Dissimilarity of parameterized maps generated in geostatistics and the assumption of an automatic software model in precision agriculture / Dissimilaridade de mapas gerados na geoestatística parametrizada e seu pressuposto modelo automático de software na agricultura de precisão

Geostatistics is the main technique used to efficiently determine spatial variability. The objective of this study was to evaluate the applicability of the principles of geostatistics in the use of semivariograms elaborated through parametric monitoring and the assumption automatically made by software in the map preparation of soil chemical attributes. Available phosphorus (P), potassium (K+), calcium (Ca²+), magnesium (Mg²+), base saturation (V%), sulfur (SO4²-), and pH were compared from the soil chemical attributes of 60 samples of a Typical Oxisol collected at a 0-20 cm depth and a distance of 300 m betweenthe points. The maps were compared using error matrices and evaluated by the Global Accuracy (GA), Kappa (K), and Tau (T) indexes. The parameterized semivariograms and the automatic software model assumption did not present a high coincidence for the available P and Mg²+, making it necessary to adjust the semivariogram variables in the spatial analysis as a function of the outliers, sum of squares of residuals, coefficient of determination, and cross-validation to better represent the variability of the data and thus avoid distortions of the sample point range that would affect the adequate representativeness of the attributes, which contrasts with the automatic model generated by the software.

A geoestatística é uma das principais técnicas utilizadas para determinar a variabilidade espacial dos atributos do solo. O objetivo deste trabalho foi comparar o uso de semivariogramas elaborados através do acompanhamento paramétrico da geoestatística e seu pressuposto modelo realizado automaticamente por software na confecção dos mapas de fertilidade do solo. Foram comparados os mapas dos valores de pH, fósforo (P), potássio (K+), cálcio (Ca²+), magnésio (Mg²+), enxofre (SO4²-) e saturação por bases (V%), provenientes de 60 amostras coletadas de área de Latossolo Vermelho Distrófico coletadas na profundidade 0-20 cm e malha de 300 m de distância entre os pontos. Os mapas foram comparados por matrizes de erro e avaliadas pelos índices Exatidão Global, Kappa e Tau. O uso de semivariogramas parametrizados e seu pressuposto modelo automático do software não apresentaram alta coincidência para os teores de P disponível e Mg²+, sendo necessário ajustes das variáveis dos semivariogramas na análise espacial em função dos outliers, soma dos quadrados dos resíduos, coeficiente de determinação e validação cruzada para melhor representação da variabilidade dos dados e assim, evitar distorções do alcance do ponto amostral para uma boa representatividade dos atributos estudados, o que contraria o modelo automático gerado pelo software.

Dissimilarity of parameterized maps generated in geostatistics and the assumption of an automatic software model in precision agriculture / Dissimilaridade de mapas gerados na geoestatística parametrizada e seu pressuposto modelo automático de software na agricultura de precisão

Geostatistics is the main technique used to efficiently determine spatial variability. The objective of this study was to evaluate the applicability of the principles of geostatistics in the use of semivariograms elaborated through parametric monitoring and the assumption automatically made by software in the map preparation of soil chemical attributes. Available phosphorus (P), potassium (K+), calcium (Ca²+), magnesium (Mg²+), base saturation (V%), sulfur (SO4²-), and pH were compared from the soil chemical attributes of 60 samples of a Typical Oxisol collected at a 0-20 cm depth and a distance of 300 m betweenthe points. The maps were compared using error matrices and evaluated by the Global Accuracy (GA), Kappa (K), and Tau (T) indexes. The parameterized semivariograms and the automatic software model assumption did not present a high coincidence for the available P and Mg²+, making it necessary to adjust the semivariogram variables in the spatial analysis as a function of the outliers, sum of squares of residuals, coefficient of determination, and cross-validation to better represent the variability of the data and thus avoid distortions of the sample point range that would affect the adequate representativeness of the attributes, which contrasts with the automatic model generated by the software.(AU)

A geoestatística é uma das principais técnicas utilizadas para determinar a variabilidade espacial dos atributos do solo. O objetivo deste trabalho foi comparar o uso de semivariogramas elaborados através do acompanhamento paramétrico da geoestatística e seu pressuposto modelo realizado automaticamente por software na confecção dos mapas de fertilidade do solo. Foram comparados os mapas dos valores de pH, fósforo (P), potássio (K+), cálcio (Ca²+), magnésio (Mg²+), enxofre (SO4²-) e saturação por bases (V%), provenientes de 60 amostras coletadas de área de Latossolo Vermelho Distrófico coletadas na profundidade 0-20 cm e malha de 300 m de distância entre os pontos. Os mapas foram comparados por matrizes de erro e avaliadas pelos índices Exatidão Global, Kappa e Tau. O uso de semivariogramas parametrizados e seu pressuposto modelo automático do software não apresentaram alta coincidência para os teores de P disponível e Mg²+, sendo necessário ajustes das variáveis dos semivariogramas na análise espacial em função dos outliers, soma dos quadrados dos resíduos, coeficiente de determinação e validação cruzada para melhor representação da variabilidade dos dados e assim, evitar distorções do alcance do ponto amostral para uma boa representatividade dos atributos estudados, o que contraria o modelo automático gerado pelo software.(AU)

Espacialidade de atributos de solos cultivados com cana-de-açúcar no Pontal do Paranapanema, SP / Spatiality of attributes of soils cultivated with sugar cane in Pontal do Paranapanema, SP

A pesquisa teve como objetivo organizar e analisar um banco de dados geoespacial de informações pedológicas e aplicar técnicas de geoestatística para avaliar a dependência espacial de atributos físicos e químicos do solo. Para tanto, buscou-se confeccionar uma base de dados com 473 pontos amostrais pertencentes a uma grade não regular, coletados em duas profundidades, 0,00 a 0,25m, e 0,25 a 0,50m, devidamente georeferenciados. Estas amostras foram coletadas sob a cultura da cana-de-açúcar em diferentes idades de corte, sendo a amostragem realizada no meio da entrelinha da cultura, com o auxílio de um trado holandês e posteriormente submetido às determinações analíticas químicas e físicas em laboratório. Baseado nesses resultados, determinou-se, ainda, o potencial de produção de cana de açúcar para a região de estudo. Em seguida realizou-se a análise descritiva dos dados, estabelecendo-se correlações lineares, simples e múltiplas, entre os atributos. Foram modelados semivariogramas, obtendo-se as respectivas krigagens e validações cruzadas. Também foram estabelecidas as cokrigagens de interesse. Os atributos Ca, Mg, K e MO apresentaram forte dependência espacial na camada superficial. A variável ambiente relacionou-se negativamente com todos os atributos e camadas, exceto argila, areia fina e alumínio.

The present work aimed to organize and analyze a geospatial database of pedological information and to apply geostatistics techniques to evaluate the spatial dependence of physical and chemical attributes of the soil. In order to do so, a database was designed with 473 sampling points belonging to a non-regular grid, collected at two depths, 0.00 to 0.25m, and 0.25 to 0.50m, duly georeferenced. The samples were collected in a region with predominance of Oxisols and Ultisols, mostly very sandy, low acid, clay poor and of great depth, under sugarcane culture at different ages of cut, being the sampling performed in the middle of the culture line, with the help of a Dutch translator and later submitted to chemical and physical analytical determinations in the laboratory. Based on these results, the sugarcane production potential for the study region was also determined. Then, the descriptive analysis of the data was performed, establishing simple and multiple linear correlations between the attributes. Semivariograms were modeled, obtaining the respective krigagens and cross validations. Cokrigagens of interest were also established. The attributes Ca, Mg, K and MO presented strong spatial dependence on the surface layer. The environment variable was negatively related to all attributes and layers except clay, fine sand and aluminum.

Espacialidade de atributos de solos cultivados com cana-de-açúcar no Pontal do Paranapanema, SP / Spatiality of attributes of soils cultivated with sugar cane in Pontal do Paranapanema, SP

A pesquisa teve como objetivo organizar e analisar um banco de dados geoespacial de informações pedológicas e aplicar técnicas de geoestatística para avaliar a dependência espacial de atributos físicos e químicos do solo. Para tanto, buscou-se confeccionar uma base de dados com 473 pontos amostrais pertencentes a uma grade não regular, coletados em duas profundidades, 0,00 a 0,25m, e 0,25 a 0,50m, devidamente georeferenciados. Estas amostras foram coletadas sob a cultura da cana-de-açúcar em diferentes idades de corte, sendo a amostragem realizada no meio da entrelinha da cultura, com o auxílio de um trado holandês e posteriormente submetido às determinações analíticas químicas e físicas em laboratório. Baseado nesses resultados, determinou-se, ainda, o potencial de produção de cana de açúcar para a região de estudo. Em seguida realizou-se a análise descritiva dos dados, estabelecendo-se correlações lineares, simples e múltiplas, entre os atributos. Foram modelados semivariogramas, obtendo-se as respectivas krigagens e validações cruzadas. Também foram estabelecidas as cokrigagens de interesse. Os atributos Ca, Mg, K e MO apresentaram forte dependência espacial na camada superficial. A variável ambiente relacionou-se negativamente com todos os atributos e camadas, exceto argila, areia fina e alumínio.(AU)

The present work aimed to organize and analyze a geospatial database of pedological information and to apply geostatistics techniques to evaluate the spatial dependence of physical and chemical attributes of the soil. In order to do so, a database was designed with 473 sampling points belonging to a non-regular grid, collected at two depths, 0.00 to 0.25m, and 0.25 to 0.50m, duly georeferenced. The samples were collected in a region with predominance of Oxisols and Ultisols, mostly very sandy, low acid, clay poor and of great depth, under sugarcane culture at different ages of cut, being the sampling performed in the middle of the culture line, with the help of a Dutch translator and later submitted to chemical and physical analytical determinations in the laboratory. Based on these results, the sugarcane production potential for the study region was also determined. Then, the descriptive analysis of the data was performed, establishing simple and multiple linear correlations between the attributes. Semivariograms were modeled, obtaining the respective krigagens and cross validations. Cokrigagens of interest were also established. The attributes Ca, Mg, K and MO presented strong spatial dependence on the surface layer. The environment variable was negatively related to all attributes and layers except clay, fine sand and aluminum.(AU)

Spatial variability of chemical attributes of soil cropped with soybean under no-tillage / Variabilidade espacial de atributos químicos do solo cultivado com soja sob plantio direto

During the 2012/2013 agricultural year, in the city of Campo Novo do Parecis, MT, the study aimed analyze the spatial variability of soybean and of the fertility attributes of Typic Tropudox under no-tillage. The sampling grid for data collect was installed in an area of 5.0 ha. The productivity of soybeans, plant population, organic matter, P, Ca+2, Mg+2, K+ , Al+3, H+ + Al+3, pH (CaCl2), sum bases, cation exchange capacity and base saturation were evaluated. A classic descriptive analysis was carried out with the help of the SAS statistical software, correlation and regression analysis with Excel and semivariograms were then modeled for all attributes, giving the respective cross-validations and kriging charts with the GS+ 7.0 software. Most surveyed attributes presented spatial dependence, and modeled their semivariograms by predominantly Gaussian type. The geostatistical ranges used for the attributes analyzed should not be less than 43.8 m, being the distance at which the attribute values are related to each other. The study of the variability of soil attributes and the adoption of techniques that help in the management of soil, such as geostatistics, is essential to proper plant development.

Durante o ano agrícola de 2012/2013, no município de Campo Novo do Parecis, MT, objetivou-se analisar a variabilidade espacial de atributos da soja e da fertilidade num Latossolo Vermelho distrófico típico cultivado sob plantio direto. Foi instalada a malha de amostragem para a coleta de dados numa área de 5,0 ha. Foram avaliadas a produtividade de grãos de soja, população de plantas, matéria orgânica, P, Ca+2, Mg+2, K+ , Al+3, H+ + Al+3, pH (CaCl2), soma de bases, capacidade de troca catiônica e saturação por bases. Efetuou-se a análise descritiva clássica, com auxílio do software estatístico SAS, análise de correlação e regressão com o Excel, sendo modelados semivariogramas para todos os atributos, obtendo-se as respectivas validações cruzadas e mapas de krigagens com o GS+ 7.0. A maior parte dos atributos pesquisados apresentou dependência espacial, sendo possível modelar seus respectivos semivariogramas, predominantemente do tipo gaussiano. Os alcances geoestatísticos utilizados para os atributos analisados não deverão ser inferiores a 43,8 m, por serem a distância na qual os valores dos atributos estão relacionados entre si. O estudo da variabilidade dos atributos do solo bem como a adoção de técnicas que auxiliem no manejo do solo, como a geoestatística, é essencial ao adequado desenvolvimento vegetal.

Spatial variability of chemical attributes of soil cropped with soybean under no-tillage / Variabilidade espacial de atributos químicos do solo cultivado com soja sob plantio direto

During the 2012/2013 agricultural year, in the city of Campo Novo do Parecis, MT, the study aimed analyze the spatial variability of soybean and of the fertility attributes of Typic Tropudox under no-tillage. The sampling grid for data collect was installed in an area of 5.0 ha. The productivity of soybeans, plant population, organic matter, P, Ca+2, Mg+2, K+ , Al+3, H+ + Al+3, pH (CaCl2), sum bases, cation exchange capacity and base saturation were evaluated. A classic descriptive analysis was carried out with the help of the SAS statistical software, correlation and regression analysis with Excel and semivariograms were then modeled for all attributes, giving the respective cross-validations and kriging charts with the GS+ 7.0 software. Most surveyed attributes presented spatial dependence, and modeled their semivariograms by predominantly Gaussian type. The geostatistical ranges used for the attributes analyzed should not be less than 43.8 m, being the distance at which the attribute values are related to each other. The study of the variability of soil attributes and the adoption of techniques that help in the management of soil, such as geostatistics, is essential to proper plant development.(AU)

Durante o ano agrícola de 2012/2013, no município de Campo Novo do Parecis, MT, objetivou-se analisar a variabilidade espacial de atributos da soja e da fertilidade num Latossolo Vermelho distrófico típico cultivado sob plantio direto. Foi instalada a malha de amostragem para a coleta de dados numa área de 5,0 ha. Foram avaliadas a produtividade de grãos de soja, população de plantas, matéria orgânica, P, Ca+2, Mg+2, K+ , Al+3, H+ + Al+3, pH (CaCl2), soma de bases, capacidade de troca catiônica e saturação por bases. Efetuou-se a análise descritiva clássica, com auxílio do software estatístico SAS, análise de correlação e regressão com o Excel, sendo modelados semivariogramas para todos os atributos, obtendo-se as respectivas validações cruzadas e mapas de krigagens com o GS+ 7.0. A maior parte dos atributos pesquisados apresentou dependência espacial, sendo possível modelar seus respectivos semivariogramas, predominantemente do tipo gaussiano. Os alcances geoestatísticos utilizados para os atributos analisados não deverão ser inferiores a 43,8 m, por serem a distância na qual os valores dos atributos estão relacionados entre si. O estudo da variabilidade dos atributos do solo bem como a adoção de técnicas que auxiliem no manejo do solo, como a geoestatística, é essencial ao adequado desenvolvimento vegetal.(AU)

Field-scale spatial correlation between contents of iron oxides and CO2 emission in an Oxisol cultivated with sugarcane

Soil CO2 emission (FCO2) is one of the main sources of carbon release into the atmosphere. Moreover, FCO2 is related to soil attributes governing the transfer of gases from soil to the atmosphere. This study aimed firstly to describe the spatial variability of hematite (Hm), goethite (Gt), iron extracted with sodium dithionite-citrate-bicarbonate (Fed) contents, soil CO2 emission (FCO2) and free-water porosity (FWP) and secondly, to develop statistical models to predict the above mentioned factors in an Oxisol cultivated under manual harvesting of sugarcane (Saccharumspp.) in southeastern Brazil. The study was conducted on an irregular 50 m × 50 m grid containing 89 points, each 0.5-10 m apart. The 0-0.1 m soil layer at each sampling point was used to assess soil FCO2, moisture and total pore volume. The results were subjected to descriptive statistical and geostatistical analyses using auto- and cross-semivariograms. All soil attributes exhibited a spatial dependence structure and the experimental semivariograms fitted spherical and exponential models. The Gt content was the individual attribute that exhibited the highest linear and spatial correlation, especially with FCO2. We were able to use diffuse reflectance spectroscopy to map large areas, which allows for easy identification and estimation of soil attributes such as FCO2 and FWP. Geostatistical techniques faciltate the interpretation of spatial relationships between soil respiration and the examined properties.

Field-scale spatial correlation between contents of iron oxides and CO2 emission in an Oxisol cultivated with sugarcane

Soil CO2 emission (FCO2) is one of the main sources of carbon release into the atmosphere. Moreover, FCO2 is related to soil attributes governing the transfer of gases from soil to the atmosphere. This study aimed firstly to describe the spatial variability of hematite (Hm), goethite (Gt), iron extracted with sodium dithionite-citrate-bicarbonate (Fed) contents, soil CO2 emission (FCO2) and free-water porosity (FWP) and secondly, to develop statistical models to predict the above mentioned factors in an Oxisol cultivated under manual harvesting of sugarcane (Saccharumspp.) in southeastern Brazil. The study was conducted on an irregular 50 m × 50 m grid containing 89 points, each 0.5-10 m apart. The 0-0.1 m soil layer at each sampling point was used to assess soil FCO2, moisture and total pore volume. The results were subjected to descriptive statistical and geostatistical analyses using auto- and cross-semivariograms. All soil attributes exhibited a spatial dependence structure and the experimental semivariograms fitted spherical and exponential models. The Gt content was the individual attribute that exhibited the highest linear and spatial correlation, especially with FCO2. We were able to use diffuse reflectance spectroscopy to map large areas, which allows for easy identification and estimation of soil attributes such as FCO2 and FWP. Geostatistical techniques faciltate the interpretation of spatial relationships between soil respiration and the examined properties.(AU)

Spatial variability of chemical and physical attributes of dystrophic Red-Yellow Latosol in no tillage / Variabilidade espacial de atributos físico-químicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico em sistema plantio direto

Knowledge of spatial variability in chemical and physical properties of the soil is very important, especially for precision agriculture. Geostatistics is seeking to improve techniques that can enable the correct and responsible use of soil. So during the agricultural year 2011/2012 in an area of direct planting the corn crop in the municipality of Gurupi (TO), in the Brazilian Cerrado, aimed to analyze the spatial variability of chemical and physical properties in a Typic Dystrophic tillage. Was installed sampling grid for the collection of soil, with 100 sampling points in an area of 1755m2. The contents of available phosphorus, organic matter, pH (H2O), concentrations of K +, Ca2+, Mg2+, the sum of values and base saturation (BS, V) at depths of 0-0.20 m, and resistance to penetration (RP) at depths 0-0.05 m, 0.05-0.10 m, 0.10-0.20 m and 0.20-0.40 m and bulk density (Ds). We conducted a descriptive analysis classic, with the aid of statistical software ASSISTAT, and then were modeled semivariograms for all attributes, resulting in their cross-validation and kriging maps. The chemical and physical properties of soil, except the base saturation (V), spatial dependence. Probably the discontinuity of the spatial dependence of Vvalue, is due to fertility management over the years.(AU)

O conhecimento da variabilidade espacial dos atributos químicos e físicos no solo é muito importante, principalmente, para a agricultura de precisão. A geoestatística vem em busca de aprimorar técnicas que possam viabilizar o uso correto e responsável do solo. Assim, durante o ano agrícola 2011/2012, em área de plantio de direto com a cultura do milho, no município de Gurupi (TO), no Cerrado brasileiro, objetivou-se analisar a variabilidade espacial de atributos físico-químicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico sob plantio direto. Foi instalada a malha de amostragem para a coleta de dados do solo, com 100 pontos amostrais, numa área de 1755 m2. Foram determinados os teores de P disponível, matéria orgânica, valor de pH (H2O), teores de K+, Ca2+ e Mg2+, e calculados os valores de soma de bases (SB) e saturação por bases (V%), na profundidade de 0-0,20 m, resistência do solo à penetração (RP), nas profundidades de 0-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m e densidade do solo na profundidade de 0-0,10 m (Ds). Efetuou-se a análise descritiva dos dados e em seguida foram modelados semivariogramas para todos os atributos, obtendo-se as respectivas validações cruzadas e mapas de krigagens. Os atributos químicos e físicos do solo, exceto a saturação por bases (V%), apresentaram dependência espacial. Provavelmente, a descontinuidade da dependência espacial para V%, seja devido a fertilização ao longo dos anos.(AU)

Determinação da variabilidade espacial de alumínio em função da distribuição de argila em solos de Querência do Norte/Paraná, Brasil / Determination of spatial variability of aluminum according to the clay distribution in soils of Querência do Norte/Paraná state, Brazil

A maior parte dos solos brasileiros possui altos teores de alumínio e, em muitos casos, este elemento ocorre em níveis fitotóxicos. Constituinte dos minerais de argila, pode ter sua liberação diretamente na forma trocável ou para a solução do solo. O objetivo deste trabalho foi demonstrar a relação entre a variabilidade espacial do alumínio e a distribuição de argila do solo. Para isto, foi coletada uma malha de amostras de solo em campo, definida por meio de fotointerpretação e observação de imagens. Os resultados obtidos em laboratório foram submetidos a análises estatísticas visando a verificação da dependência espacial, que foi comprovada posteriormente. A continuidade espacial foi estudada mediante a elaboração de semivariogramas utilizando-se diferentes modelos. Os melhores semivariogramas foram escolhidos mediante a validação cruzada executada por meio de "krigagem" ordinária. Dessa forma, pôde-se observar que as variáveis estudadas apresentaram estrutura de dependência espacial, com correlação positiva entre si. Esses resultados possibilitaram a geração de mapas capazes de auxiliar o melhor aproveitamento agrícola da área.

The major part of Brazilian soils shows elevated aluminum contents and in several cases this element occurs in phytotoxic levels. Aluminum is a constituent of the soil ́s clay minerals. Its release can occur to the exchangeable fraction or to the soil solution. The objective of this work was to demonstrate the relationship between the spatial variability of aluminum and the distribution of soil clay. In order to achieve that, a grid of soil samples was collected in field, defined by means of photointerpretation and observation of images. The results obtained in laboratory were submitted to statistical analyses to verify spatial dependence, which was proven later. The space continuity was studied by means of the semivariogram's elaboration using different models. The best semivariograms were chosen by cross validation performed through "ordinary kriging". Thus, it could be observed that these variables showed structure of spatial dependence, with a positive correlation between them, besides it was possible to make maps in order to allow a better agricultural exploitation.

Topography and spatial variability of soil physical properties

Among the soil formation factors, relief is one of the most used in soil mapping, because of its strong correlation with the spatial variability of soil attributes over a landscape. In this study the relationship between topography and the spatial variability of some soil physical properties was evaluated. The study site, a pasture with 2.84 ha, is located near Seropédica, Rio de Janeiro State, Brazil, where a regular square grid with 20 m spacing was laid out and georreferenced. In each sampling point, altitude was measured and undisturbed soil samples were collected, at 0.0-0.1, 0.1-0.2, and 0.2-0.3 m depths. Organic carbon content, soil texture, bulk density, particle density, and soil water retention at 10 (Field Capacity), 80 (limit of tensiometer reading) and 1500 kPa (Permanent Wilting Point) were determined. Descriptive statistics was used to evaluate central tendency and dispersion parameters of the data. Semivariograms and cross semivariograms were calculated to evaluate the spatial variability of elevation and soil physical attributes, as well as, the relation between elevation and soil physical attributes. Except for silt fraction content (at the three depths), bulk density (at 0.2-0.3 m) and particle density (at 0.0-0.1 m depth), all soil attributes showed a strong spatial dependence. Areas with higher elevation presented higher values of clay content, as well as soil water retention at 10, 80 and 1500 kPa. The correlation between altitude and soil physical attributes decreased as soil depth increased. The cross semivariograms demonstrated the viability in using altitude as an auxiliary variable to improve the interpolation of sand and clay contents at the depth of 0.0-0.3 m, and of water retention at 10, 80 and 1500 kPa at the depth of 0.0-0.2 m.

O relevo é um dos fatores de formação do solo mais usados em mapeamento de solos devido sua forte correlação com a variabilidade espacial de atributos do solo na paisagem. O objetivo desse trabalho foi avaliar a relação entre topografia e a variabilidade espacial de algumas propriedades físicas de solos. Em uma pastagem com 2,84 ha instalou-se uma grade regular com espaçamento de 20 m, nas proximidades de Seropédica, RJ, onde cada ponto de amostragem foi georreferenciado. Em cada ponto de amostragem foi medida a altitude e foram coletadas amostras indeformadas nas profundidades de 0,0-0,1; 0,1-0,2 e 0,2-0,3 m. Determinaram-se os teores de carbono, textura, densidade do solo e das partículas e retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa. Estatística descritiva foi usada para avaliar a tendência central e a dispersão dos dados. Semivariogramas simples e cruzados foram usados para avaliar a variabilidade espacial da altitude, e dos atributos físicos do solo, bem como a relação entre altitude e atributos físicos do solo. Com exceção da fração silte (nas três profundidades), densidade do solo (0,2-0,3 m) e densidade das partículas (0,0-0,1 m), todos os atributos apresentaram forte dependência espacial. Encontraram-se maiores teores de argila, bem como de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa, nas cotas mais elevadas. A correlação entre altitude e atributos físicos decresceu com o aumento da profundidade. Os semivariogramas cruzados comprovaram a viabilidade do uso da altitude, por cokrigagem, para aperfeiçoar a interpolação de areia e argila na camada de 0.0-0.3 m, e de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa na camada de 0.0-0.2 m.

Topography and spatial variability of soil physical properties

Among the soil formation factors, relief is one of the most used in soil mapping, because of its strong correlation with the spatial variability of soil attributes over a landscape. In this study the relationship between topography and the spatial variability of some soil physical properties was evaluated. The study site, a pasture with 2.84 ha, is located near Seropédica, Rio de Janeiro State, Brazil, where a regular square grid with 20 m spacing was laid out and georreferenced. In each sampling point, altitude was measured and undisturbed soil samples were collected, at 0.0-0.1, 0.1-0.2, and 0.2-0.3 m depths. Organic carbon content, soil texture, bulk density, particle density, and soil water retention at 10 (Field Capacity), 80 (limit of tensiometer reading) and 1500 kPa (Permanent Wilting Point) were determined. Descriptive statistics was used to evaluate central tendency and dispersion parameters of the data. Semivariograms and cross semivariograms were calculated to evaluate the spatial variability of elevation and soil physical attributes, as well as, the relation between elevation and soil physical attributes. Except for silt fraction content (at the three depths), bulk density (at 0.2-0.3 m) and particle density (at 0.0-0.1 m depth), all soil attributes showed a strong spatial dependence. Areas with higher elevation presented higher values of clay content, as well as soil water retention at 10, 80 and 1500 kPa. The correlation between altitude and soil physical attributes decreased as soil depth increased. The cross semivariograms demonstrated the viability in using altitude as an auxiliary variable to improve the interpolation of sand and clay contents at the depth of 0.0-0.3 m, and of water retention at 10, 80 and 1500 kPa at the depth of 0.0-0.2 m.

O relevo é um dos fatores de formação do solo mais usados em mapeamento de solos devido sua forte correlação com a variabilidade espacial de atributos do solo na paisagem. O objetivo desse trabalho foi avaliar a relação entre topografia e a variabilidade espacial de algumas propriedades físicas de solos. Em uma pastagem com 2,84 ha instalou-se uma grade regular com espaçamento de 20 m, nas proximidades de Seropédica, RJ, onde cada ponto de amostragem foi georreferenciado. Em cada ponto de amostragem foi medida a altitude e foram coletadas amostras indeformadas nas profundidades de 0,0-0,1; 0,1-0,2 e 0,2-0,3 m. Determinaram-se os teores de carbono, textura, densidade do solo e das partículas e retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa. Estatística descritiva foi usada para avaliar a tendência central e a dispersão dos dados. Semivariogramas simples e cruzados foram usados para avaliar a variabilidade espacial da altitude, e dos atributos físicos do solo, bem como a relação entre altitude e atributos físicos do solo. Com exceção da fração silte (nas três profundidades), densidade do solo (0,2-0,3 m) e densidade das partículas (0,0-0,1 m), todos os atributos apresentaram forte dependência espacial. Encontraram-se maiores teores de argila, bem como de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa, nas cotas mais elevadas. A correlação entre altitude e atributos físicos decresceu com o aumento da profundidade. Os semivariogramas cruzados comprovaram a viabilidade do uso da altitude, por cokrigagem, para aperfeiçoar a interpolação de areia e argila na camada de 0.0-0.3 m, e de retenção de água a 10, 80 e 1500 kPa na camada de 0.0-0.2 m.

Variabilidade espacial de atributos do solo e da produtividade de milho

Diversos fatores são responsáveis pela variabilidade espacial na produtividade das culturas e dentre estes estão os atributos do solo. Contudo, o que se tem observado, geralmente, é uma baixa correlação entre os mapas de produtividade e os mapas de atributos do solo. Uma hipótese para essa baixa correlação é a diferença na amostragem de cada uma dessas variáveis. O trabalho objetivou estudar o padrão de distribuição espacial dos atributos do solo e da produtividade do milho e as relações de causas e efeitos utilizando-se diferentes intensidades de amostragem. Os dados foram coletados seguindo uma grade amostral contendo 100 pontos georreferenciados. Os pontos foram dispostos em intervalos equidistantes, sendo de 10 m no sentido das linhas da cultura, ao longo de quatro transeções paralelas com 250 m de comprimento, distanciadas entre si 4,5 m, formando um retângulo com quatro colunas e 25 linhas, constituindo os 100 pontos de amostragem. Cada ponto amostral foi composto por cinco linhas de 10 m da cultura, constituindo uma célula amostral de 45 m2. Em cada ponto amostral retiraram-se amostras de solo nas profundidades de 0-0,1 e 0,1-0,2 m. Foram avaliados os atributos do solo textura, pH, teores de matéria orgânica, P, K+, Ca2+, Mg2+, H+Al, soma de bases, capacidade de troca de cátions, saturação por bases, densidade, porosidade total, macroporosidade e microporosidade. Foram estabelecidas intensidades de amostragens por meio de eliminação de pontos intermediários partindo da amostragem inicial, que continha 100 pontos, obtendo-se conjunto de dados com 100, 75, 50 e 25 pontos. Realizou-se a análise estatística descritiva dos dados e geoestatística. Baseado na análise de correlação simples, regressão múltipla ?stepwise? e semelhança dos mapas de isolinhas, os atributos que mais se correlacionaram...

Soil attributes play an important role in spatial variability of crop yield. However, what has been observed, generally, is a low correlation between the yield maps and maps of soil attributes. One hypothesis for this low correlation is the difference in the sampling of each of these variables. This research had as objective to study spatial distribution pattern of soil attributes affecting corn yield and their causeeffect relationship, for different sampling intensities. Spatial variability was determined for 100 georeferenced sample points from a sampling grid. Sample points were arranged in regular 10-m intervals along the rows and in four parallel 250-m long and 4.5-m spaced transects, resulting in a 4-column and 25-row rectangle (100 sample points). Each sample point consisted of five 10-m rows, totaling 45 m2. Samples were taken from the depths 0-0,1 and 0,1-0,2 m. Soil texture attributes, pH, organic matter content, P, K+, Ca2+, Mg2+ and H+Al levels, sum of bases, cation exchange capacity, base saturation, bulk density, total porosity, macroporosity and microporosity were evaluated. Sampling intensities were established by eliminating intermediary points from the initial 100-point sampling, resulting data sets of 100, 75, 50 and 25 points. Statistical analysis consisted of data description and geostatistics. Based on the simple correlation analysis, stepwise multiple regression and similarity among isoline maps, the attributes that showed stronger spatial correlation to corn yield were base saturation and clay content. For these attributes, data sets of 75 and 100 points showed higher similarity in the spatial distribution pattern for corn yield. The analysis of cross-semivariograms showed that the best correlation between corn yield and soil attributes was obtained with a sampling intensity of 100 points. It was possible to confirm the hypothesis that, when performing the soil...

Computational system for geostatistical analysis

Geostatistics identifies the spatial structure of variables representing several phenomena and its use is becoming more intense in agricultural activities. This paper describes a computer program, based on Windows Interfaces (Borland Delphi), which performs spatial analyses of datasets through geostatistic tools: Classical statistical calculations, average, cross- and directional semivariograms, simple kriging estimates and jackknifing calculations. A published dataset of soil Carbon and Nitrogen was used to validate the system. The system was useful for the geostatistical analysis process, for the manipulation of the computational routines in a MS-DOS environment. The Windows development approach allowed the user to model the semivariogram graphically with a major degree of interaction, functionality rarely available in similar programs. Given its characteristic of quick prototypation and simplicity when incorporating correlated routines, the Delphi environment presents the main advantage of permitting the evolution of this system.

O uso da geoestatística como técnica para identificação da estrutura espacial de vários fenômenos vem crescendo em aplicações agrícolas. Este trabalho apresenta um sistema computacional implementado em ambiente Windows (Borland Delphi), voltado à análise espacial de dados por meio de ferramentas, como estatísticas descritivas, modelagem de semivariogramas médios, direcionais e cruzados, auto-validação (Jack-Knifing) e krigagem. A fim de avaliar a acurácia dos resultados, o sistema foi testado por meio de um conjunto de dados de carbono e nitrogênio publicados em literatura. O sistema foi eficiente no processo de análise geoestatística para manipulação da rotina computacional num ambiente MS-DOS. A tentativa de desenvolvimento no Windows permitiu ao usuário modelar graficamente o semivariograma com maior grau de interação, sendo esta funcionalidade raramente disponível em programas similares. Devido a sua rápida prototipação e simplicidade após a incorporação de rotinas correlatas, o ambiente Delphi apresenta a principal vantagem de permitir a evolução do sistema.

Computational system for geostatistical analysis

Geostatistics identifies the spatial structure of variables representing several phenomena and its use is becoming more intense in agricultural activities. This paper describes a computer program, based on Windows Interfaces (Borland Delphi), which performs spatial analyses of datasets through geostatistic tools: Classical statistical calculations, average, cross- and directional semivariograms, simple kriging estimates and jackknifing calculations. A published dataset of soil Carbon and Nitrogen was used to validate the system. The system was useful for the geostatistical analysis process, for the manipulation of the computational routines in a MS-DOS environment. The Windows development approach allowed the user to model the semivariogram graphically with a major degree of interaction, functionality rarely available in similar programs. Given its characteristic of quick prototypation and simplicity when incorporating correlated routines, the Delphi environment presents the main advantage of permitting the evolution of this system.

O uso da geoestatística como técnica para identificação da estrutura espacial de vários fenômenos vem crescendo em aplicações agrícolas. Este trabalho apresenta um sistema computacional implementado em ambiente Windows (Borland Delphi), voltado à análise espacial de dados por meio de ferramentas, como estatísticas descritivas, modelagem de semivariogramas médios, direcionais e cruzados, auto-validação (Jack-Knifing) e krigagem. A fim de avaliar a acurácia dos resultados, o sistema foi testado por meio de um conjunto de dados de carbono e nitrogênio publicados em literatura. O sistema foi eficiente no processo de análise geoestatística para manipulação da rotina computacional num ambiente MS-DOS. A tentativa de desenvolvimento no Windows permitiu ao usuário modelar graficamente o semivariograma com maior grau de interação, sendo esta funcionalidade raramente disponível em programas similares. Devido a sua rápida prototipação e simplicidade após a incorporação de rotinas correlatas, o ambiente Delphi apresenta a principal vantagem de permitir a evolução do sistema.

Determination of spatial variability of aluminum according to the clay distribution in soils of Querência do Norte/Paraná State, Brazil / Determinação da variabilidade espacial de alumínio em função da distribuição de argila em solos de Querência do Norte/Paraná, Brasil

The major part of Brazilian soils shows elevated aluminum contents and in several cases this element occurs in phytotoxic levels. Aluminum is a constituent of the soil´s clay minerals. Its release can occur to the exchangeable fraction or to the soil solution. The objective of this work was to demonstrate the relationship between the spatial variability of aluminum and the distribution of soil clay. In order to achieve that, a grid of soil samples was collected in field, defined by means of photointerpretation and observation of images. The results obtained in laboratory were submitted to statistical analyses to verify spatial dependence, which was proven later. The space continuity was studied by means of the semivariograms elaboration using different models. The best semivariograms were chosen by cross validation performed through "ordinary kriging". Thus, it could be observed that these variables showed structure of spatial dependence, with a positive correlation between them, besides it was possible to make maps in order to allow a better agricultural exploitation.

A maior parte dos solos brasileiros possui altos teores de alumínio e, em muitos casos, este elemento ocorre em níveis fitotóxicos. Constituinte dos minerais de argila, pode ter sua liberação diretamente na forma trocável ou para a solução do solo. O objetivo deste trabalho foi demonstrar a relação entre a variabilidade espacial do alumínio e a distribuição de argila do solo. Para isto, foi coletada uma malha de amostras de solo em campo, definida por meio de fotointerpretação e observação de imagens. Os resultados obtidos em laboratório foram submetidos a análises estatísticas visando a verificação da dependência espacial, que foi comprovada posteriormente. A continuidade espacial foi estudada mediante a elaboração de semivariogramas utilizando-se diferentes modelos. Os melhores semivariogramas foram escolhidos mediante a validação cruzada executada por meio de krigagem ordinária. Dessa forma, pôde-se observar que as variáveis estudadas apresentaram estrutura de dependência espacial, com correlação positiva entre si. Esses resultados possibilitaram a geração de mapas capazes de auxiliar o melhor aproveitamento agrícola da área.

Productivity of the sugarcane and definition of specific zones of soil management / Produtividade da cana-de-açúcar e definição de zonas específicas de manejo do solo

The correct spatial intervention in the administration of the plantation, arising from specific areas of soil mapping, can increase your productivity as well as profitability and yields in agriculture. The spatial and Pearsons relationships between sugarcane attributes and chemical attributes of a Typic Tropustalf were studied in the growing season of 2010, in Suzanápolis, State of São Paulo, Brazil (202733 S lat.; 510805 W long.), in order to obtain the attributes that had the best sugarcane productivity relationship. To this end, a geostatistical grid containing 118 sample points was installed for soil and plant data collection in an area of 10.5 ha with the third crop cut. The productivity of sugarcane (PRO) represented the attribute of the plant, while the attributes of the soil were: K+, Ca+2, Mg+2 and organic matter at depths of 0-0.20 m and 0.20-0.40 m. Relationships were calculated between the PRO and the attributes of the soil. Semivariograms were adjusted for all attributes, obtaining the respective krigings and the cross-validations. It was also made the cokrigings between the PRO and the soil attributes. The levels of the soil organic matter, for their evident substantial correlations, Spermans Rho and spatial, with the productivity of sugarcane, are indicators of two specific areas of soil management strongly associated with the productivity of sugarcane. I

A correta intervenção espacial na administração da lavoura, decorrente das zonas específicas de manejo do solo, aumenta sua produtividade e a lucratividade agrícola. No ano de 2010, no município de Suzanápolis, no estado de São Paulo (2027"33"" S lat.; 5108"05"" W long.), foram empregadas correlações (espaciais e de Pearson), entre atributos da cana-de-açúcar e alguns químicos de um ARGISSOLO VERMELHO Distrófico, visando encontrar aquele que se correlacionasse bem com a produtividade agrícola. Para tanto, instalou-se a malha geoestatística para a coleta de dados do solo e da planta, com 118 pontos amostrais, num talhão de 10,5 ha com a cana-de-açúcar de terceiro corte. A produtividade de cana-de-açúcar (PRO), ATR, BRI e POL representaram os atributos da planta, enquanto que do solo foram: K+, Ca+2, Mg+2 e matéria orgânica do solo, nas profundidades de 0-0,20 m e 0,20-0,40 m. Estabeleceram-se correlações lineares, simples e múltiplas, entre a PRO e os atributos do solo. Foram modelados semivariogramas para todos os atributos, obtendo-se as respectivas krigagens e validações cruzadas. Também foram estabelecidas as cokrigagens entre a PRO e os demais atributos. Os teores de matéria orgânica do solo, por evidenciarem substanciais correlações, Pearson e espaciais, com a produtividade de colmos de cana-de-açúcar, são indicadores de duas zonas específicas de manejo do solo fortement

Productivity of the sugarcane and definition of specific zones of soil management / Produtividade da cana-de-açúcar e definição de zonas específicas de manejo do solo

The correct spatial intervention in the administration of the plantation, arising from specific areas of soil mapping, can increase your productivity as well as profitability and yields in agriculture. The spatial and Pearsons relationships between sugarcane attributes and chemical attributes of a Typic Tropustalf were studied in the growing season of 2010, in Suzanápolis, State of São Paulo, Brazil (202733 S lat.; 510805 W long.), in order to obtain the attributes that had the best sugarcane productivity relationship. To this end, a geostatistical grid containing 118 sample points was installed for soil and plant data collection in an area of 10.5 ha with the third crop cut. The productivity of sugarcane (PRO) represented the attribute of the plant, while the attributes of the soil were: K+, Ca+2, Mg+2 and organic matter at depths of 0-0.20 m and 0.20-0.40 m. Relationships were calculated between the PRO and the attributes of the soil. Semivariograms were adjusted for all attributes, obtaining the respective krigings and the cross-validations. It was also made the cokrigings between the PRO and the soil attributes. The levels of the soil organic matter, for their evident substantial correlations, Spermans Rho and spatial, with the productivity of sugarcane, are indicators of two specific areas of soil management strongly associated with the productivity of sugarcane. I

A correta intervenção espacial na administração da lavoura, decorrente das zonas específicas de manejo do solo, aumenta sua produtividade e a lucratividade agrícola. No ano de 2010, no município de Suzanápolis, no estado de São Paulo (2027"33"" S lat.; 5108"05"" W long.), foram empregadas correlações (espaciais e de Pearson), entre atributos da cana-de-açúcar e alguns químicos de um ARGISSOLO VERMELHO Distrófico, visando encontrar aquele que se correlacionasse bem com a produtividade agrícola. Para tanto, instalou-se a malha geoestatística para a coleta de dados do solo e da planta, com 118 pontos amostrais, num talhão de 10,5 ha com a cana-de-açúcar de terceiro corte. A produtividade de cana-de-açúcar (PRO), ATR, BRI e POL representaram os atributos da planta, enquanto que do solo foram: K+, Ca+2, Mg+2 e matéria orgânica do solo, nas profundidades de 0-0,20 m e 0,20-0,40 m. Estabeleceram-se correlações lineares, simples e múltiplas, entre a PRO e os atributos do solo. Foram modelados semivariogramas para todos os atributos, obtendo-se as respectivas krigagens e validações cruzadas. Também foram estabelecidas as cokrigagens entre a PRO e os demais atributos. Os teores de matéria orgânica do solo, por evidenciarem substanciais correlações, Pearson e espaciais, com a produtividade de colmos de cana-de-açúcar, são indicadores de duas zonas específicas de manejo do solo fortement

Spatial variability of chemical and physical attributes of dystrophic Red-Yellow Latosol in no tillage / Variabilidade espacial de atributos físico-químicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico em sistema plantio direto

Knowledge of spatial variability in chemical and physical properties of the soil is very important, especially for precision agriculture. Geostatistics is seeking to improve techniques that can enable the correct and responsible use of soil. So during the agricultural year 2011/2012 in an area of direct planting the corn crop in the municipality of Gurupi (TO), in the Brazilian Cerrado, aimed to analyze the spatial variability of chemical and physical properties in a Typic Dystrophic tillage. Was installed sampling grid for the collection of soil, with 100 sampling points in an area of 1755m2. The contents of available phosphorus, organic matter, pH (H2O), concentrations of K +, Ca2+, Mg2+, the sum of values and base saturation (BS, V) at depths of 0-0.20 m, and resistance to penetration (RP) at depths 0-0.05 m, 0.05-0.10 m, 0.10-0.20 m and 0.20-0.40 m and bulk density (Ds). We conducted a descriptive analysis classic, with the aid of statistical software ASSISTAT, and then were modeled semivariograms for all attributes, resulting in their cross-validation and kriging maps. The chemical and physical properties of soil, except the base saturation (V), spatial dependence. Probably the discontinuity of the spatial dependence of Vvalue, is due to fertility management over the years.

O conhecimento da variabilidade espacial dos atributos químicos e físicos no solo é muito importante, principalmente, para a agricultura de precisão. A geoestatística vem em busca de aprimorar técnicas que possam viabilizar o uso correto e responsável do solo. Assim, durante o ano agrícola 2011/2012, em área de plantio de direto com a cultura do milho, no município de Gurupi (TO), no Cerrado brasileiro, objetivou-se analisar a variabilidade espacial de atributos físico-químicos de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico sob plantio direto. Foi instalada a malha de amostragem para a coleta de dados do solo, com 100 pontos amostrais, numa área de 1755 m2. Foram determinados os teores de P disponível, matéria orgânica, valor de pH (H2O), teores de K+, Ca2+ e Mg2+, e calculados os valores de soma de bases (SB) e saturação por bases (V%), na profundidade de 0-0,20 m, resistência do solo à penetração (RP), nas profundidades de 0-0,05 m, 0,05-0,10 m, 0,10-0,20 m e 0,20-0,40 m e densidade do solo na profundidade de 0-0,10 m (Ds). Efetuou-se a análise descritiva dos dados e em seguida foram modelados semivariogramas para todos os atributos, obtendo-se as respectivas validações cruzadas e mapas de krigagens. Os atributos químicos e físicos do solo, exceto a saturação por bases (V%), apresentaram dependência espacial. Provavelmente, a descontinuidade da dependência espacial para V%, seja devido a fertilização ao longo dos anos.