Variabilidade espacial de atributos físico-químicos do solo em reserva mineral de fosfato no CE (1)

Transcrição

1 Variabilidade espacial de atributos físico-químicos do solo em reserva mineral de fosfato no CE (1) Cleyton Saialy Medeiros Cunha (2) ; Maria Eugenia Ortiz Escobar (3) ; Fernando Felipe Ferreyra Hernandez (4) ; José Igor Almeida Castro (5) (1) Trabalho executado com recursos da CAPES (2) Estudante de doutorado; Universidade Federal do Ceará; Fortaleza, CE; cleytonsaialy@yahoo.com.br; (3) Professor; Universidade Federal do Ceará; (4) Professor; Universidade Federal do Ceará; (5) Estudante de graduação; Universidade Federal do Ceará. RESUMO: A variabilidade espacial de atributos químicos de solo foi avaliada em uma área rica em fosfato, em Itatiaia-CE, no ano de 215. O objetivo foi avaliar a distribuição e a dependência espacial dos atributos químicos do solo em uma área de extração de Fosfato. A grade de amostragem foi estabelecida na fazenda de Itataia, sendo o solo classificado como Neossolo Litólico e Quatzarênico de textura variada (14 a 327 g kg- de argila). Coletaram-se resultados físico-químicos do solo, dispostos segundo uma malha de 5 pontos amostrais, espaçados de 1 m, analisados por meio da geoestatística, na profundidade de,2 m. Foram determinados o ph, a CEes, o fósforo disponível, o carbono orgânico, o teor de argila e, com base nas bases trocáveis, calculou-se a CTC total e a saturação por bases (V %). Os dados foram avaliados por estatística descritiva e pela análise de dependência espacial, com base no ajuste de semivariogramas. A maioria dos atributos apresentou coeficiente de variação (CV) alto, sendo o maior encontrado para P, 11 %, e o menor, para ph em água, 8 %. A grande maioria dos atributos avaliados mostrou dependência espacial forte, com exceção da CE e da CO. Os dados se ajustaram aos 4 semivariogramas testados, sendo o modelo esférico o predominante. Palavras chaves: Agricultura de precisão, Geoestatistica, Fertilidade INTRODUÇÃO As reservas mundiais de rocha fosfática, divulgadas em termos de seu conteúdo de P 2 O 5, representam 47 bilhões de toneladas (t), o que confere uma reserva, em termos de vida útil, de 281 anos (MME, 29). As reservas brasileiras correspondem 1% da reserva mundial, o que equivale a 47 milhões de t de P 2 O 5 e a produção comercial de rocha fosfática brasileira corresponde a 1 milhão de t de P 2 O 5 por ano. A jazida de Itataia, de natureza fósforo-uranífera, ricas em carbonato de cálcio (calcários), ocorre sob a forma de colofanito, abrange 13,8 milhões de t de P 2 O 5, o que representa 3,4% das reservas brasileiras atuais de P 2 O 5. Logo, ela é uma das principais fontes de matéria prima para produção de fertilizantes fosfatados, essenciais para agricultura, encontrada no país. Os concentrados apatíticos resultantes dos minérios fosfatados apresentam composição química bastante variável (Lehr, 198), até dentro da própria jazida, tornando os solos da área bastante heterogêneos do ponto de vista físicoquímico. Assim, a falta de conhecimento dos diferentes tipos ou classes de solos, com consequente utilização de técnicas inadequadas na área, tem contribuído para uma caracterização físico-química inadequada. Com o intuito de elucidar esse problema, o meio agrícola, por meio da agricultura de precisão, vem adotando a geoestatística aplicada para estimativa de elementos químicos no solo (LIMA et al., 27; Machado et al., 27), porque ela fornece ferramentas substanciais para modelar a maioria dos aspectos relacionados aos atributos físicoquímicos do solo. As principais etapas envolvidas na estimativa usada na geoestatística são: (1) obtenção do modelo de semivariograma da área, (2) ajustar um modelo padrão para o semivariograma e (3) estimar os valores dos atributos por técnicas disponíveis de interpolação. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a variabilidade espacial de atributos químicos, pelo estudo de alcance da dependência espacial, com sua amplitude de variância e o tipo de distribuição de frequência, em solos sob influência de uma Jazida de Fosfato. MATERIAL E MÉTODOS A área de Mineração de Urânio e Fosfato de Itataia-CE, situa-se entre os municípios de Santa Quitéria e Itatira, a 176 km de Fortaleza, entre os paralelos de latitude Sul e meridianos , a uma altitude de 2 e 7 metros acima do nível do mar. O clima da região é semiárido com temperatura média anual de 27ºC e precipitação média anual de 1.35 a 1.45 mm (LOPES FILHO, 1977). A rocha fosfática, denominada de colofanito, por conter cerca de 8% de colofana (variedade criptocristalina da apatita) na sua constituição mineralógica, representa o principal minério da jazida.

2 De acordo com a topografia da área e influência da jazida de urânio e fosfato foi estabelecido à malha para amostragem dos solos (Figura 1). Em maio e julho de 215 foram feitas visitas à área, para o reconhecimento, posterior georreferenciamento dos pontos de coleta. Para as coletas de amostras de solo, os pontos foram localizados pelo sistema GPS, facilitando o processo de prospecção, pois forneceu a coordenada de todos os locais dos pontos a serem visitados, diminuindo a possibilidade de erros e permitindo a possibilidade de retornar ao mesmo ponto para novas coletas de confirmação. Em cada ponto de amostragem, 1 amostra simples foi retirada, seguindo o perímetro estabelecido, no qual as amostras situaram-se desde a parte mais alta da jazida, onde a rocha fosfática se encontrava mais mineralizada, até as partes mais baixa da área, onde verificou-se presença de minérios carreados. No total foram coletadas 5 amostras simples na profundidade de 2cm, localizadas mais ou menos a 15 m uma da outra, em que os traçados da área, formado por depressões sertanejas e planaltos residuais, seguiam-se bastante desuniforme, com diferenças de altitudes significativas entre os pontos. Figura 1 - Mapa de superfície topográficas em formato 3D, representando os compartimentos geomorfológicos, as altitudes do relevo, a localização do topo da jazida e pontos de coleta dentro da área selecionada para o estudo (pontos pretos). Cores: mais azuis cotas mais altas, próximas ao topo da Jazida. As análises de ph em água (1:2,5), condutividade elétrica 1:1 (CE), capacidade de troca de cátions (CTC), saturação por bases (V%), acidez potencial (H + Al), carbono orgânico (CO), análise granulométrica e fósforo disponível foram realizadas segundo EMBRAPA (211). Para identificar e mapear os atributos físicoquímicos foi utilizado o módulo Surfer 8, baseado no mapa mostrado na figura 1. A correlação espacial das amostras foi analisada por semivariogramas experimentais, no qual os modelos matemáticos foram ajustados. Isso foi necessário para a determinação da estrutura da variação espacial das variáveis estudadas, e para obter parâmetros de entrada da interpolação por krigagem ordinária. Os modelos matemáticos testados foram o exponencial, gaussiano, esférico e linear. RESULTADOS E DISCUSSÃO De acordo com as médias dos valores obtidos nas análises, pode-se considerar que os solos da área amostrada da Jazida de Itatatia apresentam de boa a média fertilidade, pois mostram valores elevados de capacidade de troca de cátions (CTC T ), saturação por bases (V%) e fósforo disponível (P D ), além de valores adequados de carbono orgânico (CO) e teor de argila (Tabela 1).t Os maiores coeficientes de variação (CV) foram encontrados para os teores de P D, acima de 1%, no qual os teores situaram-se entre e mg kg -1. Esse efeito se deve à grande variação dos teores desse nutriente na área amostrada. Os teores mais elevados de P D foram encontrados em amostras de solos coletadas na parte mais alta da jazida, parte da área mais mineralizada, onde predomina minerais de natureza fósforo-uranífera, rico em P 2 O 5. O P D, H + Al e os atributos CO e Argila (%) apresentaram grande diferença entre os valores da média e os da mediana. Em contrapartida, estes atributos juntamente com a CE, mostraram assimetria positiva (Tabela 1). Isso mostra que os dos dados destas variáveis tendem a apresentar distribuição normal, ou seja, normalidade, o que facilita o ajuste dos semivariogramas. Não obstante, os valores de ph, CTC e V(%) apresentaram assimetria negativa, ou seja, tendem a não normalidade, o que dificulta o ajuste dos semivariogramas. Na tabela 2 encontram-se o efeito pepita, o patamar, o alcance, os modelos de semivariograma ajustados aos dados originais, bem como a relação efeito pepita/patamar e o grau de dependência espacial dos atributos Físico-químicos do solo. A análise geoestatística demonstrou que as variáveis CE e CO não apresentaram dependência espacial, isto é, efeito pepita puro. Trata-se de diferenças entre as amostras de maior proximidade, indicando que esses atributos são espacialmente independentes, gerada por microrregionalizações, apresentando distribuição aleatória ou de que o espaçamento de amostragem usado é maior que o preciso para denotar a dependência espacial. Por outro lado, os atributos que denotaram dependência espacial ajustaram-se ao modelo esférico para ph, CTC e P D, modelo gaussiano para o teor de argila (%) e para as variáveis V (%) e H + Al, foi ajustado o modelo exponencial. Um indicador relevante no estudo dos semivariogramas é o alcance, que significa a distância na qual a máxima variabilidade é atingida e que corresponde ao aumento da distância entre as amostras, ou seja, determinações realizadas a distâncias maiores que o alcance tem arranjo aleatório e, por isso, são independentes entre si. O alcance de um atributo garante que todos os vizinhos, dentro de um raio de ação, sejam similares que podem ser aproveitados para definir valores para qualquer ponto entre eles. O menor valor de alcance foi de 532,2m para o P D, e o maior, para a V(%), 116m. Os outros apresentaram alcances

3 próximos: CTC T, H + Al, Argila (%) e ph 614, e 729,3 m, respectivamente (Tabela 2). Na figura 2 encontram-se os semivariogramas dos atributos físico-químicos avaliados para a profundidade de 2 cm. Na figura 3 estão os mapeamentos dos atributos físico-químicos do solo, obtidos pela técnica de krigagem, que é um procedimento de estimação linear para uma variável regionalizada, sendo ideal para determinação de cada atributo do solo. ph: Água (1:2.5) Argila (%) CE: 1:1 (ds/m) V (%) CTC (cmolc/dm³) P (mg/kg) CO (g/kg) Figura 3 - Mapas de variabilidade espacial dos atributos químicos estudados, na profundidade de - 2 cm. Nesses mapas, pode-se visualizar na área amostrada a distribuição espacial de todos os atributos avaliados. A krigagem realizou a interpolação das informações geradas pelo semivariograma. Fica evidente o fato dos diferentes tipos ou classes de solos, sob influência da jazida, interferirem na distribuição espacial de seus atributos químicos. Os mapas de Argila (%) e P D se mostram semelhantes e relacionados, pelo fato desse atributo físico e deste elemento químico terem, provavelmente, o mesmo material de origem: colofonito. Observa-se, na figura 3, que a V (%), na maior parte da área, encontra-se com valores elevados. Explica-se pelo alto teor de bases trocáveis nesses solos em detrimento ao H+Al, que se encontra em baixas concentrações na mesma área H + Al: (cmolc/dm³) Os mapas são essenciais na tomada de decisão do manejo da agricultura de precisão. Inteirar-se e quantificar a variação dos atributos de solo e os associados à planta é importante para assessorar no procedimento de amostragem. CONCLUSÕES A maioria dos atributos apresentou coeficiente de variação (CV) alto, sendo o maior encontrado para P, 11 %, e o menor, para ph em água, 8 %. A grande maioria dos atributos avaliados mostrou dependência espacial, com exceção da CE e da CO, a qual foi classificada como forte. Os dados se ajustaram aos 4 semivariogramas testados, sendo o modelo esférico o predominante. REFERÊNCIAS EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Centro Nacional de Pesquisas de Solos. MANUAL DE MÉTODOS DE ANÁLISES DE SOLOS. 2.ed. Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 211. LEHR, J.R. Phophate Raw Materials and Fertiluzers. In: KHASAWNEH, F.C.; SAMPLE, E.C. & KAMPRATH, E.J. (eds). The Role of Phosphorus in Agriculture. Madison, Amer. Sco. Agron. Inc. cap.4, p LIMA, J.S. de S., OLIVEIRA, R.B., QUARTEZA NI, W.Z. Variabilidade espacial de atributos físicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo sob cultivo de pimenta-do-reino. Engenharia na Agricultura, Viçosa, MG, v.15, n.3, p , 27. LOPES FILHO, A. F. Bases de estudos hidrogeológicos para a região de Itatira. Nota técnica. Fortaleza: Nuclebrás/DRM, MACHADO, L. O. et al. Variabilidade espacial de atributos químicos do solo em áreas sob sistema plantio convencional. R. Bras. Ci. Solo, 31: , 27. (MME) - MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA. Secretaria de geologia, mineração e transformação mineral-sgm, 29. Disponível em: _RT53_Perfil_do_Fosfato.pdf/48caf3fe-b d63ce39b218d. Acesso em: 11/5/216.

4 Tabela 1 - Valores de média, mediana (Med), desvio-padrão (σ), coeficiente de variação (CV), assimetria (Ass), valor máximo (Max) e valor mínimo (Min) dos atributos do solo em reserva mineral de fosfato no CE. Atrib. Média Med σ CV (%) Ass Max Min ph (1:2,5) CEes (ds/m) CTC (cmolc dm -3 ) V (%) CO (g kg -1 ) Argila (%) P D (mg/kg) H + Al (cmolc dm -3 ) Tabela 2 - Coeficientes (efeito pepita, patamar e alcance), relação efeito pepita/patamar, classificação de dependência (Classif.) e modelos dos semivariogramas ajustados aos dados experimentais. Atributo Co (1) C1 + Co (2) Alcance Co/(C1+Co) (m) (%) Classificação Modelo ph (1:2,5) Forte Esférico CEes (ds/m) Linear CTC (cmolc dm -3 ) Forte Esférico V (%) Forte Exponencial CO (g kg -1 ) Linear Argila (%) Forte Gaussiano P D (mg/kg) Forte Esférico H + Al (cmolc dm -3 ) Forte Exponencial ph: Esférico (.2;.46; 729.3) CE: Linear (.424;.424) CTC: Esférico (2.31; 171.2; 614) CO: Linear (147.; 147.) V(%): Exponencial (17.3; 22.6; 116) Argila(%): Gaussiano (7.1; 34.9; 297.) Pd: Esférico (.749; 6268.; 532.2) H+ Al: Exponencial (.115; 1.71; 642) Figura 2 - Semivariogramas dos atributos químicos do solo, na profundidade de -2 cm (valores entre parênteses são, respectivamente, efeito pepita, patamar e alcance, para todos os modelos dos semivariogramas, exceto para o modelo linear, o qual apresenta somente o efeito pepita e o patamar).

5