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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS
CÂMPUS DE JABOTICABAL
SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA PARA A ESTIMATIVA DE
ATRIBUTOS DO SOLO E MAPEAMENTO DE ÁREAS
SOB CULTIVO DE CANA-DE-AÇÚCAR.
Diego Silva Siqueira
Orientador: Prof. Dr. José Marques Júnior
Co-Orientador: Prof. Dr. Gener Tadeu Pereira
Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências
Agrárias e Veterinárias – Unesp, Campus de
Jaboticabal, como parte das exigências para a
obtenção do título de Mestre em Agronomia
(Produção Vegetal).
JABOTICABAL – SÃO PAULO – BRASIL
Fevereiro - 2010
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Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
Siqueira, Diego Silva
S618s Suscetibilidade magnética para a estimativa de atributos do solo e
mapeamento de áreas sob cultivo de cana-de-açúcar. / Diego Silva
Siqueira. – – Jaboticabal, 2010
viii, 75 f. : il. ; 28 cm
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista,
Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, 2010
Orientador: José Marques Júnior
Banca examinadora: Marlene Cristina Alves , Marcos Omir
Marques
Bibliografia
1. Pedometria 2.Semivariograma Escalonado 3.Análise
Multivariada 4. Função de Pedotransferência I. Título. II. Jaboticabal-
Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias.
CDU 613.4:528.7
Ficha catalográfica elaborada pela Seção Técnica de Aquisição e Tratamento da Informação –
Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação - UNESP, Câmpus de Jaboticabal.
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ii
iii
DADOS CURRICULARES DO AUTOR
DIEGO SILVA SIQUEIRA – nascido em 21 de fevereiro de 1984 em Ribeirão Preto –
SP, graduado em Engenharia Agronômica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de
Mesquita Filho (2008). Foi bolsista de iniciação científica no período de 2003 a 2007.
Atualmente é aluno de Mestrado do curso de Pós-Graduação em Agronomia Produção
Vegetal pela FCAV/UNESP Jaboticabal (Bolsista FAPESP). Atua na área de Agronomia,
com ênfase em Gênese, Morfologia e Classificação dos Solos, trabalhando
principalmente nos seguintes temas: geoestatística, análise multivariada, mapeamento
de áreas de manejo específico com base na relação solo-relevo, técnicas pedométricas
e classificação númerica. Membro ativo do grupo de pesquisa Caracterização do Solo
para fins de Manejo Específico (CSME) da UNESP Câmpus de Jaboticabal.
iv
“Faça as coisas o mais simples que você puder,
porém não se restrinja às mais simples”
(Albert Einstein)
DEDICO
Ao eterno amigo Rafael Camargo Pereira (in memoriam) pelo
exemplo de dedicação, humildade e honestidade. Saudades!
“Tem que ser água!”
OFEREÇO
A toda minha família em especial aos meus pais (Lázaro Donizete Siqueira e
Rosângela Silva Siqueira) a minha irmã (Natalia Silva Siqueira), por sempre me
apoiarem e aos meus tios (Archimedes Belon e Maria Lucia da Silva Belon) e aos meus
avôs (Joaquim Maria da Silva e Luzia Ferreira da Silva) por serem presentes e atuantes
em todas as fases de minha vida.
v
AGRADECIMENTOS
A Deus pela benção da vida, amparo nos momentos difíceis, força e coragem
nos momentos de fraqueza e pela oportunidade de realizar esse feito.
Ao Prof. Dr. José Marques Júnior e ao Prof. Dr. Gener Tadeu Pereira pela
confiança nesses 7 anos de orientação desde a graduação, convivência, ensinamentos,
e acima de tudo por compartilharem de momentos únicos como verdadeiros amigos.
Aos amigos da Iniciação Científica e Pós-Graduação Diogo Mazza Barbieri, Livia
Arantes Camargo, Sammy Sidney Rocha Matias, Alan Panosso, Daniel Júnior Andrade,
Renata Gimenes, Vanessa Curi Galati, Hélio Francisco da Silva Neto, Gustavo de
Nobrega Romani, Rafael Golçaves Peluco, Lucas Cortez, Iara Caroline Gobi e Cesar de
Souza Pirajá Figueiredo pelo apoio, troca de experiências, histórias e risadas; também
agradeço a Alessandra Evelin Tormena pela dedicação, carinho e paciência.
A todos os amigos dentro e fora da universidade, especialmente aos amigos da
Usina São Martinho e do Departamento de Ciências Exatas e Solos e Adubos,
responsáveis por parte da minha formação pessoal, científica e profissional.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP- pela
concessão da bolsa de estudos.
À Usina São Martinho pela concessão da área de estudos.
vi
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1. CONSIDERAÇÕES GERAIS ............................................................................................ 9
1.1
I
NTRODUÇÃO
................................................................................................................................... 9
1.2
R
EVISÃO DE
L
ITERATURA
................................................................................................................ 11
1.2.1 Levantamento de solos, variabilidade dos atributos do solo e áreas de manejo específico .... 11
1.2.2 Suscetibilidade magnética na determinação indireta de atributos do solo .............................. 16
1.2.3 Geoestatística: Semivariograma escalonado ......................................................................... 19
1.2.4 Análise multivariada na área de ciências agrárias ................................................................. 22
1.3
REFERÊNCIAS............................................................................................................................ 24
CAPÍTULO 2. ESTIMATIVA DOS ATRIBUTOS DO SOLO UTILIZANDO A SUSCETIBILIDADE
MAGNÉTICA ......................................................................................................................................... 35
2.1.
INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 36
2.2.
MATERIAL
E
MÉTODOS ............................................................................................................ 38
2.2.1 Localização da área e amostragem ....................................................................................... 38
2.2.2 Avaliação dos atributos do solo e análise dos dados ............................................................. 38
2.3.
RESULTADOS
E
DISCUSSÃO ................................................................................................... 41
2.4.
CONCLUSÕES ........................................................................................................................... 45
2.5.
REFERÊNCIAS ........................................................................................................................... 46
CAPÍTULO 3. MAPEAMENTO DE ÁREAS DE MANEJO ESPECÍFICO PARA A CANA-DE-AÇÚCAR
UTILIZANDO A SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA DO SOLO .............................................................. 52
3.1.
INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 53
3.2.
MATERIAL
E
MÉTODOS ............................................................................................................ 55
3.2.1 Localização e caracterização da área ................................................................................... 55
3.2.2 Amostram e avaliação dos atributos do solo e da planta ....................................................... 57
3.2.3 Análise dos dados ................................................................................................................. 58
3.3.
RESULTADOS
E
DISCUSSÃO ................................................................................................... 59
3.4.
CONCLUSÕES ........................................................................................................................... 68
3.5.
REFERÊNCIAS ........................................................................................................................... 69
vii
SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA PARA A ESTIMATIVA DE ATRIBUTOS DO
SOLO E MAPEAMENTO DE ÁREAS SOB CULTIVO DE CANA-DE-AÇÚCAR
RESUMO – O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial da suscetibilidade magnética
para estimar atributos do solo e mapear áreas de manejo especifico para a cultura da
cana-de-açúcar. Dois experimentos foram realizados. No primeiro, foram amostrados 50
pontos de forma aleatória em uma área de 2 ha, na profundidade de 0,00 – 0,20 m. Foi
construída uma curva de calibração para converter as leituras das amostras de solo
feitas na balança em medidas de suscetibilidade magnética. A suscetibilidade
magnética medida por uma balança analítica teve uma correlação de 0,58 com o teor
de argila, -0,75 com o teor de matéria orgânica, 0,41 com a saturação por bases e 0,82
com o teor de hematita do solo na profundidade 0,00 – 0,20 m. A análise estatística
multivariada dos componentes principais mostrou que a suscetibilidade magnética
explica 10,69% da variância do conjunto de atributos do solo estudados. No segundo
experimento, foram retiradas aleatoriamente (grade irregular) 110 amostras em uma
área de 770 ha em duas profundidades, 0,00-0,20 m e 0,20- 0,40 m, para avaliação dos
atributos granulométricos, químicos e da suscetibilidade magnética do solo. Foram
avaliados os atributos da cana-de-açúcar em 32 subáreas. A dependência espacial dos
atributos foi estimada por meio do semivariograma, semivariograma escalonado e
correlação dos mapas de distribuição espacial. Os resultados mostram que a
suscetibilidade magnética apresentou um erro 33 a 50% menor do que a outros
atributos físicos e químicos do solo na delimitação dos limites para áreas de manejo
específico para cana-de-açúcar. Além disso, a suscetibilidade magnética teve
correlação espacial significativa com os atributos físicos e químicos do solo e os
atributos da cana-de-açúcar, podendo ser utilizada para auxiliar no mapeamento de
áreas de manejo especifico para a cultura da cana-de-açúcar.
Palavras-chave: pedometria, análise multivariada, semivariograma escalonado e
função de pedotransferência.
viii
MAGNETIC SUSCEPTIBILITY FOR THE SOIL ATTRIBUTES ESTIMATIMATION
AND AREA MAPPING UNDER SUGAR CANE CULTIVATION
ABSTRACT - The aim of this study was to evaluate the potential of magnetic
susceptibility in estimating soil attributes and to map specific management areas under
sugar cane cultivation. Two experiments were carried out. In the first, 50 points were
sampled, at random, in an area of 2 ha, in 0.00 to 0.20 m depth. It has been constructed
a calibration curve in order to convert the soil sample readings, taken from the balance,
in magnetic susceptibility measurements. The magnetic susceptibility measured by an
analytical balance had a 0.58 correlation with the clay content, -0.75 with the organic
matter content, 0.41 to saturation and 0.82 with the hematite content in a soil depth from
0.00 to 0.20 m. The multivariate statistical analysis of principal components show that
the magnetic susceptibility explains 10.69% of the soil set properties variance. In the
second experiment were taken (irregular grid) 110 samples, at random, in a 770 ha area
in two different depths, one from 0.00 to 0.20 m and other from 0.20 to 0.40 m, to
assess the soil texture and chemical attributes and the magnetic susceptibility. The
sugar cane attributes over 32 subareas were also evaluated. The spatial dependence in
soil attributes was estimated through the semivariogram, scaled semivariogram and
spatial distribution correlation maps. The results show that the magnetic susceptibility
presented 33 to 50% error which is lower than the physical and chemical properties to
define the specific management areas limits in sugar cane. In addition, the magnetic
susceptibility had a significant spatial correlation with the sugar cane chemical and
physical attributes and can be used to aid in the specific management areas mapping
for sugar cane cultivation.
Keywords: pedometry, multivariate analysis, scaled semivariogram and pedotransfer
function.
9
Capítulo 1. CONSIDERAÇÕES GERAIS
1.1 Introdução
Ao longo de 30 anos, tem sido intenso o investimento brasileiro em pesquisas
visando uma melhor elaboração e compreensão dos chamados ambientes de produção
para a cultura da cana-de-açúcar. Trata-se de um espaço físico mapeado com base nas
características edafoclimáticas para a expressão máxima do potencial genético da
cultura (MAULE et al., 2001; LEPSCH, 1987). Uma das etapas da definição de um
ambiente de produção é a caracterização dos atributos químicos e físicos utilizando o
levantamento de solo. Os ambientes de Produção são elaborados com base nos
levantamentos de solos (taxonômicos), e características agronômicas da cana-de-
açúcar, por isso é considerada uma classificação técnica, com finalidade específica de
uso, visando a locação de variedades e manejo da cana-de-açúcar.
No entanto, muitos dos levantamentos de solos, mesmo em escalas mais
detalhadas (1: 5.000), não possuem controle da variabilidade espacial dos atributos do
solo. No Brasil, os únicos levantamentos que registraram a variabilidades dos atributos
são os realizados pelo IAC (1983) na escala de 1:20.000. Porém, ainda assim BERG &
OLIVEIRA (2000) julgam não ser suficiente para registrar a variabilidade dos atributos
do solo. Em taxonomia de solo as classes são uma concepção teórica, que se
enquadram dentro de certos limites estabelecidos pelo homem em laboratório e que
não coincide necessariamente com representação da sua continuidade na paisagem.
Para resolver este problema alguns autores propõem o uso de modelos de
classificação numérica para melhor identificação e mapeamento destes limites no
campo (CUNHA et al. 2005; MINASNY & McBRATNEY, 2007). Dentre os modelos de
classificação numérica, destacam-se aqueles que fazem uso de técnicas para estudo
da variabilidade espacial.
Assim, os levantamentos de solos com controle da variabilidade espacial dos
atributos, ao ser utilizado para elaboração dos ambientes de produção, teriam poder de
10
informação similar às zonas mínimas de manejo, ou áreas de manejo específico,
conceitualmente utilizadas em agricultura de precisão.
GARRITY & AGUSTIN (1995) e MARQUES JÚNIOR (2009) propõem que a
avaliação e pesquisa de opções de manejo em áreas específicas envolvam a análise
espacial quantitativa do solo, permitindo identificar seus potenciais e limitações. Nesse
sentido, uma das sugestões é a identificação e mapeamento de áreas de manejo
específico com base no estudo da variabilidade dos atributos do solo. Dentro de uma
mesma área, a variabilidade dos atributos do solo é mínima, próximo a homogeneidade
(MALLARINO et al., 2001; SIQUEIRA et al., 2010). Além disso, a identificação e
delimitação das áreas de manejo específico permitem a transferência de tecnologia
para áreas semelhantes.
Porém, estudos sobre a variabilidade espacial necessitam de grande número de
amostras, o que implica a elevação do custo, tempo de coleta e realização das análises
dos atributos do solo e impacto ambiental provocado pela utilização de reagentes.
Segundo DEMATTÊ et al. (2007) a pouca aplicabilidade da agricultura de precisão na
America do Sul é atribuída principalmente aos altos custos das análises de solos. A
agricultura atual necessita de metodologias para determinação de atributos do solo que
sejam menos agressivas ao meio ambiente, menos onerosas, e que auxiliem no
mapeamento da variabilidade destes atributos com maiores níveis de detalhe. Estas
premissas, também utilizadas pela agricultura de precisão, podem justificar o alto
investimento no melhoramento genético das culturas agrícolas (MARQUES JÚNIOR et
al., 2009).
Assim, um método alternativo para estimar atributos do solo é a suscetibilidade
magnética (GRIMLEY & VEPRASKAS, 2000). O mapeamento da suscetibilidade
magnética vem se destacando como um dos métodos mais utilizados para fins
ambientais (GRIMLEY et al., 2004). DEARING et al. (1996), ressaltam que a
suscetibilidade magnética é ideal para a realização de estudos que requerem uma
grande quantidade de amostras. Tão importante quanto o tamanho da amostra para
representação de uma área, é a ferramenta estatística utilizada no estudo da
continuidade espacial da relação solo-planta (MARQUES JR et al. 2009). Uma delas é o
11
semivariograma escalonado (CEDDIA et al., 2009), capaz de representar
simultaneamente vários padrões de distribuição espacial. Isto auxilia na compreensão
da similaridade existente entre a variabilidade espacial de diferentes atributos. Outra
ferramenta é a análise multivariada, que analisa de forma simultânea vários atributos do
solo, fornecendo resultados mais consistentes e práticos (MINGOTI, 2005). Neste
sentido o objetivo deste estudo foi avaliar o potencial da suscetibilidade magnética para
estimar atributos do solo e mapear áreas de manejo especifico para a cultura da cana-
de-açúcar.
1.2 Revisão de Literatura
1.2.1 Levantamento de solos, variabilidade dos atributos do solo e áreas de
manejo específico
No extenso território brasileiro, por meio dos levantamentos de solos de pequena
escala pode-se ter uma ampla visão de seus solos e reconhecer grandes áreas com
relativa homogeneidade. Neste sentido, é de grande reconhecimento o trabalho
desenvolvido por agências como a Embrapa e o Projeto Radambrasil, pela realização
dos levantamentos de solos em extensas áreas do país.
Muitos destes mapas estão sendo úteis para apoiar estudos atuais que focalizam
problemas que certamente não poderiam ter sido previstos. Porém, muitas áreas
brasileiras mais intensamente utilizadas, necessitam de levantamentos em maior níveis
de detalhe (detalhados e semidetalhados) do que os de reconhecimento e exploratórios
(Tabela 1). Entretanto estes são escassos, sendo a principal causa dessa escassez a
falta de recursos financeiros e de pedólogos especializados para o necessário, intenso
e contínuo trabalho de campo, imprescindível para efetuar mapas mais detalhados (>
1:50.000). Destaque-se ainda a subjetividade implícita nestes métodos tradicionais de
levantamento de solos, responsáveis por distorções nas unidades de mapeamento.
Ademais, existe a falta de conhecimento humano sobre os fenômenos naturais que
originam o comportamento aparentemente aleatório das variações pedogenéticas em
12
diferentes escalas (WEBSTER, 2000), as quais dificultam ainda mais os estudos de
causa-efeito, ou seja, da interação solo-planta.
Nos ambientes tropicais, segundo BUOL (1990), a realidade da variabilidade dos
solos foi mascarada pelos levantamentos de reconhecimento em pequena escala
(menos detalhados), que proporcionaram um falso sentido de uniformidade contribuindo,
desta maneira, para ampliar a distância entre pesquisadores que interpretavam os
mapas e os agricultores que queriam saber como era o solo que agricultavam.
Tabela 1. Diferenciação dos tipos de levantamentos (Modificado de EMBRAPA, 2006).
Nível de
levantamento do
solo
Constituição da
unidade de
mapeamento
Escala
preferencial
dos mapas
Inclusões
(%)
Área
mínima
mapeável
(ha)
Número amostras ha
-
1
EMBRAPA
(2006)
M
C
BRATNEY
et al. (2003)
Exploratório Ordem
1:750. 000 à
1:2.500.000
2.250 a
25.000
< 0, 0004 <0, 0025
Reconhecimento
Grandes
grupos a
Subgrupos
1:50. 000 à
1:750.000
≤ 30 10 a 2.250
0, 0004 a
0,02
0, 025
Semidetalhado Famílias ≥ 1:50. 000 ≤ 25 < 10 0,02 a 0,2 4
Detalhado
Famílias à
Série
≥ 1:20. 000 ≤ 20 < 1,6 0, 2 a 4 25
Ultra detalhado Série ≥ 1:5. 000 ≤ 15 < 0,1 > 4 400
Extensas áreas do Estado de São Paulo, principalmente aquelas inseridas no
domínio da Bacia do Paraná, tiveram os seus solos mapeados pela iniciativa
governamental representados pelo programa de levantamento de solos do IAC. Em
escalas maiores registram-se os levantamentos realizados pela iniciativa privada, em
áreas de empresas agrícolas, para fins de aplicação tecnológica e gerenciamento da
produção agrícola.
Entretanto, não muito raro são as manifestações de descontentamento dos
agricultores em relação a pouca informação extraída dos levantamentos e inventários
de terra, para o planejamento eficiente de suas atividades. Embora sejam unânimes em
afirmar sobre a importância do solo na produção agrícola. A despeito deste
antagonismo, ressalta-se a pequena habilidade do técnico do setor em adaptar e aplicar
as informações contidas na carta de solos de maneira prática e objetiva.
13
Em varias situações, a escala dos levantamentos representa a maior dificuldade
para utilização das informações nele contidas, por apresentar, para grandes áreas,
impressões de uniformidade da ocorrência dos solos. Isto causa a desconfiança do
produtor rural, que por sua experiência, bem sabe da variabilidade da ocorrência dos
solos em seus atributos, expresso pelo comportamento diferenciado das culturas.
Erroneamente, se pensa que, em algumas situações, a classificação do solo até
o terceiro nível categórico (grande grupo) é suficiente para fazer o enquadramento das
áreas agrícolas. Na unidade taxonômica pura (classe de solo definida e conceituada
segundo parâmetros de classificação) é tolerado um erro de até 30% nos solos
identificados (Tabela 1). Nos EUA, no nível de série dos mapas de solos, pode haver
até 40% de erro nos solos identificados. Assim, nos mapeamentos que não contemplam
a variabilidade dos atributos do solo em escalas mais detalhadas existe um equivoco
quanto à uniformidade real (BUOL, 1990). Autores relatam que mapas com escala de
1:6.000 ou maior, são necessários para definir adequadamente a variabilidade espacial
no campo (MAUSBACH et al., 1993).
Vários estudos indicaram que numa mesma unidade de mapeamento de solo
existe considerável variabilidade espacial dos atributos (LIMA & SILANS, 1999;
MONTANARI et al., 2005; CAMARGO et al., 2008). Estes atributos do solo que
interferem na produção e qualidade da cana-de-açúcar estão sendo constantemente
estudados sob diferentes temas e escalas (Tabela 2).
Estudos sobre a variabilidade dos atributos do solo em diferentes escalas
permitem explorar ao máximo o local de produção para promover o melhor rendimento
da cultura e conseqüentemente maior lucratividade ou competitividade para a
agroindústria da cana-de-açúcar (MAULE et al., 2001). MILLER et al. (1988) afirmaram
que a variação dos atributos da planta acompanha a distribuição espacial e variação de
nutrientes no solo. Segundo SALVIANO et al. (1998) isto ocorre porque a planta atua
como integradora da variabilidade dos atributos do solo.
14
Tabela 2. Detalhamento amostral de pesquisas sobre a variabilidade espacial de atributos do solo e da cana-de-açúcar.
Atributos estudados
Intervalo encontrado
(amplitude)
Tamanho
da área
(ha)
Número total de
amostras
Espaçamento
na coleta de
amostras (m)
Alcance médio
dos
semivariogramas
(m)
Autores
Perda de solo e
nutrientes sob
manejo de cana-de-
açúcar
0-28 t ha
-1
(solo)
0,1-3,3 kg ha
-1
(P)
0-4,8 kg ha
-1
(K, Mg)
42 206 50
1010
IZIDORIO
et al. (2005)
Químicos e
necessidade de
calagem e fósforo
para cultura da cana-
de-açúcar
44-72% (V)
0,1-2,6 t ha
-1
(calcário)
65-135 kg ha
-1
(ST
1
)
369
SOUZA et
al. (2007)
Físicos sob manejo
de cana-de-açúcar
7,5-28,5 % (agregado < 1mm)
50-90 % (agregado > 2mm)
1 119 10 21
CAMARGO
et al. (2009)
Físicos e químicos
do solo sob manejo
de cana-de-açúcar
85-145 kg ha
-1
(K)
3,24 216 10,6 x 15,2
78
JOHNSON
& RICHARD
(2005)
Produção, açúcar
teoricamente
recuperável (ATR),
sacarose, pol, brix e
fibra da cana-de-
açúcar
74-106 kg t
-1
(ATR) 74
Açúcares redutores
totais da cana-de-
açúcar
17-20 % 1 121 10 30
SANCHEZ
(2007)
1-Superfosfato triplo
15
JOHNSON & RICHARD (2005) estudando a variabilidade especial dos atributos
do solo e da cana-de-açúcar em dois locais por 3 anos, relatam sobre a alta correlação
espacial entre atributos do solo e da planta. Na maioria dos casos onde não é
encontrada correlação espacial entre atributos do solo e da planta, o mapeamento dos
atributos do solo feito em pequena escala são utilizados em planejamentos para
culturas agrícolas que requerem compreensão da variabilidade em grande escala.
Os ambientes de produção para cana-de-açúcar assim como outras
classificações técnicas, como o mapa de capacidade e uso do solo, são elaborados
com base nos levantamentos de solos (taxonômico). Como mencionado anteriormente,
estes levantamentos não levam em conta a variabilidade dos atributos do solo em
escalas mais detalhadas. Assim, os levantamentos de solos com controle da
variabilidade espacial dos atributos, ao ser utilizado para elaboração dos ambientes de
produção, teriam poder de informação similar às zonas mínimas de manejo, ou áreas
de manejo específico, conceitualmente utilizado em agricultura de precisão.
GARRITY & AGUSTIN (1995) e MARQUES JÚNIOR (2009) propõem que os
estudos sobre manejo do solo, envolvam a análise espacial quantitativa dos seus
atributos, permitindo identificare mapear áreas de manejo específico. Neste local a
variabilidade dos atributos do solo é mínima, próximo à homogeneidade, permitindo a
transferência de tecnologia para áreas semelhantes (MALLARINO et al., 2001;
SIQUEIRA et al. 2010).
Segundo McBRATNEY et al. (2003), uma das razões do pouco conhecimento
sobre a variabilidade dos atributos do solo, ,é devido ao elevado custo e a demanda de
tempo requerido para a realização dos levantamentos convencionais. Dessa maneira,
são necessários métodos alternativos para quantificação dos atributos do solo
(pedometria), que permitam aumentar o número de amostras coletadas sem que haja
aumento de custo e tempo de análise.
16
1.2.2 Suscetibilidade magnética na determinação indireta de atributos do
solo
O Brasil possui grandes áreas com potencial para a expansão agrícola, mas
nestes locais pouco se conhece sobre a variabilidade dos atributos do solo. Este
conhecimento é indispensável para identificar o potencial agrícola, além de não garantir
o desenvolvimento de forma sustentável das práticas de manejo do solo (LÓPEZ, 2009).
A coleta de amostras é a etapa mais intensiva e onerosa, na avaliação
quantitativa dos atributos do solo para o planejamento agrícola (McBRATNEY et al.,
2002). Atualmente, funções de pedotransferência tem sido desenvolvidas e utilizadas
em ciência do solo para que diminuir o custo na obtenção da informação e
compreender melhor o funcionamento dos processos do solo que interferem na
resposta das culturas agrícolas.
As funções de pedotransferência (FP) podem ser definidas como modelos
matemáticos utilizados para fazer estimativas de atributos dos solos a partir de outros
atributos medidos com maior facilidade e baixo custo. Embora a maioria das FP tenha
sido desenvolvida para estimar propriedades hidráulicas do solo, não se restringem a
este fim. McBRATNEY et al. (2002) apresentam inúmeras FPs desenvolvidas para
estimar atributos físicos, químicos e biológicos do solo.
A resistividade elétrica e condutividade eletromagnética são os métodos
geofísicos mais utilizados como função de pedotransferência para mapear a
variabilidade espacial dos atributos do solo de maneira indireta (JOHNSON et al., 2001;
BRENNING et al., 2008). Porém, as medições feitas por estas técnicas sofrem
variações em função do teor de água no solo.
Outro método alternativo para estimar atributos do solo é a suscetibilidade
magnética (SM) (GRIMLEY & VEPRASKAS, 2000). A SM é o grau de magnetização de
um material em resposta a um campo magnético aplicado. É produzida por indução do
campo magnético terrestre durante a cristalização do mineral presente na rocha ou no
solo, e se origina das propriedades de rotação dos elétrons (CRAIK, 1995; LUQUE,
2008).
17
São considerados 5 tipos básicos de comportamento magnético: diamagnetismo,
paramagnetismo, ferromagnetismo, ferrimagnetismo e antiferromagnetismo (Figura 1).
O mapeamento da SM vem se destacando como um dos métodos mais utilizados para
fins ambientais (DEARING et al., 1996; GRIMLEY et al., 2004). Porém, segundo
BECEGATO et al. (2005) pesquisas geofísicas em solos agrícolas ainda são muito
insipientes no Brasil.
Figura 1. Tipos de comportamento magnético na presença de um campo magnético externo (imã).
Nos minerais diamagnéticos os átomos que compõem a cela unitária do mineral,
possuem as camadas eletrônicas preenchidas. Assim, o número de spins eletrônicos
alinhados numa direção é igual ao número de spins eletrônicos na direção oposta. O
campo magnético externo não exerce influência sobre os spins nesse caso, mas inverte
o movimento orbital dos elétrons (Exemplo: quartzo). Nos minerais paramagnéticos as
camadas eletrônicas estão incompletas. A presença de um campo magnético externo
faz com que os spins se alinhem, e mesmo após a retirada do campo magnético, alguns
spins permanecem alinhados (Exemplo: olivina).
18
Os minerais ferromagnéticos são um caso especial de paramagnetismo. Após a
retirada do campo magnético os spins permanecem alinhados, fazendo com que o
mineral possua um grande valor de magnetização remanescente (Exemplo: ferro e
cobalto). Nos minerais ferrimagnéticos os spins não estão emparelhados, assim
prevalece o momento magnético do maior número de spins no mesmo sentido
(Exemplo: magnetita). Os minerais antiferromagnéticos não apresentam propriedades
magnéticas.
MATHÉ et al. (2006) mencionam que os minerais magnéticos podem ser
considerados como micro-marcadores dos atributos do solo. As propriedades
cristalográficas destes minerais refletem os fatores e processos de formação do solo
(MAHER & THOMPSON, 1999). Como esses fatores e processos são específicos para
cada local, a suscetibilidade mostra-se uma promissora ferramenta no mapeamento
destes locais, principalmente nos solos tropicais (Tabela 3). DEARING et al. (1996),
ressaltam que a SM é ideal para a realização de estudos que requerem uma grande
quantidade de amostras.
Tabela 3. Suscetibilidade magnética (SM) de diferentes tipos de solos (Modificado de RESENDE et al.,
1988).
Solo
Material de
origem
Cor úmida
Munsell
Fe
2
O
3
(%)
SM (10
-
6
m
3
kg
–
1
)
Frações do solo
Areia Silte Argila
1 Basalto 4YR 4/4 30 144,6 25,5 10,46
2
Arenito Grupo
Bauru
1,5YR 3,5/6 3,4 0,71 6,43 1,18
3 Basalto 1YR 3/4 29,6 191,46 166,52 53,17
4 Basalto 1YR 3/5 22,9 82,92 36,80 18,83
5 Basalto 3,5YR 3,5/5 23,1 45,25 22,22 4,58
6 Basalto 5YR 3,5/5 24 39,71 24,30 0,77
1. Latossolo distrófico A moderado; 2. Latossolo A proeminente; 3. Nitossolo (Typic Acrorthox);
4. Nitossolo A moderado (Typic Haplorthox); 5. Latossolo Vermelho álico A proeminente textura muito
argilosa (Typic Acrohumox); 6. Latossolo Vermelho álico (Typic Acrohumox).
Vários trabalhos envolvendo a SM apresentaram resultados de correlação com
atributos físicos e químicos dos solos (HANESCH & SCHOLGER, 2005), atributos
19
mineralógicos em diferentes classes de solos (CHEVRIER & MATHÉ, 2007; TORRENT
et al., 2007), e relação com atributos da cana-de-açúcar (MARQUES JR., 2009).
Os estudos que envolvem a SM (DEARING, 1999; PREETZ et al., 2008) utilizam
sensores próprios para estes fins (Bartington Instruments, Witney, UK). Porém, outros
autores apresentam métodos alternativos para determinação da SM, como o
magnetômetro (FABRIS et al., 1998) e balança analítica (CARNEIRO et al., 2003;
CANO et al., 2008). A vantagem dos métodos alternativos, principalmente o da balança
analítica, é a flexibilidade. Mesmo com métodos adequados para avaliação da SM, o
desenvolvimento de FP é uma tarefa difícil para aplicações em outros locais. Não se
recomenda a utilização de FPs para além da região geomórfica, tipo de solo ou área de
manejo específico, a partir da qual foi desenvolvida (McBRATNEY et al., 2002). Nesse
sentido, são necessários estudos que possuam como objetivo investigar a correlação
espacial da SM com atributos do solo em diferentes locais. Assim, os resultados são
validados e a SM pode ser utilizada como FP pelo setor produtivo.
1.2.3 Geoestatística: Semivariograma escalonado
A variabilidade espacial dos atributos do solo é estudada desde o início do
século XX (SMITH, 1910; MONTGOMERY, 1913). Essas mesmas técnicas:
casualização, repetição, funções de distribuição, etc, são utilizadas até hoje. Em muitos
locais o planejamento agrícola é feito com base em estatísticas como média e desvio
padrão e não assumindo a interdependência entre as amostras. Porém, para que a
interação existente entre solo e planta seja melhor compreendida, são precisos estudos
em situações reais de campo, em áreas comerciais, ou invés de pequenas áreas
experimentais, as quais muitas vezes não são validas ao longo da paisagem
(STEVENSON et al., 2001).
Em 1951, na África do Sul o Engenheiro de Minas D. G. Krige, trabalhando com
dados de concentração de ouro, concluiu que não conseguia encontrar sentido na
variância caso não levasse em consideração à distância entre as amostras.
MATHERON (1963), baseado nestas observações, desenvolveu a Teoria das Variáveis
20
Regionalizadas. De acordo com TRANGMAR et al. (1985) uma variável aleatória é uma
medida que varia de acordo com alguma lei de distribuição de probabilidade, sendo
caracterizada pelos momentos da distribuição, tais como valor esperado e variância.
Quando a variável aleatória assume diferentes valores em função da localização onde é
amostrada no campo, caracteriza-se uma variável regionalizada, base da geoestatística.
Dentre as técnicas geoestatística, com as quais é possível estimar a
dependência espacial, estão as medidas da autocorrelação e da semivariância. A partir
dos gráficos destas medidas em função da distância, é possível modelar a dependência
espacial (Figura 2).
Figura 2. Autocorrelograma (a), semivariograma e seus parâmetros (b) e modelos de dependência
espacial (c).
O semivariograma pode ser validado por várias técnicas, as mais usuais são:
coeficiente de determinação (r
2
), validação cruzada (ISAAKS & SRIVASTAVA, 1989) e
Jack-Knifing (VIEIRA, 1995). Após modelar o semivariograma experimental, é possível
estimar valores da variável em estudo em pontos não amostrados dentro da área por
21
meio dos interpoladores. Existem alguns interpoladores, sendo que o mais complexo e
utilizado é a krigagem. Segundo KRAVCHENCO & BULLOCK (1999), a krigagem foi o
melhor interpolador para parâmetros da paisagem entre os métodos por eles analisados.
Esta técnica de interpolação recebeu este nome em homenagem Daniel G. Krige.
Consiste em uma média ponderada dos vizinhos que estão dentro da influência da
dependência espacial (a - alcance) capturada na modelagem do semivariograma
(VIEIRA et al., 1981) (Figura 3).
Figura 3. Etapas na modelagem da variabilidade espacial utilizando a krigagem como interpolador.
Dessa maneira, o uso da geoestatística no estudo da distribuição espacial de
variáveis ao longo da paisagem, possibilita uma nova interpretação da interação entre
atributos do solo e atributos das culturas. Esta técnica ampara decisões estratégicas e
complexas em relação ao sistema de manejo adotado (PANOSSO et al., 2008), efeitos
ambientais (LA SCALA JÚNIOR et al., 2000; IZIDORIO et al., 2005), otimização
amostral (MONTANARI et al., 2005) e produtividade das diferentes culturas (LEÃO
2004; SOUZA 2004; SANCHEZ, 2009). Porém, nesses estudos, é necessária a
modelagem individual da dependência espacial de cada atributo amostrado, para
posteriormente relacionar as causas comuns da variabilidade. Isso faz com que seja
22
criado um grande número de semavariograma, o que diminui a eficiência das praticas
de planejamento que utilizam esta técnica.
Nesse sentido, alguns autores propõem a utilização do semivariograma
escalonado. O objetivo é que vários semivariogramas sejam representados
simultaneamente para compreender melhor as causas da variabilidade espacial
(CEDDIA et al., 2009). Segundo VIERIA et al. (1997) o semivariograma escalonado é
obtido pela relação entre a semivariância original e o número de atributos estudados
Assim, análise da variabilidade espacial pelo semivariograma escalonado, auxilia na
melhor representação da unidade amostral (COMEGNA & BASILE, 1994; FERREYRA
et al., 2002), economizando tempo e dinheiro.
1.2.4 Análise multivariada na área de ciências agrárias
A caracterização de uma área ou explicação de um fenômeno envolve a coleta e
análise de diversas variáveis. Os objetivos podem ser vários: construir algum índice
especifico relativo à quantificação dessa área ou fenômeno, dividir as variáveis em
grupos, investigar a relação entre as variáveis medidas, etc. Porém, todos estes
objetivos convergem para um objetivo em comum, o de validar hipóteses.
A gestão da atividade agrícola é feita com base em resultados quantitativos de
inúmeros atributos do solo, da planta e do clima. O planejamento atual desta atividade é
bastante complexo, pois deve atender requisitos de uma produção sustentável, a baixo
custo e com máximo desempenho. As análises estatísticas convencionais muitas vezes
não são suficientes para descrever as interações nesse sistema. Um das soluções
propostas é a utilização da estatística multivariada por possuir maior capacidade de
descrever as relações de inter e intradependência nos sistemas agrícolas (SIQUEIRA et
al., 2010; MARQUES JR., 2009).
Os métodos de estatística multivariada são utilizados com o propósito de
simplificar ou facilitar a interpretação de um fenômeno, por meio da análise simultânea
de todas as variáveis medidas (KHATTREE & NAIK, 2000; JOHNSON & WICHERN,
2002). Historicamente, o método multivariado está relacionado com trabalhos na
23
Psicologia, Ciências Sociais e Biológicas, porém recentemente tem sido aplicado em
diferentes áreas, dentre elas a Ciências Agrárias. Esta expansão foi possível graças ao
avanço da tecnologia computacional e ao número de softwares estatísticos (MINGOTI,
2005; FERREIRA, 2008).
A análise multivariada divide-se em dois grupos: - Técnicas exploratórias de
simplificação das quais fazem parte a análise de componentes principais (ACP), análise
fatorial, análise de correlações canônicas (ACC), análise de agrupamentos ou cluster,
análise discriminante e análise de correspondência; - Técnicas de inferência estatística
compostas pelos métodos de estimação de parâmetros, testes de hipóteses e análise
de variância, covariância e regressão multivariada.
Dentre estas técnicas, a ACP é uma das mais utilizadas pela ciência do solo. O
objetivo da ACP é encontrar em um conjunto de dados um atributo que seja capaz de
explicar parte significativa da variância de toda população amostrada, por meio de
correlações lineares (Figura 4). Esse tipo de análise é interessante para a ciência do
solo porque pode eleger as variáveis mais significativas nos processos pedogenéticos
(THEOCHAROPOULOS et al., 1997).
Figura 4. Correlação linear simples (a) e análise de componentes principais (b) (Modificado de
ESBENSEN et al. 2006).
Como exemplo de uso da ACP em ciência do solo pode-se citar os estudos com
padrões regionais de diferenciação de solos na Amazônia colombiana (LIPS &
DUIVENVOORDEN, 1996), regime de nutrientes em diferentes solos florestais de uma
24
costa montanhosa do Canadá (SPLECHTNA & KLINKA, 2001), relações entre
propriedades abióticas e bióticas do solo durante períodos de pousio no Senegal
(MANLAY et al., 2000), ocorrência da macaúba em Minas Gerais, relacionada com
atributos climáticos, pedológicos e vegetacionais (MOTTA et al., 2002), relação entre
atributos físicos, químicos e mineralógicos de solos do bioma cerrado (GOMES et al.,
2004) e a relação entre atributos físicos, químicos e suscetibilidade magnética do solo
com atributos da cana-de-açúcar (MARQUES JR., 2009).
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35
CAPÍTULO 2. ESTIMATIVA DOS ATRIBUTOS DO SOLO UTILIZANDO A
SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA
RESUMO - A suscetibilidade magnética é uma medida que tem sido utilizada nas
medidas indiretas de atributos do solo com maior facilidade e baixo custo. O objetivo do
trabalho foi avaliar o potencial da suscetibilidade magnética para estimar atributos do
solo. A área se localizada no município de Catanduva – SP e o solo foi classificado
como Argissolo Vermelho-Amarelo eutrófico. Foram amostrados 50 pontos de forma
aleatória em uma área de 2 ha, na profundidade de 0,00 – 0,20 m. Na área, o teor
médio de ferro total (Fe
2
O
3
), na profundidade de 0,00 - 0,20 m, é de 18 g kg
-1
. Foi
construída uma curva de calibração para converter as leituras das amostras de solo
feitas na balança em medidas de suscetibilidade magnética. A suscetibilidade
magnética medida por uma balança analítica teve uma correlação de 0,58 com o teor
de argila, -0,75 com o teor de matéria orgânica, 0,41 com a saturação por bases e 0,82
com o teor de hematita do solo na profundidade 0,00 – 0,20 m. A análise estatística
multivariada dos componentes principais mostrou que a suscetibilidade magnética
explica 10,69% da variância do conjunto de atributos do solo estudados. Isso mostra a
possibilidade de uso da suscetibilidade magnética como função de pedotranferência
para estimar outros atributos do solo.
Palavras-chave: função de pedotransferência, pedometria, mineralogia, análise
multivariada.
36
2.1. INTRODUÇÃO
As funções de pedotranferência são cada vez mais utilizadas na agricultura
moderna para estimar atributos do solo de maneira simples e rápida. Segundo
McBRATNEY et al. (2002) funções de pedotransferência podem ser definidas como
modelos matemáticos utilizados para estimar atributos do solo a partir de outros
atributos medidos com maior facilidade e baixo custo.
O mapeamento da variabilidade dos atributos do solo é fundamental para o
planejamento sustentável das praticas agrícolas (FROGBROOK & OLIVER, 2007).
Porém, as técnicas estatísticas espaciais utilizadas nestes mapeamentos requerem
elevado número de amostras. Isso aumenta o tempo necessário para construção dos
mapas, eleva os custos, além de provocar maior impacto ambiental, devido ao uso de
reagentes utilizados nas análises laboratoriais.
Métodos baseados na caracterização eletromagnética do solo, como a
resistividade elétrica e condutividade eletromagnética, são os métodos geofísicos mais
utilizados como função de pedotransferência para mapear a variabilidade espacial dos
atributos do solo de maneira indireta (JOHNSON et al., 2001; BRENNING et al. 2008).
Porém, as medições feitas por estas técnicas sofrem variações em função do teor de
água no solo.
Outro método alternativo para estimar atributos do solo é a suscetibilidade
magnética (GRIMLEY & VEPRASKAS, 2000). Trata-se de uma característica dos
minerais presentes nas rochas e no solo, cuja magnitude depende da concentração e
características dos minerais, tais como composição, estrutura espacial do cristal e
tamanho (VEROSUB & ROBERTS, 1995). O mapeamento de suscetibilidade magnética
vem se destacando como um dos métodos mais utilizados para fins ambientais
(DEARING et al., 1996; GRIMLEY et al., 2004). DEARING et al. (1996), ressaltam que a
suscetibilidade magnética é ideal para a realização de estudos que requerem uma
grande quantidade de amostras.
MATHÉ et al. (2006) mencionam que os minerais magnéticos podem ser
considerados como micro-marcadores dos atributos do solo. Segundo MAHER &
37
THOMPSON (1999) os minerais com capacidade magnética armazenam arquivos
naturais contendo registros dos fatores e processos de formação do solo. Como esses
fatores e processos são específicos para cada local, a suscetibilidade mostra-se uma
promissora ferramenta no mapeamento destes locais, principalmente nos solos da Zona
Tropical. Nesta região os óxidos de ferro respondem pela magnetização do solo,
especificamente os ferrimagneticamente ordenados, como magnetita e maghemita
(SILVA et al., 2005). Estes minerais são característicos de rochas de origem basáltica
ou rochas sedimentares que tem o basalto com um de seus materiais formadores.
CHEVRIER & MATHÉ (2007) comparando a suscetibilidade magnética dos solos
de marte com os solos da Terra mostraram a forte influencia dos minerais na
suscetibilidade magnética. HANESCH & SCHOLGER (2005) encontraram correlações
significativas entre os atributos físicos e químicos de diferentes tipos de solo e a
suscetibilidade magnética.
A maioria dos trabalhos apresentados sobre suscetibilidade magnética, na área
de ciência do solo, utiliza sensores próprios (Bartington Instruments, Witney, UK)
(DEARING, 1999; PREETZ et al., 2008). Outros autores avaliaram a suscetibilidade
magnética por meio do sistema desenvolvido por RANKINE (1934) e aprimorado por
DAVIS (1992) utilizando uma balança analítica (CARNEIRO et al., 2003; CANO et al.,
2008) e um magnetômetro (FABRIS et al., 1998). A vantagem em se utilizar o método
da balança analítica é a simplicidade, permitindo sua utilização por pesquisadores e
produtores de diferentes níveis de tecnificação.
Assim, o objetivo desse trabalho foi estudar o potencial da suscetibilidade
magnética como função de pedotransferência para estimar atributos do solo utilizando
uma balança analítica em um Argissolo sob cultivo de cana-de-açúcar.
38
2.2. MATERIAL E MÉTODOS
2.2.1 Localização da área e amostragem
A área de estudo está localizada no município de Catanduva, SP, com
coordenadas geográficas 21º05'S e 49º01' W. O clima da região foi classificado pelo
método de Köppen, como tropical, quente e úmido, tipo Aw, seco no inverno, com
precipitação média de 1350 mm, com chuvas concentradas no período de novembro a
fevereiro. A vegetação primária da região de Catanduva foi classificada como floresta
pluvial estacional e cerrado, sendo o uso atual principalmente cana-de-açúcar, há mais
de 20 anos em sistema de colheita pós-queimada.
O material de origem dos solos foi identificado como rocha arenítica sedimentar
do Grupo Bauru, Formação Adamantina (IPT, 1981). O solo foi classificado como
Argissolo Vermelho-Amarelo eutrófico / Typic Hapludalf (SOIL SURVEY STAFF, 1999)
com 210 g kg
-1
de argila e 760 g kg
-1
de areia.
Na área o teor de ferro total (Fe
2
O
3
), na profundidade de 0,0-0,2 m, é de
18 g kg
-1
. Foram amostrados 50 pontos de forma aleatória em uma área de 2 ha, na
profundidade de 0,00 – 0,20 m.
2.2.2 Avaliação dos atributos do solo e análise dos dados
As amostras foram secas e peneiradas com peneiras de malha com diâmetro de
2 mm para análises granulométricas, químicas e mineralógicas. A granulométria foi
determinada de acordo com a Lei de Stokes, pelo método da pipeta com solução de
NaOH 0,1 N como dispersante químico e agitação mecânica em aparato de baixa
velocidade por 16 horas, seguindo a metodologia proposta pela EMBRAPA (1997).
Os elementos presentes na solução do solo: cálcio (Ca), magnésio (Mg),
potássio (K) e hidrogênio+alumínio (H+Al), foram determinados de acordo com a
metodologia proposta por RAIJ et al. (1987). O atributo saturação por bases (V%) foi
calculado. O teor de matéria orgânica foi obtido de acordo com o método descrito em
39
EMBRAPA (1997). Os minerais hematita e goethita foram determinados conforme a
metodologia descrita por CAMARGO et al. (2008).
A suscetibilidade magnética das amostras foi medida por um sensor da
Bartington Instruments (DEARING, 1999) e por uma balança de precisão seguindo a
metodologia descrita por CANO et al. (2008) (Figura 1).
Figura 1. A. imã; B. Suporte; C. Porta amostra; D. Conjunto imã-suporte-porta amostra e balança
(Metodologia adaptada de CARNEIRO et al., 2003); E. Sensor para avaliação da suscetibilidade
magnética em campo; F. Sensor para avaliação da suscetibilidade magnética em laboratório.
A Tabela 1 mostra os reagentes utilizados na determinação da suscetibilidade
magnética pela balança, assim como o valor de suscetibilidade magnética tabelada de
cada reagente e o valor da força peso obtida na balança.
Os resultados da suscetibilidade magnética obtida pela balança foram
comparados com os resultados da suscetibilidade magnética medidas pelo sensor da
Bartington Instruments (Figura 2).
40
Tabela 1. Modelo de regressão encontrado para converter força peso em suscetibilidade magnética molar
utilizando uma balança analítica.
Reagentes utilizados para
fazer a curva de calibração
a
FP (kg)
b
SMT
(10
-6
cm
3
mol)
Modelo de regressão
Sulfato de zinco 0,0021 -47,8
y = - 0,1105x + 7 10
-5
Sulfato de âmnio 0,0024 -67
Cloreto de potássio 0,0025 -38,8
Sulfato ferroso -0,0972 11200
Sulfato de níquel -0,0432 4005
Acetato de sódio
0,0014
-
37,6
a - força peso lida na balança; b-suscetibilidade magnética tabelada.
Foi utilizada a densidade do solo para converter a suscetibilidade magnética
molar (mol cm
-3
) em suscetibilidade magnética mássica (m
3
kg
-1
). As medidas da
suscetibilidade com o auxílio da balança analítica apresentaram resultados que
confirmam a possibilidade do uso de sua técnica simples para avaliar a suscetibilidade
nas amostras.
Figura 2. Comparação da suscetibilidade magnética medida pelo sensor e a estimada pelos modelos com
ajuda da balança analítica (reta contínua).
41
A diferença existente entre a reta 1:1 e a reta da SM estimada é devido à fonte
magnética, pois enquanto o método da balança se utilizada de um imã com campo
magnético constante o sensor tem um campo magnético alternado. O coeficiente de
inclinação da reta (0,82) próximo de 1 e o coeficiente linear (-0,06) próximo de zero
(Figura 2) indicam a coincidência entre os métodos de avaliação da SM.
Foi feita a análise de componentes principais para os atributos físicos, químicos,
mineralógicos e da suscetibilidade magnética do solo obtida pela balança analítica. O
objetivo da ACP é encontrar, em um conjunto de dados, um atributo que seja capaz de
explicar parte significativa da variância, por meio de correlações lineares (KHATTREE &
NAIK, 2000; MINGOTI, 2005; FERREIRA, 2008).
Com isso pode-se verificar a capacidade da suscetibilidade magnética medida
por uma balança analítica em representar um conjunto de atributos físicos, químicos e
mineralógicos do solo na profundidade de 0,00 – 0,20 m. Foram utilizados 40 pontos
para construir modelos de regressão entre a SM medida pela balança e o teor de argila,
V% e teor de hematita no solo. Os 10 pontos restantes foram utilizados na validação
externa dos modelos de regressão encontrados. Os valores estimados pelos modelos
de regressão foram comparados com os valores reais dos atributos.
2.3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A suscetibilidade magnética (SM) avaliada pela balança analítica teve correlação
com teor de argila, MO, hematita e V% (Tabela 2). HANESCH & SCHOLGER (2005),
também encontraram correlações significativas da suscetibilidade magnéticas com
atributos físicos e químicos de diferentes grupos de solos. MAHER (1998) encontraram
uma correlação de suscetibilidade com carbono orgânico e argila. A presença de
matéria orgânica favorece um aumento da suscetibilidade, pois proporciona as
condições necessárias para a redução de ferro (MULLINS, 1977).
42
Tabela 2. Correlação da suscetibilidade magnética com os atributos do solo na profundidade de 0,0-0,20
m.
Teor de Argila
Satu
ração por bases
0,58** 0,41**
Matéria
orgânica
Teor de hematita
-
0
,
75**
0
,
82**
** Significativo a 1 % de probabilidade pelo teste t-student.
SANTANA et al. (1999) postularam que, por meio de sucessivas oxidações de
Fe
2+
em Fe
3+
, é possível transformar magnetita em hematita, de menor expressão
magnética nos solos. Segundo SCHWERTMANN (1988) e HANESCH et al. (2006) altas
temperaturas e matéria orgânica favorecem a transformação do Fe pedogenético,
causando a neoformação de minerais com característica magnética. Esse resultado
indica que a suscetibilidade magnética pode ser utilizada como importante ferramenta
no mapeamento de áreas com diferentes potenciais de emissão de CO
2
.
FONTES et al. (2000) mencionam que o comportamento magnético é mais
evidente em solos cuja fração argila é maior. Isso ocorre porque, na fração areia, a
magnetita é oxidada diretamente a hematita, enquanto que na fração argila a magnetita
é oxidada em maghemita, que possui maior SM do que a hematita.
Foi encontrada uma correlação de 0,82 entre suscetibilidade magnética e o teor
de hematita, indicando que a suscetibilidade magnética é maior nos locais com maior
teor de hematita. Outros autores (CHEVRIER & MATHÉ, 2007; TORRENT et al., 2007)
também relatam sobre a relação da suscetibilidade magnética com atributos
mineralógicos. Como os atributos físicos e químicos do solo são reflexo das
características mineralógicas (HEREDIA & CIRELLI, 2007; CAMARGO et al. 2008), a
suscetibilidade magnética pode ser utilizada como medida indireta destes atributos.
Segundo KÄMPF & CURI (2000), os óxidos de ferro são importantes indicadores das
condições ambientais, sendo estes minerais abundantes nos solos tropicais e de forte
expressão no comportamento magnético dos solos, a suscetibilidade magnética mostra-
se como promissora medida qualitativa e quantitativa para auxiliar no mapeamento de
áreas específicas de manejo.
Os resultados da ACP mostram que o componente principal (CP) 1 explica
41,92% da variância dos atributos do solo estudados (Figura 3). CARVALHO JUNIOR
43
et al. (2008) trabalhando com análise multivariada de atributos físicos e químicos do
solo encontraram que a CP 1 explica 28,29 % da variância dos atributos. SPLECHTNA
& KLINKA (2001) também estudando atributos do solo mencionam que os fatores 1 e 2
explicam em torno de 60% da variação total do solo.
Figura 3. Gráfico da variância explicada do conjunto de variáveis por cada componente principal e
contribuição de cada variável na composição do CP 1.
No CP 1 a SM foi o atributo de maior contribuição, com 25,51%. Multiplicando a
porcentagem de explicação pela contribuição da SM para a CP 1, encontra-se 10.69%.
Isso significa que a SM explica 10,69% da variância do conjunto de atributos do solo
estudados. Vários autores tem utilizado a suscetibilidade magnética como indicadora
das condições ambientais do solo (BOYKO et al., 2004) e em estudos sobre gênese e
classificação dos solos (FABRIS et al., 1998; FONTES et al., 2000).
Os atributos teor de argila, V% e teor de hematita estimados pelos modelos de
regressão ficaram próximos dos valores reais determinados em laboratório (Figura 4).
44
Figura 4. Validação cruzada dos modelos de regressão para determinação do teor de argila (a), V% (b) e
teor de hematita (c) do solo na profundidade de 0,0-0,20 m. A reta continua é referente à reta de
tendência construída com base nos valores dos atributos do solo estimados pela suscetibilidade
magnética.
45
A proximidade com a reta 1:1 e os valores do teste de coincidência e paralelismo
(coeficiente angular, linear e determinação) confirma a eficiência dos modelos de
regressão. Dessa maneira a SM é capaz de explicar 30% do teor de argila, 18% da V%
e 6% do teor de hematita no solo. Alguns autores (MARQUES JR., 2009; SIQUEIRA et
al., 2010) propõem a utilização de ferramentas como modelo digital de elevação,
geoestatística, análise multivariada, e técnicas pedométricas como a refletância difusa e
a suscetibilidade magnética para identificação de áreas específicas de manejo e
estimar atributos do solo e culturas agrícolas.
Os resultados encontrados mostram que a avaliação da suscetibilidade
magnética pode ser uma alternativa eficaz na determinação indireta de atributos do solo.
A alta sensibilidade dessa metodologia é interessante no que se refere à identificação e
mapeamento de ambientes com características específicas da região tropical,
principalmente nas regiões com solos na transição arenito-basalto. Nestes locais muitas
vezes o mapeamento equivocado dos atributos do solo, principalmente a cor, causa
uma interpretação equivocada da variabilidade de diferentes classes de solos. Isso
interfere nos estudos de causa e efeito sobre a resposta das culturas agrícolas e o
ambiente em que estão inseridas.
2.4. CONCLUSÕES
1. Os resultados da suscetibilidade magnética obtidos com a balança mostram a
possibilidade de uso da técnica e sua eficácia quando comparada a sensores
específicos. Isso torna o método bastante atrativo para experimentos e aplicações
práticas, visto que, o estudo de atributos geofísicos do solo, como o magnetismo, são
pouco explorados devido à dificuldade instrumental.
2. A suscetibilidade magnética pode ser utilizada para auxiliar na estimativa do
teor de argila, matéria orgânica, saturação por bases (V%) e o teor de hematita de solos
semelhantes aos do presente estudo.
46
2.5. REFERÊNCIAS
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52
CAPÍTULO 3. MAPEAMENTO DE ÁREAS DE MANEJO ESPECÍFICO PARA
A CANA-DE-AÇÚCAR UTILIZANDO A SUSCETIBILIDADE
MAGNÉTICA DO SOLO
Resumo – O objetivo do trabalho foi comparar a continuidade espacial da SM
com atributos do solo e da cana-de-açúcar, para auxiliar o mapeamento de áreas de
manejo especifico. Em uma área de 770 ha foram retiradas 110 amostras de solo
aleatoriamente (grade irregular), em duas profundidades, 0,00-0,20 m e 0,20- 0,40 m,
para avaliação dos atributos granulométricos, químicos e suscetibilidade magnética do
solo. Dentro da área de 770 hectares foram avaliadas 32 sub-áreas com média de 68
hectares. Foi avaliado a produção, pol e porcentagem de fibra da cana-de-açúcar no
ano de 2007. A dependência espacial dos atributos foi modelada por meio do
semivariograma escalonado e correlação dos mapas de distribuição espacial. Os
resultados indicaram que na delimitação dos limites para áreas de manejo especifico, a
suscetibilidade magnética apresentou um erro de 33 a 50% menor em relação aos
atributos físicos e químicos do solo. Além disso, a suscetibilidade magnética apresentou
correlação espacial significativa com os atributos do solo e da planta de cana-de-açúcar.
Assim, a SM pode-se utilizada para auxiliar o mapeamento de áreas de manejo
especifico para a cultura da cana-de-açúcar.
Palavras-chave: ambiente de produção, semivariograma escalonado, correlação
espacial.
53
3.1. INTRODUÇÃO
Segundo o Programa FAPESP de Pesquisa em Bioenergia (BIOEN, 2009) a
expansão da produção de etanol no Brasil irá combinar ganhos de produtividade, com
base na aplicaçao de novas tecnologias, e aumento da área plantada de cana de
açúcar. Esse crescimento poderá gerar impactos negativos sobre o meio ambiente,
sobre as relações sociais e de outras atividades econômicas. Nesse sentido, é
importante analisar os riscos e propor métodos específicos ou políticas para evitar
esses impactos.
Na agricultura o planejamento de uso e manejo do solo e a tomada de decisão
são feitas com base nas suas análises químicas e físicas. As necessidades
tecnológicas mais urgentes referentes ao manejo localizado do solo e ao mapeamento
de solos estão relacionadas com desenvolvimento de métodos quantitativos dos
atributos do solo que sejam mais rápidos e menos onerosos (RIVERO et al., 2007;
CHRISTY, 2008) e que permitam identificar no campo limites mais precisos entre
diferentes áreas de manejo.
Tentando resolver esse problema alguns pesquisadores (OFFICER et al., 2004)
tentam representar a variabilidade das características do solo por meio de um único
atributo que expresse as condições do ambiente. Em seu estudo OFFICER et al. (2004),
compararam o mapa de fertilidade do solo com o mapa de condutividade elétrica,
encontrando uma correlação significativa entre os tipos de mapas gerados. A
condutividade elétrica expressa o comportamento de interação de vários atributos
físicos e químicos do solo. Nesse sentido, as pesquisas envolvendo a geofísica como
ferramenta pedométrica, mostra-se promissora, porém ainda são muito incipientes no
Brasil (BECEGATO et al., 2005).
Outra técnica com grande potencial para o mapeamento e a quantificação
indireta de atributos do solo é a suscetibilidade magnética (SM) (RESENDE et al., 1981;
GRIMLEY & VEPRASKAS, 2000; BECEGATO et al.,2005). Segundo MARQUES JR.
(2009) nos locais onde há transição dos materiais de origem dos solos, como por
exemplo na transição arenito-basalto, a avaliação da suscetibilidade magnética deve
54
ser utilizada para melhorar a precisão e acurasse dos limites entre classes de solos. De
acordo com o ultimo levantamento realizado pelo IPT em 1981, na escala 1:1.000.000,
a transição arenito-basalto abrange aproximadamente 3,5 % (873 mil ha) do Estado de
São Paulo. Nessa região se localiza os principais Pólos sucroalcoleiros do Estado.
Além da quantificação indireta de atributos do solo, a SM pode ser utilizada para
a identificação de áreas com diferentes potenciais de risco à erosão (ROYALL, 2001),
emissão de CO
2
, aptidão quali-quantitativa da cultura da cana-de-açúcar (MARQUES
JR., 2009). Assim, a suscetibilidade mostra-se promissora ferramenta no mapeamento
destes locais, principalmente nos solos com presença de óxidos de ferro, que
respondem pela magnetização do solo, especialmente os ferrimagneticamente
ordenados, como magnetita e maghemita (SILVA et al., 2005). Porém, é necessária
uma calibração de modelos usando a SM e as análises convencionais, para se
determinar os níveis de acurácia das estimativas. Além disso, é preciso averiguar a
validade do modelo para diferentes locais, para que se possa compreender a
variabilidade espacial dos resultados e verificar seu potencial de uso na identificação de
áreas de manejo específico.
Nos estudos que tem por objetivo investigar a variabilidade espacial de um
conjunto de fatores ambientais o semivariograma escalonado é a ferramenta apropriada,
pois é criado um único modelo da dependência espacial para um conjunto dos atributos
do solo (CEDDIA et al., 2009; FERREYRA et al., 2002). Isto permite melhor
compreensão da similaridade da distribuição espacial dos diferentes atributos
estudados. Também é possível comparar o erro ou efeito pepita, que é a variância não
explicada ou ao acaso, freqüentemente causada por erros de determinação no
laboratório ou variações dos atributos que não podem ser detectadas na escala de
amostragem.
Assim, o objetivo do trabalho foi comparar a continuidade espacial de atributos
do solo e valores de SM medidas em amostras de solo em áreas sob cultivo da cana-
de-açúcar, para auxiliar o mapeamento de áreas de manejo específico.
55
3.2. MATERIAL E MÉTODOS
3.2.1 Localização e caracterização da área
A área de estudo de 770 ha localiza-se no nordeste do Estado de São Paulo, no
Município de Guariba (Figura 1a). As coordenadas geográficas são 21º 23' S e 48º 11'
W, com altitude máxima de 674 m acima do nível do mar. O clima da região, segundo a
classificação de Köppen, é do tipo mesotérmico com inverno seco (Cwa), com
precipitação média de 1.400 mm, com chuvas concentradas no período de novembro a
fevereiro.
Figura 1. Localização da área (a), mapa de solos em nível detalhado (b) e mapa dos ambientes de
produção para cana-de-açúcar (c). Perfil1, P2, P3 e P4= Perfis descritos na área; A= Ambiente de alta
produtividade para cana-de-açúcar, B = Ambiente de alta/média produtividade para cana-de-açúcar, D=
Ambiente de baixa produtividade para cana-de-açúcar
A vegetação natural era constituída por floresta tropical subcaducifólia, sendo o
uso atual cultivo de cana-de-açúcar com sistema de colheita mecanizada. Esta área
está inserida na província geomorfológica do Planalto Ocidental Paulista. O material
geológico na área estudada está relacionado aos arenitos do Grupo Bauru, Formação
56
Adamantina limítofre para o Basalto do Grupo São Bento Formação Serra Geral (IPT,
1981).
O mapa de solos da área de estudo, elaborado pelo Centro de Tecnologia
Canavieira (CTC), registra a ocorrência do Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico
textura média (LVAd) e Latossolo Vermelho distrófico típico textura média (LVd), Para
efeito de intensidade desse levantamento de solos, no atual estudo, foram descritas
quatro trincheiras em uma transeção localizada na parte central da área (Figura 1b)
segundo a metodologia proposta pela EMBRAPA (2006). O perfil 1 localiza-se no topo
da paisagem, e os demais perfis distribuem-se ao longo do espigão na direção da
encosta inferior (Figura 1b). Na Tabela 1 é apresentada a caracterização granulométrica
e química dos perfis de solos descritos na área
.
Tabela 1.
Caracterização granulométrica e química dos solos ao longo da transeção .
Perfil/Horizonte
Profundidade pH
∆
pH M.O. SB CTC V Areia
Silte Argila
m H
2
O
KCl g dm
-3
mmol
c
dm
-3
% ---------g kg
-1
---------
Perfil 1 Latossolo Vermelho-amarelo distrófico textura argilosa (LVAd)
A
1
0,00 – 0,15 7,4 6,6 -0,8 32,84 66,1 78,1 85
649
58 293
Bw
2
0,90 - 1,40 5,0 4,3 -0,7 11,33 7,6 38,4 20
570
69 361
Perfil 2 Latossolo Vermelho-amarelo distrófico textura argilosa (LVAd)
A
1
0,00 -0,20 6,4 5,5 -0,9 25,32
38,5 63,5
61
636 76 288
Bw
2
0,85 - 1,30 6,5 6,0 -0,5 9,09
15,29 31,69
48
552 58 390
Perfil 3 Latossolo Vermelho eutrófico textura argilosa (LVd)
A
1
0,00 – 0,15 6,1 5,1 -1,0 27,12
43,8 78,1
56
504 98 398
Bw
2
1,00 - 1,40 6,5 5,9 -0,6 9,62
21,3 39,5
54
446 76 478
Perfil 4 Latossolo Vermelho eutrófico textura argilosa (LVd)
A
1
0,00 -0, 20 6,3 5,5 -0,8 24,18 37,8 65,6 58
574
84 342
Bw
2
0,90 - 1,40 6,0 5,5 -0,5 14,06 29,9 54,9 54
528
73 399
A área é cultivada com cana-de-açúcar sob sistema de colheita sem queima a
mais de 10 anos. Foram identificados três Ambientes de Produção: A, B e D (Tabela 2,
Figura 1c).
57
Tabela 2. Ambientes de produção de cana-de-açúcar na região Centro-Sul do Brasil (CTC, 2010).
Características
Ambientes de produção
A B D
Atributos do solo
ADA/M, e, f, m,
CTC média/alta
ADA/M, e, f, m,
ma, CTC média/alta
ADM/B, e, ma,
w, wf, CTC média/alta
Produtividade
(tonelada de cana ha
-1
)
> 95 90-95 80-85
ADA: água disponível alta (>1,0 mm cm
-1
); ADM: água disponível média (entre 0,7-1,0 mm cm
-1
);
ADB: água disponível baixa (<0,7 mm cm
-1
); e: eutrófico (V%
≥
50, SB
≥
1,5 cmol
c
kg
-1
); f: férrico (solos
com teor de Fe
2
O
3
entre 18 e 36%), m: mesotrófico; ma: mesoálico (saturação por alumínio entre 15-50%,
Al
3
+
≥
0,4 cmol
c
kg
-1
); w: ácrico (retenção de cátions
≤
1,5 cmol
c
kg
-1
); wf: acriférrico; CTCalta: > 8 em pH 7;
CTCmédia: entre 4 e 8 em pH 7.
O mapa de ambiente de produção para cana-de-açúcar (levantamento técnico)
foi elaborado pela equipe do CTC com base no conhecimento das características
inerentes a cada solo (levantamento taxonômico). No mapeamento dos ambientes de
produção são levados em conta fatores edáficos e potencial de produção agrícola da
cana-de-açúcar (MAULE et al., 2001; LEPSCH, 1987).
3.2.2 Amostram e avaliação dos atributos do solo e da planta
Foram coletadas 110 amostras de solo aleatoriamente (grade irregular) numa
área de 770 ha nas profundidades de 0,00-0,20 m e 0,20- 0,40 m, cuja transeção
ocupou a sua posição central. A maior distância entre dois pontos na área foi de
aproximadamente 4.254 m. Os pontos de amostragem foram georrefenrenciados, e a
densidade amostral foi de 1 amostra a cada 7 ha.
As amostras foram secas e passadas em peneira de malha com diâmetro de 2
mm para análises granulométricas e químicas. A análise granulométria foi realizada
pelo método da pipeta com solução de NaOH 0,1 N como dispersante químico e
agitação mecânica em aparato de baixa velocidade por 16 horas, seguindo a
metodologia proposta pela EMBRAPA (1997). As bases trocáveis cálcio (Ca), magnésio
(Mg), potássio (K), e a acidez potencial (H+Al) foram realizados de acordo com a
proposta de RAIJ et al. (1987).
Com base nos resultados das análises químicas, foi calculada a soma de bases
(SB), capacidade de troca catiônica (CTC) e saturação por bases (V%). O pH foi
determinado potenciometricamente, utilizando-se CaCl
2
0,01 mol.L
-1
(
1:2,5
). Também foi
58
determinado pH em água e KCl nas amostras dos perfis da área (Tabela 1). O teor de
matéria orgânica foi obtido de acordo com o método descrito pela EMBRAPA (1997). A
suscetibilidade magnética das amostras foi medida por uma balança de precisão
seguindo a metodologia descrita por CANO et al. (2008). Esta metodologia estádescrita
detalhadamente no capítulo 2.
Dentro da área de 770 hectares foram avaliadas 32 sub-áreas com média de 68
hectares. Nestas sub-áreas, no ano de 2007, foram avaliadas a produção de colmos
por hectare, pol e porcentagem de fibra das plantas de cana-de-açúcar, segundo a
metodologia proposta pelo CONSECANA (2003). As variedades plantadas foram SP81-
3250 e a SP87-1365.
Estes atributos da cana-de-açúcar têm grande importância no controle industrial
da fabricação de açúcar e de álcool, principalmente no que se refere à melhoria da
eficiência do processo industrial, ao pagamento da cana-de-açúcar em função do teor
de sacarose e à avaliação do estado de maturação da cana.
3.2.3 Análise dos dados
Foram calculados os valores de média, máximo, mínimo e coeficiente de
variação para uma análise exploratória dos dados. Para determinação da existência da
dependência espacial foram modelados semivariogramas. Com base nos parâmetros
dos semivariogramas experimentais dos atributos do solo foi construído o
semivariograma escalonado (VIERIA et al., 1997). O objetivo é representar vários
semivariogramas simultaneamente para compreender melhor os padrões de
similaridade e causas da variabilidade espacial (CEDDIA et al., 2009). O
semivariograma escalonado foi calculado pela relação entre a semivariância original e o
número de atributos estudados (EQUAÇÃO 1).
A análise da variabilidade espacial pelo semivariograma escalonado, auxilia em
uma melhor representação da unidade amostral (COMEGNA & BASILE, 1994;
FERREYRA et al., 2002). Para os atributos da planta avaliados em um menor número
59
de pontos, a interpolação foi feita utilizando como interpolador o inverso do quadrado da
distância.
(1)
onde,
γi
sc
- semivariância do semivariograma escalonado na distância h
γi - semivariância original na distância h
α - fator de escala, que pode ser assumido como o valor da variância ou do
patamar, quando existir.
i - número de atributos estudados
Para investigar a similaridade da distribuição espacial dos atributos, foi feita a
correlação espacial dos mapas da suscetibilidade magnética com os atributos do solo e
da planta utilizado o critério empregado por JAKOB et al. (1999) e ROQUE et al. (2008).
3.3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Tabela 3 é apresentada a caracterização dos atributos do solo na área de
estudo. A média dos valores do teor de argila e saturação por bases (V%) determinados
neste estudo, não corroboram com os valores desses atributos registrados no
levantamento de solos realizado pelo CTC na mesma área. Assim, observa-se que
estes estudos de intensidade realizados na área, registram a variabilidade desses
atributos dentro da unidade de mapeamento do solo.
Segundo SOUZA et al. (2007) a variabilidade dos atributos do solo pode ser
inferida por meio do coeficiente de variação (CV). De acordo com a classificação de
WARRICK & NIELSEN (1980) o atributo pH se enquadra na classe baixa (CV≤12%),
teor de argila, areia total e CTC enquadram-se na classe moderada (12 < CV <24) e SB,
60
MO e SM enquadram-se na classe alta (CV ≥ 24%), em ambas as profundidades.
Dentre os atributos estudados a SM foi que apresentou maior CV. Isto reflete a grande
sensibilidade deste atributo aos processos do solo que variam continuamente na
paisagem. Segundo MATHÉ et al. (2006) a SM pode ser utilizada como micro
indicadores das condições do solo.
Tabela 3. Caracterização granulométrica e química das amostras de solo coletadas na área de 770 ha
(110 amostras).
Atributos do solo
Média Máximo Mínimo CV
8
Profundidade de 0,00-0,20 m
Argila (g kg
-
1
) 400,0 654 287 20,1
AT
1
(g kg
-
1
) 560,0 688 250 16,7
SB
2
(mmol
c
dm
-
3
) 40,6 62,8 8,5 24,6
CTC
3
(mmol
c
dm
-
3
) 68,9 102,7 44,1 16,8
V
4
(%) 60 81,1 18,3 20
MO
5
(g dm
-
3
) 12,3 30,0 1,8 79,3
pH 5,4 6,4 4,2 8,5
SM
6
(10
-
6
m
3
kg
-
1
) 6,1 2,6 0,0 92,0
Fe
2
O
3
7
(g kg
-
1
)
45,7
71,0
27,0
39,0
Profundidade de 0,20-0,40 m
Argila (g kg
-
1
) 449,0
676
330
18,2
AT (g kg
-
1
) 513,0
640
234
18,7
SB (mmol
c
dm
-
3
) 23,9
83,5
0,0
54,1
CTC (mmol
c
dm
-
3
) 56,4
94,5
0,0
17,6
V (%) 42
88,4
9,8
43
MO (g dm
-
3
) 7,6 18,0 1,4 64,0
pH 4,8 6,3 3,8 12,0
SM (10
-
6
m
3
kg
-
1
) 6,3 2,7 0,0 88,8
Fe
2
O
3
(g kg
-
1
)
76,1
95,0
59,0
18,3
1-Areia total; 2- Soma de bases; 3-Capacidade de retenção de cátions; 4-Saturação por bases; 5-Matéria
orgânica; 6-Suscetibilidade magnética; 7-Ferro total levando em conta a amostragem de sete pontos; 8-
Coeficiente de variação (%).
Estes resultados indicam que o levantamento de solo, utilizando valores médios,
não representa adequadamente a variabilidade espacial dos atributos do solo.
Os resultados da Tabela 4 mostram que todos os atributos estudados possuem
dependência espacial e apresentaram grau de dependência espacial (GDE) forte a
moderado, segundo o critério proposto por CAMBARDELLA et al. (1994). Os atributos
teor de argila, pH, MO e CTC apresentaram GDE moderado em ambas profundidades.
Ressalta-se que o atributo SM, apresentou GDE alto na profundidade de 0,00-0,20 m e
61
moderada na profundidade de 0,20-0,40 m. Isto indica que os valores de SM estão
relacionados com o local da paisagem e, portanto, com os processos de formação do
solo que caracterizam este local. MAHER & THOMPSON (1999), afirmam que os
minerais com capacidade magnética armazenam arquivos naturais contendo registros
dos fatores e processos de formação do solo.
De acordo com CAMBARDELLA et al. (1994) a variabilidade espacial de
atributos do solo pode ser influenciada pelos seus fatores intrínsecos, e pelos fatores
extrínsecos, normalmente empreendidos pelas práticas de manejo do solo. Neste
sentido, o conceito de latossolos considera que seus atributos apresentam
homogeneidade relativa ao longo de seu perfil na paisagem. Porém, observa-se que um
latossolo sob cultivo há mais de 10 anos com a cultura da cana-de-açúcar não pode ser
considerado homogêneo, uma vez que se observou variabilidade espacial para os
atributos físicos e químicos.
Tabela 4. Parâmetros dos modelos de semivariogramas ajustados.
Atributos
Profundidade
(m)
Modelo C
0
C
0
+ C
1
GDE
Alcance
(m)
r
2
SM
0,00-0,20 Esférico 3 10
-
12
1,3 10
-
11
23,08 1.700 0,68
0,20-0,40 Esférico 4,6 10
-
12
1,7 10
-
11
27,06 1.650 0,88
Argila
0,00-0,20 Exponencial 15,00 47,00 31,91 1.500 0,87
0,20-0,40 Esférico 20,00 38,00 52,63 850 0,65
Areia
0,00-0,20 Exponencial 10,00 61,00 16,39 1.140 0,90
0,20-0,40 Exponencial 15,00 48,50 30,93 630 0,59
pH
0,00-0,20 Exponencial 0,08 0,18 44,44 1.260 0,60
0,20-0,40 Esférico 0,10 0,34 29,41 1.200 0,83
MO
0,00-0,20 Esférico 28,00 88,00 31,82 1.500 0,93
0,20-0,40 Esférico 11,00 25,00 44,00 1.100 0,84
SB
0,00-0,20 Exponencial 35,00 80,00 43,75 855 0,68
0,20-0,40 Esférico 45,00 185,00 24,32 1.000 0,99
CTC
0,00-0,20 Esférico 80,00 145,00 55,17 1.700 0,71
0,20-0,40 Esférico 80,00 200,00 40,00 1.200 0,46
SM=suscetibilidade magnética; MO= matéria orgânica; SB= soma de base; CTC= capacidade de troca de
cátions; C
0
= efeito pepita; C
0
+C
1
= patamar; GDE (C
0/
C
0
+ C *100) = grau de dependência espacial
Os valores de alcance variaram entre 630 e 1.700 m. Este parâmetro pode ser
interpretado como sendo a homogeneidade dos atributos na área. Assim, em relação à
maior distância encontrada entre dois pontos na área (4.254 m), os resultados do
62
parâmetro alcance sugerem homogeneidade de 15 a 40%. Ressalta-se a proximidade
entre os valores do parâmetro alcance da SM com os demais atributos do solo em
ambas profundidades.
A modelagem dos semivariogramas escalonados para o conjunto de atributos do
solo (argila, areia total, MO, pH, SB e CTC) nas profundidades de 0,00-0,20 m e 0,20-
0,40 m, foi ajustado no modelo exponencial (Figura 2). VIERIA et al. (1997) ajustaram
semivariograma escalonado no modelo esférico para de atributos físicos e químicos do
solo. Já o atributo suscetibilidade magnética (SM), foi ajustado no modelo esférico,
concordando com os estudos de MARQUES JR. (2009). A diferença básica entre o
modelo exponencial e o esférico é que o exponencial atinge o patamar teoricamente
(semivariância estabilizada). Logo, o parâmetro alcance do semivariograma não
representa valores reais de campo com grande precisão, já o alcance encontrado pelo
modelo esférico é o valor real. Isto indica que os limites reais de campo podem ser
expressos com melhor acurácia e precisão quando identificados pela SM.
Na profundidade de 0,00-0,20 m o valor de alcance do semivariograma
escalonado para o conjunto de atributos do solo foi de 1.600 m. Nesta mesma
profundidade a SM teve um alcance de 1.457 m. Na profundidade de 0,20-0,40 m o
valor de alcance do semivariograma escalonado foi de 1.500 m para o conjunto de
atributos do solo e 1.141 m para a SM. Isto indica uma similaridade no padrão de
distribuição espacial entre o conjunto de atributos do solo e a SM em ambas as
profundidades. BECEGATO et al. (2005) também encontraram similaridade entre o
padrão de variabilidade espacial de atributos físicos e químicos do solo e a SM.
O valor de C
0
, variância não explicada (erro devido à amostragem, análise
laboratorial, interpretação, etc) foi de 0,3 para o conjunto de atributos do solo e 0,15
para a SM na profundidade de 0,00-0,20 m. Na profundidade de 0,20-0,40 m o valor de
C
0
para semivariograma escalonado dos atributos do solo foi de 0,3 e da SM foi de 0,2.
Este resultado mostra que o erro de representação da variabilidade espacial da SM foi
de 33 a 50% menor do que o conjunto de atributos do solo (Figura 2).
Neste sentido, a SM pode ser utilizada para aumentar a precisão e acurácia dos
resultados de análises convencionais, contribuindo para a correta identificação de
63
limites entre diferentes áreas no campo. Segundo MINASNY & McBRATNEY (2008) a
determinação de atributos encontrados em baixos teores no solo pode conter maior erro
analítico laboratorial. CANTARELLA et al. (2006) relatam que erros em laboratórios são
comuns, e que no Brasil, o erro de análises químicas está na faixa de 3 a 26% e das
análises granulométricas entre 15 e 32%. HARTEMINK (2007) menciona que o futuro
da ciência do solo está no uso de técnicas indiretas para quantificação dos atributos do
solo.
a. Profundidade de 0,00 – 0,20 m
b. Profundidade de 0,20 – 0,40 m
Figura 2. Semivariograma escalonado dos atributos do solo e parâmetros dos semivariogramas ajustados
[modelo (efeito pepita - patamar - alcance)].
64
A vantagem de se utilizar o semivariograma escalonado no estudo da
variabilidade espacial dos atributos do solo em relação a outras técnicas, como a do
semivariograma cruzado (MCBRATNEY & WEBSTER, 1986; CAMARGO et al. 2008), é
a investigação do erro embutido na representação da estrutura da variabilidade espacial
de diferentes atributos.
Nas Figuras 3 e 4 são apresentados os mapas de distribuição espacial dos
atributos do solo e da planta. O mapa de solos indica que os solos de ocorrência na
área enquadram-se na classe de textura média (entre 15 e 35% de argila). Porém,
observando o mapa de distribuição espacial do teor de argila, a área pode ser dividida
nas classes de textura média e argilosa (entre 35 e 60% de argila). Isto indica que no
mapa de variabilidade espacial são encontradas um maior número de classes texturais
do que a indicada pelo levantamento de solos (Figura 1b).
O Latossolo Vermelho Amarelo distrófico (LVAd) apresentou menor SM (Figura 3)
do que o Latossolo Vermelho (LVd). A área está numa região limítofre entre Arenito e
Basalto. O aumento da SM do LVAd para o LVd indica proximidade com o basalto que
possui minerais com maior SM. FABRIS et al. (1998) e FONTES et al. (2000)
mostraram a variabilidade da SM em função de diferentes materiais de origem,
concluindo que a SM é sempre maior em solos originados de rochas basálticas, em
relação às sedimentares. Nesse sentido, antes de estabelecer áreas específicas de
manejo com auxílio na SM do solo, recomenda-se um conhecimento prévio dos
materiais de origem na área.
Os resultados mostram que dentro de uma única classe de solo e ambiente de
produção para cana-de-açúcar (Figura 1b e 1c), existe variabilidade dos atributos do
solo e da planta (Figuras 3 e 4). Assim, a SM pode ser utilizada como técnica auxiliar
para refinar os limites reais de campo em escalas mais detalhadas.. JOHNSON &
RICHARD (2005) ressaltam que os mapas de distribuição dos atributos do solo devem
ser comparados com os mapas das características da cana-de-açúcar para promover
uma maior eficiência nas praticas agrícolas e industriais.
65
Profundidade de 0,00-0,20 m Profundidade de 0,20-0,40 m
Suscetibilidade magnética (
10
-
6
m
3
kg
-
1
)
Teor de a
rgila (g kg
-
1
)
Teor de a
reia total
(g kg
-
1
)
Capacidade de troca de cátions
(mmol
c
dm
-
3
)
Soma de bases
(mmol
c
dm
-
3
)
Figura 3. Mapas de distribuição espacial dos atributos do solo.
66
Profundidade de 0,00-0,20 m Profundidade de 0,20-0,40 m
pH
Matéria orgânica (mg dm
-
3
)
Planta
Produção de colmos ha
-
1
2007 Pol 2007
Fibra (%)
Figura 4. Mapas de distribuição espacial dos atributos do solo e da planta.
Comparando o mapa dos ambientes de produção (Figura 1c) com os mapas da
SM e atributos da planta no ano de 2007 (Figura 4), nota-se que os ambientes de maior
67
potencial para produção e qualidade industrial coincidem com os locais na paisagem
com maiores valores de SM.
Na Tabela 4 é apresentada a correlação linear do mapa (pixel-a-pixel) da SM
com os mapas de distribuição espacial dos atributos do solo e da planta. A SM
apresentou maior correlação espacial com o teor de argila. BECEGATO (2005) também
encontrou similaridade entre os mapas de SM e teor de argila nas profundidades de
0,00-0,20 e 0,20-0,40 m. FONTES et al. (2000) também encontraram maiores valores
das propriedades magnéticas na fração argila do solo. Algumas pesquisas (AYYUB et
al., 1988, CHEN et al., 2002; CHERNYSHOVA et al. 2007) sugerem que as mudanças
estruturais entre hematita e maghemita são relacionadas ao tamanho das partículas do
solo. Isso ocorre porque na fração areia, a magnetita é oxidada diretamente em
hematita, enquanto que na fração argila a magnetita é oxidada em maghemita, que
possui maior SM do que a hematita.
O estudo da distribuição espacial da SM relacionando-a com outros atributos do
solo tem grande importância no que se refere à melhor compreensão da pedogênese
(TORRENT et al., 2006). Isso traz informações valiosas sobre as condições de
formação do solo em determinado local. Dessa maneira podem-se relacionar as
propriedades magnéticas de minerais no solo com o local (MAHER & THOMPSON,
1992; BANERJEE et al., 1993).
Tabela 4. Correlação espacial entre a suscetibilidade magnética e atributos do solo e da cana-de-açúcar.
Atributos
Suscetibilidade magnética
0,00-0,20 m 0,20-0,40 m
Solo
Teor de argila 0,828** 0,887**
Areia total -0,839** -0,883**
CTC 0,218** 0,475**
SB -0,463** 0,369**
pH -0,520** 0,131**
MO
-
0,250**
-
0,355**
Planta
Produtividade 2007 0,262** 0,235**
POL 2007 0,426** 0,528**
Fibra 2007 -0,016 0,085*
*Significativo a 5 % de probabilidade pelo teste t-student.
** Significativo a 1 % de probabilidade pelo teste t-student.
68
A CTC apresentou correlação espacial positiva com a SM, pois ambos são
influenciados diretamente pela mineralogia dos solos. Solos altamente intemperizados,
como latossolos, têm uma quantidade elevada de óxidos e hidróxidos de Al e Fe
(SCHWERTMANN & TAYLOR, 1989). Dessa maneira, correlacionando a CTC do solo
com a SM pode-se ter uma estimativa do potencial de variação de troca de cargas de
um determinado local. Esse resultado mostra que a SM é uma técnica promissora
identificar ambientes com diferentes potenciais de adsorção de íons e moléculas
(ALVES et al., 2004; BARBIERI et al., 2009).
Os atributos da cana-de-açúcar, no ano de 2007, tiveram correlação positiva com
a SM. Resultados contrários foram encontrados por MARQUES JR. (2009), que
encontrou correção negativa entre o POL e a SM. Ressalta-se que o atributo qualitativo
(POL) teve melhor correlação com a SM do que o atributo quantitativo (produtividade).
Neste sentido, comparando-se os mapas dos atributos da planta, (Figura 4) com a
distribuição espacial da SM, pode-se estabelecer que para valores de POL entre 16,3 e
14,4 a SM varia de 6 10
-6
a 1,8 10
-5
m
3
kg
-1
na profundidade de 0,00-0,20 m e de 7 10
-6
a 1,9 10
-5
m
3
kg
-1
na profundidade de 0,20-0,40 m.
A SM tem sido utilizada na pela ciência do solo brasileira desde da década de 60
nos primeiros levantamentos de solo do estado de São Paulo, porém com finalidade
qualitativa ( RESENDE et al,. 1988). Com base nos resultados encontrados, no
presente estudo, está técnica se mostra promissora nos estudos de ciência do solo
voltados a quantificação indireta de outros atributos do solo e da cana-de-açúcar.
3.4. CONCLUSÕES
1. A suscetibilidade magnética apresentou menor erro na representação da
variabilidade espacial dos atributos do solo, e correlação espacial significativa com os
atributos físicos e químicos do solo e os atributos da cana-de-açúcar.
2. A SM auxilia na compreensão da relação de causa e efeito entre solo e planta.
69
3.5. REFERÊNCIAS
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