Spectraleletromagnetic and topographic informations on the determination of soil compounds

A obtenção de informações quantitativas do solo por técnicas não destrutivas, como o sensoriamento remoto e os modelos digitais do terreno (MDT), abre a possibilidade de avaliações mais rápidas e menos onerosas no estudo de solos. O objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de quantificar atributos do solo utilizando informações extraídas de sensor orbital ASTER conjugados com parâmetros topográficos. A área de estudo com 184 ha, localizada em Rafard (SP), foi amostrada em forma de grid sendo coletada uma amostra por hectare. A reflectância foi obtida da imagem ASTER e os dados topográficos a partir do MDT. Em seguida, utilizando os dados orbitais e de relevo foram gerados os modelos de regressão para os atributos do solo. As variáveis dependentes foram selecionadas a partir do método stepwise. Posteriormente, os modelos com R² > 0,50 foram testados em amostras desconhecidas de terra e os valores estimados pelas equações (VE) e os valores determinados em laboratório (VD) foram avaliados através de gráficos de dispersão. Os componentes SiO2, Fe2O3, TiO2 e argila foram os atributos testados, e Fe2O3 e argila obtiveram os melhores coeficientes de determinação. Conclui-se que os modelos gerados pelos dados espectrais e de relevo permitem quantificar os referidos componentes do solo.The obtention of soil quantitative information by non destructive techniques, like remote sensing and digital elevation model (DEM) open a possibility of faster and cheaper evaluation on soil studies. This study aims at verifying the possibility of quantifying soil atributtes through ASTER orbital sensor data and topographic features. The study area, with 184 ha, located in Rafard County, São Paulo State, Brazil, was sampled in a grid way collecting 1 sample/ha. Reflectance data was obtained from ASTER image and topographic features from DEM. Then, using orbital an topographic data were generated a multiple regression equation for soil attributes. The dependent variables were selected by a forward stepwise method. After that, the models with R² > 0.50 were tested with unknown soil samples and the estimated values (VE) and the determined values (VD) were evaluated through scatterplots. SiO2, Fe2O3, TiO2 and clay attributes were tested and, Fe2O3 and clay obtained higher values of determination coefficient. It is conclude that the models generated with spectral data and topographic information allowed the quantification of the above cited soil components

Estimativa de produtividade agroindustrial de cana-de-açúcar por dados espectrais orbitais ETM+/LANDSAT 7Sugarcarne agroindustrial yield forecast by orbital sensor ETM+/LANDSAT 7 data

Os sistemas convencionais de estimativa de safras são geralmente onerosos e demorados, portanto, é importante o desenvolvimento de métodos mais rápidos para a obtenção de dados. Propõe-se, neste trabalho, obter uma metodologia para estimar a produtividade agroindustrial da cana-de-açúcar pelo sensor orbital ETM+/LANDSAT 7 e utilizando-se dados reais áreas de produção de cana-de-açúcar na região de Paraguaçu Paulista, (SP), da variedade RB835486, de primeiro corte. Um banco de dados foi elaborado e escolheram-se talhões com épocas de plantio semelhantes, enquanto que para a coleta de dados espectrais foram testadas duas metodologias: na primeira, foram estabelecidas áreas de coleta de dados espectrais dentro dos talhões, e estes foram representados pelas respectivas médias aritméticas dos pixels amostrados e, na segunda, procedeu-se a uma classificação não supervisionada dos dados espectrais dos talhões que, por sua vez, foram representados pela média ponderada do valor dos pixels em sete classes espectrais distintas. As bandas B1, B2, B3, B4, B5 e B7 e seis índices de vegetação, foram utilizados para gerar modelos de regressão linear múltipla, visando à quantificação das características agroindustriais da cultura. Os resultados indicam que é possível estimar essas características através de dados espectrais orbitais, indicados por R2 = 0,69 para produtividade agrícola (Mg ha-1) e em média 0,58, para as características tecnológicas.Abstract Conventional systems for crop yield projections are generally expensive and demand much time. Thus, it is important to develop quicker data obtaining methods. We have proposed a methodology for estimating the sugarcane agroindustrial yield by ETM + / LANDSAT 7 orbital sensor and also by collecting data from sugarcane production areas in Paraguaçu Paulista, São Paulo State, at fields of RB835486 variety in the first harvest. A database was established, and fields that were planted at the same dates were chosen. Two methods for spectral data collection were tested in order to identify best estimation results. In the first method, data collection areas were set within the spectral plots, and these were represented by the specific arithmetic average of the sampled pixels. In the second method, the spectral data went through a non-supervised classification of the plots, which were represented by the weighted average value of pixels in seven different spectral classes. The bands B1, B2, B3, B4, B5 and B7 and six vegetation indices were used to generate multiple linear regression models in order to qualify the crop agroindustrial characteristics. The results indicate that it is possible to estimate these characteristics drawing on orbital spectral data, indicated by R2 = 0.69 for crop yield (Mg ha-1) and a 0.58 average for the technological characteristics

Caracterização e comparação do comportamento espectral de atributos do solo obtidos por sensores orbitais (ASTER e TM) e terrestre (IRIS) Characterization and comparison of soil spectral response obtained from orbital

A utilização, cada vez maior, de informações obtidas por sensoriamento remoto para o estudo de solos torna necessária a avaliação do seu comportamento espectral e de seus atributos. Dessa forma, o presente trabalho objetiva caracterizar o comportamento espectral de atributos do solo a partir de dados obtidos pelo sensor ASTER e compará-lo com o sensor orbital TM-Landsat e terrestre IRIS. Para tanto, foram utilizados dados analíticos de solos da região de Rafard, (SP) e informações obtidas por sensores de satélite e terrestre. As informações foram alocadas sobre a imagem ASTER para a obtenção dos dados de reflectância. Posteriormente, as amostras foram agrupadas em classes para os atributos matéria orgânica, saturação por bases, ferro total e textura para os três sensores utilizados e, as respostas espectrais foram comparadas e caracterizadas. Concluiu-se que o sensor terrestre IRIS é o que melhor discrimina os atributos do solo por ter maior resolução espectral e as bandas dos sensores orbitais ASTER e TM apresentaram correlação negativa para os atributos matéria orgânica, ferro total e argila.AbstractThe increasing use of information obtained from remote sensing for soil science make it necessary the evaluation of soil spectral response and their attributes. The objective of this work was to characterize soil attributes spectral response from data obtained of ASTER sensor and compare with TM – Landsat orbital sensor and IRIS terrestrial sensor. For this, were used analytical data of soil from Rafard, (SP) and information obtained through satellite and terrestrial sensors. After that, the samples points were allocated over ASTER images to obtain de orbital reflectance data. Later, the samples were grouped in classes for organic matter, basis saturation, total iron and texture for all three sensors and the spectral response were compared and characterized. The conclusions are that IRIS terrestrial sensor is the best one for soil attributes discrimination due to its higher spectral resolution and the ASTER and TM orbital sensors bands presented a negative correlation for organic matter, total iron and texture

Geoprocessamento na avaliação espacial de variáveis do solo da região de Rafard-SP

A classificação de um solo é dependente de uma série de fatores químicos, físicos, morfológicos, mineralógicos e topográficos. O entendimento da relação entre estas características auxilia no conhecimento da paisagem e no mapeamento. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi verificar a correlação entre classes de solos com informações de geologia, topografia e atributos do solo. Para tanto, foi montado em banco de dados com as informações de análises de solo, curvas de nível e geologia. Estas informações foram cruzadas para verificar a contribuição de cada uma no mapa de solos. Os dados de relevo foram obtidos a partir de um modelo digital do terreno e os de geologia e solo de mapas já existente da área. Concluiu-se que existe alta correlação entre atributos e classes de solo com a geologia da área. Isto sugere que é possível utilizar dados geológicos para delimitação inicial de classes de solos quando a geologia for o fator de formação com maior importância na diferenciação dos solos numa dada região.Soil classification depends on the union of a series of chemical, physical, morphological and topographic factors. The understanding of the relationship among these characteristics aids in the knowledge of the landscape and, consequently, in the mapping. This way, the objective of this work was to verify the spatial correlation among soil classes and information about geology, topography and soils attributes. For this, it was generated a data bank with information about soil analysis, contour lines and geology. This information was crossed to verify the contribution of each one on soil map. The relief data were obtained from digital elevation model and the geology from an existing map of the area. It was concluded that there is high correlation among soil attributes and among them with geology and soil map showing that is possible to use these information to delineate soil classes.Key words:

MODELAGEM GEOESTATÍSTICA DA ESTRUTURA ESPACIAL ARBÓREA E DOS ATRIBUTOS DO SOLO EM FLORESTA OMBRÓFILA MISTA

Considerando a hipótese de que a geoestatística possibilita aprimorar o entendimento da variabilidade espacial das formações florestais naturais e de suas características edáficas, o objetivo deste trabalho foi avaliar as relações espaciais, por meio da geoestatística, entre os atributos químicos e granulométricos do solo sobre o número de árvores e a área basal de um remanescente de Floresta Ombrófila Mista. O levantamento dos atributos do solo e da vegetação foram realizados em 200 unidades de amostra georreferenciadas de 25 m x 25 m. Em seguida, a geoestatística foi utilizada para modelar a continuidade espacial e a krigagem ordinária pontual foi aplicada para gerar os mapas temáticos. Por meio dos resultados obtidos, confirmou-se que a continuidade espacial dos atributos do solo, número de árvores e área basal são passíveis de ser modelada, ao passo que não foi observado similaridade espacial nos mapas de krigagem. Entretanto, ficou evidente que, entre as variáveis edáficas consideradas, o pH possui a maior relação espacial com as  variáveis da floresta

Atributos químicos do solo e produção de Urochloa brizantha cv. Marandu

In the region of Canindeyú, milk production is one of the main forms of saving for small producers. However, the use of agricultural inputs is not practiced in the production of pastures, generally due to the lack of information on their importance, mainly fertilization. The objective of this work was to characterize the physical and chemical attributes of soils under Marandu grass and determine their productivity using different fertilizations. The study was conducted in four areas located in the district of Jasy Cañy. In order to evaluate the chemical attributes, soil samples were collected before fertilization in the 0-10 cm and 10-20 cm layers, using the levels of Ca2+, Mg2+, K+, extractable P, base saturation, aluminum saturation, exchangeable acidity, Al3+, CTCpH7,0, pHCaCl2 and organic matter as chemical indicators of soil quality. For dry matter production and height of the pasture, a complete randomized block design was used and the treatments consisted of control (without fertilization), nitrogen fertilization (100 kg ha-1) and fertilization with N-P2O5-K2O (100-40-80 Kg ha-1). Based on the results the soils present a medium acidity, with no Al3+ toxicity, good base saturation, low MO and CTCpH 7.0, lack of Ca2+, K+ and extractable P and high Mg2+ content in relation to Ca2+. Fertilization with N and N-P2O5-K2O provided significant increases in dry matter yield and height of Marandu grass presenting high responsive capacity, and it is possible to conclude that fertilization is the fundamental factor for pasture productivity.En el departamento de Canindeyú, en la región oriental del Paraguay, la producción de leche es una de las principales formas de ahorro para los pequeños productores agrícolas, sin embargo, el uso de insumos agrícolas no es una práctica en la producción de pasturas, generalmente debido al alto costo involucrado en estos prácticas, especialmente el uso de fertilizantes. El objetivo de este trabajo fue caracterizar los atributos químicos de los suelos bajo el pasto de Marandu y determinar su productividad por el efecto de diferentes fertilizaciones. El estudio se llevó a cabo en cuatro áreas ubicadas en el distrito de Jasy Cañy. Para la evaluación de los atributos químicos, se realizaron recolecciones de suelo antes de la fertilización, en capas de 0-10 y 10-20 cm, determinando los niveles de Ca2 +, Mg2 +, K +, P disponible, saturación de bases, saturación de aluminio, acidez intercambiable, Al3 +, CTCpH7.0, pH CaCl2 y materia orgánica. Para la evaluación de la producción de materia seca y la altura del dosel, se utilizó un diseño de bloques al azar completo y los tratamientos consistieron en el control, fertilización nitrogenada (100 kg ha-1) y fertilización NPK (100-40-80 kg ha) 1) Con base en los resultados, se encontró que los suelos son moderadamente ácidos, sin toxicidad Al3 +, buena saturación de bases, bajo contenido de MO y CTCpH 7.0, falta de Ca2 +, K + y P disponible y alto contenido de Mg2 + en relación con Ca2 +. La fertilización con N o NPK proporcionó un aumento significativo en la producción de materia seca y la altura del dosel, haciendo posible concluir que la fertilización es esencial para la productividad del pasto.No departamento de Canindeyú da região oriental do Paraguai a produção de leite constitui uma das principais formas de economia para os pequenos produtores agropecuários, porém, o uso de insumos agrícolas não é uma prática na produção de pastagens, geralmente em razão do alto custo envolvido nestas práticas, especialmente do uso de adubos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os atributos químicos de solos sob pastagem de capim-Marandu e determinar sua produtividade por efeito de diferentes adubações. O estudo foi realizado em quatro áreas localizadas no distrito de Jasy Cañy. Para as avaliações dos atributos químicos foram realizadas coletas de solo antes da adubação, nas camadas 0-10 e 10-20 cm, determinando-se os teores de Ca2+, Mg2+, K+, P disponível, saturação por bases, saturação por alumínio, acidez trocável, Al3+, CTCpH7,0, pH CaCl2 e matéria orgânica. Para a avaliação da produção de matéria seca e altura do dossel foi utilizado o delineamento de blocos completos ao acaso e os tratamentos consistiram na testemunha, adubação nitrogenada (100 kg ha-1) e adubação com NPK (100-40-80 kg ha-1). Com base nos resultados verificou-se que os solos são medianamente ácidos, com ausência de toxicidade por Al3+, boa saturação por bases, baixo teor de MO e de CTCpH 7,0, carência de Ca2+, K+ e de P disponível e elevado teor de Mg2+ em relação ao Ca2+. A adubação com N ou NPK proporcionou aumento significativo na produção de matéria seca e na altura do dossel, sendo possível concluir que a adubação é fundamental para a produtividade da pastagem

Satellite images on the discrimination of soils developed from basalt and sandstone of Paraguaçu Paulista region

O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de discriminação de solos, mediante informações espectrais obtidas por sensor remoto em satélite. Os solos apresentaram variações na forma da curva espectral e intensidades de reflectância. Os Nitossolos apresentaram baixa intensidade de reflectância e os Neossolos, bastante alta. Os Latossolos Vermelhos, com diferentes texturas, apresentaram aumento na intensidade de reflectância, na seqüência dos mais argilosos para os mais arenosos. Solos eutróficos apresentaram maiores intensidades de reflectância que os álicos. A análise discriminante indicou um erro geral de 0,028%. As amostras confundidas geralmente ocorreram entre os solos com características semelhantes. A metodologia empregada na coleta de dados espectrais de satélites mostrou-se eficiente, tornando possível discriminar os solos da região estudada e, assim, agilizar a confecção de mapas de solos.The objective of this work was to evaluate soil characterization and discrimination by spectral information obtained from satellite sensor. Soils presented variation on the spectral signature, and on their spectral intensity. Typic Argiudoll (Alfisols) presented low spectral intensity, and Typic Quartzpisament presented a high spectral intensity. Typic Haplorthox (Oxisols) presented increments in its reflectance according to the texture. Eutrophic soils presented greater reflectance intensities than Alic soils. The discriminate analyses indicate a 0.028% error. Mistake samples occurred due to similar characteristics of soils. The methodology used to collect spectral data from satellite sensor showed to be efficient, and made possible soil discrimination, as well as faster soil survey of the presented region

Properties of a forest soil along a topossequence and its relationships with the arboreal community

O objetivo deste trabalho foi avaliar os atributos químicos e físicos de um solo florestal ao longo de uma topossequência, bem como a influência do solo sobre características estruturais e de diversidade da floresta. O estudo foi conduzido em um remanescente de Floresta Ombrófila Mista Aluvial no município de Guarapuava, PR, onde foram instaladas três transecções (A, B e C) no sentido rio-bordadura, divididas em subunidades de 10 x 10 m. Em cada uma das 42 subunidades foram coletadas amostras para a caracterização química e granulométrica do solo (0,0-0,2 m) e efetuada a análise da Resistência à Penetração (RP). Realizou-se análise de agrupamentos (método de ligação completa) para identificar a similaridade das subunidades em relação aos atributos do solo e da vegetação. Uma análise de componentes principais foi efetuada para avaliar as intercorrelações entre as variáveis edáficas e de vegetação e identificar as variáveis de maior expressão na área de estudo. Os resultados indicaram solos com baixa saturação por bases, acidez elevada e alta concentração de Al especialmente nas unidades mais afastadas do rio. Identificou-se um gradiente edáfico nas transecções B e C, com reflexos sobre a estrutura e diversidade da vegetação. Das variáveis edáficas consideradas, o pH foi a mais determinante, exercendo influências sobre os demais atributos do solo e sobre a vegetação.The purpose of this study was to evaluate the chemical and physical properties of a forest soil along a topossequence, as well as the influence of the soil on structural and diversity characteristics of vegetation. The study was conducted in a remnant of Alluvial Araucaria Forest in Guarapuava, PR, where three transects (A, B and C) were installed towards the river-boundary direction, divided into subunits of 10 x 10 m. In each subunit samples were collected for chemical and particle size characterization of soil (0.0-0.2 m) and performed the analysis of Penetration Resistance (PR). We conducted cluster analysis to identify the similarity of the subunits in relation to soil properties and vegetation. A principal component analysis was performed to evaluate the interrelations between soil variables and vegetation and to identify the variables with the highest expression. The results indicated soils with low base saturation, high acidity and high concentration of Al. A soil gradient were identified in transects B and C, with reflections on the structure and diversity of vegetation. Of soil variables considered, the pH was the most decisive, exerting influence on other soil and on vegetation characteristics

Qualidade física do solo e produtividade da cultura do feijoeiro em sistema de integração agricultura-pecuária

A compactação do solo ocasionada pelo pisoteio animal tem sido apontada como um dos principais agentes causadores da degradação de áreas cultivadas em sistema de integração agricultura-pecuária (SIAP). O objetivo do trabalho foi avaliar a qualidade física do solo após oito anos de SIAP sob diferentes doses de nitrogênio. O delineamento experimental é em blocos casualizados com parcelas subdivididas, tendo as parcelas os tratamentos de nitrogênio (N: 0, 75, 150 e 225 kg ha-1) e as subparcelas os tratamentos de pastejo (com pastejo e sem pastejo). O feijoeiro foi utilizado como indicador biológico para verificação dos efeitos do pastejo e da adubação nitrogenada. A densidade máxima do solo obtida com ensaio de Proctor variou de 1,21 a 1,26 Mg m-3. Houve diferença significativo para os atributos densidade do solo, densidade relativa e macroporosidade na camada de 0-0,05 m nos tratamentos com e sem pastejo. A velocidade de infiltração de água teve efeito do pastejo e do nitrogênio, indicando maior infiltração sem pastejo animal e com o aumento das doses de nitrogênio. A resistência à penetração foi maior com pastejo animal nas camadas de 0,05 a 0,20 m. A profundidade da resistência à penetração máxima teve efeito da interação entre os fatores estudados, indicando redução da profundidade com o aumento das doses de nitrogênio na área sem pastejo e valor constante mais superficial na área com pastejo. O pastejo não influenciou a produtividade do feijoeiro, porém houve efeito das doses de nitrogênio aplicado na pastagem na produtividade do feijoeiro

Comparison between soil maps obtained by spectral remote sensing and conventional method

O meio científico carece de métodos que efetivem a utilização da espectroradiometria em mapeamentos de solos. O objetivo deste trabalho foi comparar o uso do sensoriamento remoto espectral com o método convencional, na obtenção de mapas de solos. Utilizando o mapa planialtimétrico como base, trinta pontos de amostragem foram demarcados na área de estudo. As amostras foram coletadas a 0–20, 40–60 e 80–100 cm de profundidade em cada ponto, todos georreferenciados, totalizando noventa amostras nas quais foram feitas as análises químicas, físicas e radiométricas. Os dados radiométricos foram obtidos em laboratório usando o espectrorradiômetro IRIS, na faixa de 400–2.500 nm. Pela análise e interpretação dos dados espectrais juntamente com as curvas de nível, obteve-se um mapa espectral detalhado de solos. Na mesma área foi obtido um mapa de solos detalhado pelo método convencional. Foram identificadas quatro classes de solos em ambos os mapas, com boa correlação, demonstrando que os dados espectrais podem ser utilizados como instrumento no mapeamento de solos. A utilização conjunta dos dados de sensoriamento remoto espectral, curvas de nível e trabalho de campo permite a obtenção do mapa detalhado de solos.The objective of this work was to compare the use of the spectral remote sensing for producing soil maps to the conventional method. Using a planialtimetric base map, thirty sampling points were demarcated in the studied area. The samples were collected at 0–20, 40–60 and 80–100 cm depth in each point, all georreferenced, with the total of ninety samples in which the chemical, physical and radiometric analyses were performed. The radiometric data were obtained in laboratory using the spectroradiometer IRIS, in the range of 400–2,500 nm. Using the analyses and interpretation of both the spectral and the planialtimetric data, a detailed spectral soil map was obtained. For the same area, a conventional detailed map was also obtained. Four soil classes were identified in both maps. The produced maps presented good correlation, demonstrating that spectral data can be used as tool in soil survey. The use of spectral remote sensing, planialtimetric data and field work allows the obtention of a detailed soil map