IV Simpósio de Geoestatística Aplicada em Ciências Agrárias 14 e 15 de Maio de 2015 Botucatu, São Paulo

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1 VARIABILIDADE ESPACIAL DA CONDUTIVIDADE ELÉTRICA E DE ALGUNS ATRIBUTOS QUÍMICOS DO SOLO EM SIDROLÂNDIA MS Corrêa 1, A. R., Lovera 1, L. H., Lima 1, E. S., Montanari 2, R., Machado 3, F. C. 1 Estudante de Pós-Graduação em Agronomia - Sistema de Produção, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Campus de Ilha Solteira (UNESP/FEIS), CEP: Ilha Solteira, SP, Brasil adriany@agronoma.eng.br, lenon_lovera@hotmail.com, elizeu.florestal@gmail.com. 2 Professor Assistente Doutor - Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Campus de Ilha Solteira (UNESP/FEIS), Departamento de Fitossanidade Engenharia Rural e Solos, CEP: Ilha Solteira, SP, Brasil, e- mail: montanari@agr.feis.unesp.br. 3 Estudante de Pós-Graduação em Agronomia - Produção Vegetal, Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Unidade de Aquidauana, Rodovia Aquidauana/UEMS, km12, flavia@agroexata.com.br Resumo - O objetivo foi selecionar os melhores atributos do solo avaliados, aquele com a melhor correlação, linear e espacial, para explicar a variabilidade da condutividade elétrica do solo e aplicação inédita do aparelho Profiler EMP O estudo foi realizado no município de Sidrolândia-MS, onde os atributos determinados do solo foram: a) CE 2 Hz, b) CE 7 Hz, c) CE 15 Hz, d) MO, e) K, f) V% e d) CTC coletados na profundidade de 0-0,20m, num total de 557 pontos amostrais. Para cada atributo analisado, realizou-se a análise descritiva clássica, utilizando o programa SAS e para a análise de dependência espacial, utilizou-se o GS+. Para as condições do presente experimento foi possível observar correlação elevada entre a CE e os atributos químicos do solo estudados, com exceção da saturação por bases. Os atributos CE 2Hz, 7Hz, 15Hz, MO, K, V% e CTC, apresentaram variabilidade espacial dos dados, com alcances da dependência espacial variando entre 363 a 1229 m. O equipamento foi capaz de detectar as CE s nas diferentes frequências e correlacionar com os atributos químicos do solo, podendo-se assim, estabelecer as zonas específicas de manejo. Palavras-chave: Profiler EMP-400; agricultura de precisão; zonas específicas de manejo. SPATIAL VARIABILITY OF ELECTRICAL CONDUCTIVITY AND SOME CHEMICAL ATTRIBUTES OF SOIL IN SIDROLÂNDIA MS Abstract The goal was to select the best attributes of the evaluated soil, the one with the best correlation, linear and space, to explain the variability of soil electrical conductivity and unprecedented application Profiler EMP-400 device. The study was conducted in the municipality of Sidrolândia-MS, where the attributes certain land were: a) EC 2 Hz, b) EC 7 Hz, c) EC 15 Hz, d) MO, and) K, f) V% ed ) CTC collected in depth 0-0,20m, a total of 557 sampling points. For each attribute analyzed, there was the classic descriptive analysis using the SAS program and the spatial dependence analysis, we used the GS +. For the conditions of this experiment we observed high correlation between the EC and chemical soil studied, with the exception of saturation. The attributes EC 2 Hz, 7 Hz, 15 Hz, MO, K, V% and CTC, presented spatial variability of the data, with ranges of spatial dependence ranging from m. The equipment was able to detect the CE's in different frequencies and correlate with the soil chemical properties, and we can thus establish the specific areas of management. Key words: Profiler EMP-400; precision agriculture; specific management zones. Introdução A condutividade elétrica (CE) aparente do solo medida por sensores de contato ou por indução eletromagnética, cujas leituras integram a textura, e a disponibilidade de água são características do solo que afetam a produtividade e podem auxiliar na interpretação das variações de rendimento relacionadas com a variabilidade espacial da produção das culturas (JOHNSON et al., 2005). Existem vários equipamentos para medição "in situ" da condutividade elétrica do solo, disponíveis comercialmente, como por exemplo o MuCEP, o Veris 3100, o Soil Doctor, o EM 38, o GEM 300, aos quais dentre os já citados existem informações científicas sobre a tomada de dados de CE, no entanto, para o equipamento Profiler EMP-400, ainda não são conhecidos trabalhos para a mediação da condutividade elétrica do solo (COSTA et al., 2014). O processo da agricultura de precisão inicia com o intuito de captar a variabilidade espacial dos atributos do solo, utilizando para isso uma amostragem programada e criteriosa. De posse de todas as informações obtidas a partir da amostragem, parte-se para o tratamento direcionado da fertilidade do solo, aplicando corretivos e fertilizantes a taxas IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

2 variáveis, buscando sanar problemas que podem vir a depreciar a qualidade e a produtividade da lavoura por falta ou excesso de nutrientes essenciais (MENEGATTI; MOLIN, 2004). O conhecimento da variabilidade espacial dos atributos de solo e da cultura apresenta-se como ferramenta vantajosa para analisar a variabilidade de rendimento verificada e, aperfeiçoar o manejo em áreas agrícolas por meio de um gerenciamento agrícola, que leve em consideração informações pontuais de solo e de culturas (AMADO et al., 2007). Entretanto 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. Neste contexto, há importância do estudo dos aspectos da amostragem do solo, a fim de subsidiar definições sobre a utilização e recomendação destas técnicas em ambientes distintos (MONTANARI et al., 2005). Com isso, o objetivo da presente pesquisa foi: a) selecionar entre os atributos do solo avaliados, aquele com a melhor correlação, linear e espacial, para explicar a variabilidade da condutividade elétrica do solo, como forma de diminuição de coleta de amostras de solo, e assim, construir as zonas específicas de manejo do solo para fins de uso da agricultura de precisão; b) obter informações inéditas de tomada de dados da CE utilizando-se o equipamento Profiler EMP-400. Material e Métodos O estudo foi realizado no segundo semestre de 2013, na Fazenda Ribeirãozinho Tal Tamanduá, localizada no município de Sidrolândia, MS situado nas coordenadas 20 54'59.56"S 54 58'00.30"W. O trabalho foi desenvolvido num talhão de soja sobre um sistema de cultivo convencional e sistema de colheita mecanizada, em solo classificado como Latossolo Vermelho Escuro distróférrico. Um croqui georreferenciado foi confeccionado contendo 557 pontos distribuídos aleatoriamente, de forma a cobrir a área de 500 ha do talhão escolhido para a condução do experimento. As coordenadas originaram uma planilha de dados de latitude e longitude de cada ponto no espaço. Os atributos determinados foram de condutividade elétrica aparente (CEa) do solo: a) 2Hz, b) 7Hz e c) 15Hz. Também foram coletados individualmente no entorno de cada ponto amostral, análises da fertilidade: a) teor de matéria orgânica (MO), b) potássio (K), c) saturação por bases (V%) e d) capacidade de troca de cátions (CTC) coletados na profundidade de 0-0,20m, e determinados segundo (RAIJ et al., 2001), realizados no laboratório de Fertilidade do Solo da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP/FEIS. Para a análise da CEa no talhão foi utilizado o método da condutividade elétrica do solo utilizando-se o equipamento Profiler EMP-400 (GEOPHYSICAL SURVEY SYSTEMS, 2006) sem contato direto com o solo. Para cada atributo analisado, realizou-se a análise descritiva clássica, com auxílio do programa estatístico SAS (SCHLOTZHAVER; LITTELL, 1997), onde foram calculados a média, mediana, valores de mínimos e de máximos, desvio-padrão, coeficiente de variação, curtose, assimetria e distribuição de frequência. Para testar a hipótese de normalidade, ou de lognormalidade, foi utilizada a estatística de Shapiro e Wilk a 5 %. Também foi montada a matriz de correlação, objetivando efetuar as correlações lineares simples para as combinações, duas a duas, entre todos os atributos avaliados. Isoladamente para cada atributo, foi analisada sua dependência espacial, pelo cálculo do semivariograma simples, com base nos pressupostos de estacionariedade da hipótese intrínseca, pelo uso do pacote Gamma Design Software (GS+, 2004). Os ajustes dos semivariogramas simples, em função de seus modelos, foram efetuados prioritariamente pela seleção inicial de: a) menor soma dos quadrados dos desvios (SQD); b) maior coeficiente de determinação (r 2 ), e c) maior avaliador da dependência espacial (ADE). A análise do avaliador da dependência espacial (ADE) foi efetuada conforme a seguinte expressão (GS+, 2004): ADE = [C/(C + Co).100] (01) em que: ADE é o avaliador da dependência espacial; C, a variância estrutural; e C + Co, o patamar. A interpretação proposta para o ADE foi a seguinte: ADE ( 20 % indicou variável espacial com muito baixa dependência; 20 % < ADE 40 % indicou variável espacial com baixa dependência; 40 % < ADE 60 % indicou variável espacial com média dependência; 60 % < ADE 80 % indicou variável espacial com alta dependência e de 80 % < ADE 100 % indicou variável espacial com muito alta dependência (DALCHIAVON; CARVALHO, 2012). Resultados e Discussão Segundo Pimentel-Gomes e Garcia (2002), a variabilidade de um atributo pode ser classificada segundo a magnitude do seu coeficiente de variação (CV). Suas classes foram determinadas como baixa (CV < 10%), média (10% < CV < 20%), alta (20% < CV < 30%) e muito alta (CV > 30%). A condutividade elétrica aparente do solo (CEa) para as frequências de 2Hz, 7Hz e 15Hz e a saturação por bases (V%) apresentaram baixa variabilidade com coeficiente de variação entre -11,68 e 7,19%. Bernardi et al. (2014) estudando a variabilidade espacial da CEa e também de atributos da fertilidade do solo, encontraram para a CEa uma discordância para o coeficiente de variação quando comparado à presente pesquisa, que foi tido como muito alto (48,16%). Já para o V% o valor de CV encontrado corrobora com o do presente estudo, que foi tido como baixo (10%) (Tabela 1). IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

3 Tabela 1. Análise descritiva inicial da condutividade elétrica e de atributos químicos de um Latossolo Vermelho Escuro distroférrico, MS. Medidas estatisticas descritivas Atributos (a) Média Mediana Mín Valor Máx Desvio Padrão Variação (%) Coeficientes Probabilidade do teste (b) Curtose Assimetria Pr<w DF Atributos do solo CE 2Hz (ds m -1 ) -322,03 324,1-339,09-298,73 10,99-3,41-0,812 0,559 <0,0001 IN CE 7Hz (ds m -1 ) -83,84-85,23 90,8-73,12 5,31-6,33-0,785 0,682 <0,0001 IN CE 15Hz (ds m -1 ) -33,45-34,39-38,75-25,22 3,91-11,68-0,77 0,672 <0,0001 IN MO (%) 2,62 2,56 1,8 3,98 0,45 17,41-0,591 0,355 <0,0001 IN K (mg dm -3 ) 3,64 3,64 2,27 5,74 0,65 17,87-0,604 0,214 <0,0001 IN V (%) 68,98 69,08 52,89 82,78 4,96 7,19 0,589-0,29 <0,0001 IN CTC (mmol c dm -3 ) 133,73 132,67 95,05 191,23 21,72 16,24-0,115 0,349 <0,0001 IN (a) CE=condutividade elétrica;; MO, K, V% e CTC, são respectivamente a matéria orgânica, potássio, saturação por bases e capacidade de troca de cátions, coletados nas camadas do solo; (b) DF=distribuição de frequência tipo IN = indeterminada. Para os atributos químicos do solo, a MO, K e CTC apresentaram média variabilidade, sendo respectivamente de 17,41%; 17,87% e 16,24% (Tabela 1). Alves et al. (2014), analisando um Latossolo, encontraram valores médios de CV para MO de 17% e CTC de 11,65%, que corroboram com a presente pesquisa. Por outro lado, o atributo K diferiu-se, apresentando um CV tido como alto, que foi de 28,31%. Já Dalchiavon et al. (2011), estudando a variabildiade espacial de atributos químicos, encontraram valor médio de CV apenas para a MO, que foi de 13,9%, e diferiram para os atributos K e CTC, que apresentaram CV's de 38,5% e 24,5% respectivamente. Quando uma variável estatística qualquer possuir distribuição de frequência do tipo normal, a medida de tendência central mais adequada para representá-la deve ser a média, em contrapartida, será representada pela mediana (DALCHIAVON et al., 2011). Assim, a medida de tendência central que representará os atributos CE 2Hz, CE 7Hz, CE 15Hz, MO, K, V e CTC deverá será a mediana, por terem apresentado distribuição de frequência do tipo indeterminada. Os valores da mediana da CE 2Hz de 324,10 ds m -1 ; 7Hz de -85,23 ds m -1 e 15Hz de -34,39 ds m -1 ); da MO de 2,56%; do K de 3,64 mg dm -3 ; do V% de 69,08 % e da CTC de 132,67 mmolc dm -3 (Tabela 1). Os valores de MO estão abaixo do ideal (5%) preconizado por Kiehl (1979). Já para o K, o valor da mediana está adequado, sendo de 3,64 mg dm -3. O resultado de MO e K da presente pesquisa está em consonância com o obtido por Dalchiavon et al. (2011) que foi de 2,5% e 5,0 mg dm -3, respectivamente. Já o V% apresentou um alto valor de mediana de 69,08% corroborando com Mattioni et al. (2013) que encontraram valor mediano de 70,7% estudando a variabilidade de um Latossolo. Para a CTC encontrou-se uma mediana de 132,67 mmolc dm -3 possivelmente devido ao solo ser um Latossolo altamente intemperizado. Conforme a Tabela 2, nas correlações entre CE e os atributos do solo houve significância para os pares 2Hz x MO (r=0,172**), 2Hz x K (r= -0,286**), 2Hz x CTC (r=0,561**), 7Hz x MO (r=0,241**), 7Hz x K (r= -0,261**), 7Hz x V% (r= 0,149**), 7Hz x CTC (r=0,672**), 15Hz x MO (r=0,313**), 15Hz x K (r= -0,245**), 15Hz x V% (r= 0,237**) e 15Hz x CTC (r=0,778**). Tabela 2. Matriz de correlação linear entre a condutividade elétrica e de alguns atributos químicos de um Latossolo Vermelho distroférrico, MS. Coeficiente de correlação (b) Atributos (a) 2Hz 7Hz 15Hz MO K V% 7Hz 0,943** Hz 0,853** 0,954** MO 0,172** 0,241** 0,313** K -0,268** -0,261** -0,245** 0,247** - - V% 0,082 0,149** 0,237** 0,403** -0,161** - CTC 0,561** 0,672** 0,778** 0,550** -0,280** 0,592** (a) Idem Tabela 1; (b) * Significativo a 5%, ** Significativo a 1%. IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

4 Para todas as correlações, exceto aquelas com o atributo K, cuja correlação foi inversa; houve correlação direta, que com o aumento da frequência da CE, houve aumento significativo na correlação entre CE e atributos químicos do solo. A correlação entre a CE e os atributos químicos do solo (Tabela 2) apresentou significância para os pares com os mais elevados valores de correlações: CE 2Hz x CTC (R = 0,560**), CE 7Hz x CTC (R = 0,672**), CE 15Hz x CTC (R = 0,778**), CE 2Hz x MO (R = 0,172**), CE 7Hz x MO (R = 0,241**) e CE 15Hz x CTC (R = 0,3613**). A análise geoestatística (Tabela 3) evidenciou que para todos os atributos estudados houve dependência espacial, cujos semivariogramas 2Hz e 7Hz, se ajustaram ao modelo esférico, para o atributo K se ajustou ao modelo exponencial, e para os semivariogramas 15Hz, MO, V% e CTC, que se ajustaram ao modelo gaussiano. No tocante ao desempenho dos semivariogramas, a relação decrescente deles, analisada pela grandeza do coeficiente de determinação espacial (r 2 ), foi a seguinte: 1) V (0,999), 2) 2Hz (0,998), 3) 7Hz (0,996), 4) CTC (0,996), 5) 15Hz (0,993), 6) MO (0,993), 7) K (0,982). Assim, em relação ao primeiro atributo citado (V%), que teve elevado coeficiente de determinação espacial, observou-se o seguinte: o seu valor do r 2 (0,999) indicou ser o atributo de melhor ajuste semivariográfico. Ainda na Tabela 3 é possível observar que a relação decrescente dos alcances foi a seguinte: 1) 7Hz (1229 m), 2) 2Hz (1095 m), 3) 15Hz (1002 m), 4) K (954 m), 5) CTC (905 m), 6) MO (431 m) e 7) V% (363 m). Esse resultado leva à sugestão de que em trabalhos futuros, utilizem malhas geoestatisticas e distância entre pontos iguais aos do presente, os valores dos alcances a serem utilizados nos pacotes geoestatísticos, que alimentarão os pacotes computacionais empregados na agricultura de precisão, em geral, deverão estar compreendidos entre 363m e 1229 m, por representarem a distância dentro da qual os valores de um determinado atributo são iguais entre si. Tabela 3. Parâmetros dos semivariogramas e validações cruzadas para a condutividade elétrica e alguns atributos químicos de um Latossolo Vermelho Escuro distroférrico, MS. Atributo (a) Modelo (b) C o C o+c A o (m) Parâmetros do ajuste r 2 SQR ADE (d) Validação cruzada % Classe a b r 2Hz esf. 8,10 1,68x ,998 1,34x ,2 MA -1,38 0,996 0,917 7Hz esf. 3,0x10-1 4,30x ,996 1,49x10 99,3 MA -0,55 0,994 0,951 15Hz gau. 2,32 2,34x ,993 8,06 90,1 MA 1,95 1,058 0,947 MO gau. 1,0x10-4 2,48x ,993 8,84x MA 0,00 1,000 0,998 K exp. 1,0x10-3 4,94x ,982 6,29x ,8 MA -0,11 1,029 0,992 V gau. 2,0x10-2 2,107x ,999 6,05x ,9 MA -0,08 1,001 0,998 CTC gau. 3,3x10 6,96x ,996 3,78x ,3 MA -3,15 1,024 0,994 (a) Vide Tabela 1; (b) gau = gaussiano, exp = exponencial e esf. = esférico; (c) SQR = soma dos quadrados dos resíduos; (d) ADE = avaliador da dependência espacial, sendo MA = muito alta. Na comparação inicial dos mapas de krigagem (Figura 1) pode ser notada semelhança espacial entre as CE de 2Hz, 7Hz e 15Hz. Assim, nas Figuras 1a, 1b e 1c, na região Norte do mapa foram observados os menores valores de CE estudadas. Com isso, os mapas de krigagem apresentaram os menores valores de CE (-43,5; -337 ds m -1 ) na maior parte dos mapas. Já na figura 1d, os maiores valores observados para MO foram na região central do mapa, o qual comparando com mapas de krigagem da CE, apenas na região sul foi aonde se obteve os maiores valores de MO e CE (Figuras 1a, 1b, 1c e 1d). Para as Figuras 1e, 1f e 1g, os maiores valores foram observados na região oeste, leste e leste dos mapas, respectivamente, representando maior parte da área. IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

5 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) Figura 1. Mapas de krigagem da condutividade elétrica e de alguns atributos químicos de um Latossolo Vermelho Escuro distroférrico, MS. Conclusão Para as condições do presente experimento foi possível observar correlação elevada entre a CE e os atributos químicos do solo estudados, com exceção da saturação por bases. Os atributos CE 2Hz, 7Hz, 15Hz, MO, K, V% e CTC, apresentaram variabilidade espacial dos dados, com alcances da dependência espacial variando entre 363 a 1229 m. O equipamento foi capaz de detectar as CE s nas diferentes frequências e correlacionar com os atributos químicos do solo, podendo-se assim, estabelecer as zonas específicas de manejo. Agradecimentos À Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível Superior (CAPES) pela bolsa concedida ao primeiro autor. IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

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