Soil penetration resistance analysis by multivariate and geostatistical methods

The penetration resistance (PR) is a soil attribute that allows identifies areas with restrictions due to compaction, which results in mechanical impedance for root growth and reduced crop yield. The aim of this study was to characterize the PR of an agricultural soil by geostatistical and multivariate analysis. Sampling was done randomly in 90 points up to 0.60 m depth. It was determined spatial distribution models of PR, and defined areas with mechanical impedance for roots growth. The PR showed a random distribution to 0.55 and 0.60 m depth. PR in other depths analyzed showed spatial dependence, with adjustments to exponential and spherical models. The cluster analysis that considered sampling points allowed establishing areas with compaction problem identified in the maps by kriging interpolation. The analysis with main components identified three soil layers, where the middle layer showed the highest values of PR.La resistencia a la penetración (RP) es un atributo del suelo que permite identificar zonas con restricciones debido a la compactación, que se traduce en impedancia mecánica para el desarrollo de las raíces y en una menor productividad de los cultivos. El objetivo del presente trabajo fue caracterizar la RP de un suelo agrícola, mediante análisis geoestadístico y multivariado. El muestreo se realizó de manera aleatoria en 90 puntos, hasta una profundidad de 0,60 m. Se determinaron los modelos de distribución espacial de la RP y se delimitaron áreas con problemas de impedancia mecánica de las raíces. La RP presentó distribución aleatoria a 0,55 y 0,60 m de profundidad. La RP en las otras profundidades analizadas mostraron dependencia espacial, con ajustes a modelos exponenciales y esféricos. El análisis jerárquico que consideró puntos de muestreo, permitió establecer zonas con problemas de compactación, identificadas en los mapas obtenidos mediante interpolación por kriging. El análisis de componentes principales permitió identificar tres capas de suelo, donde la capa intermedia fue la que presentó los mayores valores de RP

Variabilidade espacial da umidade de um Latossolo Vermelho-Amarelo sob plantio direto Spatial variability of soil water content of a Red-Yellow Latosol under no-tillage

O estudo da dependência espacial de atributos do solo é importante para aprimorar as práticas de manejo e de amostragem. Este trabalho teve o objetivo de estudar a variabilidade espacial da umidade de um Latossolo Vermelho-Amarelo sob plantio direto, cultivado com milho, e sua relação com o carbono orgânico total do solo, macroporosidade e microporosidade. A pesquisa foi conduzida em uma área localizada no município de Lavras - MG. Na avaliação dos atributos do solo, foi delineada uma malha experimental com dimensões iguais a 90 x 90 m (0,81 ha de área), com espaçamento entre os pontos de amostragem de 15 x 15 m. Para obter maior detalhamento da dependência espacial dos dados, realizou-se a implantação de mais duas malhas (zoom) dentro de um quadrante da grande malha, totalizando 73 pontos de leitura. A umidade do solo em base volume (cm³ cm-3) foi determinada in situ em duas datas, utilizando-se de um equipamento de TDR. Por meio da análise dos dados das duas datas pela Estatística Clássica, observaram-se coeficientes de variação médios para a umidade do solo. Obteve-se um semivariograma com efeito pepita puro quando o solo se apresentou mais úmido, indicando a ausência total de estruturação nestas condições. Já para o solo mais seco, ajustou-se o modelo exponencial ao semivariograma, o qual mostrou moderada dependência espacial e alcance de 75 m. Verificou-se que a associação entre a umidade do solo e o carbono orgânico aumentou na condição de solo mais seco.<br>The study of spatial dependence of soil attributes is important to improve management practices and sampling. This research aimed to investigate the spatial and temporal variability of the soil water content of a Red-Yellow Latosol under no-tillage cultivated with maize and its relation to the total organic carbon in soil, macroporosity and microporosity. The experiment was on experimental area located in Lavras, state of Minas Gerais, Brazil, which was implanted an experimental mesh with dimensions 90 x 90 m (0.81 ha of area) and spacing among points equal to 15 x 15 m . For a more detailed spatial dependence of data, it was realized the introduction of two more meshes (zoom) in a quadrant of the great mesh, totaling 73 reading points. The soil water content in base volume (cm³ cm-3) was determined on two dates, using an equipment that is based on the technique of Time Domain Reflectometry (TDR). Through the analysis of data from two dates with classical statistical, it was observed average coefficients of variation for soil moisture. It was obtained a semivariogram with pure nugget effect to a wetter soil, indicating a total lack of structure for soil moisture. For the drier soil, it was found that the association between soil moisture and organic carbon increased and fit the exponential model to semivariogram, which showed moderate spatial dependence and range equal to 75 m

Atributos físico-químicos de um Latossolo do Cerrado brasileiro e sua relação com características dendrométricas do eucalipto Dendrometric parameters of eucalyptus and their relationship with physical-chemical characteristics of a Latosol in the Brazilian Cerrado

A resistência mecânica à penetração do solo exerce grande influência sobre o crescimento e desenvolvimento vegetal, uma vez que o crescimento das raízes e o rendimento das culturas variam de forma inversamente proporcional ao seu valor. Por outro lado, a matéria orgânica e o pH do solo também são atributos relevantes ao crescimento das plantas, pois estão diretamente ligados à disponibilidade de nutrientes do solo. No ano agrícola 2005/2006, na Fazenda Experimental de Ensino e Pesquisa da Faculdade de Engenharia/UNESP, município de Selvíria, MS (22 º 23 ' de latitude S; 51 º 27 ' de longitude W), em um cultivo de Eucalyptus camaldulensis, foram analisados: (a) características dendrométricas da planta: volume de madeira (VOL), perímetro à altura do peito (PAP) e altura (ALT); e (b) atributos do solo em profundidade: resistência mecânica à penetração (RP), umidade gravimétrica (UG), matéria orgânica (MO) e o pH, num Latossolo Vermelho distrófico do Cerrado brasileiro. O objetivo foi estudar as correlações lineares e espaciais entre essas variáveis, buscando determinar indicadores de qualidade do solo para o eucalipto. Dados do solo e da planta foram coletados em uma malha geoestatística com 122 pontos amostrais, numa área de 1,98 ha. Os atributos da planta apresentaram média e alta variabilidade dos dados, ao passo que os do solo mostraram variabilidade baixa, média e alta. Os atributos VOL, PAP, ALT, RP, UG, MO e o pH não variaram aleatoriamente, seguindo padrões espaciais bem definidos, com alcances entre 17 e 169 m. As correlações lineares simples entre as características da planta e os atributos do solo foram baixas, porém significativas entre os pares VOL vs RP1, VOL vs RP5, VOL vs MO2 e VOL vs pH1. Do ponto de vista espacial, ocorreu significativa variação inversa do VOL com a RP5 e o pH1. O pH do solo, amostrado de 0-0,15 m de profundidade, quando destinado à estimativa da produtividade de madeira do Eucalyptus camaldulensis, apresentou-se como potente indicador da qualidade do solo estudado de Selvíria.<br>Soil mechanical penetration resistance exerts a strong influence on plant development since the root growth as well as crop yield are inversely related to this variable. On the other hand, soil organic matter and pH are also relevant for plant development, for being directly linked to soil nutrient availability. In the 2005/2006 growing season, the following dendrometric parameters of Eucalyptus camaldulensis were analyzed: (a) wood volume (WV), (b) perimeter at breast height (PBH) and c) plant height (PH), and the soil attributes: a) mechanical penetration resistance (MP), b) gravimetric moisture (GR), (c) organic matters (OM) and (d) and pH in a Dystrophic Red Latosol of the Cerrado (savanna-like vegetation). The purpose was to study the linear and spatial correlations among these variables, and to obtain soil quality indices for eucalyptus. A geostatistical grid was installed to collect soil and plant data, with 122 sample points, in an area of 1.98 ha. The variability of the plant data was medium and high, while the variability of the soil data was low, medium and high. The attributes WV, PB, PH, MP, GR, OM, and pH did not change randomly. Rather, they followed well-defined spatial patterns, with ranges between 17 and 169 m. The simple linear correlations among the attributes (plant and soil) were low, however significant for the attribute pairs WV vs MP1, WV vs MP5, WV vs OM2 and WV vs pH1. From the spatial correlation viewpoint WV varied significantly, inversely proportional to MP5 and pH1. The soil pH, sampled from the 0-0.15 m layer (pH1), turned out to be the best quality indicator of the studied soil toward estimating eucalyptus wood yield