Variabilidade espacial de P, K, Na e Fe em um Latossolo cultivado com pimentado-reino Lucas Rodrigues Nicole 1, Ivoney Gontijo 2, Eduardo Oliveira de Jesus Santos 1 e Diego Dantas Amorim 3 1 Graduando do Curso de Agronomia, Centro Universitário Norte do Espírito Santo Universidade Federal do Espírito Santo/Departamento de Ciências Agrárias e Biológicas, Rodovia BR 101 Norte, Km 60, Bairro Litorâneo, CEP.: 29.932-540, São Mateus - ES, lukssnicoli@hotmail.com; eduardoliviera@hotmail.com 2 Professor Adjunto, Centro Universitário Norte do Espírito Santo Universidade Federal do Espírito Santo/Departamento de Ciências Agrárias e Biológicas, ivoneygontijo@ceunes.ufes.br 3 Mestrando do Programa de Pós-graduação em Agricultura Tropical, Centro Universitário Norte do Espírito Santo Universidade Federal do Espírito Santo, diegoodantas@hotmail.com Resumo - Este trabalho teve como objetivo descrever a variabilidade espacial de alguns atributos químicos do solo em uma lavoura de pimenta-do-reino, cultivada em um Latossolo Vermelho-amarelo distrófico, localizada no município de São Mateus - ES, com as coordenadas: Latitude: - 18º 43 e Longitude: 30º 51, e o propósito de avaliar e quantificar a presença dos mesmos na área cultivada. O experimento foi conduzido em uma lavoura de pimenta-do-reino da variedade Bragantina com quatro anos de idade, plantada no espaçamento 3,0 x 2,0 m (1.667 plantas ha -1 ). As análises de solo foram realizadas no laboratório de análise de solo, folha e água da Universidade Federal do Espírito Santo. O projeto foi instalado em uma malha retangular de 50 x 122 m (6.100 m 2 ). Em cada ponto amostral foram coletadas amostras de solo, na profundidade de 0-20 cm, com 63 pontos, distanciados em 10 x 10 m, preestabelecidos em croqui e com suas respectivas coordenadas. Os atributos químicos estudados, P, K, Na e Fe apresentaram dependência espacial sendo o modelo exponencial ajustado a todos os atributos estudados. Todos os elementos químicos estudados apresentaram um forte grau de dependência espacial. Palavras-chave: Piper nigrum L.; geoestatística; atributos químicos do solo. Spatial variability of P, K, Na and Fe in an Oxisol cultivated with black pepper Abstract - This study aimed to describe the spatial variability of some soil chemical properties in a crop of black pepper, grown in an Oxisol, located in São Mateus ES, in order to study and quantify their presence in the cultivated area. The experiment was conducted in a black pepper field of four-year-old plants in 3.0 x 2.0 m spacing (1,667 plants ha -1 ). Soil analyses were performed in the laboratory analysis of soil at the Federal University of Espirito Santo. The project was installed in a rectangular mesh of 50 x 122 m (6,100 m 2 ). In each sample point, samples of soil were collected at a depth of 0-20 cm, with 63 points, spaced at 10 x 10 m, pre-established in layout and their coordinates. The chemical attributes studied, P, K, Na and Fe spatial dependence and the exponential model was ajusted to all attributes studied. All chemical elements studied showed a strong spatial dependence. Key words: Piper nigrum L.; geostatistics; attributes chemical of the soil. Introdução A pimenta-do-reino (Piper nigrum L.) é uma planta trepadeira e tem sua origem na Índia. Destaca-se mundialmente por sua comercialização, sendo uma especiaria usada em larga escala como condimento. O Brasil está entre os maiores produtores de pimenta-do-reino, oscilando entre a segunda e terceira posição no mercado mundial. O Espírito Santo por sua vez ocupa o lugar de segundo maior produtor com cerca de 18% da produção nacional, explorando uma área superior a 2.300 hectares. Sua produção é predominante no norte do Estado, onde encontra-se o município de São Mateus, com potencial para essa e outras culturas (DIAS, 2006). Torna-se indispensável a aceitação da necessidade de utilização de técnicas voltadas para o aperfeiçoamento da produção, o que deve-se a otimização dos custos, métodos de melhoria da qualidade dos solos e uma agricultura mais equilibrada, os quais devem acarretar por sua vez melhorias no setor econômico da região. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 1
Diante dos contrastes ainda ineficientes na região, faz-se necessário a amostragem precisa e representativa dos atributos químicos do solo levando-se em consideração sua dependência espacial. Normalmente, pontos de amostragem localizados a pequenas distâncias são mais semelhantes entre si que pontos mais distantes (McBRATNEY; WEBSTER, 1986). Atualmente as análises estatísticas clássicas, as quais são baseadas na média, vêm sendo substituídas por análises geoestatísticas, que consideram a dependência entre as amostras, sendo esta dependência espacial observada nos semivariogramas. Este trabalho teve como objetivo descrever a variabilidade espacial dos atributos químicos do solo em uma lavoura de pimenta-do-reino, cultivada em um Latossolo Vermelho-amarelo distrófico, localizada no município de São Mateus - ES. Material e Métodos O experimento foi conduzido em uma lavoura de pimenta-do-reino da variedade Bragantina com quatro anos de idade, plantada no espaçamento 3,0 x 2,0 m (1.667 plantas ha -1 ), sob Latossolo Vermelho-amarelo distrófico, localizada no município de São Mateus ES, coordenadas: Latitude: - 18º 43 e Longitude: 30º 51. As análises de solo foram realizadas no laboratório de análise de solo, folha e água da Universidade Federal do Espírito Santo. O projeto foi instalado em uma malha retangular de 50 x 122 m (6.100 m 2 ). Em cada ponto amostral foram coletadas amostras de solo, na profundidade de 20 cm, com 63 pontos, distanciados em 10 x 10 m, pré-estabelecidos em croqui e com suas respectivas coordenadas afim de melhor representar a área. Em cada ponto amostral foram amostradas três sub-amostras, com auxílio de uma sonda, visando aumentar a precisão, e a partir das sub-amostras foi composta uma única amostra de solo para análise química. Os atributos químicos analisados foram: Fósforo (P), Potássio (K), Sódio (Na) e Ferro (Fe) de acordo com EMBRAPA (1997). A análise da dependência espacial foi feita pela Geoestatística, com auxílio do software GS+ (ROBERTSON, 1998), que realiza os cálculos das semivariâncias amostrais assim como a confecção dos mapas. As amostras separadas por distâncias menores que o alcance são espacialmente correlacionadas, ao passo que as separadas por distâncias maiores não o são. Foi calculada a razão de dependência espacial (RD) conforme equação 1 (CAMBARDELLA et al., 1994): Co RD 100 Co C (1) em que: Co é o efeito pepita e Co + C o patamar. Semivariogramas que apresentam razão de dependência (RD) espacial menor ou igual a 25% têm forte dependência espacial. A dependência é moderada quando esta relação variar de 25 a 75% e fraca quando esse valor for superior a 75% de acordo com classificação proposta por Cambardella et al. (1994). Para determinação da existência ou não de dependência espacial, utilizou-se o exame de semivariogramas. No caso de dúvida entre mais de um modelo para o mesmo semivariograma, foi utilizado a técnica de validação conhecida como Jack-knifing que consiste em retirar, individualmente, cada ponto conhecido e o seu valor é estimado por meio da krigagem, utilizando o semivariograma modelado, como se o ponto nunca existisse. Resultados e Discussão Os resultados obtidos foram interpolados por meio da técnica de Krigagem e todas as variáveis estudadas apresentaram dependência espacial, a qual é expressa por meio dos ajustes aos modelos de semivariogramas (Tabela 1; Figuras 1, 2, 3 e 4). Todos os atributos estudados ajustaram-se ao modelo exponencial, no entanto Salviano et al. (1998) ressalta que o modelo mais utilizado por pesquisadores para descrever o comportamento de semivariogramas de atributos do solo e de plantas é o modelo esférico. Os valores de coeficiente de validação cruzada (rcv) variaram de 0,088 a 0,714. Os valores da soma de quadrado dos resíduos (SQR) foi utilizado também como parâmetro de escolha do modelo a ser utilizado, segundo Robertson (1998), a SQR é um parâmetro mais robusto e propicia uma medida mais exata do modelo que se ajusta aos dados.o efeito pepita (Co) é um parâmetro do semivariograma que indica variabilidade não explicada, que pode ser devido a erros de medição ou variação não detectada pela escala de amostragem (CAMBARDELLA et al., 1994), esse parâmetro pode ser quantificado pela razão entre o efeito pepita e o patamar (Co+C), chamada de razão da dependência espacial (RD). Dentre os elementos estudados, pode-se observar pela Tabela 1 que todos apresentaram um forte grau de dependência espacial (RD < 25%). II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 2
Tabela 1. Parâmetros do modelo teórico ajustado para os atributos químicos estudados Atributos Parâmetros Químicos Modelo C o C o +C A(m) SQR rcv RD (%) P (mg dm -3 ) Exponencial 53,00 797,80 31,8 11228 0,121 6,60 K (mg dm -3 ) Exponencial 1,00 2451,00 17,7 87163 0,088 0,04 Na (mg dm -3 ) Exponencial 2,44 14,18 30,9 0,044 0,440 17,20 Fe (mg dm -3 ) Exponencial 1,00 510,30 25,5 957 0,714 0,20 Co efeito pepita; Co+C patamar; A alcance; SQR soma de quadrado de resíduos; rcv - coeficiente de validação cruzada; RD razão de dependência espacial (Co/Co+C) 100. Para Molin (2002), a definição de unidades de manejo do solo que consigam representar regiões homogêneas quanto a atributos que influenciam o desenvolvimento das culturas é uma das etapas mais desafiadoras no contexto da Agricultura de Precisão. O alcance estabelece o limite de dependência espacial entre as amostras, isto é, para distâncias iguais ou menores que o alcance, pode-se dizer que os valores vizinhos de uma variável estão espacialmente correlacionados e podem ser utilizados para estimar valores em qualquer ponto entre eles. O alcance é de fundamental importância para a interpretação dos semivariogramas. Ele indica a distância até onde os pontos amostrais estão correlacionados entre si, ou seja, os pontos localizados em uma área cujo raio seja o alcance, são mais semelhantes entre si, do que os separados por distâncias maiores. Os alcances para as variáveis estudadas foram de 31,8; 17,7; 30,9 e 25,5 m para P, K, Na e Fe respectivamente. O maior alcance encontrado foi para o P, evidenciando uma maior continuidade espacial para esse nutriente no solo, tal fato ocorre devido à sua menor mobilidade no solo, resultado semelhante foi encontrado por Souza et al. (2007). Os menores valores da razão de dependência espacial (RD) encontrados na Tabela 1 demonstram que os atributos estudados apresentam um forte grau de dependência espacial de acordo com Cambardella et al. (1994). Esses resultados são de acordo com trabalho de Cavalcante et al. (2007) que também encontraram um forte grau de dependência para P. O grau de dependência espacial é influenciado pelas características extrínsecas do solo ocasionadas pela ação antrópica, assim elementos no solo que tem uma dinâmica muito acelerada tendem a apresentar um grau de dependência mais fraco, por outro lado elementos pouco influenciados pelo manejo tendem a apresentar um grau de dependência mais forte. Pelos mapas das Figuras 1, 2, 3 e 4 é possível observar que há uma tendência geral de condições mais propícias ao desenvolvimento da lavoura à oeste da área. O fósforo, como pode ser observado na Figura 1 apresentou maior concentração assumindo valores altos na parte oeste da área e valores médios na parte leste de acordo com classificação de Prezotti et al. (2007). O potássio apresenta-se de forma homogênea na área (Figura 2) em estudo, com valores médios a altos em alguns pontos na região sul da mesma. O sódio (Figura 3) se concentra na parte leste e sul da área apresentando valores de médios a altos, opondose ao comportamento de ferro com teores médios e altos em quase toda parte da área, com alguma deficiência ou baixa presença do mesmo na parte oeste. O estudo da variabilidade espacial na área avaliada deixa claro que há uma diferença de concentração do elemento no solo e que o uso, somente da estatística clássica pode não detectar variações que ocorrem no solo. Figura 1. Mapa e Semivariograma do elemento P no solo (mg dm -3 ). II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 3
Figura 2. Mapa e Semivariograma do elemento K no solo (mg dm -3 ). Figura 3. Mapa e Semivariograma do elemento Na no solo (mg dm -3 ). Figura 4. Mapa e Semivariograma do elemento Fe no solo (mg dm -3 ). Conclusão Os atributos químicos estudados, P, K, Na e Fe apresentaram dependência espacial sendo o modelo exponencial ajustado a todos os atributos estudados. Todos os elementos químicos estudados apresentaram um forte grau de dependência espacial. Agradecimentos Aos laboratoristas do Laboratório de Análise de Solo e Folha (LAGRO) do Centro Universitário Norte do Espírito Santo da Universidade Federal do Espírito Santo (CEUNES/UFES): Joel Cardoso Filho, Geferson Júnior Palaoro e Alex Campanharo, pelo auxílio nas análises. Os autores agradecem também Eliseu Bonomo e Sávio Bonomo pela concessão da área de estudo. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 4
Referências CAMBARDELLA, C. A.; MOORMAN, T. B.; NOVAK, J. M.; PARKIN, T. B.; KARLEN, D. L.; TURCO, R. F.; KONOPKA, A. E. Field-scale variability of soil properties in central Iowa soils. Soil Science Society of America Journal, 58:1501-1511, 1994. CAVALCANTE, E. G. S.; ALVES, M. C.; PEREIRA, G. T.; SOUZA, Z. M. Variabilidade espacial de MO, P, K e CTC do solo sob diferentes usos e manejos. Ciência Rural, 37:394-400, 2007. DIAS, A. G. O cultivo da pimenta-do-reino: produção de especiarias de qualidade. 1 ed. Vitória-ES: Sementes Vitória, 2006. 300p. EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (Rio de Janeiro, RJ). Manual de métodos de análise de solo. 2. ed. rev. Atual. Rio de Janeiro, 1997. 212 p. McBRATNEY, A. B.; WEBSTER, R. Chossing functions for semi-variograms of soil properties and fitting them to sampling estimates. Jounal of Soil Science, 37:617-639, 1986. MOLIN, J. P. Definição de unidades de manejo a partir de mapas de produtividade. Engenharia Agrícola, 22:83-92, 2002. PREZOTTI, L. C.; GOMES, J. A.; DADALTO, G. G.; OLIVEIRA, J. A. Manual de recomendação de calagem e adubação para o estado do Espírito Santo 5ª aproximação. Vitória, ES, SEEA/INCAPER/CEDAGRO, 2007. 305p. ROBERTSON, G. P. GS+. Geostatistics for the environmental sciences - GS+ User s Guide. Plainwell, Gamma Design Software, 1998. 152p. SALVIANO, A. A. C.; VIEIRA, S. R.; SPAROVEK, G. Variabilidade espacial de atributos de solo e de Crotalaria juncea L. em área severamente erodida. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 22:115-122, 1998. SOUZA, Z. M.; BARBIERI, D. M.; MARQUES JÚNIOR, J.; PEREIRA, G. T.; CAMPOS, M. C. C. Influência da variabilidade espacial de atributos químicos de um latossolo na aplicação de insumos para a cultura de cana-de-açúcar. Ciência e Agrotecnologia, 31:371-377, 2007. II Simpósio de Geoestatística em Ciências Agrárias ISSN: 2236-2118 5