ABSTRACT Bulk density (BD) is a soil physical property used as a soil quality indicator and variations in this measurement influence soil water content and carbon stock estimates. This study aims to compile a database of samples of bulk density, textural fractions, and organic carbon values, as well as evaluate the accuracy of published pedotransfer functions (PTF) that predict bulk density, and propose a hierarchical PTF to predict the bulk density of Brazilian Soils. The performance of eleven PTFs and the newly proposed PTFs were evaluated and compared using the root mean square error (RMSE) and coefficient of determination (R2) based on a testing soil database collected from the literature. We noticed a slight improvement in accuracy when organic carbon and coarse and fine sand fractions were included as predictors alongside silt and clay. The best results with existing PTFs were obtained by PTF-A in Tomasella and Hodnett (1998) (RMSE = 0.20 g cm–3) and PTF-F in Benites et al. (2007) (RMSE = 0.17 g cm–3). Our proposed PTFs use textural fractions and organic carbon as predictors in a hierarchical form. The proposed PTF-4, which uses fine sand, coarse sand, clay, and organic carbon, presented the lowest value for RMSE (0.14 g cm–3) for BD prediction.

RESUMO A representatividade da amostragem é fundamental para embasar a tomada de decisão, uma vez que a heterogeneidade da matriz é o principal fator para incerteza dos dados nos estudos de gerenciamento de áreas contaminadas. Neste estudo, coletaram-se 112 amostras de solo superficial em malha quadrada de 1 x 1 m, em uma área 15 x 6 m, no campus regional de Resende da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Anteriormente, no terreno funcionaram empresas de produção de filmes radiográficos e purificação de prata metálica. As amostras de solo foram analisadas por pXRF, método de screening para metais. Com base nos dados levantados, calculou-se, por meio de métodos estatísticos, a quantidade de amostras que permitiriam uma caracterização representativa da área, considerando um erro relativo de 20% para dois intervalos de confiança: 95 e 80%. As análises indicaram concentrações superiores aos valores de referência para os parâmetros prata, mercúrio, chumbo, selênio e zinco. Os resultados de mercúrio possivelmente referem-se a ruído espectral, não estando relacionados ao histórico de uso e ocupação. Os coeficientes de variação das concentrações dos elementos analisados variaram de 132 a 225%. Considerando uma distribuição lognormal, calcularam-se 76 amostras para o maior intervalo de confiança e 53 para o menor. Isso seria o equivalente a transectos com espaçamentos de 1,47 e 2,11 m. Os resultados ratificam a necessidade de investigações de alta resolução nas áreas fonte, conforme recomendado pela Decisão de Diretoria da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo nº 038/2017/C (DD-038).

ABSTRACT The representativeness of the sampling is fundamental to support decisions, since the heterogeneity of the matrix is the main factor for data uncertainty in contaminated areas management studies. In this study, 112 surface soil samples were collected in a square mesh of 1 x 1 m, in an area of 15 x 6 m, at the Campus Regional de Resende (CRR) of Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Previously, companies of radiographic films production and metallic silver purification operated in this area. The soil samples were analyzed by pXRF, a screening method for metals detection. Based on the data collected, the number of samples that would allow a representative characterization of the area was calculated, using statistical methods, considering a relative error of 20% for 80 and 95% confidence intervals. The analyses indicated concentrations higher than the reference values for the parameters silver, mercury, lead, selenium, and zinc. The results of mercury possibly refer to spectral noise, not being related to the history of use and occupancy. The coefficient of variation of the soil obtained ranged from 132 to 225%. Considering a lognormal distribution, 76 samples were calculated for the highest confidence interval and 53 for the lowest. This would be the equivalent of transects with spacings of approximately 1.47 and 2.11 m. The results confirm the need for high resolution investigations in the source areas, as recommended by the Executive Board Decision of CETESB No. 038/2017/C (DD-038).

Resumo: O objetivo deste trabalho foi analisar a variabilidade espacial de atributos físicos do solo em sistemas de produção integrada e a sua relação com o crescimento e a produtividade da cultura de milho (Zea mays) consorciada com braquiária (Urochloa brizantha). O experimento foi conduzido em sistema de integração lavoura-pecuária (ILP) e em sistema de integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF), em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico plintossólico. O sistema de ILPF foi manejado em aleias, com renques de eucaliptos (Eucalyptus spp.) espaçados a 18, 30 e 42 m. As produtividades de grãos de milho e de forragem se correlacionaram positivamente com os conteúdos de argila e de água no solo, enquanto a produtividade de grãos se correlacionou negativamente com a resistência do solo à penetração. As menores alturas de plantas e produtividade de grãos de milho foram observadas próximo aos renques de eucalipto. Os valores médios de resistência à penetração estiveram abaixo de 2,0 MPa. Verificou-se variabilidade espacial para: altura de plantas, produtividade de grãos e eficiência relativa do milho; consórcio com foragem; e conteúdo de água e silte no solo, bem como resistência do solo à penetração. As maiores produtividades de grãos e de biomassa foram obtidas à distância de 42 m entre os renques. Os resultados obtidos são indicativos de que os caracteres do milho estiveram apenas levemente associados aos atributos físicos do solo. A distribuição espacial dos renques de eucalipto influencia a eficiência relativa do consócio e a umidade do solo.

Abstract: The objective of this work was to analyze the spatial variability of soil physical attributes in integrated production systems and its relationship with the growth and yield of a corn (Zea mays) crop intercropped with palisade grass (Urochloa brizantha). The experiment was carried out in an integrated crop-livestock (ICL) system and in an integrated crop-livestock-forestry (ICLF) system, in a Plinthic Hapludox. The ICLF system was managed in alleys between eucalyptus (Eucalyptus spp.) rows, spaced at 18, 30, and 42 m. Corn grain and forage yields were positively correlated with soil clay and moisture contents, whereas grain yield was negatively correlated with soil penetration resistance. The lowest corn plant heights and grain yields were observed near eucalyptus rows. The average values for soil penetration resistance were below 2.0 MPa. Spatial variability was verified for: corn plant height, grain yield, and agronomic efficiency; forage intercropping; and soil moisture and silt contents, as well as penetration resistance. Greater grain and biomass yields were obtained at a 42-m distance between tree rows. The obtained results are indicative that corn traits and soil physical attributes were only slightly associated. The spatial distribution of the eucalyptus rows influences the agronomic efficiency of the intercrop and soil moisture contents.

Resumo O objetivo deste trabalho foi comparar krigagem ordinária com regressão-krigagem para mapear atributos do solo, em diferentes profundidades, em área de Floresta Tropical Seca no Brasil. Os 11 atributos do solo avaliados foram: conteúdo e estoque de carbono orgânico; densidade do solo; conteúdos de argila, areia e silte; capacidade de troca catiônica; pH; retenção de água na capacidade de campo e no ponto de murcha permanente; e água disponível. As amostras foram retiradas de 327 locais a 0,0-0,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,40 m de profundidade, em área de Floresta Tropical Seca de 102 km2. Os modelos de regressão linear "stepwise" tiveram o melhor ajuste para as frações granulométricas e as propriedades de retenção de água. Foram selecionadas covariáveis de relevo e material de origem em 31 dos 33 modelos (11 atributos em três profundidades) e de vegetação em 29 modelos. Com base na validação externa, a krigagem ordinária obteve maior acurácia para 21 das 33 combinações atributo vs. profundidade, o que é indicativo de que a inclusão de um modelo linear de tendência antes da krigagem não necessariamente melhora as predições. Portanto, para estudos semelhantes, os métodos geoestatísticos empregados devem ser comparados caso a caso.

Abstract The objective of this work was to compare ordinary kriging with regression kriging to map soil properties at different depths in a tropical dry forest area in Brazil. The 11 soil properties evaluated were: organic carbon content and stock; bulk density; clay, sand, and silt contents; cation exchange capacity; pH; water retention at field capacity and at permanent wilting point; and available water. Samples were taken from 327 sites at 0.0-0.10, 0.10-0.20, and 0.20-0.40-m depths, in a tropical dry forest area of 102 km2. Stepwise linear regression models for particle-size fractions and water retention properties had the best fit. Relief and parent material covariates were selected in 31 of the 33 models (11 properties at three depths) and vegetation covariates in 29 models. Based on external validation, ordinary kriging obtained higher accuracy for 21 out of 33 property x depth combinations, indicating that the inclusion of a linear trend model before kriging does not necessarily improve predictions. Therefore, for similar studies, the geostatistical methods employed should be compared on a case-by-case basis.