanto aos artigos publicados na área de geoestatística entre os anos de 1997 a 2010 no Brasil. A busca dos artigos foi realizada na plataforma Scielo por meio das principais palavras-chave relacionadas a geoestatística, tais como, teoria das variáveis regionalizadas, análise espacial, geoestatística, variabilidade espacial, dependência espacial, variograma, alcance, patamar, efeito pepita, índice de dependência espacial, krigagem e cokrigagem. Após a busca, foram selecionados 65 artigos que aplicaram análise geoestatística nas variáveis físicas e químicas do solo, considerando a profundidade de 0,20 m. No banco de dados formado, foi coletado as informações do tipo de malha amostral, tamanho de área e número de pontos utilizados em cada artigo. Os dados foram avaliados por meio de análise exploratória e distribuição de freqüências acumuladas. Resultados e Discussão Na Figura 1 estão apresentadas as freqüências acumuladas dos valores de área (ha) observados em 65 artigos de geostatística publicados entre os anos de 1997 a 2010 na plataforma Scielo. Observa-se que 46% dos trabalhos investigados apresentaram áreas menores que 1,0 ha e apenas 10% apresentaram áreas maiores que 100 ha. A menor área foi 0,0162 ha e maior área 1465 ha, mostrando a variabilidade da escala de aplicação da análise geostatística em relação ao tamanho de área. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

3 Figura 1. Distribuição de frequências acumuladas para os valores de área (ha) por artigos. Na Figura 2 estão apresentados os resultados da distribuição de freqüência acumulada para o número de pontos amostrados nos diferentes artigos. Os resultados apresentam uma grande variabilidade entre o número de pontos amostrais entre os artigos, indicando ainda não existir entre os pesquisadores de ciência do solo uma definição clara de qual o número de pontos utilizar em diversas condições de solo, uma vez que as variáveis químicas e físicas podem requerer diferentes número de pontos amostrais, quando se busca conhecer a variabilidade em relação a uma área específica. Segundo Corá et al., (2004), a variabilidade do solo é uma conseqüência de complexas interações dos fatores e processos de sua formação, sendo influenciada pelas práticas de manejo e pelas culturas. Áreas pedologicamente similares podem apresentar diferença na variabilidade quando submetidas a diferentes práticas de manejo. E áreas pedologicamente diferentes, quando submetidas ao mesmo manejo, podem apresentar atributos semelhantes. Figura 2. Distribuição de frequencias acumuladas para os valores de número de pontos amostrados por artigos. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

4 Em geral, não foi verificada uma associação entre o tamanho de área e o número de pontos amostrais, indicando que existem outros fatores que explicam essa variabilidade em supressão ao tamanho de área, como por exemplo, o uso e manejo do solo, relevo e formas da paisagem (côncavas e convexas). O percentual de trabalhos que apresentaram malha regular e irregular investigados em 65 artigos disponíveis na plataforma Scielo nos anos de 1997 a 2010 está apresentado na Figura 3. Verifica-se que 82,54% dos artigos publicados utilizaram malha regular, enquanto que 17,46% utilizaram malhas irregulares de amostragem do solo. Na prática, esta preferência pela amostragem regular nos trabalhos investigados pode ser devido as áreas pequenas e por isso a distância entre pontos é também é pequena e, portanto, a precisão de uma malha regular feita com teodolito e trena é maior que a precisão de pontos levantados com GPS, principalmente para trabalhos feitos na década de 90, pois os GPS ainda não tinham muita precisão. Figura 3. Percentual de trabalhos que utilizaram malha regular e irregular em análise geoestatística. Conclusão Existe um predomínio de pequenas áreas com grande quantidade de pontos amostrados (>100 pontos amostrais) e malhas com os pontos regularmente espaçados. Referências CORÁ, J. E.;.ARAUJO, A. V.; PEREIRA, G.T.; BERALDO, J. M. G. Variabilidade espacial de atributos do solo para adoção do sistema de agricultura de precisão na cultura de cana-de-açúcar. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.28, n.6, p , DEUTSCH, C. V.; JOURNEL, A. G. GSLIB: geostatistical software library and user s guide, New York: Oxford University, p. 1 CD-ROM. GONÇALVES, A. C. A.; FOLEGATTI, M. V.;VIEIRA, S. R. Padrões de amostragem e intensidade de krigagem na caracterização do armazenamento de água no solo, em área irrigada por pivô central. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 23, p , GUIMARÃES, E. C. Geoestatística básica e aplicada. UFU/ FAMAT. Núcleo de estudos estatísticos e biométricos p. Disponível em: < Acesso em: 10 de ago LANDIM, P. M. B.; MONTEIRO, T. C.; CORSI, A. C. Introdução à confecção de mapas pelo software SURFER, DGA, IGCE, UNESP/Rio Claro, Lab. Geomatemática, Texto Didático 08, 21p Disponível em <http;// Acesso em: 20 ago LANDIM, P. M. B. Análise estatística de dados geológicos. 2.ed. São Paulo. UNESP, p. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN:

5 LARK, R. M. Designing sampling grids from imprecise information on soil variability, an approach based on the fuzzy kriging variance. Geoderma, v.98, p.35-39, MONTANARI, R. et al. Forma da paisagem como critério para otimização amostral de latossolos sob cultivo de cana-de-açúcar. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 40, n. 1, p , OLIVEIRA M. S. Planos amostrais para variáveis espaciais utilizando Geoestatística. Campinas, Universidade Estadual de Campinas, p. (Tese de Mestrado) McBRATNEY, A. B.; WEBSTER, R. How many observations are needed for regional estimation of soil properties? Soil Science, 135: , SOUZA FILHO, M. D. I.; OLIVEIRA, M. S. Planejamento da amostragem de solos visando à estimação da média espacial do teor de cálcio utilizando a geoestatística. Ciência e Agrotecnologia. v. 20, p , SOUZA, L.; COGO, N. P.; VIEIRA, S.R. Variabilidade de propriedades físicas e químicas do solo em um pomar cítrico. Revista. Brasileira de Ciência do Solo, v. 21:p , VAN GROENIGEN, J.W.; SIDERIUS, W.; STEIN, A. Constrained optimisation of soil sampling for minimisation of the kriging variance. Geoderma, v.87, p , WEBSTER, R.; OLIVER, M. A. Statistical methods in soil and land resource survey. Oxford: Oxford University Press, p. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: