Qualificação do BDSf, BDSap, BDSgl, BDWSf e BDWSap

Inicialmente os Bancos de Dados de Savana florestada (BDSf), Savana arborizada + Savana parque (BDSap) e Savana gramíneo-lenhosa (BDSgl) contaram com, respectivamente, 48, 27 e 49 perfis pedológicos tabulados conforme Tabela 6, os quais foram reduzidos a 25, 19 e 45 perfis pedológicos após passarem pelas seis etapas de checagem descritas no item 2.2 (Figura 5).

Tabela 6 - Compilação do número de perfis pedológicos trabalhados. Número

inicial

Número de perfis pedológicos descartados Número final I II III IV V VI BDSf 48 13 0 7 0 0 3 25 BDSap 27 5 0 3 0 0 0 19 BDSgl 49 2 0 0 0 2 0 45 BDWSf 142 3 0 113 0 1 0 11 BDWSap 14

Descrição das etapas de exclusão. Excluir o perfil, se:

I - não possuir pelo menos quatro profundidades amostradas até o mínimo de 100cm; II - não possuir o uso atual descrito nem coordenadas geográficas para localização do ponto;

III - o uso do ano descrito não for em paisagem natural ou pastagem ou cana-de-açúcar; IV - apresentar gradiente textural do horizonte A para o B;

V- a relação silte/argila no horizonte B latossólico for superior a 0,7 (textura média) e superior a 0,6 (textura argilosa);

VI - apresentar teor de carbono orgânico superior a 80g/kg na TFSA;

O mesmo sucedeu com o BDW, o qual partiu de 142 perfis pedológicos e foi reduzido a 25 perfis pedológicos (Tabela 6), que após o cruzamento com o mapa de fitofisionomias do Cerrado brasileiro do Projeto RadamBrasil/Projeto SIVAM

(PROJETO SIVAM, 2002) foram encontradas 11 amostras para o BDWSf e 14 para o BDWSap (Figura 20).

Figura 20 - Localização dos perfis pedológicos dos Bancos de Dados.

Os Bancos de Dados de solos compilados neste capítulo, abrangeram toda a variação textural característica dos LATOSSOLOS. Quando dispostos no triângulo textural SiBCs (EMBRAPA, 2006), observou-se que a maioria dos dados representa o grupamento textural argila (Figura 21).

Figura 21 - Classes texturais dos perfis pedológicos que compuseram os cinco Bancos de Dados abordados neste trabalho (BDSf, BDSap e BDSgl; BDWSf e BDWSap) no

triângulo textural do SiBCs (EMBRAPA, 2006).

Conjuntamente nos BDSf, BDSap e BDSgl foram encontrados valor mínimo de carbono orgânico de 3,8g/kg e máximo de 12,9g/kg para a Savana florestada (30-100cm), e para a mesma camada 2,9g/kg e 12,6g/kg para a Savana arborizada + Savana parque e 1,9g/kg e 13,5g/kg para Savana gramíneo-lenhosa (Tabela 7). Esses valores são condizentes com os encontrados por outros autores que descrevem o gradiente fitofisionômico (GOODLAND, 1969). Já para a camada 0-30cm foi encontrado um intervalo muito maior de COS, sendo 6,8g/kg a 38,1g/kg para Savana florestada, 4,9 a 41,3g/kg para Savana arborizada + Savana parque e 3,0g/kg a 25,64g/kg para Savana gramíneo-lenhosa. Esta variação é natural considerando a heterogeneidade de fitofisionomias da paisagem (OSMAN, 2013).

De modo geral a CTC efetiva (Soma de bases + Alumínio trocável), apresentou valores extremamente baixos (Tabelas 7 e 8), indicativos de alto grau de intemperização, com predominância de argilas de baixa atividade (LOPES, 1983; OLIVEIRA, 2011) e pH baixo.

Tabela 7 - Variações estatísticas dos valores encontrados nos BDSf, BDSap e BDSgl utilizadas para o desenvolvimento e validação dos modelos de predição do COS.

(a) média +- desvio padrão; (b) coeficiente de variação.

Tabela 8 - Variações estatísticas dos valores encontrados no BDWSf e BDWSap, utilizadas para o desenvolvimento e validação dos modelos de predição do COS.

(a) média +- desvio padrão; (b) coeficiente de variação.

Nos BDSf, BDSap e BDSgl observou-se que os solos são ricos em íons alumínio, caracterizando-os como solos ácidos, estando de acordo com as observações feitas por diversos autores (GOODLAND, 1969; LOPES, 1983; COUTINHO, 2016). Esta acidez advém da contínua produção de ácidos orgânicos e CO2 gerados da decomposição da serapilheira (OSMAN, 2013). A acidez, por sua vez, provoca uma

Camada Areia Silte Argila COS SB CTC Al m V

(cm) (a) 624,7+-213,6 81,1+-52,9 294,3+-177,6 13,7+-8,7 1,7+-3,2 6,2+-3,9 0,6+-0,6 41,2+-35,5 17,6+-20,4 4,9+-0,7 4,3+-0,5 (b) 34,2 65,2 60,3 63,3 190,5 63,4 89,3 86,1 115,7 14,3 11,8 (a) 598,3+-218,0 70,0+-42,2 331,8+-192,9 6,2+-2,2 0,9+-1,5 3,6+-1,9 0,4+-0,4 37,6+-34,9 18,2+-19,2 5,0+-0,6 4,4+-0,3 (b) 36,4 60,3 58,2 36,1 173,3 52,9 101,8 93,0 105,5 11,8 7,8 (a) 556,8+-286,5 101,0+-77,1 342,3+-233,0 13,7+-8,6 0,8+-1,1 7,1+-4,3 0,7+-0,6 48,7+-33,9 12,3+-11,6 4,8+-0,5 4,3+-0,3 (b) 51,5 76,4 68,1 62,8 125,8 59,8 83,7 69,6 94,7 11,3 7,3 (a) 509,2+-289,3 87,8+-66,7 403,0+-250,5 6,8+-3,1 0,5+-0,4 4,0+-1,6 0,4+-0,5 39,3+-33,8 13,2+-9,7 5,0+-0,6 4,7+-0,5 (b) 56,8 76,0 62,2 45,1 90,3 40,5 112,9 86,0 73,8 11,8 11,2 (a) 434,1+-283,2 113,7+-63,9 452,1+-250,8 12,8+-6,1 1,0+-1,8 5,9+-3,1 0,7+-0,6 51,7+-24,9 16,2+-17,4 5,1+-0,4 4,3+-0,4 (b) 65,3 56,2 55,5 47,4 177,5 52,5 81,8 48,2 107,7 8,4 8,5 (a) 393,2+-279,7 106,1+-59,7 500,7+-255,8 6,7+-3,4 0,5+-0,6 3,5+-1,7 0,6+-0,7 38,2+-29,9 13,5+-12,7 5,2+-0,4 4,6+-0,6 (b) 71,1 56,3 51,1 51,1 128,5 47,9 128,1 78,2 93,7 8,5 13,2 BDSf pH H2O pH KCl ou pH CaCl2 .---g/Kg---.,---cmolc/kg---,,---%---, 0-30 30-100 BDSap 0-30 30-100 BDSgl 0-30 30-100

deficiência em fósforo e potássio, que estão intimamente relacionados com cálcio e magnésio (GOODLAND, 1969; OSMAN, 2013) levando a caracterizar os solos do bioma Cerrado como deficientes em nutrientes essenciais nos solos (SETZER, 1949; LOPES, 1983).

4.2.2. Seleção das variáveis explicativas

As variáveis explicativas dos BDSf, BDSap e BDSgl foram submetidas à correlação de Pearson com o COS sendo a variável dependente (Tabela 9).

Tabela 9 - Resultados numéricos das correlações de Pearson sendo o carbono a variável dependente (**p<0,001; *0,01<p<0,001).

Segundo os resultados apresentados na Tabela 9, a CTC constituiu o atributo com maior correlação com o carbono orgânico para Savana florestada e Savana arborizada + Savana parque. Resultado que pode ser explicado a partir do exposto por Resck et al. (2008), de que nos LATOSSOLOS do Cerrado há uma alta dependência da ocorrência de cargas trocáveis com a presença de matéria orgânica, uma vez que esta possui grande área de superfície com cargas elétricas e também pelo fato da mineralogia dos LATOSSOLOS ser dominada por caulinita e óxidos de ferro e alumínio.

Já para a Savana gramíneo-lenhosa a maior correlação do COS foi dada pela areia e argila, em ambas as camadas e fitofisionomias estudadas. A granulometria é uma característica estável e muito importante do solo. A fração argila corresponde à fração ativa do solo, devido à elevada superfície específica e presença de cargas elétricas que compõem parte da CTC do solo em conjunto com as cargas da matéria orgânica. Na literatura há indicação de uma relação direta entre argila e carbono verificada por Burke et al. (1989) nos Estados Unidos, por Sakin e Sakin (2015) na Turquia e inversa com a areia averiguada em 69 países com ênfase nas regiões tropicais por Jobbágy e Jackson

Camada

(cm) Areia** Silte** Argila** SB** CTC** Al m V** pH H2O**

pH KCl ou pH CaCl2 * 0-30 -0,71 0,72 0,64 0,88 0,92 -0,11 -0,28 0,78 0,79 0,73 30-100 -0,72 0,53 0,70 0,61 0,82 -0,17 -0,36 0,38 0,53 0,20 0-30 -0,82 0,49 0,84 0,28 0,89 0,16 -0,07 -0,03 0,22 0,40 30-100 -0,86 0,36 0,89 -0,06 0,84 -0,36 -0,42 -0,36 0,33 0,46 0-30 -0,84 0,53 0,81 0,13 0,75 0,17 0,12 -0,26 0,13 0,45 30-100 -0,80 0,18 0,83 -0,12 0,57 0,02 -0,29 -0,41 0,24 0,53 BDSf COS BDSap COS BDSgl COS

(2000) (Tabela 9). Ou seja, o carbono orgânico se conserva mais em solos argilosos que em solos arenosos, devido à elevada decomposição da MOS nos últimos.

4.2.3. Validação dos modelos de regressão

Foram selecionados os melhores modelos provenientes da regressão linear múltipla para cada fitofisionomia e para cada camada. O número de variáveis difere de acordo com o método escolhido (Stepwise: Backward e Forward), no entanto, a CTC está presente em praticamente todos os modelos (Tabela 10). Os valores de R2 são acima de 0,70 e os modelos preditivos ajustados para a fitofisionomia de Savana florestada alcançam R2 mais elevados que aqueles ajustados para a fitofisionomia de Savana arborizada + Savana parque que por sua vez é mais elevado que da Savana gramíneo-lenhosa. O R2 ajustado também apresentou valores altos (Tabela 10), principalmente para Savana florestada (0,84 < R2 ajustado < 0,93), indicando que as variáveis preditoras dos modelos são capazes de explicar até 93% da variação do COS nas áreas. Os 7% restantes podem corresponder a variações ao acaso ou resultar da influência de outras variáveis preditoras não consideradas na análise. Osman (2013) citou variáveis preditoras em modelos de predição de COS relacionadas com topografia, disponibilidade hídrica e temperatura do solo.

O valor do R2 está relacionado ao número de variáveis que compõe a função, logo os maiores R2 são os das funções que possuem mais variáveis (Tabela 10), já o R2 ajustado está ajustado com os graus de liberdade do modelo. Quando comparados os valores de R2 e R2 ajustado de outros trabalhos publicados de pedotransferência, confirmou-se um bom ajuste dos modelos (NANNI e DEMATTÊ, 2006; BENITES et al., 2007; RESCK et al., 2008; SCHJONNING et al., 2017).

Tabela 10 - Modelos preditivos do COS em duas camadas de solos sobre vegetação de Cerrado.

Na avaliação do desempenho dos modelos por bootstrap foi possível observar que o coeficiente linear [a] tem probabilidade de ser igual a zero em todos os modelos de Savana florestada (Figura 22), de Savana arborizada + Savana parque (Figura 23) e de Savana gramíneo-lenhosa (Figura 24), assim como todos os modelos tem probabilidade do coeficiente de correlação [r] ser igual a um, indicando ser uma associação linear perfeita, em que o COS pode ser expresso pela combinação linear proposta pelos modelos apresentados na Tabela 10.

Nas figuras 22, 23 e 24, podem ser comparados os histogramas dos valores estimados pelo bootstrap para os parâmetros estatísticos [MAE], [RMSE] e [d] entre respectivamente, Savana florestada, Savana arborizada + Savana parque e Savana gramíneo-lenhosa. Os histogramas evidenciaram menores desvios para os modelos ajustados para Savana florestada, e portanto o coeficiente de concordância [d] possui valores maiores para Savana florestada. Provavelmente, a Savana arborizada + Savana parque apresentou uma maior dispersão que a Savana florestada, devido a sua maior heterogeneidade fitofisionômica endossada pelo agrupamento adotado neste trabalho. Assim como pode ser observado na camada de 0-30cm histogramas com curva bimodal indicando o agrupamento de dois conjuntos de dados, resultado compatível com agrupamento adotado neste trabalho da classe Savana arborizada + Savana parque, e também indicando a maior influência do uso e cobertura da terra na camada mais próxima à superfície.

Camada

(cm) Modelo Constante Areia Silte Argila CTC V SB pH H2O

pH KCl ou pH CaCl2 Argila+Silte R2 _R2 _Ajustado 1 -32,900 -0,0167 0,01971 0,7690 -0,169 1,450 2,33 6,020 0,97 0,91 2 -25,540 0,01468 1,3362 6,090 0,95 0,93 3 1,690 1,0500 0,876 0,01076 0,91 0,90 2 4,750 -0,004210 1,2310 -0,696 0,86 0,88 3 5,041 -0,004317 1,2000 -0,700 0,86 0,84 1 -4,500 0,005500 0,01640 1,3430 0,82 0,78 2 0,790 0,00995 1,3336 0,82 0,79 3 0,840 1,8080 0,80 0,79 1 -7,170 0,008380 0,01643 0,7710 0,86 0,84 2 0,977 0,7810 0,00551 0,79 0,76 1 310,000 -0,309000 -0,2940 -0,29600 0,6850 0,77 0,74 2 14,430 -0,013010 0,6840 0,77 0,75 3 289,000 -0,288000 0,6890 -0,27500 0,77 0,75 1 -5,820 0,00728 0,5670 1,505 0,75 0,73 2 -1,620 -0,005760 0,6440 1,819 0,72 0,70 3 1,124 0,01115 0,69 0,68 Savana gramíneo-lenhosa 30-100 Savana florestada 0-30 30-100

Savana arborizada + Savana parque 0-30

0-30

Figura 22 - Histogramas dos coeficientes linear (a), angular (b) e correlação (r) e dos parâmetros estatísticos [MAE], [RMSE] e [d] dos valores estimados pelo bootstrap para

os diferentes modelos de Savana florestada nas duas camadas estudadas.

Na Savana florestada, pode ser destacado o modelo 2 na camada 0-30cm com altos valores de R2 e R2 ajustado (0,95 e 0,93, respectivamente) e com um baixo desvio, em que o modelo pode superestimar 1,5g/kg de COS. Além disso, o modelo 2 é uma função desenvolvida com um conjunto de apenas três atributos edáficos. Para a camada 30-100cm, ambos os modelos possuem maior probabilidade do [d] ser igual a 0,9, com R2 ajustado respectivamente de 0,93 e 0,90.

Na Savana arborizada + Savana parque os ajustes dos modelos foram muito próximos, o R2 ajustado variou de 0,78 a 0,79 para a camada de 0-30cm e de 0,76 a 0,84 para a camada de 30-100cm, enquanto que para as mesmas camadas o [d] ficou respectivamente igual a 0,9 e variou de 0,8 a 0,9. Na camada 0-30cm os modelos superestimam aproximadamente 2,7g/kg de COS enquanto que na camada 30-100cm equivale ao erro da camada 0-30cm da Savana florestada, ou seja, 1,5g/kg de COS.

Figura 23 - Histogramas dos coeficientes linear (a), angular (b) e correlação (r) e dos parâmetros estatísticos [MAE], [RMSE] e [d] dos valores estimados pelo bootstrap para

os diferentes modelos de Savana arborizada + Savana parque nas duas camadas estudadas.

Todos modelos para Savana gramíneo-lenhosa apresentaram maior probabilidade do [d] estar próximo a 0,8, resultado similar as outras fitofisionomias. Já os modelos que relacionaram os menores conjuntos de atributos edáficos em suas funções para prever o COS foram o modelo 2 da camada 0-30cm que apresentou como variável resposta somente CTC e fração areia e para a camada 30-100cm o modelo 3 somente a fração argila.

Figura 24 - Histogramas dos coeficientes linear (a), angular (b) e correlação (r) e dos parâmetros estatísticos [MAE], [RMSE] e [d] dos valores estimados pelo bootstrap para

os diferentes modelos de Savana gramíneo-lenhosa nas duas camadas estudadas.

Ainda nas figuras 22, 23 e 24 pode ser observado a partir dos valores do [MAE], [RMSE] e [d] que a camada de 0-30cm do solo é mais difícil de modelar que a camada de 30-100cm independentemente da fitofisionomia. Este fato pode ser explicado pela quantidade de carbono orgânico localizado na camada de 0-30cm estar mais correlacionada com o uso da terra (MEERSMANS et al., 2009), serapilheira e biomassa de raízes, os quais segundo Morais et al. (2013), juntos explicam 50% das variações nos teores de COS na superfície do solo. A quantidade de raízes da camada de 0-30cm é maior que na camada subjacente, onde 62 a 79% das raízes estão concentradas nos primeiros 20cm de solo (CASTRO e KAUFFMAN, 1998).

Por fim, os BDWSa e BDWSap alimentaram os cinco modelos de predição de carbono orgânico para Savana arborizada + Savana parque e os cinco para Savana florestada. Para as paisagens naturais de Savana florestada, só foi possível validar pelo

Teste-t (Tabela 11) o modelo 2 da camada de 0-30cm, pois foi o único que não incluiu soma de bases em sua função. Os resultados demonstraram uma alta significância indicando que os modelos passíveis de validação pelo Teste-t estão ajustados para LATOSSOLOS de paisagens naturais de Savana florestada e de Savana arborizada + Savana parque.

É muito comum encontrar um escasso número de atributos edáficos do solo nos relatórios pedológicos, o que torna importante elaborar modelos com o menor número de variáveis possível, mesmo que possuam uma acurácia menor. Neste sentido foram eleitos como melhores funções para modelagem de COS os modelos 2 da Savana florestada e os modelos 3 (0-30cm) e de 2 (30-100cm) da Savana arborizada + Savana parque.

Tabela 11 - P-valores resultantes do Teste-t com nível de significância de 0,05 para os dois Bancos de Dados.

BDWSf BDWSap 1 - 0,97 2 0,96 0,99 3 - 0,99 1 - 0,99 2 - 0,99 Modelo p-valor 0-30 30-100 Camada (cm)

4.3. Conclusões

Os resultados evidenciaram que em ambientes naturais de Savana sobre LATOSSOLOS é possível modelar o COS com poucos atributos edáficos do solo, com apenas CTC no caso da Savana arborizada + Savana parque para a primeira camada (0- 30cm). Para ambas as camadas da Savana gramíneo-lenhosa e para a camada de 30- 100cm da Savana arborizada + Savana parque além do CTC foi incluído algum atributo da fração granulométrica. Já a Savana florestada além de ser modelada por CTC e granulometria, também necessitou de SB e/ou pH, o que lhe garantiu um R2 ajustado maior (0,84 < R2 ajustado < 0,93) que da Savana arborizada + Savana parque, na qual os modelos explicaram até 87% das variações do COS.

A modelagem do COS para Savana florestada apresentou menores desvios que a modelagem do COS para Savana arborizada + Savana parque, provavelmente por envolver mais variáveis em suas funções como também por ter um aporte de fitomassa do solo mais homogêneo, já que a Savana arborizada + Savana parque foi um agrupamento de duas fitofisionomias distintas estabelecido neste trabalho para suprir o baixo número amostral encontrado para compor o BD. Logo, se tivesse um número maior de dados e os modelos fossem refeitos separadamente para estas duas fitofisionomias pode ser que elas tivessem menores desvios, próximos aos encontrados para a Savana florestada.

CAPÍTULO 5. ESTIMATIVA DO CARBONO ORGÂNICO DO LATOSSOLO