ABSTRACT Agricultural practices promote alterations in the physical properties of the soil, causing changes in its bulk density, porosity, distribution of pore diameter and water retention, which influences the availability to the plants. Precision agriculture acts as a tool that assists in soil management, favoring agricultural yield. The objective of this study was to evaluate the influence of the spatial variability of the physical attributes of a Spodosol on sugarcane yield. Soil sampling and crop yield evaluations were performed at 90 randomly chosen points in the experimental area. Disturbed and undisturbed samples were collected in the soil layers of 0.00-0.20 and 0.20-0.40 m to analyze the attributes: particle size, bulk density, field capacity, total porosity, macroporosity and microporosity. The highest sugarcane yields were observed in regions with more aerated soil, with lower bulk density and higher total porosity, and with greater water retention capacity in the 0.00-0.20 m layer. It was not possible to detect spatial dependence for the granulometric fractions of the soil with the sampling scheme used, except for the clay in the 0.20-0.40 m layer. The spherical model was the one that best fitted to the set of data of the studied variables.

RESUMO As práticas agrícolas promovem alterações nas propriedades físicas do solo, ocasionando modificações na sua densidade, porosidade, na distribuição do diâmetro dos poros e na retenção de água pelo solo que influencia na disponibilidade às plantas. A agricultura de precisão atua como uma ferramenta que auxilia no manejo do solo favorecendo a produtividade agrícola. Dentro desta lógica, o objetivo do presente estudo foi avaliar a influência da variabilidade espacial dos atributos físicos de um Espodossolo na produtividade da cultura de cana-de-açúcar. As amostragens do solo e da produtividade da cultura foram realizadas em 90 pontos escolhidos aleatoriamente na área experimental. Foram coletadas amostras deformadas e não deformadas nas camadas de solo de 0,00-0,20 e 0,20-0,40 m, a fim de analisar os atributos: textura, densidade do solo, umidade na capacidade de campo, porosidade total, macro e microporosidade. As maiores produtividades de cana-de-açúcar foram observadas em regiões com solo mais aerado, com menor densidade do solo e maior porosidade total, e com maior capacidade de retenção de água na camada de 0,00-0,20 m. Não foi possível detectar dependência espacial para as frações granulométricas do solo com o esquema de amostragem utilizado, exceto para a argila na camada de 0,20-0,40 m. O modelo esférico foi o que melhor se ajustou ao conjunto dos dados das variáveis estudadas.

ABSTRACT Soil management carried out in areas with sugarcane production causes changes in the soil physical attributes, and geostatistics makes it possible to study the behavior of the spatial distribution of these variations. This study aimed to evaluate the behavior of the spatial distribution of sugarcane yield averages according to the altitude and soil physical attributes along a transect in Goiana, Pernambuco, Brazil. Sugarcane yield averages, altitudes, and soil physical attributes, such as soil bulk density, total porosity, micro and macro porosity, sand (total, coarse, and fine), silt, and clay, in the 0.00-0.20 and 0.20-0.40 m soil layers were determined at 20 m intervals along the transect characterized by a toposequence of Ultisols and Spodosols. Exploratory data analysis was performed with the aid of descriptive statistics. The analysis of spatial dependence was performed using geostatistics. Pairs of semivariances were obtained using the GS+ software. The development and adjustment of the semivariograms were performed using the GEOEAS geostatistical tool. The highest contents of the finest soil particles were found in the lowest sections of the transect, in the 0.20-0.40 m soil layers. The highest amount of macropores was observed in the subsurface soil layer. The areas with the lowest amount of micropores showed the lowest average sugarcane yield, around 32.00 t.ha-1. The geostatistical model that best fitted the data set was the spherical model.

RESUMO O manejo do solo em áreas com produção de cana-deaçúcar ocasiona modificações nos atributos físicos do solo, e a geoestatística permite estudar o comportamento de distribuição espacial destas variações. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento da distribuição espacial da produtividade média da cana-de-açúcar, da altitude e dos atributos físicos do solo ao longo um transecto, localizado no município de Goiana, estado de Pernambuco, Brasil. A produtividade média da cana-de-açúcar, a altitude e os atributos físicos do solo: densidade do solo, porosidade total, micro e macro porosidade, areia (total, grossa e fina), silte e argila, nas camadas de 0,00-0,20 e 0,20-0,40 m de profundidade, foram quantificados em 145 pontos com intervalos de 20 m entre os pontos ao longo do transecto caracterizado por uma toposequência de Argissolo e Espodossolo. A análise exploratória dos dados foi realizada por meio da estatística descritiva. A análise de dependência espacial foi realizada por meio da geoestatística. Os pares das semivariâncias foram obtidos utilizando o programa GS+. A construção e o ajuste dos semivariogramas foram realizados utilizando a ferramenta geoestatística GEOEAS. Os maiores conteúdo de argila e silte foram verificados nos trechos mais baixos do transecto, na camada de 0,20-0,40 m. O maior conteúdo de macroporos foi observado na camada subsuperficial do solo. Os trechos com menor conteúdo de microporos, apresentaram menor produtividade média da cana-de-açúcar, em torno de 32,00 t.ha-1. O modelo geoestatístico que melhor se ajustou ao conjunto dos dados foi o esférico.

ABSTRACT Various attributes are often required to build soil quality indicators. However, determining these attributes is time-consuming and requires several specific devices. Thus, it is desirable to develop indexes that express soil quality based on easily determined attributes. The objective of this study was to investigate the spatial variability of the S index and its correlation with other physical and chemical soil attributes to generate a pedotransfer function for estimating the S index. A georeferenced sampling mesh covering 1.4 ha and employing 71 points was installed. The soil samples were collected in 0.00–0.15 m and 0.15–0.30 m deep layers to determine the physical and chemical attributes. The results indicated that the S index was correlated with porosity, carbon stocks, cation exchange capacity, and particle size fractions. However, macroporosity, microporosity, and sand content were the most suitable attributes for the construction of pedotransfer functions. A principal component analysis indicated that the S index was representative of 9.4% and 11.5% of the total variability in the dataset in the respective soil layers. Spherical semivariogram models showed that the S index was spatially dependent and ranged between 84–188 m. The S index maps estimated by the pedotransfer function resemble the observed S values; therefore, the function can be applied in spatial variability studies.

Summary: The cocoa provides significant levels of carbon (C) and nitrogen (N) by the leaf litter; the change of agronomic management causes variation in the contents of these elements in the soil. The objective was to evaluate the variations of the isotopes of δ13C and δ15N between two types of cocoa (CCN51 and Nacional), located in three soil orders in the province of El Oro, Ecuador. Thirty soil samples of 0.30 m deep and 25 samples of leaf litter were taken and the abundance of the isotopes of δ13C and δ15N were analyzed. The data were analyzed including two factors, cocoa types (CCN51 and National) and order of soils (Alfisol, Entisol and Inceptisol). The results showed that the ranges of the isotope of δ13C in soil were -23.81% (CCN51, Entisol) to -26.46% (National, Entisol) and in leaf litter -27.21% (CCN51, Alfisol) to -29.86% (National, Inceptisol). The ranges of the isotope of δ15N in soil were of 7.96% (National, Entisol) and 10.48% (National, Alfisol) and in leaf litter of 4.85% (National, Entisol) to 8.38% (CCN51, Alfisol). The averages of the δ13C in the soil were plants type C3. The values of δ15N in litter and soil was an indicator of low incidence of fertilizers nitrogenous origin inorganic in National and high mineralization of N in CCN51.

Resumen: El cacao aporta niveles significativos de carbono (C) y nitrógeno(N) por las hojarascas; el cambio de manejo agronómico ocasiona variación en los contenidos de estos elementos en el suelo. El objetivo fue evaluar las variaciones de los isotopos de δ13C y δ15N, entre dos tipos de cacao (CCN51 y Nacional), localizados en tres órdenes de suelo en la provincia de El Oro, Ecuador. Se tomaron 30 muestras de suelo a 0.30 m de profundidad y 25 muestras de hojarasca y se analizó la abundancia de los isótopos de δ13C y δ15N. Los datos se analizaron considerando dos factores, tipos de cacao (CCN51 y Nacional) y orden de suelos (Alfisol, Entisol e Inceptisol). Los resultados muestran que los rangos del isotopo de δ13C en suelo fueron de -23.81% (CCN51, Entisol) a -26.46% (Nacional, Entisol) y en hojarasca de -27.21% (CCN51, Alf isol) a -29.86% (Nacional, Inceptisol). Los rangos del isotopo de δ15N en suelo fueron de 7.96% (Nacional, Entisol) y 10.48% (Nacional, Alfisol) y en hojarasca de 4.85% (Nacional, Entisol) a 8.38% (CCN51, Alfisol). Los promedios del δ13C en el suelo correspondieron a plantas tipo C3. Los valores de δ15N en suelo y hojarasca fue un indicador de baja incidencia de fertilizantes nitrogenados de origen inorgánico en Nacional y de alta mineralización alta del N en CCN51.

With the objective of updating the criteria on agrarian sustainability of it is proposed the adaptation of a method from 3 labor frameworks for measuring agricultural systems sustainability. It was established a systematic review of the scientific information, with an assessment instrument (surveys) or type of sample (soil, water or biomass) to be taken from agricultural systems. The criteria are structured at the farm level, where the soil resource, water management, diversity of production, education and training are considered to be of higher incidence in the sustainability, producing indicators approved by a panel of experts whose contribution is validated with the coefficient alpha of Cronbach. Weight assignment to the indicators is contributed according to the scientific literature, it continues with the linear normalization of 0 to 1; In addition an analysis of main components is proposed to reduce indicators and to perform radial graphs for its examination by domains and criteria with the purpose of improving its qualification in the future.

Con el objetivo de actualizar los criterios sobre la sostenibilidad agraria se propone la adaptación un método a partir de tres marcos de trabajo para la medición de la sostenibilidad de sistemas agrarios. Se estableció una revisión sistemática de la información científica, con el instrumento de evaluación (encuestas) o tipo de muestra (suelo, agua o biomasa) a tomar de los sistemas agrarios. Los criterios se estructuran a nivel de finca, donde el recurso suelo, manejo del agua, diversidad de la producción, educación y capacitación se consideran de mayor incidencia en la sostenibilidad, se generan indicadores aprobados por un panel de expertos cuyo aporte es validado con el coeficiente de Alpha de Cronbach. Se aporta la asignación de pesos a los indicadores en función de la literatura científica, prosigue con la normalización lineal de 0 a 1; además se propone un análisis de componentes principales para reducir indicadores y realizar gráficos radiales para su examen por dominios y criterios con la finalidad de mejorar su calificación en el futuro.

A capacidade erosiva das chuvas pode ser expressa por um índice e o conhecimento desse permite recomendar práticas de manejo e conservação do solo, visando reduzir a erosão hídrica. Os objetivos deste trabalho foram calcular diversos índices de erosividade das chuvas de Lages, SC, e identificar o melhor entre eles, bem como conhecer a distribuição temporal dele. A pesquisa foi realizada no Centro de Ciências Agroveterinárias de Lages, SC, utilizando-se pluviogramas diários de 1989 a 2012. Com auxílio do programa computacional Chuveros, foram obtidos 107 índices de erosividade com base na intensidade máxima em 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 135, 150, 165, 180, 210, 240 min de duração e na combinação dessas intensidades com a energia cinética obtida pelas equações de Brown & Foster, Wagner & Massambani e Wischmeier & Smith. Os índices do período de 1993 a 2012 foram correlacionados com as respectivas perdas de solo da parcela-padrão da Equação Universal de Perda de Solo (USLE), de forma a selecionar o índice de erosividade para a região. As chuvas erosivas corresponderam a 83 % do volume total anual médio de 1.533 mm. O índice de erosividade (fator R) das chuvas recomendado para Lages é o EI30, cujo valor médio anual é 5.033 MJ mm ha-1 h-1; desse valor, 66 % ocorre entre setembro e fevereiro. A erosividade média anual tem período de retorno estimado em dois anos, com 50 % de probabilidade de ocorrência.

The erosive capacity of rainfall can be expressed by an index and knowing it allows recommendation of soil management and conservation practices to reduce water erosion. The objective of this study was to calculate various indices of rainfall erosivity in Lages, Santa Catarina, Brazil, identify the best one, and discover its temporal distribution. The study was conducted at the Center of Agricultural and Veterinary Sciences, Lages, Santa Catarina, using daily rainfall charts from 1989 to 2012. Using the computer program Chuveros , 107 erosivity indices were obtained, which were based on maximum intensity in 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 135, 150, 165, 180, 210, and 240 min of duration and on the combination of these intensities with the kinetic energy obtained by the equations of Brown & Foster, Wagner & Massambani, and Wischmeier & Smith. The indices of the time period from 1993 to 2012 were correlated with the respective soil losses from the standard plot of the Universal Soil Loss Equation (USLE) in order to select the erosivity index for the region. Erosive rainfall accounted for 83 % of the mean annual total volume of 1,533 mm. The erosivity index (R factor) of rainfall recommended for Lages is the EI30, whose mean annual value is 5,033 MJ mm ha-1 h-1, and of this value, 66 % occurs from September to February. Mean annual erosivity has a return period estimated at two years with a 50 % probability of occurrence.

No Brasil, a cultura do feijoeiro é uma das mais representativas explorações agrícolas, não só pela área de cultivo, como também pelo valor econômico de sua produção. No ano agrícola de 2006/07, no município de Selvíria (MS), foi analisada a produtividade de grãos do feijoeiro, em função de alguns atributos físicos de um Latossolo Vermelho distroférrico, em sistema de cultivo mínimo e irrigado com pivô central. Este trabalho objetivou avaliar, dentre os atributos físicos do solo, sob cultivo mínimo, aqueles que melhor expliquem, pela correlação de Pearson e espacialmente, a variabilidade da produtividade de grãos de feijão. Para tanto, foi instalada uma malha geoestatística, para a coleta de dados do solo e da planta, com 117 pontos amostrais, numa área de 2025 m² e declive homogêneo de 0,055 m m-1, 5%. Os resultados mostraram que houve baixa produtividade de grãos do feijoeiro, ocorrida provavelmente por causa de uma menor densidade de plantas que esse sistema proporcionou. Dessa forma, para o sistema de cultivo mínimo do solo, a produtividade de feijão pôde ser explicada, em função da porosidade total e da densidade do solo.

In Brazil, common bean is in one of the most representative economic crops, not only because of its growing area but also because of the economic value of its production. In the crop year 2006/07, in Selvíria (MS), we analyzed the common bean yield as a function of some physical attributes of a Typic Acrustox in minimum tillage and center pivot irrigation system. The aim of this work was to evaluate among the soil physical attributes, under minimum tillage, those that better explain the variability of bean yield using the Pearson and spatial correlations,. A geostatistical grid was installed to collect data from soil and plants, with 117 sampling points in an area of 2025 m² and homogeneous slope of 0.055 m m-1. The results showed a low yield of bean, which occurred probably due to a lower density of plants that the system provided. Thus, for the minimum tillage system, the bean yield could be explained as a function of total porosity and bulk density.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a rugosidade e a tortuosidade da superfície do solo, preparado com diferentes doses de resíduo cultural de milho, e relacioná-las com o volume de chuva simulada. Em um Cambissolo, em La Coruña, Espanha, em agosto de 2005, avaliou-se a rugosidade superficial, no preparo mínimo sob chuva simulada, com as doses de 0, 2, 4, 6 e 8 t ha-1 de resíduo de milho picado e semi-incorporado ao solo. Aplicaram-se oito testes de chuva simulada, com 65 mm h-1 e 60 min cada um. A rugosidade e a tortuosidade, ao acaso, foram menores do que na condição linear e, as desta condição foram menores do que na condição original. A redução da rugosidade e da tortuosidade, em decorrência das chuvas, diminuiu com o aumento da dose de resíduo de milho. A rugosidade superficial foi mais fortemente influenciada quando se eliminou o efeito da declividade do terreno do que quando se eliminaram, simultaneamente, os efeitos da declividade e das marcas de preparo do solo para o seu cálculo.

The objective of this work was to determine the surface roughness and the tortuosity of the soil tilled with different doses of corn residues, and to relate them to simulated rainfall volume. In an Inceptisol, in La Coruña, Spain, in August of 2005, the surface roughness and tortuosity were evaluated in the minimum soil tillage system under simulated rain, with the doses 0, 2, 4, 6, and 8 t ha-1 of corn residues semi-incorporated to the soil for manual tillage. Eight tests of simulated rain were applied, with 65 mm h-1 and 60 min each one. The surface roughness and tortuosity were determined before the application of the residue, immediately after the soil tillage and immediately after the 1st, 2nd, 4th, 6th and 8th tests of the rain. The reduction of the roughness and of the tortuosity, due to rain, decreased with the increase of corn residues doses. The superficial roughness was more strongly influenced, when the effect of land steepness was eliminated, than when were eliminated, simultaneously, the effects of steepness and of tillage marks for this calculate.

O experimento foi desenvolvido em casa de vegetação a fim de comparar a eficiência de quatro métodos de extração: Mehlich-3, Mehlich-1, DTPA e ABDTPA em avaliar o conteúdo de Cu disponível para o milho e soja. Utilizaram-se 61 amostras superficiais de solo de diversas regiões do Estado de São Paulo para o experimento de milho e 59 para o de soja. Adicionou-se o Cu somente nas amostras de solo que apresentaram baixos teores desse elemento (<0,2 mg.dm-3), extraídos com DTPA, em dois tratamentos: completo - que recebeu todos os nutrientes e mais 1 mg.dm-3 de Cu na forma de sulfato de cobre, e completo menos Cu - que não recebeu aplicação de Cu; amostras que exibiram altos teores de Cu não foram enriquecidas com esse elemento. Verificou-se em todos os tratamentos que as soluções de AB-DTPA e Mehlich-3 apresentaram maior capacidade de extração para o milho, embora para a soja tenha sido a de Mehlich-3. As correlações entre os teores de Cu no solo, extraídos pelos diferentes métodos, foram muito significativas (p > 0,01) e sempre superiores para o milho. Considerando as correlações entre Cu, extraído do solo, e a concentração de Cu, na parte aérea das plantas, o Mehlich-3 foi o método mais eficiente em avaliar a disponibilidade desse elemento para as plantas de milho e soja.

This study was conducted in a greenhouse with the purpose of comparing the efficiency of Mehlich-3, Mehlich-1, DTPA and AB-DTPA extractants in assessing Cu availability for maize and soybean. For the experiment with maize, 61 topsoil samples from different representative sites of São Paulo State were utilized, whereas for the soybean experiment 59 topsoil samples were employed. Nutrients were applied to the soil samples as follows: (i) in those with low Cu contents (<0.2 mg.dm-3 Cu as extracted by DTPA) two treatments were considered: complete, with all nutrients and Cu-enriched, using CuSO4, and no Cu-enrichment; and (ii) samples exhibiting Cu contents higher than 0.2 mg.dm-3 were not enriched with Cu. Considering all the samples, the AB-DTPA and Mehlich-3 methods showed more Cu extractability under maize, whereas under soybean the Cu extractability was higher for Mehlich-3. Very significant correlations between different methods were found, though correlation coefficients for all pairs of extractants were higher under maize. Taking into account both, Cu-enriched and no Cu-enriched treatments, the Mehlich-3 method was found to be more appropriate to explain the copper concentrations in the aerial part of maize and soybean.

El presente trabajo se llevó a cabo en invernadero con el objetivo de comparar la eficacia de cuatro métodos de extracción: Mehlich-3, Mehlich-1, DTPA y AB-DTPA para evaluar el contenido de Cu disponible para maíz y soja. Se emplearon 61 muestras superficiales de suelo de diversas regiones del Estado de São Paulo para el experimento de maíz y 59 para soja. Se aplicaron nutrientes a las muestras de suelo de tal modo que aquellas que presentaban contenidos de Cu bajos (<0,2 mg.dm-3) extraídos con DTPA, se separaron en dos tratamientos: completo - que recibió todos los nutrientes e además 1 mg.dm-3 de Cu en la forma de sulfato de cobre y completo menos cobre que no recibió Cu, mientras que no se aplicó Cu a las muestras que contenían más de 0,2 mg.dm-3 de Cu. Considerando la totalidad de las muestras, las disoluciones AB-DTPA y Mehlich-3 presentaron mayor capacidad de extracción para el maíz, mientras que para la soja resultó ser el Mehlich-3. Las correlaciones, entre métodos, en las muestras de suelo, fueron muy significativas (p > 0,01), resultando siempre superiores para el maíz en comparación con los valores obtenidos para la soja. Además, se evaluó la eficacia de cada una de las disoluciones, considerando el contenido de Cu en la parte aérea de la planta, siendo el Mehlich-3 ligeramente superior en la evaluación de la disponibilid del Cu disponible, en los tratamientos completo y completo menos cobre, así como para ambos cultivos.

A variabilidade espacial da rugosidade superficial do solo foi estudada a partir de uma grade de dados pontuais medidos com instrumentos de diferentes graus de precisão. Para a medição da rugosidade utilizou-se um rugosímetro laser, em condições de laboratório, sendo as leituras realizadas antes e após a aplicação de diferentes quantidades de chuva (0 mm, 10 mm, 55 mm, 85 mm). Nas condições de campo (pastagem e superfície arada) utilizou-se um rugosimetro de agulhas, e as leituras foram realizadas em quatro datas distintas. Verificou-se alta dependência espacial para a rugosidade superficial, com os dados obtidos em ambos os métodos e em todos os tratamentos. Os parâmetros dos semivariogramas obtidos com os dados do rugosímetro de agulhas apresentaram grandes variações nas diferentes datas, devido à forma de distribuição e ao tamanho dos agregados. Isso indica a dificuldade de encontrar um modelo tridimensional, representativo do microrrelevo, em condições de campo. Verificou-se grande semelhança em todos os semivariogramas obtidos a partir dos dados do rugosímetro laser (superfície simulada) indicando que, apesar das alterações na rugosidade superficial, não foram observadas modificações no comportamento da dependência espacial com a aplicação de diferentes quantidades de chuva.

The spatial variability of the soil surface roughness was analysed by instruments of different precision degrees in a grid of data points. For measuring the roughness it was used a laser reliefmeter before and after application of different amounts of rain (0 mm, 10 mm, 55 mm, 85 mm) in the laboratory. At field conditions (pasture and ploughed surface) a pin reliefmeter was used at four different dates. The results showed a great spatial dependence of soil surface roughness in both methods and for all treatments. The great variation of semivariogram parameters obtained with pin reliefmeter data for all different dates was due to the distribution and size of soil aggregates. This indicates how difficult it is to obtain a representative tridimensional microrelief model at field conditions. All other semivariograms obtained with laser reliefmeter data (simulated surface) were similar among themselves, indicating that despite the alterations in the soil surface roughness, the spatial dependence pattern did not change with different amounts of rain.