EQUIPAMENTOS E TÉCNICAS PARA AUXÍLIO NA CARACTERIZAÇÃO DE SOLOS AGRÍCOLAS. Agropolo Campinas-Brasil

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1 6º Workshop Bioeconomia Novas tecnologias para agricultura de precisão EQUIPAMENTOS E TÉCNICAS PARA AUXÍLIO NA CARACTERIZAÇÃO DE SOLOS AGRÍCOLAS José Marques Júnior Grupo CSME UNESP Jaboticabal Agropolo Campinas-Brasil

2 Demanda atuais e potencial de aplicação Métricas da produção sustentável Como a Ciência do Solo é vista em SP (trechos de depoimentos): Redução no consumo de energia Redução no consumo de água Setor privado: Redução da emissão de gases...em alguns casos falta organização... Redução da emissão de dejetos Aumento na cobertura vegetal Outras áreas do conhecimento: Aumento número de patentes rota tecnológica Fonte: Revista Pesquisa FAPESP edição de outubro difícil compreensão o que interfere na aplicabilidade... ~R$ 73 M Ausência de informações detalhadas e práticas do solo (aplicabilidade) ~R$ 80 M ~R$ 100 M

3 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Demanda do setor agrícola pelo mapa de variabilidade dos atributos do solo

4 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira? amts/ ha Subjetivo Escala 1: Escala 1: Peso genético: 30 % Peso dos fatores ambientais: 70 % Escala 1:

5 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Demanda FAO 1: RADAM 1: Não atende as necessidades da agricultura atual na Região Sudeste Empresas privadas1: Serviço de levantamento (1975) 11 quadriculas 1:

6 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Brasil 1: E.U.A 1: Setor privado Para algumas aplicações ainda não é suficiente!

7 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Levantamentos detalhados e ultra-detalhados Segundo Legros (2006) = Técnicas auxiliares para levantamentos de solo: (a) Pedons e polipedons similares (método clássico) (b) livre ou categórico (podem utilizar conceitos de relação solo-paisagem) (c) utilizando análise geoestatística (d) utilizando à lógica fuzzy Levantamento híbrido (Modelos de paisagem+classificação númerica) Em escalha detalhada e ultra-detalhada requer grande número de amostras LEGROS, J.-P. Mapping of the soil, 411 pp., Elevação dos custos 2.Tempo de coleta e análise 3.Erro laboratórial 4.Menor tempo para planejamento 5.Uso de reagentes químicos pelos laboratórios

8 Áreas de atuação Ferramenta de gestão Ferramental Causa Efeito Aplicabilidade (desenvolvimento de tecnologia) Planejamento Agrícola Planejamento Industrial Setor Agronegócio

9 Experiência do Grupo CSME em mapeamentos detalhados 1: Definição do limite: Árvore decisão Lógica fuzzy Coleta de amostras in situ >1: Transferência da informação de variabilidade para áreas semelhantes

10 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Relação solo-paisagem (Estratigrafia, geomorfologia e hidrologia)

11 Modelos de paisagem Por que o relevo é assim?

12 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Superficies geomórficas I II III Daniels et al. (1971)

13 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Segmentos de vertente

14 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira MODELOS DE CURVATURA: Formas do relevo As nove pedoformas básicas propostas por TROEH (1965)

15 Modelos de paisagem

16 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Mapa de Solo

17 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira 1 pt / 4 ha Como representar inúmeros atributos do solo de uma única vez 1 pt / 1 ha e ao mesmo tempo aumentar a quantidade dos pontos de amostragem??

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19 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Caulinita 1900 x Mica x Esmectita Grão de areia 190 x Ácido fúlvico x Óxidos de Fe 7500 x

20 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Solos Oxídicos (Óxidos de Fe, Gibbsita) Solos cauliniticos (Mineral de argila filossilicatado) Arranjo dos cristais em forma de granulos Arranjo dos cristais em forma de placas

21 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Condutividade hidráulica (após 7 h) de Latossolos brasileiros relacionados com estrutura, teor de argila e mineralogia (Ferreira, 1988). Solos Estrutura Argila Ki Caulinita Gibbsita Goethita Hematita Condutividade Hidráulica mm/h 1/ LE = Latossolo Vermelho-Escuro LR = Antigo Latossolo Roxo Nitossolo LV = Latossolo Vermelho-Amarelo La = Latossolo Amarelo, LU = Latossolo Variação Una 2/ p = pequeno, p = muito pequeno, Bs = blocos subangulares, Bs, a = blocos subangulares e angulares e G = granular.

22 Minerais: Indicadores Zonas de Manejo são formados em locais específicos Hematita Goethita 1º Existe variação dos minerais na paisagem 2 Os atributos físicos e químicos do solo acompanham essa variação 3 Podemos identificar e mapear essa variação Zonas de Manejo 4 Planejamento estratégico, tático e operacional Agricultura de Precisão

23 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Modelos matemáticos

24 FERRAMENTAS Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Geoestatistica

25 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira

26 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Evolução da Geoestatística Krigagem Indicatriz Krigagem Deriva externa Krigagem Temporal Variograma Cruzado Co-Krigagem Krigagem Fatorial Krigagem Multivariada Sim. Seq. Gaussiano Surgimento da Geoestatistica (D. Krige) Aperfeiçoamento (Matheron) Brasil

27 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Qual a importância de uma boa modelagem?

28 Argissolo Vermelho-Amarelo eutrófico textura média/argilosa 1 ha - espaçamento de amostragem: 10 m (sem subamostras)

29 Argissolo Vermelho-Amarelo eutrófico textura média/argilosa 1 ha - espaçamento de amostragem: 10 m; 110 pontos (sem subamostras) Inverso do quadrado da distância Krigagem (Default) Sem ajuste Krigagem Com ajuste Ads. P Ads. P Ads. P

30 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Detalhamento do mapa X Custo do n pontos/ ha

31 Definição de Zonas de Manejo: A Experiência Brasileira Detalhamento do mapa X Custo do n pontos/ ha

32 Química Física Total Mineralógica Total Custo/amost. (R$) Área de renovação ~ ha (1 pt/ 4ha) (1 pt/1,5 ha) Expansão ~ ha pt/ 4 ha 1 pt/ 1,5 ha Utilizar quantificação indireta para viabilizar mapeamentos detalhados e ultra-detalhados

33 Proposta CSME: mapeamento da variabilidade dos atributos do solo Custo/tempo Impacto ambiental Erro laboratorial (30%)

34 Subsídios para levantamentos detalhados para nível de série Medidas Indiretas (Campo e laboratório) Espectroscopia de reflectância difusa & Suscetibilidade magnética

35 Subsídios para levantamentos detalhados para nível de série Suscetibilidade magnética (SM) Siqueira et al. (2010) Correlation of properties of Brazilian Haplustalfs with magnetic susceptibility measurements. Soil Use and Management, 26, Auxílio Pesquisa CNPQ(Proc /2009-0) Caracterização do Solo Utilizando Técnicas Geomorfologicas e Classificação Númerica Correlação da SM com: Teor de argila (0,68), V% (0,76) e teor de hematita (0,81)

36 Subsídios para levantamentos detalhados para nível de série Espectroscopia de Reflectância Difusa Principal componente-pc (trabalha os segmentos de diferentes amostras simultaneamente) PC- Visível (Vis) PC- Infravermelho (Nir)

37 Proposta Geomorfológica...

38 Experiências anteriores...

39 Experiências anteriores... Mesmo padrão de variabilidade para atributos do solo e resposta de culturas agrícolas (+ de 20 artigos publicados nestas 3 áreas de estudo)

40 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO 2. Hipótese

41 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO As formas côncavas e convexas podem ser consideradas como unidade de manejo para o planejamento do potencial produtivo e qualitativo pelo setor sucroenergético no Planalto Ocidental Paulista, que representa aproximadamente 9,5 milhões de hectares (38% da área total do estado de São Paulo)

42 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO 3. Objetivo

43 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Identificar áreas com diferentes potenciais produtivos e de qualidade da cana-de-açúcar em diferentes formas do relevo caracterizadas por assinatura geomórfométrica, suscetibilidade magnética e espessura dos horizontes A+E em Argissolos originados de Arenito com baixo teor de ferro total

44 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO 4. Material e Métodos: Caracterização da área

45 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Caracterização geológica e geomorfológica

46 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Caracterização pedológica Solo de maior ocorrência foi classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo eutrófico/typic Hapludalf (SOIL SURVEY STAFF, 1975) com teor de ferro total (Fe 2 O 3 ) menor do que 40 g kg -1 (< 4%). Processo de formação do Argissolo: Lessivagem (movimentação vertical da fração argila)

47 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Caracterização climática ROLIM, Glauco de Souza et al. Classificação climática de Köppen e de Thornthwaite e sua aplicabilidade na determinação de zonas agroclimáticas para o estado de são Paulo.Bragantia, Campinas, v. 66, n. 4, p , 2007.

48 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO 4. Material e Métodos: Planejamento amostral e avaliação do Solo

49 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Definição da Área Piloto 200 ha (Estudos Ultra-Detalhados) 2 Teses de Livre Docência + de 3 Teses de Doutorado + de 4 Dissertações + de 10 artigos em revistas A2 e B1

50 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Caracterização da área Piloto Município: Catanduva SP Material de origem: rochas areníticas sedimentares do Grupo Bauru, Formação Adamantina Solos: Argissolo Vermelho-Amarelo eutrófico textura média/argilosa Uso: cana-de-açúcar Área: 200 ha Pontos amostrados: 623 pontos 2 malhas de 1 ha (121 pontos) Côncava Convexa Finalistas da 11ª edição do Prêmio FINEP de Inovação Tecnólogica Dissertações: Barbieri, D. M. (2007), Camargo, L. A. (2009) Tese de Doutorado: Baracat, R. S. (2006) Tese de Livre-Docência: Marques Jr. (2009) Caracterização de áreas de manejo específico no contexto das relações solo-relevo (Bolsa FAPESP de Pesquisa no Exterior, Proc. FAPESP Processo: 2007/ )

51 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO

52 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Definição da Quadrícula ha -

53 15 formas com 3 pontos de amostragem de solo

54 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Avaliação dos atributos do Solo

55 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Suscetibilidade Magnética (SM)

56 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Suscetibilidade Magnética (SM): Covariativa da Mineralogia do Solo CO 2 Mineralogia Argila Disponibilidade de nutrientes Estabilidade do agregado Volume de poros Infiltração de água no solo Resistência do solo à penetração Densidade

57 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Espessura do horizonte A+E: expressa o processo de formação do solo

58 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO 4. Material e Métodos: Montagem do banco de dados para cana-de-açúcar

59 Sobreposição para seleção dos talhões Histórico (2008 a 2014) das áreas cultivadas com cana-de-açúcar ( ha) (n = 280 observações por forma da paisagem) Os resultados de TCH e Pol analisados são uma média geral de mais de 15 variedades sujeitas a variação do clima, ataque de pragas, plantas daninhas e outros fatores durante o período avaliado. Quadrícula de ha

60 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO 4. Material e Métodos: Análise dos dados

61 Comparativo (gráfico de dispersão+teste de Médias) Área Piloto vs Quadrícula

62 Gráfico de Percentual de Acertos (Exatidão) Modelo da Área Piloto para resposta da cana-de-açúcar: Hipótese: TCH CC > TCH CX Verdadeiro ( n = 280 observações) Pol CC < Pol CX Verdadeiro ( n = 280 observações)

63 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO 5. Resultados e Discussão

64 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO SM CC > SM CX Está mais próximo do horizonte com maior teor de argila onde estão presentes minerais com expressão magnetica (Ex.: ferridrita e maghemita) (N = 121 pontos por forma) (N = 45 pontos por forma)

65 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO + preciso - preciso

66 TCH Estes valores médios são úteis para alimentar modelos de produção e eficiência de produção de açúcar

67 Pol Estes valores médios são úteis para alimentar modelos de produção e eficiência de produção de açúcar

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69 Os resultados de TCH e Pol analisados são uma média geral de mais de 15 variedades sujeitas a variação do clima, ataque de pragas, plantas daninhas e outros fatores durante o período avaliado.

70 Convencional Modelagem Paisagem Aumento Economia Aumento 5,04% ha -1 US$ 88,5 ha -1 22%

71 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO 6. Conclusão

72 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO O mapeamento de formas do relevo foi eficaz na identificação de áreas com potencial para cultivo da cana-de-açúcar e podem auxiliar no gerenciamento da cultura visando obtenção de áreas mais homogêneas para uma padronização da qualidade da matéria prima. O TCH da forma côncava foi 0,71% superior em relação a forma convexa e o Pol da forma convexa foi 1,2% superior em relação a forma côncava. Assim, o modelo de resposta da cana-de-açúcar em função das formas do relevo apresentou em média exatidão de 55% para produtividade (TCH) e 64% para Pol em Argissolos do Planalto Ocidental Paulista.

73 PRODUÇÃO E QUALIDADE DA CANA-DE-AÇÚCAR EM DIFERENTES FORMAS DO RELEVO Agradecimentos

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