CORREA, F. A. R.

FERNANDES, E. R. P.

VIANA, J. H. M.

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46CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PREClSAo - 2008VARIABILIDADE ESPACIAL EM MICRO-ESCALA DE DENSIDADE DESOLOJoão Herbert M. Viana1, Eder Rafael Pereira Fernandes", Flávio Augusto RodriguesCorrea3PALAVRAS-CHAVE: FÍSICA DE SOLO, ÁGUA NO SOLO, GEOESTATÍSTICASUMMARYThe spatial variability of the soil porosity and its relation to water availabilitywere evaluated in an experimental area in the Embrapa Milho e Sorgo experimentstation. The mapping of the soil density was performed by soil core sampling and thewater availability was estimated by the obtainrnent of the reteotion curves of soil bulksamples and the estimation of a regression curve for available water as a function of soildensity. The results indicate high heterogeneity ofthe available water, which may affectthe analyses of the experiments for water stress response conducted in that area.INTRODUÇÃOOs solos apresentam naturalmente variação espacial de seus atributos, sendofunção da variação dos processos naturais de formação dos solos (Webster, 2000). Aatividade humana também introduz variabilidade (Nkedi-Kizza et al., 1994; Couto et al.,1997), sendo os atributos do solo alterados em função de manejos anteriores, comvariações decorrentes de tratamentos diferenciais, que podem ocorrer nas áreaslocalizadas em estações experimentais. São descritas variações até a escala métrica(Solie et al., 2001), devendo-se ter em conta que estas microvariações podem ocasionarproblemas na análise e interpretação dos resultados de um sítio experimental. Ainda nãose dispõe desse conhecimento detalhado e de sua quantificação, no entanto, sendo estainformação indispensável para a correta avaliação dos fatores que afetam os resultadosde áreas experimentais. No Brasil, os trabalhos dessa nature.za ainda são pontuais.Trabalhos, como os de Silva et aI. (2003), estudaram a variabilidade espacial de algunsatributos de um Argissolo Vermelho-Amarelo Distrófico arênico, encontrando demoderada a forte dependência espacial. Já Vieira e Gonzalez (2003) avaliaram avariabilidade espacial de atributos químicos de uma Latossolo Vermelho Amarelo e de1 Pesquisador D.Se., Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas - MG jherbert@enpms.embrapa.br2 Graduando em Agronomia, Universidade Federal do Vale do Jequitinhonha e Mueuri3 Graduando em Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Itajubá47CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECISAo - 2008um Latossolo Vermelho, verificando a existência de dependência espacial e variaçãocom o tempo da relação entre os fatores que afetam a produtividade. A densidade desolo tem importantes implicações agronômicas, afetando de várias formas odesenvolvimento das plantas. Dentre outros fatores, a densidade do solo pode afetar adisponibilidade hídrica, em função das alterações da porosidade total e das proporçõesrelativas de macro e microporos. Dessa forma, o conhecimento detalhado dessa variávelé importante para se controlar a disponibilidade hídrica, especialmente em áreasexperimentais.Nesse trabalho, foi estudada a variabilidade espacial de densidade em umaárea experimental utilizada em um experimento de fenotipagem para tolerância a stresshídrico de genótipos de milho, em Sete Lagoas - MG, para se estimar sua influência nadisponibilidade hídrica para a cultura.MATERIAL E MÉTODOSAs amostras foram coletadas em uma área experimental de 1.312 m2, naEmbrapa Milho e Sorgo, em Sete Lagoas - MG. Nessa área estão implantadosexperimentos de fenotipagem para resistência à seca de genótipos de milho. O solo naárea é um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico argiloso (Panoso et aI., 2002). Foramcoletadas amostras indeformadas em anéis volumétricos de 100 crrr' nas parcelas e nasbordaduras da área em três profundidades, O a 5 em, 10 a 15 em e 25 a 30 em,totalizando 288 amostras. As posições de coleta das amostras foram medidas com trenae as coordenadas da área georreferenciadas.A densidade foi determinada pelo peso das amostras secas em estufa a 105°Cdividido pelo volume dos anéis, conforme Embrapa (1997). As curvas de retençãoforam determinadas a partir de três amostras indeformadas para cada profundidade,sendo determinados os pontos de 2, 4, 6, 8, 10 kPa em mesa de tensão (EijkelkampAgrisearch Equipment BV) e 30, 50, 70, 100, 500 e 1.500 kPa em extrator de placaporosa (modelos 1500 e 1600, Soilmoisture Equipment Corp.). A água disponível foiestimada a partir da curva de retenção, usando-se os valores de 30 e 1.500 kPa comolimites. Usando-se os valores de densidade e água disponível para as nove amostras, foicalculada uma equação de regressão e estimada a água disponível para as demaisamostras, sendo gerados os mapas de distribuição espacial da água disponível potencial.A análise geoestatística foi feita pelo programa Geovisual (Yamamoto, 2002),sendo calculados os semivariogramas e produzidos os mapas .de distribuição espacial dadensidade de solo. A análise estatística dos dados de densidade e de água disponível foi48C CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECISAo - 2008~.~;:t:~;·;:;\~:,i";i:;~:.'''~;:."=0l<':;';;;",.;",,!:N.;';li:;:~A\:<'ifeita por meio de testes de médias entre os valores medidos, usando-se o programaSisvar 4.3 (Built 43) (Ferre ira, 2002).RESULTADOS E DISCUSSÃOOs resultados das medidas de densidade do solo indicam que houve diferençaestatística significativa a 1% de probabilidade pelo teste T entre as três profundidades,sendo que as maiores densidades foram medidas na profundidade de 10 a 15 em, commédias de 1,031, 1,146 e 1,089 para as três profundidades, respectivamente (Tabelas 1,2 e 3). Isso representa aproximadamente 7% de redução da porosidade em relação àcamada superior, sendo a densidade de partícula (média de três repetições) desse solo de2,598, 2,685 e 2,295 para as três profundidades, respectivamente. .Na área foi detectada forte heterogeneidade em relação à distribuição espacialda densidade, com faixas de densidade bem mais altas em relação ao conjunto,especialmente na profundidade de 10 a 15 em (Figuras 1, 3 e 5). As análisesgeoestatísticas indicaram que não foi detectada uma dependência espacial do tiponormal, inferida pela ausência de uma curva ascendente seguida de patamar estável nossemivariogramas (figuras 2, 4 e 6). No entanto, uma dependência espacial do tipopseudo-periodicidade pode ser observado, com pseudo-ciclo de aproximadamente 5metros, correspondentes a uma altemância de valores altos e baixos no semivariograma,em função da distância entre pares. Esse resultado sugere que a variabilidade espacial naporosidade está possivelmente relacionada ao manejo anterior da área ou à influência deantigos experimentos montados no local, uma vez que esse padrão não é aparente nasmedidas e não tem relação com as dimensões das parcelas do experimento atual ou como seu manejo.As curvas características indicam que as amostras de O a 5 em e 25 a 30 emtêm comportamento semelhante, e se distinguem da curva de 10 a 15 em, o que estáassociado à redução do espaço poroso, especialmente dos macroporos nessa camada(Figura 7). No entanto, não foi detectada diferença estatística significativa para a águadisponível entre as camadas (Tabelas 4, 5 e 6). Os efeitos da redução de poros idadenesse caso podem ter afetado as faixas de tensão de maneira uniforme, o que é sugeridopela posição da curva, deslocada para a direita em relação às outras camadas.A água disponível em volume para as demais amostras (ADv) foi estimada pormeio de uma equação de regressão não linear dos valores de água disponível obtidos dasnove amostras indeformadas. Foi utilizado o modelo empírico de função sinusoidalabaixo, com um coeficiente de correlação de 0,7764,49CONGRESSO BRASILEIRO nE AGRICULTURA DE PRECISAo - 2008A.Dv = a + b x cos(c x Ds + d)em que:a, b, c e d são constantes,Ds é a densidade de solo.Com base nos valores estimados por essa equação, foram traçados os mapas devariabilidade espacial de água disponível (Figuras 8, 9 e 10), que indicam forteanisotropia na distr~bui~ãO dessa variável. Isso traz implicações práticas importantes,pois pode ser um fator de variação não ponderado na análise de experimentos desensibilidade à deficiência hídrica conduzidos na área, especialmente no caso dasparcelas submetidas ao stress.CONCLUSÕESA área em estudo apresenta diferenças expressivas na disponibilidade hídrica,baseada na estimativa da água disponível, em função da alta variabilidade espacial daporos idade de solo. Essas diferenças podem ter efeito em experimentos conduzidos naárea, onde os efeitos de stress sejam objeto de estudo, necessitando, portanto,observação e avaliação cuidadosas na condução destes.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASCOUTO, E. G.; STEIN, A.; KLAMT, E. Large area spatial variability of soilchemical properties in Central Brazil. Agricultural Ecosystems &Environment, 66: 139-152. 1996.EMBRAPA, Centro "Nacional de Pesquisas de Solos. Manual de métodos de análise desolos. z- edição. Rio de Janeiro, EMBRAPA CNPS. 1997.212 p.FERRElRA, D.F. Análises estatísticas por meio do Sisvar para Windows versão 4.0.In ...45a Reunião Anual da Região Brasileira da Sociedade internacional deBiometria. UFSCar, São Carlos, SP, Julho de 2000. p.255-258.LEMOS, R.C. e SANTOS, R. D. Manual de descrição e coleta de solo no campo. SBCS eEmbrapa CNPS, Viçosa. 2002. 83 p.NKEDI-KIZZA, P.; GASTON, L. A.; SELIM, H. M. Extrinsic spatial variability ofselected macronutrients in a sandy soil, Geoderma, 63: 95-106. 1994.PANOSO, L.A.; RAMOS, D. P.; BRANDÃO M. Solos do.Campo. Experimental daEmbrapa Milho. e Sorgo: suas características e classificação. no. novo1,300CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECISAo - 2008sistema brasileiro. Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento 5. Rio deJaneiro, Embrapa Solos. 2002. 92 p.SILVA, V. R.; REICHERT, J. M.; STORCK, L.; FEIJÓ, S. Variabilidade espacialdas características químicas do solo e produtividade de milho em umArgissolo Vermelho-Amarelo Distrófico arênico. R. Bras. Cio Solo,27:1013-1020.2003.SOLIE, J. B.; RAUN, W. R.; STONE, M. L. Submeter spatial variability ofselected soil and Bermuda grass production variables. Soil Sei. Soe.America J., 63: 1724-1733.2001.VIEIRA, S. R.; GONZALEZ, A. P. Analysis of the spatial variability of crop yieldand soil properties in small agricultural plots. Bragantia, 62:127-138.2003.WEBSTER, R. Is soil variation random? Geoderma, 97: 149-163.2000.YAMAMOTO, J. K. Guia do usuário. Sistema Geovisual 2.0. 2002. 69 p.~ 1,0750,850784855~----~---------------------.784852784849784846 586755 586778 586802 586825Figura 1 - Densidade de solo na profundidade de zero a 5 em. Coordenadas em UTM(23 K, datum SAD 69).50C CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECISAo - 2008~~~;;~~;}~~~t~;:~:(~;~Semivariância0,012,-------------------------,0,0100,0080,0060,0040,002O,OOO-l----------~--~-----------lO 10 20 30 40 50 60 70DISTÂNCIA (m)Figura 2 - Semivariograma da densidade de solo na profundidade de zero a 5 em, nadireção de 135° de azimute.1,300784855~--~----------~1,075784852784849784846586755 586778 586802 586825Figura 3 - Densidade de solo na profundidade de 10 a 15 em, Coordenadas em UTM(23 K, datum SAD 69),51CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTORA DE PRECISAo - 2008Semivariância0,012~---------------------.....,O,OOO+------~--~--~------~---IO 10 20 30 40 50 60 70DISTÂNCIA (m)Figura 4 - Semivariograma da densidade de solo na profundidade de 10 a 15 em, nadireção de 135° de azimute.784855lli----~-------------------~784852784849784846,~--------~------~--------~586755 586778 586802 5868251,300,~1,0750,850Figura 5 - Densidade de solo na profundidade de 25 a 30 em. Coordenadas em UTM(23 K, datum SAD 69).52'. r.CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECISA O - 2008SemivariânciaO,012-r-------------------------,0,0100,0090,0070,0050,0030,002O,OOOJ.-----------------~-------IO 10 20 30 40 50 60 70DISTÂNCIA (m)Figura 6 - Semivariograma da densidade de solo na profundidade de 25 a 30 em, nadireção de 135° de azimute.Curvas de retenção para as três profundidades4.5-+-0 a 5em3.5~10a15em-Q-25 a 30 em2.5pF'.50.5o+-----~------~----~------~------_----~----+_i~~~0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6umidade volumétrica53CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECISAo - 2008Figura 7 - Curvas de retenção para as três profundidades. Os valores de umidade estãoem base volumétrica e a tensão em "-log(kPa)", e as barras horizontais representam umdesvio padrão.784855~--------------------------,784852784849784846 586755 586778 586802 5868250,100Figura 8 - Distribuição espacial da água disponível em base volumétrica naprofundidade de zero a 5 cm.0,065540,1000,0650,030CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECISAo - 2008784855~--------------------------~784852784852784849784846~--------~--------~------~586755 586778 586802 586825Figura 9 - Distribuição espacial da água disponível em base volumétriea naprofundidade de 10 a 15 em.784849784846~--------~------~--------4586755 586778 586802 5868250,1000,0650,0305556CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECIS.:\O - 2008Figura 10 - Distribuição espacial da água disponível em base volumétrica naprofundidade de 25 a 30 em.Tabela 1Teste de Hipóteses sobre diferenças de médias de densidade de solo entre 5 e 15 emEstatísticas amostraisPop. Média Variância Tamanho da amostra5cm 1.031294 0.007560 9615 em 1.146076 0.007754 96Teste da hipótese de igualdade das variâncias populacionais (1 e 2)Fc= 1.026 V l= 95 V2= 95P(F* > 1.026)= 0.4510Ao nível de 5% de significância as variâncias podem ser consideradas iguaisSituação em que as variâncias são consideradas homogêneasEstimativa por ponto de m l-m2: -0.11478Variância combinada (pooled): 0.007657Graus de liberdade: 190Nível de significância: 1.00000%Teste da hipótese: Ho: m l-m2 = 0.000000t calculado: te = -9.087932Probabilidade: P(t>ltcl)= 0.000000Rejeita-se Ho ao nível de 1.00% de probabilidadeTabela 2Teste de Hipóteses sobre diferenças de médias de densidade de solo entre 5 e 30 emEstatísticas amostraisPop. Média Variância Tamanho da amostra5cm 1.031294 0.007560 9630 em 1.088570 0.006678 96Teste da hipótese de igualdade das variâncias populacionais (1 e 2)Fc= 1.132 VI= 95 V2= 95P(F* > 1.132)= 0.2733Ao nível de 5% de significância as variâncias podem ser consideradas iguaisSituação em que as variâncias são consideradas homogêneasEstimativa por ponto de ml-m2: -0.05728Variância combinada (pooled): 0.007119Graus de liberdade: 190Nível de significância: 1.00000%Teste da hipótese: Ho: ml-m2 = 0.000000t calculado: te = -4.703096Probabilidade: P(t>ltcl)= 0.000005Rejeita-se Ho ao nível de 1.00% de probabilidade57CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRIClJL TlJRA DE PRECISÃO - 2008Tabela 3Teste de Hipóteses sobre diferenças de médias de densidade de solo entre 15 e 30 emEstatísticas amostraisPop. Média Variância Tamanho da amostra15 em 1.146076 0.007754 9630cm 1.088570 0.006678 96Teste da hipótese de igualdade das variâncias populacionais (1 e 2)Fc= 1.161 Vl= 95 V2= 95P(F* > 1.161)= 0.2340Ao nível de 5% de significância as variâncias podem ser consideradas iguaisSituação em que as variâncias são consideradas homogêneasEstimativa por ponto de m l-m2: 0.05751Variância combinada (pooled): 0.007216Graus de liberdade: 190Nível de significância: 1.00000%Teste da hipótese: Ho: ml-m2 = 0.000000t calculado: te = 4.690137Probabilidade: P(t>ltcl)= 0.000005Rejeita-se Ho ao nível de 1.00% de probabilidadeTabela 4Teste de Hipóteses sobre diferenças de médias de água disponível entre 5 e 15 emHipóteses sobre diferenças de médiasEstatísticas amostraisPop. Média Variância Tamanho da amostra1 0.079480 0.000088 32 0.081690 0.000145 3Teste da hipótese de igualdade das variâncias populacionais (1 e 2)Fc= 1.653 Vl= 2 V2= 2P(F* > 1.653)= 0.3769Ao nível de 5% de significância as variâncias podem ser consideradas iguaisSituação em que as variâncias são consideradas homogêneasEstimativa por ponto de ml-m2: -0.00221Variância combinada (pooled): 0.000117Graus de liberdade: 4Nível de significância: 1.00000%Teste da hipótese: Ho: ml-m2 = 0.000000t calculado: te = -0.250640Probabilidade: P(t>ltcl)= 0.81444158C s CONGRESSO BRASILEIRO DE AGRICULTURA DE PRECISAo - 2008t:{;·l-';:;>:':f;,~;7;;:;.,:",I;~·r.o.I.;::!>::;:).,:...! ,,~ i':~~~';;;;::~«INão existe evidências para rejeitar Ho ao nível de 1.00% de probabilidadeTabela 5Teste de Hipóteses sobre diferenças de médias de água disponível entre 5 e 30 emHipóteses sobre diferenças de médiasEstatísticas amostraisPop. Média Variância Tamanho da amostra1 0.079480 0.000088 32 0.067609 0.000004 3Teste da hipótese de igualdade das variâncias populacionais (I e 2)Fc= 22.965 VI= 2 V2= 2P(F* > 22.965)= 0.0417Ao nível de 5% de significância as variâncias podem ser consideradas iguaisSituação em que as variãncias são consideradas homogêneasEstimativa por ponto de ml-m2: 0.01187Variância combinada (pooled): 0.000046Graus de liberdade: 4Nível de significância: 1.00000%Teste da hipótese: Ho: ml-m2 = 0.000000t calculado: te = 2.145790Probabilidade: P(t>ltcl)= 0.098446Não existe evidências para rejeitar Ho ao nível de 1.00% de probabilidadeCONGRESSO BR.\SILEIRO DE AGRIClJL TURA DE PRECIS1\O - 2008Tabela 6Teste de Hipóteses sobre diferenças de médias de água disponível entre 15 e 30 emHipóteses sobre diferenças de médiasEstatísticas amostraisPop. Média Variância Tamanho da amostra1 0.081690 0.000145 32 0.067609 0.000004 3Teste da hipótese de igualdade das variâncias populacionais (1 e 2)Fc= 37.964 Vl= 2V2= 2P(F* > 37.964)= 0.0257Ao nível de 5% de significância as variâncias podem ser consideradas iguaisSituação em que as variâncias são consideradas homogêneasEstimativa por ponto de ml-m2: 0.01408Variância combinada (pooled): 0.000075Graus de liberdade: 4Nível de significância: 1.00000%Teste da hipótese: Ho: m l-m2 = 0.000000t calculado: te = 1.996253Probabilidade: P(t>/tcl)= 0.116615Não existe evidências para rejeitar Ho ao nível de 1.00% de probabilidade59.,

Variabilidade espacial em micro-escala de densidade de solo.

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Variabilidade espacial em micro-escala de densidade de solo.

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