ABSTRACT Soil sampling is an important stage of digital soil mapping. The objective of this study was to characterize the spatial design of soil sampling using soil apparent electrical conductivity (ECa) and its optimized spatial sampling. For the characterization, it was used the Spatial Simulated Annealing (SSA) technique, incorporated on the software SANOS 0.1, and the method of response surface sampling design on the software ESAP 2.35. The ECa was measured at 1,887 points in an area of 6 ha located in the northwestern region of Spain. The EM38-DD equipment (Geonics Limited 2005) was used at 2 depths: vertical dipole (1.5 m effective measurement depth) and horizontal dipole (0.75 m effective measurement depth). Semivariogram showed trend for ECa in vertical dipole (ECa-V) and ECa in horizontal dipole (ECa-H). Software SANOS 0.1 and ESAP 2.35 were used to obtain the 40-point sampling scheme, using the 2 schemes (SANOS and ESAP). ECa-V estimation values at the 1,887 points were calculated with residual ordinary kriging. The sampling scheme obtained from ESAP was better than with SANOS.

A agricultura atual requer a inserção de novas tecnologias que permitam a identificação dos padrões de solo e planta, possibilitando a determinação da sua variabilidade espacial. O objetivo deste trabalho foi determinar a relação espacial entre a produtividade da cana-de-açúcar, da condutividade elétrica do solo medida por indução eletromagnética e da textura do solo. A área experimental está localizada em Goiana (Pernambuco, Brasil) (Latitude 07°34’25”S, Longitude 34°55’39”W). O experimento foi conduzido em uma área de 6,5 ha. A produtividade da cana-de-açúcar e a condutividade elétrica aparente do solo (CEa) foram medidas em 90 pontos de amostragem distribuídos aleatoriamente na área de estudo. Os mapas de condutividade elétrica do solo (CEa-V e CEa-H) apresentaram comportamento semelhante ao da produtividade de cana-de-açúcar. A correlação linear apresentou valores de 0,74 (produtividade x CEa-H) e 0,85 (produtividade x CEa-V). A condutividade elétrica medida por indução eletromagnética apresentou-se como uma ferramenta importante para a previsão da produtividade da cana-de-açúcar. Os atributos texturais (argila, silte e areia) apresentaram elevada variabilidade espacial.

The current agriculture requires the use of new technologies that allow the identification of soil and plant patterns, and the determination of their spatial variability. This work determined the spatial relationship between the sugar cane yield and soil apparent electrical conductivity (ECa) measured by electromagnetic induction (EMI) and soil texture. The experimental area is located in Goiana (Pernambuco State, Brazil) (07°34’25”S, 34°55’39”W). The experimental area was 6.5 ha. Sugar cane yield and soil apparent electrical conductivity (ECa) were measured at 90 sampling points randomly distributed in the study area. Maps of soil electrical conductivity (ECa-V and ECa-H) were similar to that of sugar cane yield. The linear correlation showed values of 0.74 (yield x ECa-H) and 0.85 (yield x ECa-V). The electrical conductivity measured by electromagnetic induction has been shown to be an important tool for predicting the yield of sugar cane. The textural properties (clay, silt and sand) showed high spatial variability.

A hipótese intrínseca é, normalmente, a mais utilizada por ser menos restritiva; quando comparada com as demais hipóteses da geoestatística exige apenas a existência de estacionariedade do semivariograma, sem nenhuma restrição quanto à existência de variância finita. O objetivo deste trabalho foi avaliar a estacionariedade de dados de umidade em um Espodossolo Humilúvico. Os dados foram coletados em um transeto contendo 128 pontos, espaçados a cada 3 m. O conteúdo de água no solo foi determinado nas camadas de 0,0-0,2 m, 0,2-0,4 m e 0,4-0,6 m. A análise estatística demonstrou que os dados apresentaram distribuição de frequência lognormal. Os valores de umidade variaram com as variações de relevo. Houve estacionariedade do semivariograma para as três profundidades estudadas. A análise de fragmentos do transeto apresentou estabilidade da média e do semivariograma confirmando que a estacionariedade é muito mais exceção do que regra pois, como um todo, os dados também apresentaram semivariogramas bem definidos e sem tendência.

The intrinsic hypothesis is usually the most utilized because it is less restrictive compared to the other hypotheses of the geostatistics, requires only the existence and stationarity of the semivariogram, without any restriction as to the existence of finite variance. The objective of this study was to evaluate the stationarity of humidity data in a Humiluvic Spodosol. Data were collected on a transect containing 128 points, spaced every 3 m. The soil water content was determined in the layers of 0-0.2 m, 0.2-0.4 m and 0.4-0.6 m. Statistical analysis demonstrated that the data presented lognormal frequency distribution. The moisture values varied with signage variations. There was stationarity of the semivariogram for the three studied depths. The analysis of fragments of the transect had stability of mean and semivariogram, confirming that stationarity is much more exception than rule, because the data as a whole also showed semivariograms well defined and without tendency.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a rugosidade superficial do solo com diferentes porcentagens de resíduos vegetais após a aplicação de chuva simulada e comparar o desempenho de índices estatísticos e geoestatísticos. O experimento foi desenvolvido em um solo franco com baixa estabilidade estrutural sob preparo convencional, onde foram instaladas microparcelas de 1 m². As microparcelas foram submetidas a três sucessivas chuvas simuladas com 65 mm h-1 de intensidade, resultando em chuvas acumulativas de 25 mm, 50 mm e 75 mm. Cinco tratamentos sem repetição foram avaliados com diferentes quantidades de palha de milho (0, 1, 2, 3 e 4 Mg ha"1). O microrrelevo da superfície do solo foi medido antes da primeira chuva e depois da aplicação das três chuvas simuladas (cinco tratamentos e quatro superfícies), sendo adquiridos 20 conjuntos de dados. A rugosidade do solo foi medida com rugosímetro de agulhas a cada 0,03 m. Tendo como base as medições de rugosidade do solo foram gerados modelos de elevação digitais da superfície e, posteriormente analisados usando semivariogramas. Todos os dados tiveram dependência espacial e se ajustaram ao modelo esférico. Foi constatada uma relação significativa entre o índice de rugosidade aleatória (RR) e o patamar (C0+C1). Todos os tratamentos houve clara tendência de redução dos valores de patamar com o aumento da precipitação pluvial. A diminuição da rugosidade foi menor nos tratamentos com maior cobertura do solo (3 e 4 Mg ha-1). Desta maneira, verifica-se que os resíduos vegetais atuam limitando o declínio da rugosidade superficial. No tratamento-controle, sem palha, ocorreram os menores valores de efeito pepita (C0), ou seja, a menor descontinuidade espacial entre os tratamentos em estudo. O alcance (a) da dependência espacial revelou tendência de diminuir com o aumento da chuva acumulada, sendo mais evidente nos tratamentos com menor cobertura com palha (0, 1 e 2 Mg ha-1). A utilização do patamar e do alcance da variabilidade espacial para descrever a diminuição do microrrelevo superficial do solo é discutida.

The objective of this work was to investigate the decay of initial surface roughness induced by simulated rainfall under different soil residue cover and to compare classical statistical indices with geostatistical parameters. A conventionally tilled loamy soil with low structure stability, thus prone to crusting was placed at 1 m² microplots. Each microplot received three successive rainfall events which bring about cumulative 25 mm, 50 mm and 75 mm at 65 mm h-1 intensity. Five treatments without replication were tested with different corn straw quantities (0, 1, 2, 3 and 4 Mg ha"1). Soil surface microrelief was measured at the initial stage and after each simulated rainfall event. Five treatments and four surface stages were monitored, resulting in 20 data sets. Point elevation data were taken at 0.03 m intervals using a pinmeter. Digital elevation models were generated and analysed using semivariograms. All data sets showed spatial dependence and spherical models were fitted to experimental semivariograms. A very significant relationship was found between the random roughness index, RR, and the sill of the semivariogram (C0+C1). All the treatments showed a clear trend to sill value reduction with increasing precipitation. However, roughness decay was lower in treatments with higher straw cover (3 and 4 Mg ha-1). Therefore, residue cover limited soil surface roughness decline. The control treatment, without straw, showed the lowest nugget effect (C0), which means the lowest spatial discontinuity of all treatments in this study. The range of spatial dependence (a) also showed a trend to decrease with increased cumulative rain, which was most apparent in treatments without or with relatively low straw cover (0, 1 and 2 Mg ha-1). The suitability of using sill variance and range for describing patterns of soil surface microrelief decline is discussed.

Mapas de nutrientes do solo com base em uma amostragem intensiva são úteis para desenvolver práticas específicas de manejo. Os métodos geoestatísticos cada vez mais têm sido utilizados para determinar a correlação espacial e o alcance da dependência espacial de amostragens em diferentes escalas. Uma vez detectada a variabilidade espacial, o semivariograma experimental é modelado e usado para mapear as variáveis investigadas por meio da krigagem, um método de interpolação sem tendência e com variância mínima. O objetivo deste trabalho foi avaliar e mapear a distribuição espacial dos micronutrientes Cu, Zn, Mn e Fe em uma área agrícola, na Galícia, Espanha, sob condições climáticas do Atlântico Europeu. A krigagem ordinária foi aplicada inicialmente para se determinar os valores para os locais não amostrados. Posteriormente, a krigagem indicatriz foi utilizada para transformar o conteúdo de micronutrientes em valores binários, tendo os valores médios de cada nutriente como referência. Nos quatro micronutrientes estudados havia dependência espacial, expressa por meio dos parâmetros do semivariograma. A razão de dependência espacial foi avaliada por meio dos valores de efeito pepita e do alcance da dependência espacial, cuja dependência diminui na seguinte ordem Cu>Zn>Fe>Mn. A dependência espacial da combinação entre dois ou mais micronutrientes foi avaliada por meio do semivariograma indicador. De maneira geral, por meio da análise do semivariograma individual e do indicador notou-se baixa proporção entre os valores de efeito pepita e de patamar. Os mapas construídos por meio dos valores estimados com a krigagem indica triz demonstram semelhanças na distribuição espacial desses valores, o que sugere a delimitação de zonas de manejo.

Nutrient maps based on intensive soil sampling are useful to develop site-specific management practices. Geostatistical methods have been widely used to determine the spatial correlation and the range of spatial dependence at different sampling scales. If spatial dependence is detected, the modelled semivariograms can then be used to map the interested variable by kriging, an interpolation method that produces unbiased estimates with minimal estimation variance. The objectives of this paper were to examine and to map the spatial distribution of the micronutrients Cu, Zn, Fe and Mn on an agricultural area in Galicia, Spain, under European Atlantic climatic conditions. The ordinary kriging was first used to determine the values for the non-sampled locations, then the indicator approach was used to transform the micronutrient content values into binary values having the mean values of each nutrient as the threshold content. All four elements analyzed showed spatial dependence using the indicator semivariograms. The strength of spatial dependence was assessed using the values of nugget effect and range from the semivariogram, the fitted range values decreased in the order Mn >Fe >Zn >Cu. The spatial dependence of the combination of two or more of the studied micronutrients was also examined using indicator semivariograms. In opposition to spatial analysis of individual microelements, indicator semivariograms obtained for the binary coding of the variables showed a great nugget effect value or a low proportion of sill. The maps for each nutrient obtained using indicator kriging showed some similarity in the spatial distribution, suggesting the delimitation of uniform management areas.