AMOSTRAGEM PARA ESTUDO DA VARIABILIDADE ESPACIAL DE PARÂMETROS DE QUALIDADE EM CANA-DE-AÇUCAR

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1 AMOSTRAGEM PARA ESTUDO DA VARIABILIDADE ESPACIAL DE PARÂMETROS DE QUALIDADE EM CANA-DE-AÇUCAR Tiago C. A Oliveira 1, Étore F. Reynaldo¹, Arthur M. Mello¹, Daniel G. Pauli 2, José V.Salvi 3, José P. Molin 4 RESUMO: A qualidade da cana-de-açúcar para a indústria não é avaliada simplesmente pelo seu teor de sacarose, mas sim por uma série de outras variáveis como teor de fibra, açúcares totais redutores (ATR), grau de pureza, entre outras. Assim, o objetivo deste trabalho foi propor uma amostragem e verificar se a grade amostral utilizada foi capaz de identificar a variabilidade espacial dos parâmetros de qualidade estudados (Brix, sacarose (Pol), pureza, fibra e ATR). O experimento foi realizado na Usina Iracema, no município de Iracemápolis, SP, numa área de 4,4 ha, cultivada com cana-de-açúcar variedade SP , no seu sexto corte. As amostras foram coletadas em 42 pontos, onde cada ponto era composto por duas sub-amostras de 10 colmos na fileira. As amostras foram encaminhadas para análise laboratorial de rotina das variáveis qualitativas na usina. Além do brix foram analisados o teor de sacarose, grau de pureza, ATR e teor de fibra. A amostragem proposta e utilizada nessa área de estudo foi capaz de identificar a variabilidade espacial dos atributos brix, pol, pureza, ATR e fibra. Os alcances variaram de 43,8 m para pureza a 54,8 m para brix em uma malha com amostras espaçadas em torno de 30 m. PALAVRAS-CHAVE: GEOESTATÍSTICA, ALCANCE, AGRICULTURA DE PRECISÃO. SAMPLING FOR STUDY OF SPATIAL VARIABYLITY OF QUALITY PARAMETERS FOR SUGARCANE SUMARY: The quality of the sugarcane for the industry it is not simply evaluated by its sucrose content, but by a series of indicators, such as fiber content, sugars total reducers (ATR), purity, among others. The objective of this work was to test a sampling arrangement and to verify if the grid sampling was capable to identify the space variability of the studied quality parameters (Brix, sucrose, purity, fiber and ATR). The experiment was conducted at the Iracema sugar company, Iracemápolis, SP, in an area of 4,4 ha, cultivated with sugarcane variety SP in its sixth cut. The 1- Engenheiro Agrônomo, Mestrando do programa de pós-graduação em máquinas agrícolas ESALQ/USP carlettiao@yahoo.com 2- Engenheiro Agrônomo, doutorando do programa de pós-graduação em Fitotecnia ESALQ/USP 3- Engenheiro Agrícola, Prof. Associado, Departamento de Engenharia Rural, ESALQ/USP. 251

2 samples were collected in 42 points; each point was composed by two sub-samples of 10 stalks following the rows. Samples were directed to the mill laboratory for routine analysis of qualitative variables of brix, sucrose content, purity, ATR and fiber. The proposed and used sampling in this field of study was capable to identify the spatial variability of the attributes brix, pol, purity, ATR and fiber. The ranges varied from 43,8 m for purity to 54,8 m for brix in a grid sample of 30 m. KEYWORDS: GEOSTATISTIC, RANGE, PRECISION AGRICULTURE. INTRODUÇÃO A qualidade da cana-de-açúcar para a indústria, não é avaliada simplesmente pelo seu teor de sacarose, mas sim por uma série de outras variáveis, tais como teor de fibra, açúcares totais redutores (ATR), grau de pureza, entre outras. Sabe-se que a variabilidade espacial e temporal desses parâmetros pode variar ao longo do ciclo da cultura; diversos são os fatores que influenciam nessa variabilidade como a variedade, clima, manejo da cultura, tipos de solo, etc. A agricultura de precisão tem se tornado uma ferramenta útil para identificação da variabilidade de parâmetros de qualidade em diversas culturas tais como uva (Taylor, 2006), em soja e milho (Balastreire, 2001 e Moore & Wolcott, 2001), e café (Alves et al., 2007). Diversos autores estudaram a variabilidade da qualidade em cana-de-açúcar comparando com parâmetros químicos de solo (Anderson et. al., 2001 e Jonshon & Richard Jr., 2005), porém no Brasil, não tem sido observados estudos para a identificação da variabilidade da qualidade da cana-de-açúcar. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi propor uma amostragem e verificar se a grade amostral utilizada foi capaz de identificar a variabilidade espacial de parâmetros de qualidade. MATERIAIS E MÉTODOS O experimento foi realizado na Usina Iracema, no município de Iracemápolis, SP, numa área de 4,4 ha, cultivada com cana-de-açúcar variedade SP , no seu sexto corte. Os pontos amotrais foram previamente determinados por meio de uma grade amostral feita em um SIG (Sistema de Informação Geográfica), SStoolbox (SST Development Group, Inc. Stillwater, OK). Com o auxílio de um receptor de DGPS Trimble AG 132, com correção diferencial via satélite geoestacionário, foi procedida a navegação em campo para encontrar os referidos pontos. As amostras foram coletadas em 42 pontos, o que resultou em uma densidade amostral de aproximadamente 10 pontos por hectare. Cada ponto era composto por duas sub-amostras de 10 colmos 252

3 seguidos na fileira, como proposto por IAC (1988) e Fernandes (2000), totalizando 20 colmos por ponto amostrado. As amostras foram encaminhadas para o laboratório da usina para que fosse procedida a análise laboratorial de rotina das variáveis qualitativas. Além do brix foram analisados, o teor de sacarose, grau de pureza, ATR e teor de fibra. Os resultados das análises foram inseridos em planilha eletrônica, onde foi feita a estatística descritiva de cada parâmetro qualitativo referentes aos 42 pontos amostrais. A análise de dependência espacial de todos os parâmetros foi feita utilizandose o software geoestatístico GS+, Gamma Design Software, Plainwell, MI). Quando se calcula o semivariograma têm-se pares de valores de semivariâncias g (h) e distâncias (h), os quais deverão ser dispostos em gráfico de dispersão tendo como valores de Y, as semivariâncias, e de X, as distâncias. A esse gráfico dever-se-á ajustar uma equação. Para propriedades espacialmente dependentes, espera-se que a diferença entre os valores [Z(x i ) - Z(x i + h)] 2, em média, seja crescente com a distância até um determinado ponto onde ocorre a estabilização num valor denominado patamar C 0 + C 1, e aproximadamente igual à variância dos dados. Essa distância recebe o nome de alcance, (a), e representa o raio de um círculo, dentro do quais os valores são tão parecidos uns com os outros que se tornam correlacionados. O valor da semivariância na interseção do eixo Y, denominado de efeito pepita (C 0), representa a variabilidade da propriedade em estudo em espaçamentos menores do que o amostrado. Assim, quanto maior o efeito pepita, mais fraca é a dependência espacial de um dado atributo. Para analisar o grau de dependência espacial dos atributos em estudo, utilizou-se a classificação de Cambardella et al. (1994), em que são considerados de dependência espacial forte os semivariogramas que têm um Índice de Dependência Espacial (IDE) 25% do patamar; de dependência espacial moderada, quando o IDE está entre 25 e 75%, e dependência fraca, quando o IDE é >75% do patamar. A partir dos valores médios das variáveis estudadas utilizando-se o SIG, foi procedida a interpolação pelo método da krigagem ordinária com quadriculas 5 m x 5 m e confeccionados os mapas de variabilidade espacial de brix, sacarose, pureza, fibra e ATR. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1 é apresentada a estatística descritiva dos parâmetros qualitativos estudados. 253

4 Tabela 1. Estatística descritiva das variáveis qualitativas estudadas. Parâmetros ATR Pureza (%) Fibra (%) Pol Brix (º) Média 138,29 86,80 10,09 15,97 18,36 Erro padrão 1,09 0,25 0,05 0,15 0,12 Mediana 138,71 87,00 10,12 16,10 18,51 Moda 137,07 87,00 10,11 16,10 18,56 Desvio padrão 7,23 1,68 0,32 0,98 0,82 Variância 52,33 2,82 0,10 0,95 0,67 Curtose 3,90 2,39 2,45 4,02 4,38 Assimetria -0,90-1,05-1,00-1,05-1,09 Mínimo 112,53 81,00 8,95 12,41 15,35 Máximo 157,44 90,00 10,60 18,43 20,49 CV (%) 5,23 1,93 3,14 6,11 4,44 Segundo Souza, (1992) o CV pode ser classificado como baixo (inferiores a 10%), médio (quando de 10% a 20%), alto (quando de 20% a 30%), muito alto (superiores a 30%). O maior valor de CV foi obtido no pol (6,11) que pode ter ocorrido devido ao fato de que algumas amostras permaneceram em campo por 24 horas antes de serem levadas para o laboratório. O menor CV foi obtido para a pureza (1,93) o que confere às amostras baixa variabilidade. Todos os parâmetros obtiveram médias próximas dos padrões indicados para cana-de-açúcar. A variável fibra apresentou os menores valores de desvio padrão (0,32) e variância (0,1). Valores de coeficientes de curtose e assimetria próximos de 3 e 0 respectivamente indicam que a distribuição de freqüência dos dados é normal. Sendo assim, para todas as variáveis estudadas não se encontrou distribuição normal. Esta informação pode ser confirmada com o teste de normalidade de Shapiro-Wilkes (Tabela 2). O fato de não ter ocorrido distribuição normal indica que os dados variaram em relação à média, porém os coeficientes de variação apresentaram valores baixos (>10%), o que indica que apesar da maioria dos dados estarem situados próximos da média existe variabilidade dentro do talhão estudado, o que justifica o estudo geoestatístico. 254

5 Tabela 2. Teste de normalidade de Shapiro-Wilkes (quando significativo indica distribuição não normal). ATR Pureza Fibra Pol Brix W 0,9174 0,9167 0,9326 0,913 0,9022 Pr < W 0,0039* 0,0037* 0,0138* 0,0028* 0,0013* *- significativo ao nível de 5%, segundo o teste de Shapiro- Wilkes Tabela 3. Resultados das análises geoestatísticas dos parâmetros de qualidade de cana estudados. Parâmetros Co Co + C IDE (%) Alcance (m) r 2 Brix 0, , ,8 0,79 Fibra 0, , ,7 0,86 ATR 0, ,45 0,4 53,2 0,69 Pol 0, , ,0 0,81 Pureza 0, ,54 1,6 43,8 0,77 O melhor ajuste encontrado foi para a variável fibra (r² = 0,86), sendo que as variáveis ATR, pureza e brix resultaram em valores menores (0,69; 0,77; 0,79 respectivamente), o que é justificável devido a uma grande variabilidade dos teores de sólidos solúveis dentro da área estudada, uma vez que a qualidade do ajuste é influenciada diretamente pela variabilidade dos valores entre amostras. Para todos os parâmetros, com exceção da porcentagem de fibra foi encontrado um IDE 25% do patamar, o que sugere uma dependência espacial forte. O alcance da dependência espacial é um parâmetro importante no estudo do semivariograma, significando a distância máxima dentro da qual uma determinada variável está correlacionada espacialmente. Dessa forma, seu valor garante que todos os vizinhos situados dentro de um círculo cujo raio é dado pela sua magnitude, sejam tão semelhantes que podem ser usados para estimar valores de tal variável, que estejam em qualquer outro ponto dentro do seu domínio (Vieira & Lombardi Neto, 1995). O alcance encontrado para a variável brix foi de 52,2 m, valor bem próximo ao da variável pol que foi de 52,0 m, uma vez que as variáveis em questão possuem grande semelhança bioquímica entre si. Para a variável fibra foi encontrado o alcance de 49,7 m e para pureza o alcance foi de 43,8 m. A distância entre os pontos da grade amostral utilizada foi em média de 30 m o que certifica que foi possível identificar a variabilidade espacial de todos os atributos qualitativos estudados uma vez que os alcances variaram de 43,8 255

6 m a 54,8 m. Em estudos semelhantes com cana-de-açúcar, realizados na Louisiana, Johnson & Richard Jr. (2005) encontrou alguns valores de alcance próximos dos valores encontrados neste trabalho. Parâmetros como fibra e pol tiveram valores médios de alcance de 48,3 m e 51,9 m, respectivamente, contra 49,7 m e 52,0 m no presente estudo. Porém, para as condições da Louisiana, os coeficientes de variação apresentaram-se maiores do que para as condições aqui estudadas, ficando em torno de 11,0% contra 4,2% deste trabalho. Os mapas foram gerados utilizando-se krigagem ordinária dos dados e foram criadas cinco classes de valores para cada variável. Nas Figuras 1 a 5 são apresentados os mapas do ATR, brix, pol, teor de fibra e teor de pureza, respectivamente. Figura 1. Mapa de ATR da cana do talhão estudado. Figura 2. Mapa de brix da cana do talhão estudado. 256

7 Figura 3. Mapa de pol da cana do talhão estudado. Observa-se nos mapas das figuras 4 e 5 que as variáveis ATR, brix e pol seguem tendências semelhantes dentro da área, uma vez que a sacarose é a base da formação dessas variáveis. Para essas três variáveis foram encontrados os maiores coeficientes de variação. Foi possível observar também que nas regiões noroeste e central do mapa ocorreram os maiores valores dos referidos parâmetros com valores variando de 138,9 a 156,7 para ATR, 18,3 a 20 para Brix, e 16,0 a 18,4 nessas regiões. Figura 4. Mapa do teor de fibra da cana do talhão estudado. 257

8 Figura 5. Mapa do teor de pureza da cana do talhão estudado. Os parâmetros pureza e fibra foram os que apresentaram menores coeficientes de variação, na região oeste do mapa, onde os teores de fibra foram maiores (10,3% a 10,6%) foi maior também o grau de pureza (88,1% a 90,0%). Em todos os parâmetros foi observada na região nordeste do mapa uma mancha de valores menores, essa foi a região onde as amostras ficaram em campo por mais de um dia justificando a redução nos valores de todas as variáveis estudadas. Foi possível observar que existe variabilidade espacial e novos estudos devem ser realizados no sentido de comparar os valores de alcances com os encontrados neste trabalho e tentar identificar malhas amostrais adequadas visando numa segunda fase estudar e controlar as causas da variabilidade espacial desses e de outros atributos qualitativos da cana-de-açúcar. CONCLUSÃO A amostragem proposta e utilizada nessa área de estudo foi capaz de identificar a variabilidade espacial dos atributos brix, pol, pureza, ATR e fibra. Os alcances variaram de 43,8 m para pureza a 54,8 m para brix em uma malha com amostras espaçadas em torno de 30 m. AGRADECIMENTOS: À Usina Iracema pelo apoio na realização do trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Anderson, D.L., K.M. Portier, T.A. Obreza, M.E. Collins, And D.J. Cane Variety Survey. Pitts Tree Regression analysis to determine effects of soil variability on sugarcane yields. Soil Sci. Soc. Am. J. 63: Balastreire, L. A. Determinação da variabilidade espacial dos teores de óleo e proteína de grãos de soja (Glycine Max, [L.] Merrill). ISimpósio Sobre Agricultura De Precisão, Esalq/Usp, Piracicaba, Sp /10/2001. Cambardella, C.A.; Moorman, T.B; Novack, J.M; Parkin, T.B; Karlen, D.L; Turco R.F.; Knopka, A.E. Field-scale variability of soil proprieties in central Iowa soils. Soil Science Society America Journal, Medison, v.58, p ,

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