Distribuição espacial dos macronutrientes em um Latossolo cultivado com pastagem. Eduardo Oliveira de Jesus Santos 1, Ivoney Gontijo 2

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1 Distribuição espacial dos macronutrientes em um Latossolo cultivado com pastagem Eduardo Oliveira de Jesus Santos 1, Ivoney Gontijo 2 1 Graduando em Agronomia, Centro Universitário do Norte do Espírito Santo da Universidade Federal do Espírito Santo (CEUNES/UFES)/Departamento de Ciências Agrárias e Biológicas, Rodovia BR 101 Norte, Km 60, Bairro Litorâneo, CEP: , São Mateus - ES, Brasil, eduardoliviera@hotmail.com 2 Professor Doutor, Centro Universitário do Norte do Espírito Santo da Universidade Federal do Espírito Santo (CEUNES/UFES)/Departamento de Ciências Agrárias e Biológicas, ivoneygontijo@ceunes.ufes.br Resumo Estudos que visem elucidar a variação espacial de atributos de solos associada à resposta de produção de lavouras podem contribuir para a aplicação racional de insumos, possibilitando ganhos econômicos e ambientais. Objetivou-se no presente estudo descrever a distribuição espacial dos macronutrientes Ca, Mg, P e K e da produtividade de uma cultivada com pastagem no município de Ponto Belo ES. O experimento foi conduzido em área cultivada com pastagem de variedade capim-braquiária (Brachiaria decumbens) com 10 anos, localizada no município de Ponto Belo ES. Instalou-se uma malha retangular de 100 x 122 m ( m 2 ) com 126 pontos, com uma distância mínima de 5 metros. Em cada ponto amostral foram coletadas amostras de solo, na profundidade de 0-20 cm e a determinação da produtividade da pastagem. Os resultados foram submetidos à análise geoestatística e os atributos químicos estudados apresentaram estrutura de dependência espacial moderada. O estudo da variabilidade espacial dos atributos químicos do solo pela geoestatística utilizando-se a técnica da krigagem desponta como ferramenta imprescindível na compreensão do comportamento dos nutrientes no solo, podendo ser fundamental no auxílio à tomada de decisão que visem maior produtividade da área cultivada com pastagem. Palavras-chave: Brachiaria decumbens; geoestatística; macronutrientes. Spatial distribution of macronutrients in an Oxisol under pasture Abstract Studies on the spatial variation of soil properties associated with the response of crop yields may contribute to a rational application of inputs, enabling economic and environmental gains. The purpose of this work was to describe the spatial distribution of macronutrients Ca, Mg, P and K and productivity of a cultivated pasture. The study was carried out on a pasture field, variety of Brachiaria decumbens with 10 years, located in Ponto Belo, State of Espírito Santo, Brazil. The experimental area was 100 x 122 m ( m2) with 126 points, with a minimum distance of 5 meters, in a Yellow Latosol. Soil samples were collected in a pasture plantation in the m layer, in order to evaluate the soil chemical attributes and determining the productivity of the pasture. The results were submitted to geostatistics analysis and attributes studied showed moderate spatial dependence structure. The study of spatial variability of soil chemical properties using geostatistical kriging technique was an important tool in order to understand the behavior of soil nutrients and it can be instrumental in assisting decision making aimed at increased productivity of the pasture plantation. Key words: Brachiaria decumbens; geostatistics; macronutrients. Introdução Atualmente, as áreas destinadas para a utilização de pastagens no Brasil têm sido caracterizadas pela baixa fertilidade e não aptas para plantio de culturas perenes e anuais, consideradas como impróprias para a agricultura. Portanto, com intuito de expressar o potencial genético do rebanho, torna-se necessário atender suas exigências nutricionais através o manejo adequado do pasto (COSTA et al., 2008). O uso e o manejo inadequado do solo e das áreas de pastagens, têm provocado modificações negativas nas propriedades físicas (STONE; SILVEIRA, 2001), químicas (FIDALSKI et al., 2007) e biológicas do solo (SILVA, 2006), aumentando a degradação do solo e reduzindo o potencial produtivo da forragem. O estudo da variabilidade espacial dos atributos químicos do solo sempre foi importante instrumento no processo da III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 1

2 escolha da área experimental, locação das unidades experimentais e coleta de amostras (SILVA; CHAVES, 2006), além da análise de produtividade e das tomadas de decisões sobre técnicas de manejo a serem adotadas (PIERCE; NOWAK, 1999). As recomendações de insumos no Brasil são baseadas nos teores médios de fertilidade do solo, os quais podem ser superestimados ou subestimados. A aplicação correta do conhecimento da variabilidade espacial dos atributos químicos e físicos do solo, por meio das ferramentas da geoestatística, podem otimizar aplicação de fertilizantes e corretivos, reduzindo os impactos ambientais proporcionado pela avanço das fronteiras agrícolas (CAVALCANTE et al., 2007). Porém, a variabilidade espacial, se não considerada, pode levar a conclusões errôneas de resultados experimentais e ao uso incorreto de áreas agrícolas com finalidade comercial. Mas se considerada, pode-se tornar um instrumento valioso, possibilitando melhor conhecimento, planejamento e interpretação de experimentos usados para recomendações de manejo do solo e culturas (ALBUQUERQUE et al., 1996). Objetivou-se no presente estudo, descrever a distribuição espacial dos macronutrientes cálcio (Ca), magnésio (Mg), fósforo (P) e potássio (K) e da produtividade de uma área cultivada com pastagem no município de Ponto Belo ES. Material e Métodos O experimento foi conduzido em área cultivada com pastagem de variedade capim-braquiária (Brachiaria decumbens) com 10 anos, localizada no município de Ponto Belo - ES. Instalou-se uma malha retangular de 100 x 122 m ( m 2 ) com 126 pontos amostrais, com uma distância mínima de 5 metros. Em cada ponto amostral foram coletadas amostras de solo, na profundidade de 0-20 cm, para análise química do solo, determinando-se os valores dos macronutrientes cálcio, magnésio, fósforo e potássio, de acordo com Embrapa (1997). As análises de solo foram realizadas no Laboratório de Solos e Análise Foliar do Centro Universitário Norte do Espírito Santo da Universidade Federal do Espírito Santo (CEUNES-UFES). Visando a obtenção da produtividade, a planta forrageira foi coletada com auxílio de um quadrado de ferro de 1,0 x 1,0 m (1,0 m 2 ) locada em cada ponto amostral e cortada com tesoura de aço rente à superfície do solo. As amostras foram levadas para estufa por um período de 48 horas sob uma temperatura de 65 C, até massa constante, para a determinação da massa seca. A produtividade foi estimada por meio da relação da massa seca pela área de coleta de cada ponto amostral, sendo o resultado deste multiplicado pelo valor da área equivalente a 1 hectare. Os resultados obtidos foram submetidos à análise exploratória dos dados por meio da estatística descritiva, observados as seguintes medidas: média aritmética, mediana, variância amostral, desvio-padrão, coeficiente de variação, de assimetria e de curtose. A normalidade foi testada pelo teste Shapiro-Wilk à 5% de probabilidade, por meio do software estatístico Action v. 2.3 (ACTION DEVELOPMENT CORE TEAM, 2012). Os dados foram submetidos à análise geoestatística, com o objetivo de se definir o modelo de variabilidade espacial dos atributos do solo envolvidos nesse estudo, obtendo-se, assim, os semivariogramas, e posteriormente, o mapeamento de cada atributo químico estudado e da produção através da krigagem. A análise da dependência espacial foi feita pela geoestatística, com auxílio do programa computacional GS+ Versão 7 (GAMMA DESIGN SOFTWARE, 2004), que realiza os cálculos das semivariâncias amostrais, cuja expressão pode ser encontrada em Vieira et al. (1983): N( h) 2 [ z( x h) z( x )] i i ( h) i 1 (1) 2N( h) em que: n(h) número de pares amostrais [z(x i ); z(x i + h)] separados pelo vetor h, sendo z(x i ) e z(x i + h), valores numéricos observados do atributo analisado, para dois pontos x i e x i + h separados pelo vetor h. Os dados foram interpolados por meio da técnica da krigagem, a qual utiliza os parâmetros do semivariograma. Em caso de dúvida entre mais de um modelo para o mesmo semivariograma, considerouse o maior valor do coeficiente de correlação obtido pelo método de validação cruzada e menor SQR (soma de quadrados do resíduo). Foi calculada a razão de dependência espacial (GD), que é a proporção em percentagem do componente estrutural (C) em relação ao patamar (Co+C), dada pela equação 2: C GD = 100 (2) Co + C III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 2

3 De acordo com Zimback (2001), apresenta a seguinte proporção: (a) dependência fraca < 25%; (b) dependência moderada de 25 a 75% e (c) dependência forte > 75%. Resultados e Discussão Os resultados referentes à análise descritiva para os macronutrinetes e a produtividade da pastagem, estão apresentados na Tabela 1. Apesar dos valores da média e da mediana para as variáveis cálcio, magnésio e potássio estarem próximos, os dados não apresentaram distribuição normal como pode ser comprovado pelo teste de Shapiro-Wilk a 5 % (P>0,05). O conhecimento da distribuição de frequência dos dados de uma variável tem importantes consequências, pois a análise da variância e os testes de significância normalmente usados da estatística clássica (Tukey, F, t, etc.) baseiam-se na distribuição normal dos dados. Entretanto, esse fato não deve ser motivo de maiores preocupações quando se aborda somente a geoestatística (CLARK, 1979), como é o caso do presente trabalho. Tabela 1. Estatística descritiva dos dados de cálcio, magnésio, potássio, fósforo e da produtividade da pastagem, cultivada no município de Ponto Belo, ES, obtidos a partir de 126 amostras Estatística Ca Mg K P Produtividade descritiva cmol c dm mg dm kg ha Média 1,85 0,69 28,61 5, ,81 Mediana 1,82 0,66 27,61 4, ,9 VA 0,37 0,03 95,24 15, ,48 DP 0,61 0,18 9,76 3,92 692,89 CV 33,0 26,1 34,1 76,9 38,7 Ass. 0,85 1,03 0,61 2,43 0,53 Curt. 1,89 3,09 0,20 6,81 0,01 p-valor 2, ns 9, ns 3, ns 7, ns 0,013 ns VA variância amostral; DP desvio padrão; CV coeficiente de variação; Ass. coeficiente de assimetria; Curt. coeficiente de curtose; ns não significativo pelo teste de Shapiro-Wilk a 0,05 de probabilidade. A normalidade dos dados não se configura como uma exigência da geoestatística, o mais importante é a ocorrência ou não do efeito proporcional, ou seja, se a média e a variabilidade dos dados são constantes na área de estudo (CAVALCANTE et al., 2007). Tal fato não ocorreu no presente experimento, pois os semivariogramas demonstraram patamares bem definidos e não ocorreram caudas muito alongadas na distribuição dos atributos, o que poderia comprometer as estimativas da krigagem, as quais são baseadas nos valores médios (ISAAKS; SRIVASTAVA, 1989). Os valores médios dos macronutrientes estudados (Tabela 1), foram classificados, de acordo com Prezotti et al. (2007), em teores médios para Ca (1,5 4,0 cmol c dm -3 ) e Mg (0,5 1,0 cmol c dm -3 ) e baixos para K (< 60 mg dm -3 ) e P (< 10 mg dm -3 ) evidenciando baixos níveis de fertilidade dos solo e, consequentemente um potencial de resposta na adubação para a lavoura em questão. O coeficiente de variação foi considerado alto para o P e médio para os demais atributos em estudo, de acordo com a classificação proposta por Warrick e Nielsen (1980). Resultados semelhantes referentes ao coeficiente de variação foram encontrados por Machado et al. (2007) para todos os macronutrientes do solo, estudando a variabilidade espacial em um sistema de plantio convencional da cultura do algodão. O coeficiente de variação (CV) é útil na avaliação da dispersão dos dados, fornecendo assim uma medida relativa da precisão do experimento (LANDIM, 2003). Os resultados referentes as análises geoestatísticas são apresentados na Tabela 2. Verificou-se que todos os macronutrientes em estudo e a produtividade da pastagem apresentaram estrutura de dependência espacial (Figura 1). O modelo esférico foi ajustado para todas as variáveis, concordando com Souza et al. (2008) para Ca, K e Mg e Silva et al. (2008) para todos atributos em estudo. Segundo Grego e Vieira (2005) o modelo matemático esférico é o que predomina nos trabalhos em ciência do solo. Os valores de coeficiente de validação cruzada variaram de 0,459 a 0,989. Verificou-se que todas as variáveis apresentaram o coeficiente de determinação acima de 0,790, ou seja, 79,0% da variabilidade existente nos valores da semivariância estimada são explicadas pelos modelos ajustados. III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 3

4 Tabela 2. Modelos e parâmetros estimados dos semivariogramas experimentais para cálcio, magnésio, potássio, fósforo e da produtividade da área cultivada com pastagem no município de Ponto Belo, ES Parametros Ca Mg K P Produtividade cmol c dm mg dm kg ha Modelo Esférico Esférico Esférico Esférico Esférico EP (C o ) 0,120 0,025 63,619 6, ,0 P (C o +C) 0,386 0,040 92,180 17, ,0 SQR 1, ,0882 1, GD 68,9 37,3 31,0 63,1 50,0 R 2 0,939 0,976 0,790 0,998 0,971 Rcv 0,459 0,989 0,796 0,783 0,817 Alcance (m) 16,3 60,0 65,7 48,3 65,7 EP efeito pepita; P patamar; SQR soma de quadrado de resíduo; GD razão de dependência espacial (%); R 2 coeficiente de determinação; rvc coeficiente de validação cruzada. Semivariância (cmolc dm -3 ) 2 Semivariância (cmolc dm -3 ) 2 Semivariância (mg dm -3 ) 2 Semivariância (mg dm -3 ) 2 Semivariância (kg ha -1 ) 2 (A) (B) (C) (D) (E) Distância (m) Figura 1. Modelos de semivariogramas ajustados para cálcio (A), magnésio (B), potássio (C), fosfóro (D) e produtividade (E). Com base na classificação de Zimback (2001) observa-se, na Tabela 2, que todas as variáveis possuem dependência espacial moderada, resultados semelhantes foram encontrados por Souza et al. (2008) para os macronutrientes Ca, Mg e K, por Lima et al. (2010) para o Ca e Mg e por Souza et al. (2009) para o K. Observa-se que a produtividade da Brachiaria decumbens e do nutriente potássio apresentaram alcance de 65,7 metros. O alcance da dependência espacial é um atributo importante no estudo dos semivariogramas haja vista que representa a distância máxima em que os pontos amostrais estão correlacionados espacialmente entre si (CHAVES; FARIAS, 2009) ou seja, os pontos localizados numa área de raio igual ao alcance são mais homogêneos entre si do que com aqueles localizados fora desta área. Verifica-se, na Figura 2, uma estimativa de altos teores de produtividade da pastagem na região nordeste da lavoura. Observa-se, níveis satisfatórios para os macronutrientes na região central da área para o fósforo, no sudeste para o potássio e uma distribuição ao longo da área para cálcio e magnésio. III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 4

5 (A) (B) (C) cmol c dm -3 cmol c dm -3 mg dm -3 (D) (E) mg dm -3 kg ha -1 Figura 2. Mapas de isolinhas das variáveis produtividade da pastagem (E). cálcio (A), magnésio (B), potássio (C), fósforo (D) e Em estudo desenvolvido por Souza et al. (2008) revelou os problemas que podem ocorrer na determinação do manejo da fertilidade, quando considera-se o processo de amostragem ao acaso para os valores dos atributos químicos analisados, sem levar em consideração o alcance de dependência espacial, falharia em apresentar as variações encontradas. Dessa forma, podendo realizar aplicações de subdoses ou superdoses de fertilizantes provocando defiência ou toxidez na forrageira. Segundo Molin (2002), a definição de unidades de manejo do solo que consigam representar regiões homogêneas quanto aos atributos que influenciam o desenvolvimento das culturas, é uma das etapas mais desafiadoras no contexto de agricultura de precisão. Conclusão Verificou-se dependência espacial para todos os atributos químicos estudados, com grau de dependência espacial moderado. Observou-se o maior alcance de dependência espacial para potássio (65,73 m) e o menor para o cálcio (16,26 m). O estudo da variabilidade espacial dos atributos químicos do solo pela geoestatística utilizando-se a técnica da krigagem desponta como ferramenta imprescindível na compreensão do comportamento dos nutrientes no solo, podendo ser fundamental no auxílio à tomada de decisão que visem maior produtividade da área cultivada com pastagem. Referências ACTION DEVELOPMENT CORE TEAM. ACTION ESTATCAMP - São Carlos, Brasil, ALBUQUERQUE, J. A.; REINERT, D. J.; FIRORIN, J. E. Variabilidade de solo e planta em Podzólico Vermelho-amarelo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 20, p , CAVALCANTE, E. G. S.; ALVES, M. C.; SOUZA, Z. M.; PEREIRA, G. T. Variabilidade espacial de atributos químicos do solo sob diferentes uso e manejos. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 31, p , CHAVES, L. H. G.; FARIAS, C. H. A. Variabilidade espacial de cobre e manganês em Argissolo sob cultivo de cana-de-açúcar. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v. 40, p , CLARK, I. Practical geostatistics. London, Applied Science Publishers p. III Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias 5

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