ABSTRACT The identification of erosion-susceptible areas is fundamental for the adoption of soil conservation practices. Thus, the best way to estimate the spatial pattern of soil erosion must be identified, in which the process uncertainties are also taken into consideration. The purpose of this study was to evaluate the spatial and temporal uncertainty of soil loss under two scenarios of sugarcane harvest management: green cane (GC) and burnt cane (BC). The study was carried out on a 200-ha area, in Tabapuã, São Paulo State, Brazil. A regular 626-point sampling grid was established in the area, with equidistant intervals of 50 m and a final plant density of about 3.3 samples per ha. The probability that the soil loss would exceed the tolerable limit of 6.67 t ha-1 yr-1 was estimated for each management scenario and after the five harvests. The temporal uncertainty was determined by integrating the estimated annual probabilities, representing the harvests. Areas with soil loss risks above the threshold were identified based on probability maps, generated from the individual and combined dichotomous variables. Soil losses from the BC were highest, during all five harvests. With the exception of the 5th harvest and the entire cultivation cycle under GC, all soil loss estimates were spatially dependent. From the 4th harvest under GC, the probability of the soil loss exceeding the threshold was above 80 % in zero percent of the area, whereas, for BC, the probability exceeded 80 % in 40 % of the area. The production cycle allowed the delimitation of priority areas for the adoption of conservation practices in each management. In the BC, areas with steeper slopes were more likely to exceed the threshold with lower uncertainties.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi estimar os teores de óxidos de ferro (hematita e goethita) e caracterizar a cor e as assinaturas espectrais e magnéticas de solos do Cerrado de Goiás. Foram estudados seis Latossolos e um Cambissolo. As assinaturas espectrais e magnéticas foram determinadas por espectroscopia de reflectância difusa (ERD) e suscetibilidade magnética, respectivamente. Posteriormente, as curvas espectrais e os cálculos de derivativos secundários foram utilizados para determinar os conteúdos de hematita e goethita, além da cor dos solos após conversão em valores tristimulus. Os teores de hematita e goethita também foram obtidos por difratometria de raios-x, e a cor dos solos também foi avaliada em campo (carta de Munsell). Também foram determinados os valores de substituição isomórfica do ferro por alumínio e o índice de avermelhamento dos solos. A ERD pode ser utilizada para estimar os conteúdos de hematita e goethita, bem como a cor dos solos do Cerrado de Goiás. A assinatura espectral é capaz de apontar as principais características dos solos relacionadas aos conteúdos de matéria orgânica, óxidos de ferro, caulinita e gibbsita. A assinatura magnética, característica de solos ricos em óxidos de ferro (hematita e goethita), mostra o predomínio de minerais pedogenéticos.

Abstract: The objective of this work was to estimate the iron oxide contents (hematite and goethite) and to characterize the color and the spectral and magnetic signatures of Cerrado soils in the state of Goiás, Brazil. Six Oxisols and one Inceptisol were studied. Spectral and magnetic signatures were determined by diffuse reflectance spectroscopy (DRS) and magnetic susceptibility, respectively. Then, the spectral curves and the second derivative calculations were used to determine hematite and goethite contents, as well as soil color after conversion into tristimulus values. Hematite and goethite contents were also obtained by x-ray diffractometry, and soil color was also defined in the field (Munsell color chart). The values for the isomorphic substitution of iron by aluminum and the degree of redness were also determined. DRS can be used to estimate hematite and goethite contents, as well as the color of Cerrado soils in the state of Goiás. The spectral signature can point out the main soil properties related to the contents of organic matter, iron oxides, kaolinite, and gibbsite. The magnetic signature, characteristic of soils rich in iron oxides (hematite and goethite), shows the predominance of pedogenic minerals.

RESUMO As práticas de manejo utilizadas na cultura da cana-de-açúcar (cana crua - CC e cana queimada - CQ) interferem na dinâmica dos atributos e expressão magnética do solo. Foi estudado o potencial da suscetibilidade magnética como indicador de qualidade do solo em áreas sob cultivo de cana-de-açúcar. O experimento localiza-se em uma área limítrofe de material de origem, entre o Basalto do Grupo São Bento, Formação Serra Geral, e o Arenito do Grupo Bauru, Formação Adamantina. Foram coletadas 20 amostras de solo em dois sistemas de manejo (com e sem queima da cana-de-açúcar para colheita) na profundidade de 0,0-0,2 m. O solo foi classificado como Latossolo Vermelho Eutroférrico, textura muito argilosa. Foram avaliados os atributos químicos, físicos, emissão de CO2 e a suscetibilidade magnética (SM) do solo na terra fina seca ao ar (SMTFSA), fração total sand (SMAT) e fração argila (SMARG). A assinatura magnética expressa pela suscetibilidade magnética foi eficaz na identificação de mudanças nas características físicas, químicas e mineralógicas de Latossolos sob sistemas de colheita da cana-de-açúcar com e sem queima. As informações geradas neste trabalho podem balizar futuros estudos sobre a gênese de minerais com expressão magnética em ambientes e expostos a presença de fogo.

ABSTRACT Sugarcane management practices (unburned cane - UC and burned cane - BC) interfere with dynamics of soil magnetic properties. This study focused on determining the potential of magnetic susceptibility as soil quality indicator in areas under sugarcane cultivation. The experiment area is on the limit between basalt from São Bento Group, Serra Geral Formation, and sandstone from Bauru Group - Adamantina Formation. Twenty soil samples were collected from two management areas (burned and unburned sugarcane prior to harvest) at a depth range of 0.0-0.2 m. Local soil was classified as eutroferric Red Latosol (Oxisol), with highly clayey texture. Chemical and physical properties, CO2 emissions and magnetic susceptibility (MS) in air-dried fine earth (MSADFE), total sand fraction (MSTS) and clay fraction (MSCF). The magnetic signature from MS was effective in identifying changes of physical, chemical and mineralogical traits in Latosols under burned and unburned sugarcane crop. The information provided here can guide further studies on the genesis of minerals with magnetic expression in environments and exposed to fire burning.

A dificuldade em encontrar informações recentes sobre o comportamento espacial dos atributos dos solos na Região Amazônica tem sido preocupação de muitos pesquisadores. Em razão da grande dificuldade e dos custos para avaliar os atributos dos solos, têm-se utilizados métodos alternativos para predição de atributos do solo como a suscetibilidade magnética. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade espacial da suscetibilidade magnética (SM), os atributos físicos e químicos e determinar a densidade amostral de coleta em Argissolo Vermelho sob floresta nativa, Terra Preta Arqueológica (TPA) sob cultivo, e pastagem na região de Manicoré, Amazonas. Nessas áreas, foram estabelecidas malhas com dimensão de 70 × 70 m e demarcados pontos nessas malhas, espaçados a cada 10 m, totalizando 64 pontos. Esses pontos foram georreferenciados e, em seguida, realizaram-se as coletas de solo em cada ponto da malha nas camadas de 0,00-0,20 e 0,40-0,60 m para determinar atributos químicos (pH em água, matéria orgânica, P, K, Ca, Mg e acidez potencial), físicos (textura, macroporosidade, microporosidade, diâmetro médio ponderado, densidade do solo e densidade de partículas) e suscetibilidade magnética. Os dados foram submetidos à análise de variância, e as médias, comparadas pelo teste de Tukey a 5 %. Realizou-se a estatística descritiva. Para caracterizar a variabilidade, fez-se a geoestatística com uso de semivariograma escalonado. O alcance dos semivariogramas escalonados foi utilizado para determinar a densidade amostral mínima de coleta para estimar a variabilidade dos atributos estudados. As áreas de TPA e pastagem apresentaram maior variabilidade, apresentando menor alcance e maior densidade amostral (cinco pontos por hectare). A SM apresentou comportamento espacial similar aos atributos físicos e químicos estudados, sendo a densidade amostral da SM próxima à densidade amostral dos atributos nos ambientes estudados.

The difficulty in finding recent information on the spatial behavior of properties of soils in the Brazilian Amazon region has been a concern of many researchers. Due to the great difficulty and costs in assessing soil properties, alternative methods have been used for prediction, such as magnetic susceptibility. Thus, the objective of this study was to evaluate the spatial variability of magnetic susceptibility and of physical and chemical soil properties in an Argissolo Vermelho (Ultisol) from native forest, Archaeological Black Earth under cultivation, and pasture in the region of Manicore, Amazonas. Grids of 70 × 70 m were established in these areas, demarcating points at a regular 10 × 10 m spacing, for a total of 64 points. These points were georeferenced, and then soil samples were taken at each point of the grid in the 0.00-0.20 and 0.40-0.60 m layers for determination of chemical properties (pH in water, organic matter, P, K, Ca, Mg, and potential acidity), physical properties (texture, macroporosity, microporosity, weighted mean diameter, bulk density, and particle density), and magnetic susceptibility. The data were subjected to analysis of variance, and mean values were compared by the Tukey test at 5 %. Descriptive statistics were carried out, as well as geostatistics with the use of scaled semivariograms, for characterization of variability. The range of the scaled semivariograms was used to determine the minimum sampling density to estimate the variability of the properties under study. The area of Archaeological Black Earth and pasture exhibited greater variability, with a lower range and higher sampling density (five points per hectare). Magnetic susceptibility exhibited spatial behavior similar to the physical and chemical properties studied, with the magnetic susceptibility sampling density near the sampling density of the soil properties in the environments under study.

A escassez de informações sobre o comportamento espacial dos atributos dos solos na região amazônica tem sido preocupação de muitos pesquisadores. Assim, este trabalho teve como objetivos avaliar a variabilidade espacial de atributos químicos do solo e determinar a densidade amostral mínima para caracterizar a variabilidade desses atributos em cinco ambientes amazônicos. Este estudo foi realizado ao sul do Estado do Amazonas, em área com terra preta arqueológica (TPA), floresta, pastagem, agrofloresta e cana-de-açúcar. Nessas áreas, foram estabelecidas malhas de 70 × 70 m, com espaçamento regular de 10 m, totalizando 64 pontos em cada ambiente. Os solos foram coletados na profundidade de 0,0-0,10 m. Foram determinados os atributos químicos (pH em água, MO, P, K, Ca, Mg, H+Al, SB, CTC e V). Os dados foram analisados utilizando-se técnicas de estatística descritiva e geoestatística. Grande parte dos atributos estudados apresentou estrutura de dependência espacial. O modelo esférico foi o que melhor se ajustou aos atributos químicos nos diferentes ambientes, onde somente a cana-de-açúcar evidenciou melhor ajuste ao modelo exponencial. As áreas de TPA e cana-de-açúcar mostraram maior heterogeneidade dos atributos químicos do solo, apresentando menor alcance e maior densidade amostral, e a área com floresta e agrofloresta apresentaram menor variabilidade dos atributos químicos.

The lack of information concerning the variability of soil properties has been a major concern of researchers in the Amazon region. Thus, the aim of this study was to evaluate the spatial variability of soil chemical properties and determine minimal sampling density to characterize the variability of these properties in five environments located in the south of the State of Amazonas, Brazil. The five environments were archaeological dark earth (ADE), forest, pasture land, agroforestry operation, and sugarcane crop. Regular 70 × 70 m mesh grids were set up in these areas, with 64 sample points spaced at 10 m distance. Soil samples were collected at the 0.0-0.1 m depth. The chemical properties of pH in water, OM, P, K, Ca, Mg, H+Al, SB, CEC, and V were determined at these points. Data were analyzed by descriptive and geostatistical analyses. A large part of the data analyzed showed spatial dependence. Chemical properties were best fitted to the spherical model in almost all the environments evaluated, except for the sugarcane field with a better fit to the exponential model. ADE and sugarcane areas had greater heterogeneity of soil chemical properties, showing a greater range and higher sampling density; however, forest and agroforestry areas had less variability of chemical properties.

A carência de informações referentes a levantamento de solos na região sul do Amazonas é muito grande. O uso de ferramentas, como a geoestatística, pode auxiliar no melhor planejamento, uso e manejo desses ambientes. Neste trabalho, objetivou-se utilizar semivariogramas escalonados no planejamento amostral de atributos físicos do solo em ambientes na região Sul do Amazonas. Foram selecionadas cinco áreas, localizadas ao sul do Estado do Amazonas, com diferentes usos: floresta, terra preta arqueológica (TPA), pastagem, cana-de-açúcar e agrofloresta. Nessas áreas, foram estabelecidas malhas regulares contendo 64 pontos espaçados de 10 m entre si. Determinaram-se composição granulométrica, resistência do solo à penetração, umidade, densidade do solo e das partículas, macro e microporosidade, porosidade total e estabilidade dos agregados em água, nas profundidades de 0,0-0,20 m. Foram realizadas análises estatísticas descritivas e geoestatística. O ambiente que necessitou de menor densidade amostral foi o de pastagem e o que demonstrou a necessidade de maior densidade amostral foi o de floresta. Concluiu-se que os ambientes manejados evidenciaram diferenças nos seus atributos físicos em relação à área de floresta, com destaque a área com TPA que se apresentou melhor fisicamente em relação aos demais. Os atributos físicos avaliados apresentaram estrutura de dependência espacial com pequena variação na sua variabilidade da floresta para os demais ambientes, e o uso do parâmetro alcance do semivariograma se evidenciou eficiente para determinar a densidade amostral ideal.

There is a great lack of information from soil surveys in the southern part of the State of Amazonas, Brazil. The use of tools such as geostatistics may improve environmental planning, use and management. In this study, we aimed to use scaled semivariograms in sample design of soil physical properties of some environments in Amazonas. We selected five areas located in the south of the state of Amazonas, Brazil, with varied soil uses, such as forest, archaeological dark earth (ADE), pasture, sugarcane cropping, and agroforestry. Regular mesh grids were set up in these areas with 64 sample points spaced at 10 m from each other. At these points, we determined the particle size composition, soil resistance to penetration, moisture, soil bulk density and particle density, macroporosity, microporosity, total porosity, and aggregate stability in water at a depth of 0.00-0.20 m. Descriptive and geostatistical analyses were performed. The sample density requirements were lower in the pasture area but higher in the forest. We concluded that managed-environments had differences in their soil physical properties compared to the natural forest; notably, the soil in the ADE environment is physically improved in relation to the others. The physical properties evaluated showed a structure of spatial dependence with a slight variability of the forest compared to the others. The use of the range parameter of the semivariogram analysis proved to be effective in determining an ideal sample density.

A avaliação e adequação do potencial agrícola são realizadas com base na visão unidimensional do perfil do solo, porém a produção sustentável tem estimulado estudos sobre técnicas e métodos de avaliação do potencial agrícola em escalas detalhadas, que sejam mais rápidos e precisos. Assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o potencial da suscetibilidade magnética do solo na identificação de compartimentos da paisagem em escala detalhada na região de Jaboticabal (SP). A área estudada possui duas curvaturas de relevo: côncava e linear, sendo subdividida em três compartimentos da paisagem: encosta superior (ES), meia encosta (ME) e encosta inferior (EI). Foram amostrados 20 pontos em cada compartimento, de forma aleatória, a partir de um banco de dados composto por 207 amostras oriundas de um gradeado amostral regular instalado em cada compartimento da paisagem. Foram avaliados os atributos físicos e químicos, a emissão de CO2 (FCO2) e a suscetibilidade magnética (SM), representada por: suscetibilidade magnética da terra fina seca ao ar (SM TFSA), da fração areia total (SM AT) e da fração argila (SM ARG), na profundidade de 0,00 - 0,15 m. Os resultados, obtidos por meio da análise de componentes principais, demonstraram que a SM é um importante atributo, capaz de ser empregado na identificação dos compartimentos da paisagem, pois a correlação desse atributo dentro do primeiro componente principal foi alta. A análise de cluster, método hierárquico, permitiu identificar dois grupos, segundo as variáveis selecionadas por meio da análise de componentes principais, entre os quais três das seis variáveis selecionadas correspondem à suscetibilidade magnética. A distinção dos compartimentos da paisagem na análise de componentes principais foi similar à do agrupamento formado na análise de cluster utilizando-se somente os atributos de maior poder discriminatório. A submissão da SM TFSA, SM AT e SM Arg à análise de cluster possibilitou a formação de três grupos que concordam com a divisão de compartimentos estabelecida em campo. O agrupamento observado na análise de cluster evidencia a possibilidade de a SM ser utilizada como ferramenta que facilite a identificação de compartimentos da paisagem e viabilize o mapeamento de áreas mais homogêneas em locais semelhantes.

The agricultural potential is generally assessed and managed based on a one-dimensional vision of the soil profile, however, the increased appreciation of sustainable production has stimulated studies on faster and more accurate evaluation techniques and methods of the agricultural potential on detailed scales. The objective of this study was to investigate the possibility of using soil magnetic susceptibility for the identification of landscape segments on a detailed scale in the region of Jaboticabal, São Paulo State. The studied area has two slope curvatures: linear and concave, subdivided into three landscape segments: upper slope (US, concave), middle slope (MS, linear) and lower slope (LS, linear). In each of these segments, 20 points were randomly sampled from a database with 207 samples forming a regular grid installed in each landscape segment. The soil physical and chemical properties, CO2 emissions (FCO2) and magnetic susceptibility (MS) of the samples were evaluated represented by: magnetic susceptibility of air-dried fine earth (MS ADFE), magnetic susceptibility of the total sand fraction (MS TS) and magnetic susceptibility of the clay fraction (MS Cl) in the 0.00 - 0.15 m layer. The principal component analysis showed that MS is an important property that can be used to identify landscape segments, because the correlation of this property within the first principal component was high. The hierarchical cluster analysis method identified two groups based on the variables selected by principal component analysis; of the six selected variables, three were related to magnetic susceptibility. The landscape segments were differentiated similarly by the principal component analysis and by the cluster analysis using only the properties with higher discriminatory power. The cluster analysis of MS ADFE, MS TS and MS Cl allowed the formation of three groups that agree with the segment division established in the field. The grouping by cluster analysis indicated MS as a tool that could facilitate the identification of landscape segments and enable the mapping of more homogeneous areas at similar locations.