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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPRITO SANTO CENTRO DE CINCIAS AGRRIAS

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM PRODUO VEGETAL

VARIABILIDADE ESPACIAL DE ATRIBUTOS DE UM ARGISSOLO VERMELHO-AMARELO SOB

PASTAGEM E VEGETAO NATIVA NA BACIA HIDROGRFICA DO ITAPEMIRIM

MARCOS ANTONIO SATTLER

ALEGRE ESPRITO SANTO - BRASIL

FEVEREIRO 2006

2

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPRITO SANTO CENTRO DE CINCIAS AGRRIAS

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM PRODUO VEGETAL

VARIABILIDADE ESPACIAL DE ATRIBUTOS DE UM ARGISSOLO VERMELHO-AMARELO SOB

PASTAGEM E VEGETAO NATIVA NA BACIA HIDROGRFICA DO ITAPEMIRIM

MARCOS ANTONIO SATTLER

Dissertao apresentada Universidade Federal do Esprito Santo, como parte das exigncias do Programa de Ps-Graduao em Produo Vegetal, para obteno do ttulo de Mestre em Produo Vegetal.

Orientador: Prof. Dr. Julio Soares de Souza Lima

Co-orientador: Prof. Dr. Renato Ribeiro Passos

ALEGRE ESPRITO SANTO - BRASIL

FEVEREIRO 2006

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VARIABILIDADE ESPACIAL DE ATRIBUTOS DE UM ARGISSOLO VERMELHO-AMARELO SOB

PASTAGEM E VEGETAO NATIVA NA BACIA HIDROGRAFICA DO ITAPEMIRIM

ii

DEDICATORIA:

Aos meus pais, Jurandyr Alexandre Sattler

(in memorian) e Alba Pagani Sattler, pelo dom

da vida e pelo amor com o qual me educaram,

educao esta enraizada na dignidade, na

honestidade na esperana e na perseverana.

minha esposa, Sonia Cansian Sattler e

meus filhos, Ramon Cansian Sattler e Mariana

Cansian Sattler, pelo amor e pela compreenso

nos momentos em que estive ausente,

sacrificando parte de suas vidas para que eu

chegasse ao final deste trabalho.

A medida de um homem no se tem somente pelo que ele , mas sim pelo que ele

busca SER. Somente essa busca nos faz merecedores da nossa histria.

iii

AGRADECIMENTOS

A Deus pelo dom da vida e por todas as oportunidades que me tem

oferecido ao longo de toda a minha caminhada.

Aos meus familiares pelo sacrifcio e pelo amor com o qual me ajudaram a

alimentar e realizar este sonho;

Ao Professor Dr. Julio Soares de Souza Lima, que bem mais que

orientador, tenho hoje como amigo. Minha eterna gratido pela pacincia, pela

dedicao e profissionalismo no qual pude me espelhar e balizar todo o meu

trabalho. Enfim, obrigado por acreditar em mim.

Ao Professor Renato Ribeiro Passos, pela Co-orientao, pela amizade e

pela mo estendida nos piores momentos. Serei eternamente grato.

Aos professores, membros da Banca Examinadora, Prof. Dr. Haroldo Carlos

Fernandes, Prof. Dr. Paulo Csar Oliveira e Prof. Dr. Ruimrio Incio Coelho,

obrigado pela disponibilidade, apoio e por enriquecer este trabalho.

Aos amigos da Ps-graduao em Produo Vegetal, em especial Tefilo

Andr M. Effgen, Maria Cristina Delogo Dardengo, Pedro Quarto Junior e Rone

Batista de Oliveira, pela inestimvel ajuda e companheirismo.

Aos amigos Jeferson Valentin Ferrari, Emanuel M. Effgen, Carlos Fernando

Stocco e Cntia Machado de Oliveira, pela ajuda com as amostragens.

Ao companheiro Dr. Joo Batista Pavesi Simo, pelas dicas de redao.

Aos Professores Jos Augusto Amaral, Adilson Catem e Edvaldo Fialho dos

Reis pela liberao das dependncias dos Laboratrios de Fisiologia Vegetal,

Qumica de Solos e Recursos Hdricos, respectivamente. Aos funcionrios do

Laboratrio de Solos do CCA-UFES: Alessandro Jos de Almeida, Marcelo de

Souza, Ronaldo Marabot e Silvio Rogrio Ferraz.

Ao Centro de Cincias Agrrias da Universidade Federal do Esprito Santo

(CCA-UFES), pela oportunidade de, mais uma vez, fazer parte desta famlia.

coordenao do Programa de Ps-graduao em Produo Vegetal, na

pessoa dos seus coordenadores, Dr. Sebastio Martins Filho e Dr Luiz Csar da

Silva e, em especial, secretria da Coordenao de Ps-graduao em Produo

Vegetal, Madalena Capucho de Oliveira.

iv

Aos companheiros da Escola Agrotcnica Federal de Alegre, na pessoa de

seus diretores, Professor Edson Fossi Filho e Carlos Humberto Sanson Moullan,

pela confiana e oportunidade que me foram dadas.

Aos companheiros da FAFIA, pelo apoio e compreenso nos momentos

mais difceis.

A todas aquelas pessoas que direta e indiretamente contriburam para a

realizao deste trabalho.

v

BIOGRAFIA

Marcos Antonio Sattler,

Natural da Cidade de Alegre, ES. Formado em Agronomia no ano de 1985,

pelo ento Centro Agropecurio da Universidade Federal do Esprito Santo

(CAUFES), hoje Centro de Cincias Agrrias da Universidade Federal do Esprito

Santo (CCA-UFES) e em Pedagogia no ano de 1989 pela Faculdade de Filosofia,

Cincias e Letras de Alegre (FAFIA).

Especialista em Planejamento Educacional pela ASSOEC, em 1992, e em

Agroecologia pelo CCA-UFES, em 1996.

Atualmente, atua como Engenheiro Agrnomo na Escola Agrotcnica

Federal de Alegre (EAFA), na qual ocupa a coordenao do Plo de Educao

Ambiental. Na FAFIA, ocupa a cadeira de Ecologia no curso noturno de Biologia

desde 1992.

vi

CONTEDO LISTA DE FIGURAS................................................................................................... viii

LISTA DE TABELAS................................................................................................... xi

LISTA DE EQUAES............................................................................................... xii

RESUMO..................................................................................................................... xiii

ABSTRACT................................................................................................................. Xv

1. INTRODUO........................................................................................................ 01

2. REVISO DE LITERATURA................................................................................... 04

2.1. Ocupao do solo na Bacia Hidrogrfica do Itapemirim...................................... 04

2.2. Influencia da cobertura vegetal sobre os atributos do solo ................................. 07

2.3. Variabilidade espacial de atributos do solo.......................................................... 14

3. MATERIAL E MTODOS........................................................................................ 20

3.1. Localizao e caracterizao da rea experimental............................................ 20

3.2. Plano amostral..................................................................................................... 22

3.3. Amostragem e determinaes experimentais...................................................... 23

3.3.1. Densidade do solo............................................................................................. 23

3.3.2. Densidade de partculas.................................................................................... 24

3.3.3. Volume total de poros....................................................................................... 25

3.3.4. Microporosidade................................................................................................ 25

3.3.5. Macroporosidade............................................................................................... 25

3.3.6. Resistncia do solo penetrao..................................................................... 26

3.3.7. Umidade do solo............................................................................................... 26

3.3.8. Textura e granulometria.................................................................................... 26

3.3.9. Argila dispersa em gua.................................................................................... 27

3.3.10. Grau de floculao.......................................................................................... 28

3.3.11. Carbono orgnico total.................................................................................... 28

3.4. Anlise exploratria descritiva.............................................................................. 29

3.5. Anlise exploratria espacial................................................................................ 30

3.6. Anlise geoestatstica.......................................................................................... 31

4. RESULTADO E DISCUSSO................................................................................. 35

4.1. Anlise exploratria descritiva ............................................................................. 35

4.2. Correlao dos atributos do solo com as cotas dos pontos amostrais................ 43

4.3. Analise exploratria espacial................................................................................ 44

vii

4.4. Analise semivariogrfica...................................................................................... 53

4.5. Mapas dos atributos fsicos do solo..................................................................... 60

CONCLUSES........................................................................................................... 66

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS............................................................................ 67

viii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Bacia Hidrogrfica do Itapemirim (% de cobertura florestal por municpio)...............................................................................................

06

Figura 2. Fisionomia de uma floresta estacional semidecidual em ambiente de Mata Atlntica........................................................................................

07

Figura 3. rea experimental na Escola Agrotcnica Federal de Alegre/ES com pastagem ( direita) e vegetao nativa em recomposio natural (

esquerda)...............................................................................................

21

Figura 4. Representao topogrfica da rea experimental com os pontos amostrados na pastagem (PA) e vegetao nativa (VN).......................

22

Figura 5. Esquema da malha amostral utilizada para as reas sob pastagem e vegetao nativa....................................................................................

23

Figura 6. Grfico Postplot do volume total de poros (VTP) do solo sobpastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)...........................

45

Figura 7. Grfico Postplot da microporosidade (MiP) do solo sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)................................................

46

Figura 8. Grfico Postplot da macroporosidade (MaP) do solo sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)................................................

46

Figura 9. Grfico Postplot da densidade do solo (Ds) do solo sob pastagem (esquerda) e vegetao nativa ( direita).).............................................

46

Figura 10. Grfico Postplot da resistncia do solo penetrao (RP) do solo sobpastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)...........................

46

Figura 11. Grfico Postplot da argila (Arg) do solo sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)....................................................................

47

Figura 12. Grfico Postplot da areia grossa (AG) do solo sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)................................................

47

Figura 13. Grfico Postplot da areia fina (AF) do solo sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)................................................

47

Figura 14. Grfico Postplot da areia total (AT) do solo sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)................................................

47

Figura 15. Grfico Postplot da silte (Sil) do solo sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)....................................................................

48

ix

Figura 16. Grfico Postplot da umidade (U) do solo sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita).................................................................

48

Figura 17. Grfico Postplot do grau de floculao (GF) do solo sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)................................................

48

Figura 18. Grfico Postplot da argila dispersa em gua (ADA) do solo sobpastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)...........................

48

Figura 19. Grfico Postplot do carbono orgnico total (COT) do solo sobpastagem ( esquerda) e vegetao nativa ( direita)...........................

49

Figura 20. Grficos de disperso das mdias e desvio padro em colunas e linhas dos valores dos atributos fsicos VTP (%), MiP (%), MaP (%) e

Ds (kg.dm-3), referentes s reas sob pastagem ( esquerda) e

vegetao nativa ( direita)....................................................................

50

Figura 21. Grficos de disperso das mdias e desvio padro em colunas e linhas dos valores dos atributos fsicos RP (MPa), Arg (g.kg-1), AG

(g.kg-1) e AF (g.kg-1), referentes s reas sob pastagem (

esquerda) e vegetao nativa ( direita)................................................

51

Figura 22. Grficos de disperso das mdias e desvio padro em colunas e linhas dos valores dos atributos fsicos AT (g.kg-1), Sil (g.kg-1), U (%)

e GF (%), referentes s reas sob pastagem ( esquerda) e

vegetao nativa ( direita)....................................................................

52

Figura 23. Grficos de disperso das mdias e desvio padro em colunas e linhas dos valores dos atributos fsicos ADA (g.kg-1) e COT (g.kg-1)

referentes s reas sob pastagem ( esquerda) e vegetao nativa (

direita)....................................................................................................

53

Figura 24. Semivariogramas escalonados dos atributos VTP (%), MiP (%), MaP (%) e Ds (kg.dm-3), referentes s reas de pastagem e vegetao

nativa......................................................................................................

57

Figura 25. Semivariogramas escalonados dos atributos RP (MPa), Arg (g.kg-1), AG (g.kg-1) e AF (g.kg-1), referentes s reas de pastagem e

vegetao nativa....................................................................................

58

Figura 26. Semivariogramas escalonados dos atributos AT (g.kg-1), Sil (g.kg-1), U (%) e GF (%), referentes s reas de pastagem e vegetao nativa....

59

Figura 27. Semivariogramas escalonados dos atributos ADA (g.kg-1) e COT

x

(g.kg-1), referentes s reas de pastagem e vegetao nativa.............. 60

Figura 28. Mapas de isolinhas para os atributos: VTP (%) no solo sob pastagem e vegetao nativa; MiP (%) no solo sob pastagem..............................

61

Figura 29. Mapas de isolinhas para os atributos: Ds (kg.dm-3) no solo sob pastagem e vegetao nativa; RP (MPa) no solo sob vegetao

nativa......................................................................................................

62

Figura 30. Mapa de isolinhas para os atributos: Arg (g.kg-1) nos solos sob pastagem e vegetao nativa; AF (g.kg-1); AG (g.kg-1) e AT (g.kg-1) no

solo sob vegetao nativa......................................................................

63

Figura 31. Mapas de isolinhas para os atributos: ADA (g.kg-1) nas reas sob pastagem vegetao nativa; COT (g.kg-1) e FLOC (%) na rea sob

pastagem e TAS (%) na rea sob vegetao nativa..............................

64

xi

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Dados da anlise descritiva dos atributos do solo sob pastagem e vegetao nativa....................................................................................

36

Tabela 2. Teste t Student para os valores dos atributos do solo sob pastagem e vegetao nativa.................................................................................

40

Tabela 3. Correlao dos atributos do solo sob pastagem e vegetao nativa com as cotas dos pontos amostrais.......................................................

44

Tabela 4 Dados de ajuste dos semivariogramas escalonados para os atributos nas reas de pastagem (PA) e vegetao nativa (VN)..........................

54

xii

LISTA DE EQUAES

Equao 1. Covarincia: Cov (xi, xi+h) entre Z (xi) e Z (xi+h).................................... 16Equao 2. Variograma.......................................................................................... 16Equao 3. Semivariograma de Matheron............................................................. 17Equao 4. Semivariograma de Matheron (forma usual)....................................... 17Equao 5. Densidade do solo............................................................................... 24Equao 6. Densidade de partculas ..................................................................... 24Equao 7. Volume total de poros......................................................................... 25Equao 8. Microporosidade.................................................................................. 25Equao 9. Macroporosidade................................................................................. 26Equao 10. Resistncia do solo penetrao....................................................... 26Equao 11. Areia grossa........................................................................................ 27Equao 12. Areia fina............................................................................................. 27Equao 13. Argila total........................................................................................... 27Equao 14. Silte..................................................................................................... 27Equao 15. Argila dispersa em gua (ADA)........................................................... 27Equao 16. Grau de floculao.............................................................................. 28Equao 17. Volume de sulfato ferroso amoniacal gasto na titulao para clculo

de COT................................................................................................ 29

Equao 18. Carbono orgnico total........................................................................ 29Equao 19. Semivariograma de Matheron............................................................. 32Equao 20. Modelo linear para o ajuste do semivariograma.................................. 33Equao 21. Modelo esfrico para o ajuste do semivariograma.............................. 33Equao 22. Modelo exponencial para o ajuste do semivariograma....................... 33Equao 23. Modelo Gaussiano para o ajuste do semivariograma......................... 33Equao 24. Modelo sem patamar para o ajuste do semivariograma..................... 33Equao 25. Semivariograma escalonado............................................................... 34Equao 26. Estimador da Krigagem ordinria........................................................ 34

xiii

VARIABILIDADE ESPACIAL DE ATRIBUTOS DE UM ARGISSOLO VERMELHO-AMARELO SOB PASTAGEM E VEGETAO NATIVA NA BACIA

HIDROGRFICA DO ITAPEMIRIM

RESUMO SATTLER, Marcos Antonio, M.Sc., Universidade Federal do Esprito Santo, fevereiro de 2006. Variabilidade espacial de atributos de um Argissolo Vermelho-Amarelo sob pastagem e vegetao nativa na Bacia Hidrogrfica do Itapemirim. Orientador: Prof. Dr Julio Soares de Souza Lima. Co-orientador: Prof. Dr Renato Ribeiro Passos.

Nas reas rurais da Bacia Hidrogrfica do Itapemirim predominam as

pastagens. Estas reas apresentam sinais de eroso e distrbios de ordem fsica em

diversos nveis, onde sistemas de manejos inadequados s condies de relevo

fortemente acidentado contribuem para alteraes significativas de atributos do solo.

O objetivo do presente trabalho foi verificar o comportamento dos atributos:

densidade do solo, volume total de poros, macro e microporosidade, resistncia

mecnica do solo penetrao, fraes granulomtricas (areia, silte e argila),

carbono orgnico total, umidade do solo, argila dispersa em gua e grau de

floculao, em uma rea sob pastagem comparativamente a outra sob vegetao

nativa da Mata Atlntica, utilizando-se procedimentos de estatstica clssica e

geoestatstica. Utilizou-se uma malha quadrada, composta de 64 pontos amostrais

para a coleta dos dados, na profundidade de 0 a 0,20 m. As avaliaes, utilizando-se

a estatstica clssica, consistiram em anlise descritiva dos dados e suas

correlaes, anlise descritiva espacial atravs de grficos Posplot e da

interpretao do efeito proporcional entre a mdia e o desvio padro. A anlise da

variabilidade espacial foi feita a partir de semivariogramas escalonados, utilizando-se

xiv

a krigagem ordinria para realizar estimativas em locais no amostrados, quando

comprovado a dependncia espacial. Os resultados mostraram que: a) a utilizao

de tcnicas da geoestatstica possibilitou a anlise espacial dos atributos fsicos do

solo sob pastagem e vegetao nativa, favorecendo seu detalhamento e a melhoria

do diagnstico; b) os valores mdios dos atributos Ds, VTP, MaP, COT e das fraes

granulomtricas apresentaram diferena significativa em relao as duas formas de

uso, excetuando-se os atributos AF e MiP; c) houve correlao significativa entre a

altitude (cotas) dos pontos amostrados com os atributos VTP, MiP, RP, AT, Sil, U e

COT na rea sob pastagem e com os atributos VTP, MiP, Ds, RP, Arg, AF, AG, AT,

U, COT, GF e ADA na rea sob vegetao nativa; d) os atributos do solo

apresentam estrutura de dependncia espacial com grau de dependncia forte ou

moderada, excetuando-se a MaP, RP e AF na pastagem e MaP, Sil e COT na rea

sob vegetao nativa; e) as fraes granulomtricas na rea de vegetao nativa

apresentam dependncia espacial entre as amostras, com exceo para o silte. Na a

rea de pastagem, a exceo para areia grossa, areia total e silte, indicando

capacidade infinita de disperso na rea de estudo, sugerindo influncia direta da

forma de uso do solo.

Palavras-chave: geoestatstica, conservao de solos, correlao, analise espacial.

xv

ABSTRACT SATTLER, Marcos Antonio, M.Sc., Universidade Federal do Esprito Santo, fevereiro de 2006. Spatial variability of physical attributes in a Yellow Red Argisols under pasture and native vegetation, in the Itapemirim River Basin. Advisor: Prof. Dr Julio Soares de Souza Lima. Co-Advisor: Prof. Renato Ribeiro Passos.

In the rural areas of the Itapemirim River watershed the pastures prevail.

These areas present erosion signs and disturbances of physical order in several

levels, where inadequate handling systems to the relief conditions strongly uneven

contribute to significant alterations of attributes of the soil. The objective of the

present work was to verify the behavior of the attributes: density of the soil, total

porosity, microporosity, macroporosity, mechanical resistance of the soil to the

penetration, particle size fraction (sand, clay and silt) total organic carbon, humidity of

the soil, clay disperses in water and degree floculation, in an area under pasture

comparatively the other under native vegetation of Atlantic forest, being used

procedures of classic statistic and geostatistic. A square mesh was used, composed

of 64 points of sample for the data collection, in the depth from 0 to 0,20 m. The

evaluations being used the classic statistic, consisted of descriptive analysis of the

data and their correlations, space descriptive analysis through graphs Posplot and

the interpretation of the proportional effect between the average and the standard

deviation. The analysis of the spatial variability was made starting from assigned

semivariograms, being used the ordinary kriging to accomplish estimates in places

without sample, when proven the spatial dependence. The results showed that: a)

the use of geostatistic techniques made possible the spatial analysis of the physical

attributes of the soil under pasture and native vegetation, favoring its detail and the

improvement of the diagnosis; b) the medium values of the attributes Ds, VTP, MaP,

COT and of the particle size fraction presented significant difference in relation to the

two use forms, being excepted the attributes AF and MiP; c) there was significant

correlation among the altitude of the points of samples with attributes VTP, MiP, RP,

AT, Sil, U and COT in the area under pasture and with the attributes VTP, MiP, Ds,

RP, Arg, AF, AG, AT, U, COT, GF and ADA in the area under native vegetation; d)

the attributes of the soil present structure of spatial dependence with a strong or

moderated degree, being excepted MaP, RP and AF in the pasture and MaP, Sil and

xvi

COT in the area under native vegetation; e) the particles size fractions in the area of

native vegetation present spatial dependence among the samples, with exception for

the silt. In the pasture area, the exception is for thick sand, total sand and silt,

indicating infinite capacity of dispersion in the study area, suggesting direct influence

in the way of using the soil.

Key words: geostatistic, soil conservation, correlation, spatial analyses.

1

1. INTRODUO

A Bacia Hidrogrfica do Itapemirim situa-se na Regio Sul do Estado do

Esprito Santo e possui a maior parte de sua rea ocupada por pastagem, com

pecuria de leite e, mais recentemente, com pecuria de corte. Juntamente com a

cultura do caf, estas atividades constituem a base de sua economia.

No histrico da ocupao da Regio Sul do Estado do Esprito Santo para

fins de desenvolvimento, durante vrias geraes, houve uma intensa explorao

dos recursos naturais, sobretudo o solo, a gua e a vegetao, fato este observado

ainda hoje. Na medida em que o uso e ocupao da rea ocorrem sem critrios

tcnicos, percebe-se uma crescente degradao dos referidos recursos naturais,

refletindo-se na baixa capacidade produtiva dos solos, associada a outros danos

ambientais tambm de significativa importncia.

A cada ano, os produtores rurais, em sua maioria pequenos agricultores,

sentem mais intensamente os prejuzos causados pela eroso de seus solos,

embora muitas das vezes sequer conseguem correlacionar tais prejuzos ao estado

de degradao decorrentes do tipo de uso deste solo e da ausncia de prticas

sustentveis de produo. O aumento da presso sobre reas cultivadas, sem que

o fator sustentabilidade esteja contemplado em qualquer esfera de deciso, pode

tornar processo produtivo invivel sob diversos aspectos.

Historicamente, a alterao de ecossistemas naturais, atravs da retirada da

cobertura vegetal para fins de implantao de culturas, tem promovido o rompimento

do equilbrio entre o solo e o meio, modificando seus atributos qumicos, fsicos e

biolgicos, limitando sua utilizao sustentvel nos processos produtivos e tornando-

o mais suscetvel eroso. Assim sendo, cabe neste momento uma reflexo sobre

2

os reais mecanismos a serem adotados no sentido de aprimorar o modelo produtivo,

para que homem e ambiente estejam integrados de maneira sustentvel. Avaliar as

reais condies do solo, no desconsiderando outros campos de interesse e

importncia, pode ser um ponto de partida para uma conciliao entre produo e

preservao dos recursos naturais.

Para um perfeito entendimento sobre os processos erosivos que anos a fio

vm degradando os solos da regio, torna-se pertinente uma melhor avaliao de

seus atributos, levando em conta os sistemas de manejo empregados pelo produtor.

A caracterizao da variabilidade espacial dos atributos do solo, associada

a outras tcnicas de tomada de deciso e experincia do agricultor, so

importantes para o refinamento das prticas de manejo e a avaliao dos efeitos da

agricultura sobre a qualidade ambiental, podendo contribuir de maneira significativa

para o desenvolvimento regional atravs de uma agricultura sustentvel econmica

e ecologicamente. Os atributos do solo podem variar de forma significativa entre pontos

relativamente prximos em reas de mesma unidade taxonmica. Em conseqncia

dessas variaes, o uso do valor mdio , s vezes, de pouca utilidade, podendo

conduzir a decises de manejo equivocadas, principalmente, no sistema solo-gua-

planta.

A amostragem simples ao acaso adotada por modelos estatsticos

convencionais nem sempre a forma eficiente de estimar os parmetros

relacionados aos solos, porque a maioria das propriedades, alm da variabilidade

casual (intemperismo diferencial pontual, eroso e adio diferencial, fatores

biolgicos e hidrolgicos diferenciais, erros analticos e de amostragem, entre

outros), possui tambm variabilidade espacial (sistemtica) que pode ser explicada

em funo dos componentes de paisagem, tais como: os aspectos geomorfolgicos,

os fatores pedogenticos, alm do prprio uso e manejo do solo.

Sabe-se, no entanto, que a variabilidade espacial dos solos no tem sido

devidamente considerada nos sistemas de produo, principalmente na realidade do

pequeno agricultor, j que em outras situaes, a agricultura de preciso abordada

de maneira mais intensa. O estudo da dependncia espacial de propriedades do

solo, atravs da teoria das variveis regionalizadas ou geoestatstica, permite a

interpretao e a projeo dos resultados com base na estrutura da sua

variabilidade natural, podendo indicar alternativas de uso, alem de possibilitar uma

3

melhor compreenso da variabilidade dos atributos do solo e sua influncia sobre a

produo das culturas.

Este trabalho teve por objetivo analisar, atravs da estatstica clssica,

diferenas entre atributos fsicos em um Argissolo Vermelho-Amarelo submetido a

dois tipos de uso (pastagem e vegetao nativa em recomposio natural), as

possveis correlaes destes atributos com o relevo e, com o uso da geoestatstica,

descrever a variabilidade espacial dos atributos deste solo nas duas situaes.

4

2. REVISO DE LITERATURA

2.1. Ocupao do solo na Bacia Hidrogrfica do Itapemirim

No Brasil, a maior parte das reas com pastagem cultivada constituda por

plantas dos gneros Brachiaria e panicum, fato comprovado pela sua grande rea

cultivada e pelo alto valor agregado ao comrcio de suas sementes, sobretudo a

Brachiaria decumbens, tornando-as principal fonte de nutrientes para animais em

pastejo. As pastagens constituem ecossistemas complexos, embora a

predominncia de uma s espcie possa refletir o contrrio (Dias Filho, 2004) e sua

sustentabilidade dependa das inter-relaes entre vrios fatores ambientais. Em

relao ao solo, destacam-se as propriedades qumicas, atravs da ciclagem de

nutrientes (Monteiro & Werner, 1997), as propriedades fsicas e o manejo

(Magalhes, 2001). A pastagem fornece o alimento bsico ao rebanho bovino

nacional, uma vez que, no nosso pas, os sistemas pecurios so caracterizados

pela sua utilizao como sua principal fonte de alimento (Pedreira e Mello, 2000).

Segundo dados levantados em 2001, dos aproximadamente 180 milhes de

hectares de pastagem cultivadas e nativas, estima-se que em cerca de 70 a 80% da

rea utilizem-se cultivares desses dois gneros (Valle & Miles, 1994; Andrade,

1994). O manejo inadequado das pastagens, aliado no reposio de nutrientes

no solo, interferem diretamente na sustentabilidade das reas destinadas

pastagem.

Na Bacia Hidrogrfica do Itapemirim, a totalidade das reas hoje ocupadas

por pastagens, no passado era ocupada pelo bioma Mata Atlntica e seus

5

ecossistemas associados. A introduo da pastagem , portanto, oriunda da

remoo da vegetao nativa, embora uma parte tenha substitudo as lavouras de

caf, em momentos distintos no histrico de ocupao dos solos da regio (Esprito

Santo, 1999). A retirada da vegetao favorece a fase de estabelecimento das

pastagens com a mineralizao da matria orgnica remanescente da floresta

tropical, disponibilizando o nitrognio necessrio produtividade das gramneas

(Cantarutti, 1996). Entretanto, a destruio ou perturbao do ecossistema original

interrompeu os ciclos biolgicos que mantinham o equilbrio entre as espcies e o

meio.

No histrico da ocupao da regio observa-se um ritmo acelerado na

explorao dos recursos naturais, bem como alterao e/ou substituio de

ecossistemas. Os modelos produtivos utilizados, desde ento, vm levando a regio

a uma crescente degradao dos referidos recursos naturais, refletindo-se na baixa

capacidade produtiva dos solos, associada a outros danos ambientais tambm de

significativa importncia.

A Bacia do Rio Itapemirim possui rea de 687.000. ha, geograficamente

situada entre os meridianos 4048' e 4152' de longitude W.G. e entre os paralelos

2010' e 2115'. Compreende 17 municpios. So eles: Alegre, Atlio Vivqua,

Conceio do Castelo, Castelo, Ibatiba, Ibitirama, Irupi, Jernimo Monteiro, Muniz

Freire, Muqui, Vargem Alta, Venda Nova do Imigrante, Itapemirim, Cachoeiro do

Itapemirim, Maratazes e Ina (todos do ES) e Lajinha (MG). Os municpios

componentes da Bacia Hidrogrfica do Itapemirim, bem como seus respectivos

percentuais de cobertura florestal esto representados na Figura 1.

O relevo da Bacia Hidrogrfica do Itapemirim muito diversificado, com

altitudes que variam de zero (litoral) at 2.890 m (Pico da Bandeira, PARNA

CAPARA). A variao topogrfica em to curto espao fsico, ou seja, na pequena

distncia entre o litoral e o Parque Nacional do Capara, aliada grande

diversidade climtica e sobretudo variabilidade de solos, confere regio uma

situao mpar no contexto do Bioma Mata Atlntica, seja nos diversos tipos de

ecossistemas associados, nos ambientes extremamente frgeis do ponto de vista da

explorao dos recursos naturais, seja tambm na diversificao de aptido agrcola

e outras atividades humanas voltadas ou no para o setor produtivo.

Dentro do Bioma Mata Atlntica, a vegetao natural de Floresta Estacional

Semidecidual merece destaque. Segundo Veloso & Ges-Filho (2003), o conceito

6

ecolgico de Floresta Estacional est diretamente relacionado ao clima de duas

estaes, uma chuvosa e outra seca, que condicionam uma estacionalidade foliar

dos elementos arbreos dominantes que tm aptido fisiolgica deficincia hdrica

ou baixa temperatura, durante determinado tempo.

Figura 1 - Bacia Hidrogrfica do Itapemirim (% de cobertura florestal por municpio)1

A ocorrncia desse tipo de vegetao em reas mais quentes tem na baixa

disponibilidade hdrica seu fator mais limitante. A Floresta Estacional Semidecidual,

segundo Rodrigues & Nave (2000), mesmo recebendo diversas outras

classificaes, encontra no termo sua melhor expresso para designar as

transformaes de aspecto ou comportamento da comunidade conforme as

estaes do ano (ACIESP, 1997). Esta mesma floresta revestia 45% da regio

sudeste (precisamente So Paulo, Minas Gerais e Esprito Santo), bem como uma

parte da Bahia e est hoje imensamente reduzida em funo da ao antrpica,

ficando as reas remanescentes restritas a pequenas ilhas; no Esprito Santo,

localizam-se principalmente na regio do Capara.

1 - http://www.nedtec.ufes.br/geo/Produtos/municipios.htm

7

Essa formao caracterizada por apresentar um dossel no perfeitamente

contnuo (irregular), entre 15 a 20 m de altura, com presena de rvores emergentes

de at 25 a 30 m de altura (Figura 2). Segundo Leito Filho (1992), o extrativismo de

muitas espcies foi feito para atender diversas demandas, principalmente aquelas

relacionadas s atividades rurais, construo civil e, em alguns casos, na construo

de pontes, estradas de ferro, postes, fabricao de carvo em situaes especficas

de olarias, padarias, locomotivas no passado, entre outras.

Figura 2 - Fisionomia de uma floresta estacional semidecidual em ambiente de Mata Atlntica2

2.2. Influncia da cobertura vegetal sobre os atributos do solo.

Numa definio mais simplista, o termo solo definido como sendo a

superfcie inconsolidada que recobre as rochas e mantm a vida animal e vegetal,

constitudo de camadas que diferem entre si pela natureza fsica, qumica,

mineralgica e biolgica, que se desenvolvem pela ao conjugada dos agentes

intempricos sobre os materiais preexistentes de natureza mineral e orgnica

(Fontes & Fontes, 1992).

A Floresta Atlntica, assim como diversas outras florestas tropicais,

encontra-se entre os principais ecossistemas ameaados pela ocupao humana.

Em todo o planeta intensificaram-se, nas ltimas dcadas, os estudos que buscam

compreender os efeitos da ao antrpica sobre este ecossistema e processos

responsveis por sua manuteno (Lugo et al., 1993; Roberts & Gilliam, 1995).

2 - http://www.rbma.org.br/anuario/mata_02_eco_floresta_estacional_semidecidual.asp

8

No decorrer do desenvolvimento das espcies vegetais, ocorre uma estreita

inter-relao entre os fatores que determinam formao do solo e o ambiente dos

ecossistemas, o que ocasiona uma mudana nas caractersticas da vegetao,

resultando num processo natural de seleo de espcies. Assim, a forma das

paisagens representa um retrato do momento de um processo contnuo e dinmico

das formaes vegetais. A atividade florestal constitui-se numa ao que tem

influncia direta sobre o ambiente, especialmente sobre o solo, capaz de provocar

profundas modificaes no ecossistema. Cabe tambm ressaltar que em reas

declivosas o efeito do solo na vegetao pode ser modificado pela topografia, sendo

os principais fatores edficos modificados: o pH, a quantidade de nutrientes e a

textura do solo (Clark, 2002).

A degradao de terras sob florestas representa uma significativa reduo

de sua capacidade produtiva, com a fragmentao de sua biodiversidade (Malleux,

1993). A avaliao deste processo degenerativo, embora complexo, tem como

principais indicadores as modificaes da estrutura do solo (ressaltando as camadas

mais superficiais), a perda de matria orgnica, a reduo de nutrientes, os

processos erosivos e os distrbios no equilbrio hdrico (Longo, 1999). Segundo

Miranda (1993), essa mudana na vegetao causa um desequilbrio no

ecossistema e as propriedades intrnsecas da nova vegetao influenciaro os

processos fsico-qumicos e os biolgicos do solo, modificando suas caractersticas e

propiciando sua degradao.

A retirada da cobertura vegetal original e a implantao de culturas, aliadas

s prticas de manejo inadequadas, promovem o rompimento do equilbrio entre o

solo e o meio, modificando suas propriedades qumicas, fsicas e biolgicas (Muller,

2001), alm de limitar sua utilizao agrcola e torn-lo mais suscetvel eroso

(Centurion et al., 2001).

Longo (1999) pesquisou as modificaes nas propriedades do solo

decorrentes da introduo de pastagem no cerrado, verificando que ocorrem

alteraes em algumas caractersticas e propriedades, especialmente com relao

aos atributos fsicos. Em comparao ao solo em seu estado natural, ou seja, sob

vegetao nativa e sem interveno humana, o uso agrcola tem aumentado a

densidade do solo e diminudo a porosidade, dificultando as trocas gasosas, a

infiltrao e o movimento de gua, o crescimento de razes, a atividade de

microrganismos decompositores e/ou fixadores de nitrognio, conforme enfatizam

9

Freitas (1994) e Borges et al. (1997). Segundo Alvarenga (1996), dentre os diversos

atributos alterados pela ao antrpica esto aqueles relacionados com a sua

estrutura fsica. As transformaes ocasionadas pela substituio da vegetao

nativa pela pastagem associam-se a outros fatores no menos impactantes, como o

tipo de manejo a ser adotado no processo produtivo. H visivelmente um maior grau

de degradao em pastagens sob manejo intensivo (contnuo) em relao a

sistemas menos agressivos, com o manejo rotativo.

Anjos et al. (1994) verificaram aumento da densidade do solo submetido aos

diferentes manejos em relao mata nativa. Spera (1995) tambm afirma que

solos sob mata apresentam maior macroporosidade em relao a outras culturas,

como a pastagem.

Comparando solos sob cerrado com reas de pastoreio, Melo & Silva (1995)

observaram que o sistema de manejo adotado na pastagem promoveu alteraes

nas propriedades fsicas e no contedo de matria orgnica. A compactao

provocada pelo pastejo intensivo e a reduo da matria orgnica influenciaram

negativamente as propriedades do solo, aumentando a densidade e diminuindo o

tamanho dos agregados estveis em gua e a macroporosidade. Correa & Reichardt

(1995), pesquisando pastagens em Latossolo Amarelo Argiloso, constataram que,

com manejo rotativo, a pastagem teve preservada sua vitalidade em relao ao

manejo contnuo, mesmo tendo este ltimo certa vantagem em relao ao ganho de

peso dos animais.

Segundo Burrows (1995), so poucas as pastagens nos trpicos e

subtrpicos com manejo equilibrado. O mesmo autor considera, ainda, que a

sustentabilidade dos sistemas de pastagem apia-se em dois importantes princpios:

a necessidade de manter a integridade do solo e a necessidade de se aplicar

tcnicas conservadoras para o manejo da pastagem.

Segundo Dias & Grifith (1998), h uma dificuldade muito grande para se

diagnosticar, em relao s atividades degradadoras, quais exatamente so os

processos de degradao. So necessrios o aprimoramento dos indicadores de

processos de degradao de solos e a maior sensibilidade / conscientizao do

agricultor para as prticas de manejo e conservao de solo para que haja a

alterao desse cenrio.

Em reas utilizadas com pastagem, a degradao das propriedades fsicas

se pronuncia de forma intensiva. Segundo Moraes & Lustosa (1997), a deteriorao

10

das condies fsicas do solo sob pastagem atribuda ao pisoteio do gado, que

causa sua compactao, impresso pelo aumento da sua densidade, reduo do

espao poroso e aumento da resistncia penetrao. Na literatura so

mencionados valores que variam entre 0,25 MPa e 0,49 MPa para bovinos de 400 a

500 kg, podendo atingir a profundidade de 5 a 10 cm ( Proffitt et al., 1993). Nie et al.

(2001) indicaram ainda que a presso exercida pelos animais em movimento pode

ser o dobro da exercida quando eles esto parados. A degradao causada pelo

pisoteio de animais em pastagens tambm foi abordada por outros autores como

Humphreys (1994), Correa & Reichardt (1995), Holt et al. (1996) e Souza et al.

(1998).

A densidade do solo e a porosidade total podem apresentar valores

variveis para um mesmo solo, alterando-se com o manejo aplicado e a

estruturao. Borges (1995), ao promover a compactao do solo, elevando os

valores de densidade de 1,32 kg.dm-3

para 1,77 kg.dm-3

em um Latossolo Vermelho-

Escuro de textura mdia, verificou que a compactao reduziu a aerao em

aproximadamente 5,8 vezes, enquanto que a umidade volumtrica foi aumentada

em 1,58 vezes, comprometendo o crescimento das plantas.

O manejo inadequado pode provocar a compactao, alterando a

estruturao e, conseqentemente, a densidade do solo e a porosidade total (Kiehl,

1979). Gupta & Allmaras (1987) tambm afirmam que quando um solo no saturado

submetido a determinada presso, ocasionando reduo de volume com

conseqente aumento de densidade, ocorre o processo de compactao do solo.

A avaliao da densidade do solo consiste no melhor mtodo para se

determinar a sua compactao e, tambm, na mensurao de fenmenos de

adensamento do solo (Mantovani, 1987). Com o desenvolvimento cada vez mais

evidente da pecuria em reas de relevo acidentado, como os que predominam a

regio de estudo, torna-se importante identificar at que ponto a compactao

desses solos, provocada principalmente pelo pisoteio de animais, afeta a

capacidade de suporte das pastagens com gramneas forrageiras.

De acordo com Imhoff et al. (2000), a densidade do solo influenciada

principalmente pela idade e tipo de forrageira, pela taxa de lotao animal

empregada, pela umidade do solo no momento do pastejo e pela textura do solo.

A compressibilidade do solo, que indica a sua resistncia ao decrscimo de

volume quando submetido a certa presso (Horn & Lebert, 1994), determinada por

11

caractersticas, tais como: a textura, a umidade, o teor de carbono orgnico (Imhoff,

2002), bem como, pela intensidade, freqncia e tipo de sistema de pastejo adotado

(Stephenson & Veigel, 1987; Defossez & Richard, 2002).

A resistncia mecnica do solo penetrao uma propriedade fsica

obtida com relativa facilidade e, de certa forma, deve ser correlacionada com a

densidade e com a macroporosidade. Para um mesmo solo, quanto maior a

densidade do solo, maior ser a resistncia penetrao e menor ser a

macroporosidade, que o principal espao para o crescimento das razes (Mercante

et al, 2003). Para Klein et al. (1998), a resistncia mecnica do solo penetrao

influenciada por vrios fatores, sendo a densidade do solo e a umidade os principais,

devendo esta ltima ser monitorada no momento da amostragem. Um solo seco

oferece maior resistncia penetrao que um solo mido. Imhoff et al. (2000)

expem enfaticamente a correlao negativa entre teor de umidade e valor de

resistncia penetrao.

A resistncia do solo penetrao das razes drasticamente alterada

quando ocorre degradao da estrutura do solo (Willatt & Pular, 1983; Murphy et al.,

1995) e constitui um indicador mais sensvel do efeito do pisoteio dos animais sobre

a estrutura do solo que a densidade do solo (Chanasyk & Naeth, 1995).

Segundo Taylor et al. (1991), limitaes ao crescimento radicular ocorrem

normalmente com valores de resistncia do solo penetrao superiores a 2 Mpa. O

estabelecimento de uma estimativa da capacidade de suporte de carga valores de

resistncia penetrao, considerados no impeditivos ao crescimento de razes,

poder evitar a degradao da qualidade estrutural de solos submetidos a diferentes

sistemas de manejo. Considerando-se a importncia da resistncia do solo

penetrao em diversos aspectos do processo produtivo, a avaliao deste atributo

torna-se indispensvel e deve ser utilizada para orientar o manejo e o controle da

qualidade fsica do solo (Imhoff et al. 2002).

A textura do solo, resultante da proporo relativa entre os diferentes grupos

de partculas primrias existentes no solo (areia, silte e argila) determinada pela

anlise granulomtrica, classificando-as em classes de dimetro (Guimares, 2000).

Entre as principais caractersticas do solo, a textura, que considerada a mais

estvel e representa a distribuio quantitativa das partculas do solo quanto ao

tamanho (Ferreira, 1993), influencia o comportamento do solo quanto relao da

dinmica da gua, permeabilidade, resistncia eroso, adubao e prticas

12

conservacionistas (Spera, 1995). Juntamente com a estrutura do solo, influenciam

uma gama de atributos como a porosidade e, conseqentemente, a densidade do

solo (Spera, 1995; Strickland et al., 1988 e Ferreira, 1993).

A textura deve ser considerada um fator de grande importncia no processo

de compactao do solo. Quando determinada presso externa aplicada ao solo,

atravs de mquinas, equipamentos de transporte ou animais, podem ocorrer um

novo acomodamento e/ou arranjamento das partculas, diminuindo o espao areo

do solo, aumentando, assim, a densidade e a resistncia penetrao e, decorrente

disso, aumentando tambm a compactao (Soane, 1986; Horn & Lebert, 1994).

A matria orgnica do solo corresponde a um complexo sistema de

substncias, cuja dinmica governada pela adio de resduos orgnicos de

diversas naturezas e pela transformao contnua sob ao de fatores biolgicos,

qumicos e fsicos (Camargo et al., 1999).

A matria orgnica um dos principais agentes de agregao das partculas

do solo, sendo que quanto maior o teor de carbono orgnico, maior o ndice de

estabilidade de agregados no solo. Alm disso, o controle de processos erosivos

coloca os sistemas florestais como um dos maiores mantenedores do estado de

equilbrio em relao aos agregados. Tanto a serrapilheira, sobre o solo, quanto a

matria orgnica nos agregados atuam na diminuio dos processos erosivos de

forma decisiva. As gotas de chuva so amortecidas nessa camada de resduos, de

forma que a superfcie do solo no sofre o impacto direto das gotas. Com isso, os

agregados do solo no so desintegrados em suas partculas bsicas: areia, silte e

argila, evitando o desencadeamento do processo erosivo. Os resduos orgnicos

funcionam como obstculos para o caminhamento de excedentes hdricos,

reduzindo a velocidade da enxurrada (Castro Filho et al., 1998).

O teor de carbono orgnico total (COT) do solo, nesse contexto,

considerado um dos mais importantes indicadores da qualidade do solo por alterar

sua dinmica de nutrientes, propriedades fsicas e biolgicas e as caractersticas

produtivas do solo (Grapeggia Junior, 2000). Segundo Passos (2000), a matria

orgnica constitui-se em um dos principais reservatrios de carbono (C) no ciclo

global deste elemento, alm de atuar como um dos principais agentes na formao e

estabilizao dos agregados, conforme citado tambm por Castro Filho et al., (1998).

Entre tais agentes, ressalta-se ainda a ao da argila, slica coloidal, compostos

orgnicos, metais polivalentes, carbonato de clcio, xidos e hidrxidos de ferro e

13

alumnio (Silva & Mielniczuk, 1997). O incremento ou a diminuio de matria

orgnica em solos sob cultivo depende, sobretudo, dos contedos iniciais de matria

orgnica, bem como do sistema de cultivo adotado. No entanto, as taxas de declneo

podem ser reduzidas com algumas prticas de manejo (Anderson & Flanagan,

1989).

O tipo de cobertura vegetal implica de maneira direta em distintos

comportamentos relacionados s propriedades fsicas e qumicas do solo. Oliveira et

al. (1992) afirmam que a vegetao influi ativamente nos processos de formao dos

solos, propiciando condies favorveis s atividades biolgicas e,

conseqentemente, na origem de diferentes ecossistemas.

O processo de formao da serrapilheira, definida como camada superior do

solo rica em restos vegetais como folhas, galhos e outros restos vegetais, bem

caracterstico em ambientes florestais e contribui decisivamente para as

propriedades fsicas e qumicas do solo. Costa et al. (2000), avaliando o fluxo de

nutrientes em uma rea degradada aps dez anos de sua revegetao com

leguminosas arbreas, constataram que a rea estudada foi reabilitada pela adio

de carbono e nitrognio ao sistema e pelo restabelecimento do fluxo de nutrientes

atravs da deposio de serrapilheira. Segundo o mesmo autor, a dinmica do

ambiente florestal, envolvendo a camada de matria orgnica em decomposio que

se encontra sobre a superfcie do solo mineral, com sua microflora caracterstica e

com sua fauna, representa o critrio mais importante na distino entre solos

ocupados com florestas ou com culturas agrcolas.

Em regies cuja paisagem foi fortemente alterada pela ocupao humana, a

restaurao de reas degradadas se constitui em uma importante estratgia para

conservao e recuperao da diversidade biolgica (Lugo et al., 1993 e Young,

2000). Estudos realizados em florestas secundrias tm enfatizado que o histrico

de uso de uma rea exerce forte influncia sobre as caractersticas do processo de

regenerao posterior (aps abandono), afetando de maneira diferenciada os

recursos, a partir dos quais se dar esta regenerao (Aide et al., 1995; Mizrahi et

al., 1997; Holl, 1999, Pascarella et al., 2000). Assim, a restaurao da floresta tende

a ser mais lenta em reas que, antes do abandono, foram exploradas de maneira

intensiva e prolongada.

14

2.3. Variabilidade espacial de atributos do solo

As caractersticas e as propriedades dos solos apresentam variabilidades

que podem ser casuais ou facilmente explicadas pela anisotropia de seus processos

de formao (Guimares, 2000). Alguns autores admitem que diversos atributos do

solo podem apresentar dependncia espacial em escalas que variam da ordem de

poucas molculas a alguns quilmetros (White et al., 1997; Castrignano et al., 2000;

Yang et al., 2001).

Vrios estudos relatam que a variabilidade dos atributos fsicos do solo

apresenta correlao ou dependncia espacial (Reichardt, 1986; Machado, 1994;

Carvalho et al., 2002; Carvalho et al., 2003) e que atributos do solo, geralmente, no

ocorrem de maneira aleatria no espao, mas segundo um arranjo estrutural com

uma dimenso caracterstica, que seu domnio, e que corresponde distncia

dentro da qual h interdependncia dos valores medidos, ou seja, os atributos do

solo podem apresentar-se espacialmente correlacionados em determinada rea,

podendo o conhecimento desta dependncia espacial contribuir para o entendimento

sobre a influncia dos atributos e do manejo do solo sobre a produtividade das

culturas. Todavia, os mtodos tradicionais de classificao do solo e anlises

estatsticas no consideram essa questo (Trangmar et al., 1985).

Segundo Chen et al. (1995), o planejamento experimental e o nmero de

amostras devem considerar a variabilidade espacial existente no solo. Vieira (1997)

afirma que quando ocorre a variabilidade espacial para os atributos dos solos, a

amostragem simples ao acaso falha em detect-la, e, desta forma, esconde a

realidade do comportamento da varivel no solo. Segundo Davis et al. (1995), no

considerar a variabilidade do solo poderia acarretar erros em detectar diferenas

entre tratamentos, sendo que Ovalles & Collins (1988) sugerem que o conhecimento

da variabilidade das propriedades do solo essencial para produzir seguras

interpretaes, com o objetivo de produzir eficientes predies do seu desempenho

em locais especficos.

A metodologia da estatstica clssica considera as variaes que ocorrem

entre as amostras como aleatrias e casuais. Considera ainda que as variaes so

independentes e normalmente distribudas. Nessa abordagem, o coeficiente de

variao (CV), que mede a variabilidade em relao mdia, a medida que

resume a variabilidade do atributo, no distinguindo o nmero de amostras utilizada

15

e nem sua posio espacial. J, a metodologia da geoestatstica procura analisar a

variabilidade espacial explicada pela relao existente entre as amostras e a

variabilidade casual, fazendo com que as estimativas realizadas por esta

metodologia sejam mais precisas em relao estatstica clssica (Guimares,

2000). Em sntese, a geoestatstica incorpora, alm da anlise da distribuio

estatstica dos dados, as relaes espaciais entre estes, na forma de correlao

entre os pontos amostrados.

Dentro desse contexto, a geoestatstica vem despontando como uma

alternativa, propondo um mtodo de investigao da dependncia espacial e

temporal de atributos do solo, e vem sendo bastante empregada na Cincia dos

solos (Gontijo, 2003). E alguns estudos demonstram a aplicao da geoestatstica

na implantao e conduo da agricultura de preciso (Vieira, 2000; Bailey et al,

2001 e Mercante et al., 2003), conceito este abordado e definido por diversos

autores (Schueller, 1992; Goering, 1993; Searcy, 1995; Rawlins, 1996; Balastreire,

1998), referindo-se ao manejo de solo-planta-atmosfera, o qual se baseia em

princpios de gerenciamento agrcola de informaes sobre as variabilidades

(espacial e temporal) dos fatores de produo e da prpria produtividade.

A anlise geoestatstica permite detectar a existncia da variabilidade e

distribuio espacial das medidas estudadas e constitui importante ferramenta na

anlise e descrio detalhada dos atributos do solo (Vieira, 2000; Carvalho et al.,

2002; Vieira et al., 2002). A geoestatstica pode ser definida como uma coleo de

tcnicas para a soluo de problemas de estimativa envolvendo variveis espaciais

(ASCE, 1990) e tem sua base conceitual na interpretao espacial de uma varivel

regionalizada com realizao particular de uma funo aleatria.

A teoria de variveis regionalizadas foi desenvolvida por Matheron (1971),

atravs de trabalhos desenvolvidos em atividades de minerao. A base

geoestatstica est nesse conceito de varivel regionalizada associada a conceitos

de funes aleatrias e estacionaridade.

A varivel regionalizada Z(xk), para qualquer xi dentro da rea S, por sua vez,

pode ser considerada uma realizao do conjunto de variveis aleatrias {Z(xi), para

qualquer xi dentro de S}. Esse conjunto de variveis aleatrias definido como uma

funo aleatria e simbolizado por Z(xi) (Journel e Huijbregts, 1978).

De acordo com Guimares (2000) para que a geoestatstica possa ser

utilizada adequadamente, faz-se necessrio que algumas hipteses de

16

estacionaridade de uma funo aleatria Z(xi) sejam consideradas, dentre elas a

hiptese de estacionaridade de ordem 2 e a hiptese intrnseca.

A hiptese de estacionaridade de ordem 2 implica na existncia de uma

varincia finita dos valores medidos, Var {Z(x)} = Cov (0). Esta hiptese pode no ser

satisfeita para alguns fenmenos fsicos os quais tem uma capacidade infinita de

disperso. Para tais situaes, uma hiptese menos restritiva, a hiptese intrnseca,

pode ser aplicvel. Esta hiptese requer apenas a existncia e estacionaridade do

variograma, sem nenhuma restrio quanto existncia de varincia finita. Uma

funo aleatria intrnseca quando, alm de satisfazer a condio de

estacionariedade do primeiro momento estatstico ( ), tambm o

incremento {Z(x

m = )}x{Z( E i

i) - Z(xi+h)} tem varincia finita e no depende de xi para qualquer vetor

h.

Uma vez avaliadas as hipteses envolvidas, o semivariograma pode ser

definido. Em seus estudos, Guimares (1993); Vieira (1998); Souza (1992) e

Pannatier (1996) definiram o semivariograma clssico de Matheron como um mtodo

grfico que expressa a estrutura espacial da semivarincia.

A variabilidade espacial pode ser descrita a partir de autocorrelogramas

(estimativa de dependncia entre amostras vizinhas no espao quando se est

fazendo amostragem em uma direo), ou atravs de semivariogramas quando a

amostragem envolve duas direes (x, y). Estas funes determinam a dependncia

espacial das amostras (Vieira et al., 1983; Libardi et al., 1986; Reichardt et al., 1986),

sendo que, na geoestatstica, o semivariograma sempre o mtodo mais utilizado

por oferecer informaes mais precisas e abrangentes.

Supondo-se que a funo aleatria Z(xi) tenha valores esperados

E {Z(xi)} = m (xi) e E {Z(xi+h)} = m (xi+h) e varincias Var {Z (xi)}, e Var {Z (xi+h)},

respectivamente, para os locais xi e xi+h, e qualquer vetor h. Ento a covarincia

Cov (xi, xi+h) entre Z (xi) e Z (xi+h) definida por:

h)+xm()xm(-h)}+xZ()x{Z(E= h)+x,xC( iiiiii (eq. 01)

o variograma definido por:

}h)+x Z(- )x{Z( E = h)+x,x(2 2iiii (eq. 02)

17

e o semivariograma , por definio,

]h)+xZ(-)xE[Z( 1/2 = (h) 2ii (eq. 03) podendo ser estimado atravs de:

]h)+xZ(-)x[Z() N(h 21 = (h) 2ii

N(h)

1=i (eq. 04)

em que:

N(h) o nmero de pares de valores medidos Z(xi), Z(xi+h), separados pr um vetor h

(distncia entre as amostras).

O grfico de *(h) versus os valores correspondentes de h, chamado semivariograma, uma funo do vetor h e, portanto, depende de ambos, magnitude e

direo de h.

Alguns autores definem a funo semivariograma e sua aplicao prtica no

estudo da variabilidade espacial na Cincia do Solo. Vieira et al. (1983) descrevem o

semivariograma como uma das ferramentas da geoestatstica, utilizada para

determinar a variabilidade espacial de atributos do solo, expressando o grau de

dependncia espacial entre amostras por meio de seus parmetros, em um campo

especfico. Valeriano & Prado (2001) o definem como representao grfica da

funo de dependncia em relao distncia, atravs da qual se pode ajustar

modelos tericos de variabilidade espacial.

O valor da semivarincia mdia das amostras um estimador, sem

tendncia, da semivarincia mdia da populao, assumindo que a hiptese

intrnseca foi satisfeita. Quando o patamar atingido tem-se a varincia da

populao e independncia entre as amostras (Dourado Neto, 1989).

A geoestatstica uma ferramenta que permite a interpretao dos

resultados obtidos do estudo com base na estrutura da sua variabilidade natural,

considerando a existncia de dependncia espacial dentro do espao da

amostragem. Esta ferramenta permite estabelecer um modelo de semivariograma

que melhor descreva a variabilidade espacial dos dados, o qual ser utilizado no

processo de interpolao pelo mtodo da krigagem. A anlise da dependncia

espacial baseada na suposio de que medies separadas por distncias

18

pequenas so mais semelhantes umas s outras, que aquelas separadas por

distncias maiores (Silva et al., 2003).

O semivariograma, que o ajuste terico dos dados analisados a modelos

matemticos, um dos aspectos mais importantes da aplicao da teoria das

variveis regionalizadas. Davis et al. (1995) definem semivariograma como uma

ferramenta da geoestatstica, pautada na hiptese da estacionaridade da varincia,

sendo utilizado para descrever a dependncia espacial entre observaes, com

base na teoria das variveis regionalizadas.

Conhecido o semivariograma da varivel em estudo e havendo dependncia

espacial, pode-se interpolar valores em qualquer posio no campo de estudo, pelo

mtodo da krigagem, baseando-se na funo da dependncia espacial definida pelo

semivariograma (Vieira & Lombardi Neto, 1995). Segundo Ribeiro Jnior (1995) e

Camargo (1997), a vantagem deste interpolador, em relao aos outros, a de

incorporar o modelo da variabilidade espacial dos dados, permitindo que os critrios

de estimativa sejam baseados em condies estatsticas bem definidas, ou seja,

alm de ponderar pelas distncias euclidianas entre o ponto a ser estimado e os

demais pontos conhecidos, incorporam tambm a estrutura de variabilidade na

regio de estimao. Isto faz com que essa tcnica seja mais eficiente em relao s

outras tcnicas de interpolao, que adotam critrios subjetivos.

A krigagem pode ser definida como um mtodo para estimar, no espao, o

valor de uma varivel de interesse em um local no amostrado, usando, para isso,

dados obtidos em pontos adjacentes ou vizinhos. Para que esta ferramenta seja

usada necessrio que exista a dependncia espacial definida pelo semivariograma

(Salviano, 1996). A krigagem foi discutida por Vieira et al. (1983) e Trangmar et al.

(1985) e citada por Guimares (2000) como uma tcnica de estimao de valores de

uma varivel aleatria em locais no amostrados, usando as propriedades

estruturais do semivariograma e o conjunto de valores experimentais inicial.

O estimador de krigagem determina uma ponderao dos estimadores

amostrados, sendo os pesos calculados de forma a minimizar a varincia do erro de

predio, levando em considerao a configurao espacial da amostra (Braga,

1990) e, teoricamente, tem sido considerado o melhor mtodo de interpolao,

porque est baseada na metodologia de melhor estimador linear no tendencioso,

ou seja, uma combinao linear definida por uma mdia mvel que leva em conta a

estrutura de variabilidade encontrada para aquela varivel (medida), expressa pelo

19

semivariograma (ou, equivalentemente, funo de autocorrelao) e pela localizao

dos valores conhecidos (Lamparelli et al., 2001). Pontos prximos da posio a ser

interpolada levam maiores pesos que os mais distantes. A caracterizao da

variabilidade espacial essencial para um entendimento melhor das inter-relaes

entre propriedades do solo e fatores ambientais e surge como alternativa, conferindo

maior preciso s metodologias propostas pela estatstica clssica (Guimares,

2000).

Assim, a geoestatstica serve como uma ferramenta que auxilia uma

maximizao das informaes, influenciando na reduo dos efeitos da variabilidade

do solo sobre a produo (Trangmar et al., 1985), na eficincia do manejo e

desenvolvimento das culturas (Mulla et al., 1990) e tambm na estratgia de

amostragem e planejamento agrcola (Bhatti et al. 1991).

20

3. MATERIAL E MTODOS

3.1. Localizao e caracterizao da rea experimental

A rea de estudo localiza-se na Bacia Hidrogrfica do Itapemirim, sub bacia

do Crrego Horizonte, na rea da Escola Agrotcnica Federal de Alegre, situada no

distrito de Rive, Municpio de Alegre, a sudoeste do estado do Esprito Santo e

pertence a uma interface entre os ambientes Cachoeiro e Celina, segundo Lani

(1987) numa altitude mdia de 120 m em relao ao nvel do mar.

As coordenadas geogrficas da rea, considerando os quatro pontos

extremos das duas malhas amostrais, so para mata: 20 46 2,8S e 41 27

39,2W; 20 46 1,15 e 41 27 40,6; e pastagem: 20 45 59,6S e 41 27 30,0 W;

20 45 57,3 e 41 27 e 35,8. O clima predominante na regio quente e mido no

vero com inverno seco. A parte mais elevada do municpio apresenta clima tropical

mido com inverno seco, com maior ocorrncia de precipitao pluviomtrica entre

os meses de outubro e abril (IBGE, 1995). A rea est localizada dentro do Bioma

Mata Atlntica e sua vegetao natural se constitua de floresta estacional

semidecidual, com influncia direta da Serra do Capara.

O terreno escolhido situa-se na face sudeste de uma encosta, conforme

Figura 3. Nesta rea foi escolhido o tero mdio da rampa, formando basicamente

um compartimento homogneo na rea de pastagem com pedoforma convexa e na

rea de mata passando para levemente cncava na parte inferior esquerda,

conforme representao grfica na Figura 4. O relevo predominantemente

acidentado, com declividade mdia entre 30 a 45 graus.

21

A rea experimental apresenta duas coberturas vegetais, sendo uma delas

a pastagem de brachiria (Brachiaria Decumbens) com aproximadamente seis anos,

em substituio pastagem nativa de pernambuco (Paspalum maritimum), aps

arao com arado de aiveca de trao animal em nvel e correo do solo com

calcrio dolomtico somente na poca de plantio. O sistema de pastejo extensivo,

com mdia anual de 1,0 UA/ha, sendo uma maior concentrao observada nos

perodos de chuva, podendo chegar a 3,0 UA/ha, e uma menor concentrao (ou

retirada dos animais da rea) nos perodos mais secos. A segunda cobertura vegetal

compreende vegetao secundria em regenerao natural, h aproximadamente,

30 anos e os principais representantes do extrato arbreo so: o angico canjiquinha

(Peltophorium dubium), o ip-felpudo (Zeyhera tuberculosa), o jacar (Piptadenia

communis), o cinco-folhas (Sparattosperma vernicosum); no extrato arbustivo o

arranha-gato (Acacia spp. ); e nas reas mais abertas, a incidncia de capim

colonio (Panicum maximum Jacq.) 3.

Figura 3 - rea experimental na Escola Agrotcnica Federal de Alegre/ES sob pastagem ( direita)

e vegetao nativa em recomposio natural ( esquerda)

3 http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res94/res0194.html

22

O solo da rea foi classificado como Argissolo Vermelho-Amarelo, com

textura argilosa, segundo o Sistema Brasileiro de Classificao de Solos

(EMBRAPA, 1999). A densidade de partcula (Dp) do solo estudado, determinada

pelo mtodo do balo volumtrico (EMBRAPA, 1997), foi de 2,65 kg dm-3, valor

mdio referente s duas reas estudadas. Reichardt (1985) afirma que a densidade

de partculas pouco influenciada pelo manejo do solo e sua distribuio simtrica

para uma mesma classe de solo (Libardi et al., 1996).

Figura 4- Representao topogrfica da rea experimental com os pontos amostrados na pastagem

(PA) e vegetao nativa (VN) 3.2. Plano amostral

O experimento foi conduzido em duas reas prximas, divididas em malhas

regulares de 8 x 8 (64 pontos) e espaados de 10 m, sendo uma malha para cada

tipo de cobertura vegetal (Figura 5).

Para o processo de marcao dos pontos amostrados foram utilizados

equipamentos de topografia (Estao Total). Foram obtidas informaes

complementares de identificao dos pontos extremos por meio de aparelho de GPs

(Sistema de posicionamento global).

23

Figura 5- Esquema da malha amostral utilizada para as reas sob pastagem e vegetao nativa

Os dados foram levantados em campo, tanto na rea de pastagem como na

de vegetao nativa, no perodo de novembro de 2004 a janeiro de 2005, na estao

chuvosa da regio, cuja mdia de precipitao foi de 204,3 mm, segundo dados

levantados pela estao agro-climatolgica do CCA-UFES para o municpio de

Alegre - ES.

3.3. Amostragem e determinaes experimentais

3.3.1. Densidade do solo

Para avaliao da densidade do solo (Ds), foram utilizadas amostras

indeformadas retiradas em anel de ao de bordas cortantes (EMBRAPA, 1997),

introduzido no solo com auxilio do amostrador tipo Uhland at o preenchimento total

do anel, profundidade desejada (0-20 cm). O excesso de solo foi removido e aps

revestiram-se a parte superior e inferior do anel que continham a amostra de solo

com gaze, prendendo-a com um elstico. As amostras processadas foram levadas

para o laboratrio, secas em estufas na temperatura de 105 C, por um perodo de

24

aproximadamente 24 horas. Aps esse perodo, determinou-se a Ds (kg dm-3),

atravs da equao 05:

Ds = Vt

sM Eq. 05

em que:

Ms = massa da amostra de solo seca a 105C (kg); e

Vt = volume do anel (dm3).

3.3.2. Densidade de partculas

A avaliao da densidade de partculas (Dp) necessria para o clculo da

porosidade total (Pt), sendo obtida pelo mtodo do balo volumtrico (EMBRAPA,

1997). Para isso, pesaram-se 20 g de terra fina seca em estufa (TFSE) transferindo-

se a mostra para um balo volumtrico de 50 mL, aferido. Adicionou-se 25 mL de

lcool etlico ao balo com TFSE. Agitou-se o balo por 1 (um) minuto para facilitar a

penetrao do lcool nos capilares do solo. O balo foi deixado em repouso por 15

minutos, sendo completado com lcool etlico. Em seguida procedeu-se a leitura do

nvel de lcool na bureta (L). O volume de TFSE contido no balo volumtrico foi

determinado pela expresso: Vs = 50 - L. A densidade de partculas (Dp), em

kg dm-3, foi calculada usando a equao 06.

Dp = Vs

sM Eq. 06

em que:

Ms = massa da TFSE (kg); e

Vs = volume de slidos (dm3).

No presente estudo, foi encontrado um valor mdio para as duas reas em

estudo de 2,65 kg dm-3 para a profundidade avaliada.

25

3.3.3. Volume total de poros

O volume total de poros (VTP) foi obtido indiretamente atravs da relao

existente entre a Ds e a densidade de partculas (Dp) de acordo com EMBRAPA

(1997), obtida pela equao 07.

VTP = 100. Dp

Ds)-(Dp Eq. 07

em que:

VTP = porosidade total (%);

Ds = densidade do solo (kg dm-3); e

Dp = densidade de partculas (kg dm-3).

3.3.4. Microporosidade

Para estudo da microporosidade do solo (MiP), considerou-se como

microporosidade o teor volumtrico de gua retida no solo aps a aplicao de uma

tenso de 0,006 MPa. Foram utilizadas amostras indeformadas, retiradas, conforme

descrio para densidade do solo. No laboratrio, essas amostras aps saturadas

com gua durante aproximadamente 12 horas foram colocadas em placas de

cermica de 0,1 MPa (previamente saturadas), e submetidas suco de 0,006

Mpa, no aparelho extrator de Richards, determinando-se a MiP, atravs da equao

08.

MiP = 100. cb)-(a

Eq. 08

em que:

MiP = microporosidade do solo (%);

a = massa da amostra de solo submetida a uma presso de 0,006 MPa (kg);

b = massa da amostra de solo seca a 105C (kg); e

c = volume do cilindro (dm3).

3.3.5. Macroporosidade

O clculo da macroporosidade do solo (MaP), permite avaliar o volume do

solo ocupado por poros com dimetro maior que 0,05 mm, dado pela diferena entre

26

o volume total de poros e o volume de microporos (EMBRAPA, 1997), obtidos

atravs da equao 09.

MaP = VTP MiP Eq. 09

em que:

MaP = macroporosidade do solo (%);

VTP = volume total de poros (%);

MiP = microporosidade do solo (%).

3.3.6. Resistncia do solo penetrao

A resistncia do solo penetrao (RP), em MPa, foi obtida na profundidade

de 0 a 0,20 m, com a utilizao de penetrmetro de impacto (Stolf, 1991), atravs da

seguinte equao 09.

RP (MPa) = (5,40 + 65,258 . N) . 0,098 Eq. 10

em que:

N = nmero de impactos; e

0,098 = fator de converso da unidade em kgf cm-2 para MPa.

3.3.7. Umidade do solo

A umidade do solo (U) foi determinada no momento da amostragem da RP,

utilizando-se o mtodo termogravimtrico, em estufa a 105 110 C, conforme

EMBRAPA (1997).

3.3.8. Textura ou Granulometria

A textura ou a granulometria das amostras foi determinada conforme

EMBRAPA (1997). As amostras foram coletadas em campo com o auxlio de um

trado tipo holands, acondicionadas em sacos plsticos e secas ao ar por um

perodo mnimo de quarenta e oito horas. Aps este perodo, foram destorroadas e

27

passadas pela peneira com malha de 2 mm obtendo-se a terra fina seca ao ar

(TFSA). Determinaram-se os teores, em g kg-1, de areia grossa (AG), areia fina (AF),

silte (Sil) e argila total (Arg), em cada amostra de solo. Para a realizao da anlise

granulomtrica, utilizou-se a agitao mecnica rpida (12.000 rpm) e como agente

dispersante qumico o NaOH a 1 mol L-1. As fraes de areia grossa e areia fina

foram separadas, via peneiramento, utilizando, respectivamente, peneiras de malha

0,210 e 0,05 mm. As fraes argila e silte, que englobam partculas com tamanho

inferior a 0,053 mm, foram separadas por sedimentao, segundo a lei de Stokes.

Para obteno de cada uma das fraes, utilizaram-se as equaes 11, 12, 13 e 14.

Areia Grossa (g kg-1) = 50 . MAG Eq. 11

em que:

MAG = massa de areia grossa (g) retida na peneira de 0,210 mm

Areia Fina (g kg-1) = 50M . AF Eq. 12

em que:

MAF = massa de areia fina (g) retida na peneira de 0,053 mm

Argila total (g kg-1) = 1000 . ) 0,02 - (MArg Eq. 13

em que:

MArg = massa de argila total (g); e

0,02 = massa do dispersante qumico (g)

Silte (g kg-1) = total) Argila Fina Areia Grossa Areia( - 1000 ++ Eq. 14

3.3.9. Argila dispersa em gua

A argila dispersa em gua (ADA) foi determinada conforme EMBRAPA

(1997), a partir de TFSA, utilizando agitao mecnica rpida (12.000 rpm) e gua

destilada, obtendo-se, os teores de ADA, atravs da equao 15.

ADA (g kg-1) = 1000 . MADA Eq. 15

28

em que:

MADA = massa de argila dispersa em gua (g)

3.3.10. Grau de Floculao

O grau de floculao (GF) foi calculado pela equao 16.

GF(%) = 100 . total Argila

ADA)- total (Argila Eq. 16

Os teores de carbono orgnico total (COT) foram determinados utilizando-se

amostras de terra fina seca ao ar (TFSA), trituradas em almofariz e passados pela

peneira de 0,210 mm, por oxidao de matria orgnica por via mida, utilizando-se

soluo de K2Cr2O7 em meio cido (Yeomans e Bremner, 1988).

As anlises laboratoriais foram realizadas nos Laboratrios de Fsica de

Solo, Fisiologia Vegetal e Recursos Hdricos do CCA-UFES

3.3.11. Carbono Orgnico Total

Foram determinados os teores de Carbono Orgnico Total (COT) de

amostras de terra fina seca ao ar (TFSA) trituradas em almofariz e passados pela

peneira de 0,210 mm, por oxidao de matria orgnica por via mida, utilizando-se

soluo de K2Cr2O7 em meio cido (Yeomans e Bremner, 1988).

O procedimento metodolgico consistiu na pesagem de aproximadamente

0,20 g de cada amostra e, aps pesagem, as mesmas foram acondicionadas em

tubos de digesto, recebendo 5,0 ml de K2Cr2O7, 0,167 mol / L, e 7,5mL de H2SO4

concentrado e levadas ao bloco digestor a 170 C por 30 minutos. Aps o

resfriamento, o contedo dos tubos foi transferido para erlenmeyers de 125 mL,

utilizando-se gua destilada, completando o volume para aproximadamente 50 mL.

Em seguida, foram adicionados 2,0 ml de H3PO4 concentrado, aproximadamente

0,20 g de NaF e duas a trs gotas de soluo indicadora de ferroin.

Aps este procedimento, a titulao foi feita com Fe(NH4)2(SO4)2 0,25 mol/L. Foram

realizadas tambm provas em branco, com e sem aquecimento. O volume de sulfato

ferroso amoniacal gasto na titulao (V) foi calculado pela equao 17.

29

V = (Vbc Va). (Vbs Vbc) + (Vbc Va) Eq. 17

Vbs

em que:

Vbc = Volume gasto de Fe(NH4)2(SO4)2 na titulao do branco com

aquecimento (L);

Vbs = Volume gasto de Fe(NH4)2(SO4)2 na titulao do branco sem

aquecimento (L); e

Va = Volume gasto de Fe(NH4)2(SO4)2 na titulao da amostra (L)

Os teores de carbono orgnico total (COT), em g/Kg, foram calculados pela

equao 18.

COT = V.M .3 Eq. 18

msolo

em que:

M = Concentrao de Fe(NH4)2(SO4)2 (mol/L);

3 = 12[(3/2)(1/6)], sendo 12 = massa molar do carbono (g/mol); 3/2 = relao

de trs moles de CO2 produzidos para dois moles de Cr2O7 2- reduzidos;

1/6 = relao molar entre um mol de Fe2+ oxidado para seis moles de Cr2O7 2- reduzidos na titulao; e

msolo = massa da amostra de solo (kg).

3.4. Anlise exploratria descritiva

Com os dados dos atributos fsicos e Carbono Orgnico Total do solo foi

realizado um resumo estatstico, com medidas de posio e disperso, e uma

anlise exploratria dos dados, utilizando a parte estatstica do software Excel for

windows e o pacote estatstico Statistica.

Esta anlise verifica a normalidade dos dados e detecta os chamados

outliers, que nada mais so do que observaes extremas que destoam do conjunto

de dados, e alteram os valores de algumas medidas, como a mdia dos dados.

Conforme menciona Hoaglin et al. (1983), necessria uma medida de disperso

30

que seja insensvel a essas observaes o que, contrariamente amplitude e os

valores de desvio padro amostrais, a disperso dos quartis fornece (Jakob, 1999).

Utilizou-se o grfico boxplot, que composto por uma caixa dividida em quartis,

sendo que, os pontos alm dos limites crticos identificados so considerados

anormais.

Outro mtodo auxiliar na identificao dos outliers foi utilizado considerando

a amplitude interquartlica dos dados, que definida como sendo o valor do 3 quartil

menos o valor do 1 quartil, e os valores que esto abaixo do 1 quartil menos 1,50

da amplitude interquartlica ou acima do 3 mais 1,50 da amplitude sero os outliers

(Hoaglin et al., 1983).

Nos casos em que os atributos apresentaram observaes com valores

extremos, estas foram descartadas e, nessa situao, foram aplicados novamente

os procedimentos citados sem as observaes com valores extremos.

A normalidade dos dados foi verificada pelo software Statistica pelo mtodo

de Shapiro-Wilk, a 5% de significncia. Este mtodo tem como resultado o valor da

estatstica W, podendo variar de 0 a 1, e o valor de probabilidade (p-value), que

descreve quo duvidosa a idia de normalidade , tambm variando de 0 a 1.

Valores para W prximos a 1 e p-value altos caracterizam uma normalidade. A

estatstica W e o p-value desta devem ser analisados em conjunto (Jakob, 1999).

A verificao de normalidade dos dados tambm pode ser feita por meio

dos coeficientes de assimetria, que indica o grau de desvio ou afastamento da

simetria de uma distribuio, e curtose que mede o grau de achatamento de uma

curva em relao distribuio normal (Guimares, 1993). O software GS+

(Robertson, 1998) utiliza os coeficientes de assimetria e curtose prximos de zero

indicando aproximao com a distribuio da normal padro.

Como o experimento foi conduzido em malhas regulares localizadas em

reas declivosas, estudou-se a correlao dos atributos nas reas com as cotas de

cada ponto amostral. 3.5. Anlise exploratria espacial

Nesta anlise considerou-se a localizao espacial das amostras de cada

atributo. Utilizou-se, portanto, o grfico postplot construdo pelo programa Geocac

31

(Silva et al., 2003), onde cada valor foi associado a uma cor indicando a qual classe

de quartil pertence. Esse grfico constitui-se em um instrumento de verificao de

tendncias associadas s posies espaciais. Concentraes de cores iguais podem

indicar sub-regies e variaes gradativas ao longo de alguma direo podem

indicar a existncia de tendncias. Para atender a hiptese intrnseca no deve

haver padres neste grfico (Libardi et al., 1996).

O comportamento de cada varivel ao longo dos eixos da malha de

amostragem indica o chamado efeito proporcional. Para esta verificao

construram-se grficos de mdias versus desvio padres calculados em linhas e

colunas, para cada varivel. Este efeito est presente quando existe uma relao

entre mdia e varincia (Journel, 1988).

Nas variveis que apresentaram o efeito proporcional, que indica uma

tendncia e com isto a falta de estacionaridade dos dados, utilizou-se para o

refinamento o mtodo da mediana descrito por Silva et. al. (2003), conforme a

seguir: a) dispor os dados de acordo com sua posio na malha amostral; b) calcular

a mediana de cada linha e coluna, e c) subtrair de cada valor amostrado o valor da

mediana da linha e da coluna em que se encontra e adicionar, a cada valor

amostrado, o valor da mediana de todo o conjunto de dados. Outro procedimento

seguido foi o proposto por Vieira (2000), que consiste em utilizar o mtodo da

superfcie parablica de tendncia de grau dois e trabalhar com os resduos para

examinar se enquadram nas hipteses da estacionaridade ou intrnseca.

3.6. Anlise geoestatstica

A anlise de dependncia espacial baseada na suposio de que

medies separadas por distncias pequenas so mais semelhantes umas s

outras, que aquelas separadas por distncias maiores (Landim, 1998). A

geoestatstica foi utilizada para verificar a existncia e, neste caso, quantificar o grau

de dependncia espacial dos valores das variveis estudadas, a partir do ajuste de

funes tericas aos modelos de semivariogramas (esfricos, exponencial, linear,

linear com patamar e gaussiano). Com o ajuste de semivariogramas foi assumida a

suposio de estacionaridade fraca, hiptese intrnseca e definidos os parmetros

necessrios para a estimativa de valores para locais no amostrados.

32

A anlise geoestatstica foi realizada ajustando modelos tericos aos

semivariogramas experimentais utilizando o Software GS+ ( Robertson, 1998). A

semivarincia dos dados em funo da distncia de amostragem estimada atravs

da equao 19:

[ ])(2

)()()(

)(

11

2

hN

hxZxZh

hN

ii=

+= eq. 19

em que;

N(h) = o nmero de pares de valores medidos; e

Z(xi), Z(xi+h) = valores medidos na posio xi e xi+h, separados por um

vetor h.

O grfico de gama asterisco ( ) em funo da distncia (h) denominado

semivariograma. Do ajuste de um modelo matemtico aos valores tericos

determina-se:

- Efeito pepita (C0), ponto onde o semivariograma corta o eixo das

ordenadas, refletindo microestruturas ou variabilidade de pequena escala no

captada pela amostragem, ou seja, revelando a descontinuidade do semivariograma

para distncias menores do que a menor distancia entre as amostras.

- Patamar (C0 + C1), valor do semivariograma medida que h aumenta at

um valor mximo no qual se estabiliza, e aproximadamente igual varinci