ABSTRACT The elaboration of maps to characterize the spatial variability of soil attributes assists in the strategic planning and decision making of agricultural managers. Precision and accuracy of maps are related to the ideal sampling density to characterize the variability pattern. This study was conducted with the aim of identifying the sampling density to represent the variability of soil physical quality using attributes with different magnitudes of variation in an area cultivated with coffee. Three approaches were used to find the most adequate sampling density (geostatistical analysis, percentage of error associated with the sampling density, and coefficient of variation). A total of 145 soil samples were collected at a depth of 0-0.20 m at the crossing points of a regular grid with a spacing of 50 m. The percentage of clay, silt, and sand, macroporosity, microporosity, total pore volume, and soil density were determined. The data were submitted to descriptive statistical analysis. For elaborating the variability maps with up to 15% error and soil attributes with a coefficient of variation close to 50%, a sampling density of 3 points ha−1 is suggested.

ABSTRACT Phosphorus losses in runoff water and eroded sediment may increase the risk of eutrophication. Erosion prediction models can be used to assess and quantify nutrient losses and transport in different soil management scenarios. This study aimed to assess the performance of models to estimate the losses of available phosphorus in eroded sediments and assess their spatial variability pattern. The experiment was installed on a eutrophic Red Ultisol located in Tabapuã, northwestern São Paulo State, São Domingos Stream Watershed. Aiming at estimating and validating the models, measurements were made from 2007 to 2015 at 17 observation points (slopes), determining soil phosphorus content (Psoil), eroded sediments (Psed), and enrichment rate (ERsed). The models applied to estimate the enrichment rates of phosphorus in the eroded sediment and runoff are efficient when in use with the predictions of the model Water Erosion Prediction Project (WEPP). The enrichment rates obtained presented a Nash-Sutcliffe (NS) coefficient close to 1. Losses of soluble phosphorus in runoff above 0.02 mg L−1, a critical value for eutrophication, can be obtained in 81% of the watershed area with a probability higher than 75%.

ABSTRACT Considering the importance of nutrients in the soil for the plants development and the soil quality conservation and the quantification relevance of them for proper soil management, the aims of this research were: (i) to quantify the clay loss, adsorbed and soluble P from interrill erosion influenced by the presence of sugarcane residues on the ground surface; (ii) to determine the minimum percentage of residues to be maintained on the soil surface to not enrich the eroded sediment by clay and soluble P (Psed) and adsorbed (Pads). The experimental area is located in Guariba - SP, with soil classified as Red Dystrophic Oxisol. The experiment was designed based on results of previous experiments with residue analysis of variance for 40 plots. These experiments were conducted by our research group, which provided field representation and the establishment of a minimum number of degrees of freedom necessary to ensure normal distribution of results and variance homoscedasticity. The experimental design was completely randomized in a factorial design, 5 treatments with straw sugarcane and 3 repetitions, totaling 15 plots. In the treatments, the straw was manually distributed across the surface of the soil in amounts of 0; 0.16; 0.35; 0.52 to 0.7 Kg by plot, giving 0% coverage (SC0), 25% (SC25), 50% (SC50), 75% (SC75) and 100% (SC100), respectively. The experimental plots were subjected to simulated rain with average intensity of 60 mm h−1 for 65 minutes. To avoid enrichment ratio (ER) of the sediment eroded by Psed, Pads and clay, a minimum soil surface coverage (SC) of 42% is necessary.

Existe uma demanda cada vez maior por mapas detalhados que representem de maneira simplificada o conhecimento da variabilidade de determinada área ou região. O objetivo do trabalho foi delinear limites de precisão entre áreas com diferentes padrões de variabilidade utilizando suscetibilidade magnética e superfícies geomórficas. O trabalho foi realizado em uma área de 110 ha, onde se identificaram três compartimentos de paisagem com base no modelo de superfícies geomórficas. Foram coletadas 514 amostras de solo nas profundidades de 0 - 0,20 m e 0,60 - 0,80 m, para a determinação de pH, matéria orgânica, fósforo, potássio e magnésio, areia total e argila. A soma de base, capacidade de troca catiônica e saturação por bases foram calculadas. A suscetibilidade magnética foi avaliada em laboratório, utilizando-se de um método baseado em uma balança de precisão analítica. A identificação das superfícies geomórficas permitiu o reconhecimento de áreas específicas de manejo (locais com máxima homogeneidade dos atributos do solo). O mapa de variabilidade espacial da suscetibilidade magnética pode ser utilizado para validar com precisão os limites entre as superfícies geomórficas identificadas no campo e inferir a variabilidade do teor de argila e saturação por base do solo.

There is an increasing demand for detailed maps that represent in a simplified way the knowledge of the variability of a particular area or region maps. The objective was to outline precision boundaries among areas with different accuracy variability standards using magnetic susceptibility and geomorphic surfaces. The study was conducted in an area of 110 ha, which identified three compartment landscapes based on the geomorphic surfaces model. To determinate pH, organic matter, phosphorus, potassium and magnesium, the total sand and clay, 514 soil samples were collected at depths of 0-0.20 m and 0.60-0.80 m. The sum of base, cationic exchange capacity and base saturation were calculated and the magnetic susceptibility was evaluated in the laboratory using a system based on a balance of analytical precision method. Geomorphic surfaces identification allowed setting specific management areas (locations with maximum homogeneity of soil attributes). The map of spatial variability of magnetic susceptibility can be used to validate the precise boundaries among geomorphic surfaces identified in the field and infer the variability of clay content and soil base saturation.

O presente trabalho teve como objetivo investigar o potencial de uso da suscetibilidade magnética (SM) como componente da função de pedotransferência para predição de atributos do solo, sob dois sistemas de manejo na colheita de cana-de-açúcar. Para cada uma das duas áreas de 1 ha (uma com colheita mecanizada de cana crua e outra com colheita manual de cana queimada), foram coletadas 126 amostras de solo que foram submetidas às análises de laboratório, para determinação dos atributos físicos, químicos e mineralógicos do solo e para medição da SM. Os dados foram submetidos à estatística descritiva, calculando-se a média e o coeficiente de variação. Para comparar as médias nos diferentes sistemas de manejo, foi realizado o teste de Tukey, ao nível de significância de 5%. Foram realizados o teste de correlação simples para averiguar a correlação da SM com outros atributos do solo e a regressão múltipla linear a fim de avaliar o quanto a SM contribui para a predição de atributos complexos do solo. Os resultados demonstram que a SM apresentou, em ambos os sistemas de manejo de colheita da cana-de-açúcar, correlação estatística com atributos químicos, físicos e mineralógicos do solo e apresentou potencial para ser utilizada como componente da função de pedotransferência para predição de atributos do Latossolo estudado.

This study aimed to investigate the potential use of magnetic susceptibility (MS) as pedotransfer function to predict soil attributes under two sugarcane harvesting management systems. For each area of 1 ha (one with green sugarcane mechanized harvesting and other one with burnt sugarcane manual harvesting), 126 soil samples were collected and subjected to laboratory analysis to determine soil physical, chemical and mineralogical attributes and for measuring of MS. Data were submitted to descriptive statistics by calculating the mean and coefficient of variation. In order to compare the means in the different harvesting management systems it was carried out the Tukey test at a significance level of 5%. In order to investigate the correlation of the MS with other soil properties it was made the correlation test and aiming to assess how the MS contributes to the prediction of soil complex attributes it was made the multiple linear regressions. The results demonstrate that MS showed, in both sugarcane harvesting management systems, statistical correlation with chemical, physical and mineralogical soil attributes and it also showed potential to be used as pedotransfer function to predict attributes of the studied oxisol.

A erosão é a forma de degradação do solo com efeitos na produtividade das culturas e na poluição do meio ambiente. Para compreender a variabilidade espacial desse fenômeno, técnicas geoestatísticas e conceitos da relação solo-paisagem podem ser utilizados para identificar compartimentos da paisagem com diferentes potenciais de erosão. O objetivo deste trabalho foi estabelecer elementos para a compreensão dos fatores de erosão em compartimentos da paisagem e das relações com a suscetibilidade magnética (SM) dos solos de uma vertente no município de Gilbués -PI. Foram montadas malhas de amostragem nos compartimentos I e II, com 121 pontos, e compartimento III, com 99 pontos, espaçados a cada 10 m. Houve diferença significativa para erodibilidade (K) e risco de erosão (RE); a variabilidade espacial da SM foi menor do que a dos fatores de erosão do solo. As perdas de solo (A), potencial natural de erosão (PNE), RE e SM tiveram relação espacial com o fator topográfico, indicando dependência da erosão ao relevo. Concluiu-se que as perdas de solo, o potencial natural de erosão e o risco de erosão apresentaram relação espacial com o fator topográfico, comprovando a dependência dos fatores de erosão ao relevo. A suscetibilidade magnética do solo pode ser utilizada como variável auxiliar na quantificação indireta do fator erodibilidade e do risco de erosão do solo.

The erosion is the degradation of soil with effects on crop productivity and pollution of the environment. To understand the spatial variability of this phenomenon, geostatistical techniques and concepts of soil-landscape can be used to identify landscape compartments with different potential of erosion. The aim of this study was to understand the factors of erosion in landscape compartments and the relations with the magnetic susceptibility (MS) of the soils in a slope in Gilbués, state of Piauí (PI), Brazil. Sampling meshes were set in compartments I and II with 121 points and in compartment III with 99 points spaced every 10 meters. There was significant difference to erodibility (K) and risk of erosion (RE); the spatial variability of MS was lower than the factors of soil erosion. The soil losses (A), the natural erosion potential (NEP), the RE and the MS had spatial relation with the topographic factor, indicating dependence of the erosion with the relief. We concluded that losses of soil, natural erosion potential and risk of erosion have spatial relation with the topographic factor, showing the dependence of the erosion factors with the relief. The soil magnetic susceptibility can be used as an auxiliary variable in the indirect quantification of the erodibility factor and the risk of soil erosion.

A modelagem matemática associada ao conhecimento da variabilidade dos atributos do solo e mapeamento das formas do relevo pode auxiliar no manejo da fertilidade do solo em usinas sucroalcooleiras. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o uso da geoestatística e da modelagem matemática na estimativa de custos de fertilização, em diferentes formas do relevo. Em uma área de 200 ha, foram identificadas duas formas de relevo, uma côncava e outra convexa, sendo os solos coletados nos pontos de cruzamento de uma malha, com intervalos regulares de 50 m, perfazendo um total de 623 pontos. As amostras foram submetidas a análises químicas, e, posteriormente, os dados foram avaliados por meio da estatística descritiva, geoestatística e modelagem matemática. Os resultados mostraram que, quando as formas do relevo são incorporadas às análises geoestatística e de modelagem matemática, ocorre aumento na eficiência de aplicação do calcário, fósforo e potássio no solo.

The mathematical model associated with the knowledge of the soil variability properties and mapping the relief forms can assist in the management of soil fertility in sugarcane companies. This study aimed to evaluate the use of geostatistics and mathematical modeling in the fertilization expense estimative in different relief forms. In an area of 200 ha has been identified two relief forms , one concave and one convex, and the soils collected was at the crossing points of a grid with intervals of 50 m, a total of 623 points. The samples were subjected to chemical analysis and subsequently the data were analyzed using descriptive statistics, geostatistics and mathematical modeling. The results showed that when the relief forms are incorporated into the geostatistical analysis and mathematical modeling, there is an increase in the efficiency of limestone, phosphorus and potassium application in the soil.

Uma das necessidades da agricultura moderna é a predição da variabilidade espacial dos atributos dos solos em escalas mais detalhadas, visando o gerenciamento sustentável e a otimização das práticas de manejo dos solos. Associada ao conhecimento da variabilidade dos atributos do solo e ao mapeamento das formas do relevo, a modelagem matemática tem auxiliado no planejamento agrícola. Objetivou-se então, no presente trabalho, caracterizar a variabilidade espacial de atributos físicos e químicos de Latossolo e Argissolo utilizando-se a classificação numérica e o modelo digital de elevação em duas áreas, identificadas por duas pedoformas distintas: pela convexa, para o Latossolo (158 ha) e por meio da linear, para o Argissolo (172 ha). Foram retiradas 53 amostras no Latossolo e 57 amostras no Argissolo e realizada análise multivariada de agrupamentos dos atributos estudados a partir de suas distâncias euclidianas. Esta análise caracterizou, por meio de dendogramas e juntamente com os modelos digitais de elevação para os diferentes solos, grupos mais homogêneos em Argissolo e menos homogêneos para o Latossolo em pedoforma convexa. Esses métodos quantitativos mostraram que as pedoformas condicionaram o padrão espacial dos atributos dos solos.

One of needs of modern agriculture is the prediction of spatial variability of soil properties at more detailed scales for sustainable management and optimization of management practices. The mathematical model associated with knowledge of variability of soil attributes and mapping of relief forms has helped in agricultural planning. In this regard the aim of this study was to characterize the spatial variability of physical and chemical properties of Oxisols and Ultisols using numerical classification and the digital elevation model. Two distinct landforms: convex for the Oxisol (158 ha) and linear for the Ultisol (172 ha). 53 samples from the Oxisol and 57 samples from the Ultisol were taken. Multivariate analysis of clusters of attributes studied from their euclidean distances was performed. This analysis by dendograms along with digital elevation models for different soils characterized was more homogeneous in Ultisol groups, and less homogeneous for the Oxisol in convex landform. These quantitative methods showed that the landforms conditioned the spatial pattern of soil attributes.

A caracterização da variabilidade espacial dos atributos do solo é indispensável para subsidiar práticas agrícolas de maneira sustentável. A utilização da geoestatística para caracterizar a variabilidade espacial desses atributos, como a resistência mecânica do solo à penetração (RP) e a umidade gravimétrica do solo (UG), é, hoje, prática usual na agricultura de precisão. O resultado da análise geoestatística é dependente da densidade amostral e de outros fatores, como o método de georreferencimento utilizado. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo comparar dois métodos de georreferenciamento para a caracterização da variabilidade espacial da RP e da UG, bem como a correlação espacial dessas variáveis. Foi implantada uma malha amostral de 60 pontos, espaçados em 20 m. Para as medições da RP, utilizou-se de penetrógrafo eletrônico e, para a determinação da UG, utilizou-se de trado holandês (profundidade de 0,0-0,1 m). As amostras foram georreferenciadas, utilizando-se do método de Posicionamento por Ponto Simples (PPS), com de (retirar) receptor GPS de navegação, e Posicionamento Relativo Semicinemático, com receptor GPS geodésico L1. Os resultados indicaram que o georreferenciamento realizado pelo PPS não interferiu na caracterização da variabilidade espacial da RP e da UG, assim como na estrutura espacial da relação dos atributos.

The characterization of the spatial variability of soil attributes is essential to support agricultural practices in a sustainable manner. The use of geostatistics to characterize spatial variability of these attributes, such as soil resistance to penetration (RP) and gravimetric soil moisture (GM) is now usual practice in precision agriculture. The result of geostatistical analysis is dependent on the sample density and other factors according to the georeferencing methodology used. Thus, this study aimed to compare two methods of georeferencing to characterize the spatial variability of RP and GM as well as the spatial correlation of these variables. Sampling grid of 60 points spaced 20 m was used. For RP measurements, an electronic penetrometer was used and to determine the GM, a Dutch auger (0.0-0.1 m depth) was used. The samples were georeferenced using a GPS navigation receiver, Simple Point Positioning (SPP) with navigation GPS receiver, and Semi-Kinematic Relative Positioning (SKRP) with an L1 geodetic GPS receiver. The results indicated that the georeferencing conducted by PPS did not affect the characterization of spatial variability of RP or GM, neither the spatial structure relationship of these attributes.

A técnica de agricultura de precisão e a relação solo-paisagem permitem delimitar áreas para o manejo localizado, o que permite a aplicação localizada de insumos agrícolas e, consequentemente, pode contribuir para a preservação de recursos naturais. Portanto, o objetivo deste trabalho foi caracterizar a variabilidade espacial das propriedades químicas e do teor de argila, no contexto da relação solo-paisagem, em um Latossolo sob cultivo de citros. Amostras de solo foram coletadas na profundidade de 0,0-0,2 m, em uma área de 83,5 ha cultivada com citros, na forma de malha, com intervalos regulares de 50 m, com 129 pontos na forma de relevo côncava e 206 pontos na forma plana, totalizando 335 pontos. Os valores obtidos para as variáveis que expressam as propriedades químicas e para o teor de argila do solo foram submetidos à análise estatística descritiva e geoestatística com a modelagem de semivariogramas para a confecção de mapas de krigagem. Os valores de alcance e mapas de krigagem indicaram maiores variabilidades na forma de relevo côncava (segmento topo), quando comparada com a forma plana (segmentos meia encosta e encosta inferior). A identificação de diferentes formas de relevo mostrou-se eficiente no entendimento da variabilidade espacial das propriedades químicas e do teor de argila do solo sob cultivo de citros.

The technique of precision agriculture and soil-landscape allows delimiting areas for localized management, allowing a localized application of agricultural inputs and thereby may contribute to preservation of natural resources. Therefore, the objective of this work was to characterize the spatial variability of chemical properties and clay content in the context of soil-landscape relationship in a Latosol (Oxisol) under cultivation of citrus. Soil samples were collected at a depth of 0.0-0.2 m in an area of 83.5 ha planted with citrus, as a 50-m intervals grid, with 129 points in concave terrain and 206 points in flat terrain, totaling 335 points. Values for the variables that express the chemical characteristics and clay content of soil properties were analyzed with descriptive statistics and geostatistical modeling of semivariograms for making maps of kriging. The values of range and kriging maps indicated higher variability in the shape of concave topography (top segment) compared with the shape of flat topography (slope and hillside segments below). The identification of different forms of terrain proved to be efficient in understanding the spatial variability of chemical properties and clay content of soil under cultivation of citrus.

Solos submetidos ao mesmo sistema de manejo em locais com pequena variação de relevo manifestam variabilidade espacial diferenciada de atributos do solo e das plantas. Objetivou-se com este trabalho estudar a correlação entre a variabilidade espacial de atributos físicos e químicos do solo com a produtividade da cana-de-açúcar em duas posições do relevo, de acordo com a topografia da área. O estudo foi realizado no município de Araras, SP, em uma área de 42 ha, pertencente à Usina São João. Para o mapeamento da produtividade da cultura da cana-de-açúcar utilizou-se um monitor de produtividade acoplado à colhedora e ao sinal de GPS. Coletaram-se 170 amostras do solo, em uma malha regular de 50 m entre pontos, na profundidade de 0,0 - 0,2 m. O talhão de estudo foi dividido em duas áreas menores, segundo a topografia. Os atributos do solo avaliados foram: teor de matéria orgânica (MO), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), saturação por bases (V%), capacidade de troca catiônica (CTC), pH, argila, silte, areia total e densidade. O uso do relevo e da geoestatística possibilitou definir áreas com diferentes variabilidades espaciais para atributos do solo e produtividade da cultura de cana-de-açúcar, proporcionando a visualização e definição de zonas homogêneas de manejo de acordo com o relevo. A maior variabilidade espacial de atributos do solo e a produtividade da cultura de cana-de-açúcar ocorreram na parte mais baixa do talhão.

Soils submitted to the same management system in places with little variation of landscape, manifest differentiated spatial variability of their attributes and crop yield. The aim of this work was to investigate the correlation between spatial variability of the soil attributes and sugarcane yield as a result of soil topography. To achieve this objective, a test area of 42 ha located at the São João Sugar Mill, in Araras, in the State of São Paulo, Brazil, was selected. Sugarcane yield was measured with a yield monitor fitted in a sugarcane harvester and GPS signal. A total of 170 soil samples were taken at regular 50 m grid, at a depth of 0 - 0.2 m. The area under study was divided into two sites based on topography. The following soil attributes were analysed: organic matter (OM) content, exchangeable potassium (K), calcium (Ca) and magnesium (Mg), their base saturation percentage (%BS), cation exchange capacity (CEC), pH, clay, silt, total sand and density. The use of landscape and geostatistics enable defining areas with different spatial variability in soil attributes and crop yield, providing the visualization and definition of homogeneous management zones. The largest spatial variability of soil attributes and sugarcane yield was in the lowest part of the field.

A diagnose foliar é um critério para avaliação do estado nutricional das culturas agrícolas, que auxilia na compreensão da fertilidade do solo e na aplicação racional de adubos, levando em conta aspectos econômicos e ambientais. O trabalho teve como objetivo utilizar as formas do relevo como regra para auxiliar na interpretação da variabilidade espacial dos teores de nutrientes da folha de citros. Coletas de folhas foram realizadas em intervalos regulares de 50 m, totalizando 332 pontos de amostragem. Os dados foram analisados pela estatística descritiva, geoestatística e indução da árvore de decisão. Com o auxílio do modelo digital de elevação (MDE) e do perfil planialtimétrico, a área foi dividida em diferentes formas do relevo e segmentos de vertente. Os maiores valores para os nutrientes da folha de citros foram observados no topo em relação aos segmentos de meia encosta e encosta inferior. Os nutrientes da folha de citros apresentaram altos valores de correlação (>0,05) com a altitude da área estudada, acima de 0,5. A técnica de geoestatística e a indução pela árvore de decisão demonstram que o relevo é a variável com maior potencial para interpretar os mapas de variabilidade espacial dos nutrientes da folha de citros comparada com outras variáveis de campo como comprimento de rampa e declive.

Foliar diagnosis is a method for assessing the nutritional status of agricultural crops, which helps in the understanding of soil fertility and rationalized application of fertilizers taking into account economic and environmental criteria. The study aimed to use the landrelief as criteria to assist in interpreting the spatial variability of nutrient content of the citrus leaf. The leaves were collected at regular intervals of 50 m, totaling 332 sampling points. Data were analyzed by descriptive statistics, geostatistics and induction of decision tree. With the aid of digital elevation model (MDE) and the profile planaltimetric, the area was divided into three different landrelief and sub-strands. The highest values for nutrients from the leaves of citrus were observed at the top (concave area) segments on a half-slope and lower slope. The nutrients from the citrus leaves showed high values of correlation (above 0.5) with the altitude of the study area. The technique of geostatistics and the induction of decision tree show that the relief is the variable with the greatest potential to interpret the maps of spatial variability of nutrients from the citrus leaves.