VARIABILIDADE ESPACIAL DA DENSIDADE DO SOLO EM ÁREA DE PLANTIO COMERCIAL DE EUCALIPTO

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1 VARIABILIDADE ESPACIAL DA DENSIDADE DO SOLO EM ÁREA DE PLANTIO COMERCIAL DE EUCALIPTO Carvalho 1,T. M., Polonio 2, V., Leda 3, V. C., Zimback 4, C. R. L. 1 Engenheira Agrícola, aluna PPG em Agronomia (Energia na Agricultura), FCA/Unesp/Departamento de solos e recursos ambientais, Rua José Barbosa de Barros, 1780, Fazenda Experimental Lageado. taniamc@fca.unesp.br 2 Bióloga, aluna PPG em Agronomia (Energia na Agricultura), FCA/Unesp/Departamento de solos e recursos ambientais, Rua José Barbosa de Barros, 1780, Fazenda Experimental Lageado. vanpolonio@gmail.com 3 Engenheiro Agrônomo, aluno PPG em Agronomia (Energia na Agricultura), FCA/Unesp/Departamento de solos e recursos ambientais, Rua José Barbosa de Barros, 1780, Fazenda Experimental Lageado, victorleda@gmail.com 4 Profa. Adjunta, FCA/Unesp/Departamento de solos e recursos ambientais, Rua José Barbosa de Barros, 1780, Fazenda Experimental Lageado, czimback@gmail.com Resumo Em áreas de reflorestamento de eucalipto as alterações da densidade do solo podem ocorrer por causas naturais ou pelo uso da terra, favorecendo o processo de erosão e ainda dificultando o desenvolvimento inicial de mudas quando ocorre o replantio nas áreas colhidas. Este trabalho teve como objetivo verificar a variabilidade espacial e realizar o mapeamento desse atributo do solo, relacionando-o com as classes de solos e relevo na área do Horto florestal de Mogi Guaçu, no interior paulista. A amostragem teve padrão irregular, na camada 0-20cm. A variabilidade dos dados foi média, pelo coeficiente de variação. Foi observada forte estrutura de dependência espacial e o modelo exponencial foi ajustado ao variograma experimental. A representação contínua da densidade do solo em toda a área permitiu verificar que esse atributo tem moderada correlação com o relevo. Palavras-chave: geoestatística, atributos físicos do solo, mapeamento temático. SPATIAL VARIABILITY OF SOIL BULK DENSITY IN AREAS OF EUCALYPTUS REFORESTATION Abstract- In eucalyptus reforestation areas the values of bulk density have been changed by natural or management practices causes, favoring the erosion and hindering the initial growing of the plants. This study aimed to know the spatial variability of this soil attribute, performing its mapping and relating it to the soil classes and relief, in the area of Mogi Guaçu s tree farm (Horto florestal), Mogi Guaçu city, São Paulo state. Sampling was made by an irregular pattern, at the 0-20cm soil layer. The variability of data was considered average, by the coefficient of variation. It was observed a strong spatial dependence structure and the exponential model was adjusted to the variogram. The continuous map of soil density has shown the moderate relationship of this attribute with the topography. Key words: geostatistics, physical parameters, thematic mapping. Introdução O conhecimento dos padrões espaciais de parâmetros físicos e químicos dos solos são informações requeridas na adequação dos cultivos e adoção de práticas mais específicas localmente. Siqueira et al. (2008) enfatiza que o conhecimento do comportamento espacial de um atributo possibilita ainda realizar uma amostragem com o menor número possível de amostras, mas com representatividade adequada. Ambas as aplicações são muito importantes na agricultura de precisão. Quando o solo é utilizado de forma mais intensiva, a degradação de suas propriedades físicas é um dos principais processos responsáveis pela perda na qualidade estrutural e do aumento da erosão hídrica. Para o cultivo do eucalipto, geralmente são explorados ecossistemas mais sensíveis à ação antrópica, segundo Prevedello (2008), necessitando de um adequado planejamento da implantação florestal, de forma a se alcançar um uso mais sustentável. Nesse caso, os sistemas de manejo devem ter por objetivo condições adequadas a um satisfatório crescimento das florestas plantadas, aliado à conservação do solo. Rocha et al (2014) observaram um menor crescimento de plantas de eucalipto um uma área de solo argiloso quando foi adotado manejo sem revolvimento inicial do solo, o que foi relacionado à densidade do solo. Por sua vez o comportamento da densidade do solo tem relação com a granulometria do solo e o relevo (CEDDIA et al, 2009) A geoestatística é utilizada em áreas de exploração silviculturais para avaliar a dependência espacial de atributos do solo, constituindo eficiente suporte ao manejo do solo, da água e da vegetação, propiciando intervenções baseadas em mapas de isovalores das variáveis de interesse (CAVALCANTE et al, 2011). IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

2 O objetivo desse trabalho foi verificar a dependência espacial dos dados de densidade do solo em uma área de plantio comercial de eucalipto e realizar o mapeamento desse atributo físico do solo, possibilitando verificar sua relação com as classes de solo e relevo, permitindo a adequação do manejo e sustentabilidade na exploração da área. Material e Métodos A área de estudo abrange o Horto Florestal de Mogi-Guaçu, com limite inserido entre as coordenadas UTM ,551 m e ,027 m E, ,797 m e ,226 m N, fuso 23S, no município de Mogi Guaçu, interior do estado de São Paulo, conforme a Figura 1. Figura 1. Localização da área de estudo e dos pontos amostrais. O clima, de acordo com a classificação de Koppen e segundo BRASIL (1960), pertence ao tipo Cwa, mesotérmico, com inverno seco, temperaturas médias mínima e máxima inferior a 18ºC e superior a 22ºC, respectivamente. A pluviometria varia de 1100 a 1700 mm, estação seca entre os meses de abril a setembro, sendo julho o mês mais seco. O relevo é predominantemente plano e a geologia é constituída de material da Formação Rio Claro e depósitos correlatos, além de Sedimentos Aluvionares do Quaternário. Os dados para avaliação de parâmetros físicos e químicos do solo foram oriundos de amostras coletadas em 65 pontos, incluindo 29 trincheiras e 36 tradagens, em diferentes profundidades do perfil de solo. A amostragem teve padrão espacial irregular, com intensidade de amostragem de acordo com a variação aparente de classes de solos e condições de campo (Figura 1), considerando as relações solo-paisagem (MORAES, 1993), uma vez que teve por objetivo a elaboração do Levantamento Semidetalhado dos Solos do Horto de Mogi-Guaçu. Os dados utilizados no presente estudo são relativos ao atributo densidade do solo, obtidos de amostras indeformadas, coletadas na camada de 0-20 cm e determinação pelo método do anel volumétrico. As folhas constituintes do mapa de classes de solos gerado no referido levantamento foram digitalizadas e inseridas em um Sistema de Informações Geográficas (SIG) e georreferenciadas, adotando-se o sistema de coordenadas planas UTM e o Datum oficial brasileiro, SIRGAS As classes de solos foram atualizadas segundo EMBRAPA (2013). Informações relativas à altimetria foram obtidas da representação por curvas de nível, com equidistância de 20m, e os pontos cotados de cartas planialtimétricas do IBGE escala 1:50.000, previamente georreferenciadas. A hidrografia da área também foi extraída da mesma base cartográfica. Com base nos vetores da altimetria, hidrografia e shape de pontos cotados da área e utilizando a ferramenta Topo to raster do programa ArcGIS foi gerado o modelo digital do terreno (MDT). Para a avaliação da variabilidade espacial dos dados relativos à densidade do solo foram aplicadas a estatística descritiva e a análise geoestatística. Em uma análise exploratória dos dados foram determinadas a média e mediana, valores máximo e mínimo, amplitude total, desvio padrão e coeficiente de variação e avaliada a forma de dispersão dos dados pelo coeficiente de assimetria e curtose. Levando em consideração a localização espacial dos dados, a avaliação da variabilidade espacial pela abordagem geoestatística consistiu no cálculo das semivariâncias entre pares de dados, em diferentes direções e distâncias entre si (VIEIRA, 2000), utilizando a Equação 1: IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

3 N h 1 2 h Z x Z x h i i (1) 2N h i 1 em que: N(h) é o número de pares de observações de densidade do solo Z(x i) e Z(x i+h), para amostras separadas por um vetor h. Considera-se que as medições realizadas em locais próximos são mais parecidas entre si do que aquelas separadas por grandes distâncias, pressupondo-se a estacionaridade da hipótese intrínseca. A representação foi feita pelo variograma experimental e foi definido um modelo teórico isotrópico que se ajustasse ao experimental, definindo os parâmetros efeito pepita, patamar e alcance. A avaliação do ajuste do variograma se baseou no erro médio definido por Chilès e Delfiner (2012), através do qual os pares de valores observados e estimados são comparados um a um e calculados o erro médio, desvio padrão e variância dos desvios. A dependência espacial foi avaliada segundo valores do Índice de Dependência Espacial - IDE, apresentados por Zimback (2001). Verificada a dependência espacial e definido o modelo, foram utilizados seus parâmetros para gerar o mapa de densidade do solo para toda a área, utilizando-se do método de interpolação krigagem ordinária (VIEIRA, 2000). Em operações de mapas no ambiente SIG o mapa da densidade do solo foi cruzado com mapa de classes de solo, para verificação da distribuição dos valores da densidade de acordo com as classes de solo, buscando definir as classes de solo que apresentam maiores valores de densidade do solo. O mesmo procedimento foi realizado para o MDT. Resultados e Discussão A Tabela 1 apresenta os resultados das medidas de posição e dispersão dos dados de densidade do solo. A densidade média foi de 1,299 g.cm-³ e a amplitude de variação dos valores de densidade foi de 0,98 g.cm-³, sendo o valor máximo de 1,72 g.cm-³ e mínimo de 0,74 g.cm-³. Talvez por se tratar de diferentes classes de solos, tais valores têm uma amplitude de variação maior do que os valores de 1,32 a 1,58 g.cm-³ observados por Prevedello et al. (2008), na profundidade de 10 a 20 cm, em diferentes manejos de solos adotados para a cultura do eucalipto em um Argissolo Vermelho-Amarelo. Guariz et al (2009) encontraram valor médio de 1,46 g.cm-³ na camada de 0-20 cm em área com plantio de eucalipto e concluiu que a variabilidade pode estar relacionada a tratos culturais, relevo, histórico das áreas e é influenciada pela variação nos teores de umidade. Gomes et al. (2007) encontraram valores de Ds na faixa de 1,05 a 1,15 g cm-3 acima, portando, do valor apresentado como característico para Latossolos (0,95 g cm-3), e valores maiores foram obtidos em glebas sob pastejo. A variação dos dados em torno da média amostral pode ser classificada como média, segundo critério do coeficiente de variação proposto por Warrick & Nielsen (1980), uma vez que CV = 16,6%, ou seja, 12<CV<60%. Os dados possuem uma distribuição razoavelmente normal, verificada por meio do valor do coeficiente de assimetria entre -1 e +1, e têm fraca tendência a se acumular em torno da moda, de forma platicúrtica, de acordo com coeficiente de curtose. Tabela 1. Resultados da análise exploratória dos dados de densidade do solo. Atributo *NA Média Mediana Máx Min Ampl *DP *CV *Cs *Ck *Ds 65 1,299 1,39 1,72 0,74 0,98 0,216 16,6-0,69-0,32 *Ds= Densidade do solo; NA = nº de amostras; DP= desvio padrão; CV= coeficiente de variação; Cs=coeficiente de assimetria; Ck= coeficiente de curtose. A Figura 2 apresenta o semivariograma isotrópico experimental e teórico dos dados de densidade do solo para o Horto de Mogi Guaçu, e os seus respectivos parâmetros, além do IDE, que indica a dependência espacial observada para esse atributo do solo. Verificou-se neste estudo que o alcance das amostras de densidade de solo é de 5490 m, permitindo afirmar que pontos amostrais separados por uma distância acima desse valor são independentes entre si, propiciando desta forma que os dados sejam analisados pelo uso de métodos da Estatística Clássica. A maior distância observada entre pontos extremos do terreno resulta em 13400m, o que implica em dependência espacial para praticamente todos os planos amostrais adotados na área, ou seja, possivelmente em todos os estudos a serem feitos no Horto de Mogi Guaçu para atributos de solo como densidade e outros relacionados, devem atentar para o uso da metodologia geoestatística para a análise. Ao conjunto de dados objeto desse estudo seguiu-se então com a análise geoestatística. Aos valores da semivariância calculada para os pares de dados foi ajustado o modelo exponencial, com o IDE proposto por Zimback (2001) apresentando alta dependência espacial uma vez que o valor de IDE foi igual a 86,8, portanto maior que 75%. IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

4 Figura 2. Modelo ajustado ao semivariograma experimental da densidade do solo para a camada de 0-20 cm. A qualidade do ajuste do modelo de semivariograma teórico ao experimental, avaliada pelos desvios entre os dados estimados e reais em si, e não entre as retas definidas pelos desvios dos conjuntos de dados (ROBERTSON, 2008), foi um indicador razoável e resultou em desempenho satisfatório, com erro médio e desvio padrão médio próximos de zero. Guedes Filho (2009) afirmou que para os parâmetros densidade do solo, porosidade total, macro e microporosidade geralmente os modelos ajustados são o exponencial ou esférico. Para o semivariograma ajustado, o valor de efeito pepita verificado foi baixo, C 0= 0,0070, o que indica, segundo Srivastava (2013) que a densidade do solo é um atributo naturalmente mais contínuo, para o qual não se espera muita variação em lags muito curtos, e como C 0 + C resultou 0,0532, há um padrão na variação da densidade do solo. A interpolação pela krigagem ordinária gerou um mapa (Figura 3) útil para planejamento de manejo da área, permitindo identificar regiões onde a densidade do solo pode ser um atributo que mereça atenção, uma vez que na área há valores restritivos quanto ao desenvolvimento radicular para mudas de eucalipto (BORGES, 1986). Figura 3. Representação contínua da densidade do solo. IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

5 A área possui 36 unidades de mapeamento de solo relatadas no Levantamento Semidetalhado dos Solos do Horto de Mogi Guaçu, com predomínio de Latossolos. Para fins de análise, foi considerada a classificação no 2º nível categórico da Classificação Brasileira de Solos, o que permitiu agrupá-las em seis classes de solos (Figura 4). A densidade do solo não apresentou um padrão de variação de acordo com as classes de solos. Figura 4. Mapas de classes de solo e MDT da área de estudo. O MDT da área está representado na Figura 4, mostrando o relevo predominantemente plano, altitudes variando de cerca de 587 a 673m. Sanchez et al (2009) salientou que a variabilidade espacial de atributos do solo é associada a variações de relevo, mesmo sob a mesma classe de solo e manejo. Foi observado um padrão de variação da densidade do solo em relação ao relevo com tendência de aumento de densidade em áreas de baixada. O coeficiente de correlação linear resultou em r = -0,48116, sendo considerada uma correlação moderada. Conclusão O atributo densidade do solo apresenta estrutura de dependência espacial com padrão representado por um modelo exponencial. Estudos de densidade do solo ou atributos relacionados dentro da área do horto devem ser analisados pela metodologia geoestatística. Mapas de isovalores de densidade do solo na área de estudo subsidiam o manejo diferenciado principalmente no que se refere ao desenvolvimetno radicular de mudas. Os mapas de atributos físicos de solo obtidos por krigagem podem ser mais efetivos para apontar áreas críticas em termos de manejo quando comparados com mapas de classes de solos. A densidade do solo apresentou moderada correlação com a altimetria da área. Referências BRASIL. Ministério da Agricultura. Centro Nacional de Ensino e Pesquisas Agronômicas. Comissão de Solos. Levantamento de Reconhecimento dos Solos do Estado de São Paulo. Rio de Janeiro, SNPA, p. (Boletim 12). BORGES, E. N. Resposta da soja e do eucalipto a camadas compactadas de solo. 1986, 54p. Dissertação (mestrado em Solos e Nutrição de Plantas). Viçosa, CAVALCANTE, E. G. S.; ALVES, M. C.; SOUZA, Z. M.; PEREIRA, G. T. Variabilidade espacial de atributos físicos do solo sob diferentes usos e manejos. Revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, Campina Grande, v. 5, n. 3, p , IV Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias SGeA ISSN:

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