UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS UFAL CAMPUS DE ARAPIRACA CURSO ZOOTECNIA ANA BEATRIZ SILVA SANTOS LYSA CRISTINE LIRA DE MEDEIROS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFAL

CAMPUS DE ARAPIRACA

CURSO ZOOTECNIA

ANA BEATRIZ SILVA SANTOS LYSA CRISTINE LIRA DE MEDEIROS

VARIABILIDADE ESPACIAL DA RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO EM SOLO ARGISSOLO AMARELO SOB PASTAGEM DEGRADADA

ARAPIRACA-AL 2018

ANA BEATRIZ SILVA SANTOS LYSA CRISTINE LIRA DE MEDEIROS

VARIABILIDADE ESPACIAL DA RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO EM SOLO ARGISSOLO AMARELO SOB PASTAGEM DEGRADADA

ARAPIRACA – AL 2018

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Bacharelado em Zootecnia, da Universidade Federal de Alagoas, Campus Arapiraca, como parte das exigências para a obtenção do diploma de Zootecnista.

A Deus, aos nossos pais, familiares e a nosso orientador, professor e amigo Cícero Gomes.

AGRADECIMENTOS

A Deus, Filho e ao Espírito Santo, por dar sentindo a nossa vida, e sempre reacender em nossos corações que pouca ciência afasta de Deus, muita ciência nos aproxima. A Nossa Senhora por todo seu amor.

À Universidade Federal de Alagoas por intermédio da coordenação de Graduação em Zootecnia-UFAL Campus de Arapiraca, pela oportunidade de realizar meu curso de graduação.

Ao Prof. Dr. Cícero Gomes dos Santos, pelo conhecimento transmitido ao longo de nossa iniciação científica, pela motivação e incentivo ao qual devemos grande parte do nosso desempenho.

Aos Professores do Curso de Zootecnia Tobyas Mariz e Maria Josilaine, que apesar das dificuldades e deficiências, não mediram esforços para promover uma boa formação acadêmica para nós, assim como os demais professores.

Aos companheiros de graduação Ainnã Suelle, Nebuzaradã Costa, Fábio dos Santos, Valter Karlisson e Cristiano Ferreira. Por todos os momentos partilhados nessa jornada de pouco mais de cinco anos de convivência.

Aos amigos André Pereira e Tereza, por toda colaboração na pesquisa e pela bela amizade que construímos.

“Há três métodos para ganhar sabedoria: primeiro, por reflexão, que é o mais nobre; segundo, por imitação, que é o mais fácil; e terceiro, por experiência, que é o mais amargo.”

RESUMO

A resistência do solo à penetração pode influenciar o crescimento das raízes em comprimento e diâmetro e na direção preferencial do crescimento radicular. Em sistemas de pastejo essa resistência à penetração pode apresentar acentuação por conta do pisoteio animal. Diante do exposto, esta pesquisa teve o objetivo de avaliar a variabilidade espacial da resistência do solo à penetração em diferentes profundidades aplicando a técnica de interpolação pelo método do inverso do quadrado da distância (IDW). Os dados obtidos para o desenvolvimento do trabalho foram coletados em uma propriedade rural, povoado Genipapo, zona rural da cidade de Limoeiro de Anadia – AL, num Argissolo Amarelo Distrófico. Para avaliação da variabilidade espacial da resistência a penetração do solo (RP) foi criada uma malha de pontos, gerando uma área retangular composta por 6 colunas (eixo X) e 8 linhas (eixo Y), totalizando 48 pontos. O espaçamento utilizado entre as colunas e linhas foi de 10 e 5 m, respectivamente. Nestes pontos foram coletadas as informações da RP com o auxílio do penetrômetro de impacto convencional de modelo STOLF. Essas informações foram coletadas em 5 profundidades: 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 cm. Foi utilizado o software GS+® _{para interpolação dos dados e para construção dos mapas de isolinhas de superfície em} 2 dimensões (2D) foi utilizado o software Surfer®, versão 8.02.Diante do exposto, esta pesquisa teve o objetivo de avaliar a variabilidade espacial da resistência do solo à penetração em diferentes profundidades aplicando a técnica de interpolação pelo método do inverso do quadrado da distância (IDW). A camada de 10-20 cm apresentou maiores valores de resistência à penetração.

ABSTRACT

Soil resistance to penetration may influence root growth in length and diameter and in the preferred direction of root growth. In pasture systems this resistance to penetration may be accentuated due to animal trampling. In view of the above, this research had the objective of evaluating the spatial variability of soil resistance to penetration at different depths by applying the interpolation technique using the inverse of the distance square (IDW) method. The data obtained for the development of the work were collected in a rural property, located in Genipapo, rural area of the city of Limoeiro de Anadia - AL, in a Yellow Distrófico Argissolo. In order to evaluate the spatial variability of soil penetration resistance (RP), a grid of points was created, generating a rectangular area composed of 6 columns (X axis) and 8 lines (Y axis), totaling 48 points. The spacing used between the columns and rows was 10 and 5 m, respectively. In these points the information of the RP was collected with the aid of the conventional impact penetrometer of the STOLF model. This information was collected at 5 depths: 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 cm. The GS + ® software was used for data interpolation and for the construction of maps of 2-dimensional surface isolines (2D) the Surfer® software version 8.02 was used. In view of the above, this research had the objective of evaluating the spatial variability of soil resistance to penetration at different depths by applying the interpolation technique using the inverse of the distance square (IDW) method. The 10-20 cm layer showed higher values of penetration resistance.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Imagem retirada do Google Earth da propriedade que foi realizado a coleta de dados...19 Figura 2 - Croqui da área no Sitio Genipapo – Municipio de Limoeiro de Anadia...20 Figura 3 - Marcação dos pontos de coleta com auxilio de uma fita métrica (A) e (B), martelo e marcadores (piquetes de ferro) (C)...20 Figura 4 - Penetrômetro de impacto de STOLF...21 Figura 5 - Coleta de dados com o auxilio do penetrômetro, de 5 profundidades: 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 cm...22 Figura 6 - Mapa da variabilidade espacial da resistência a penetração do solo nas profundidades de 0-10 (a) 10-20 (b), 20-30 (c), 30-40 (d) e 40-50 cm (e)...29

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Classificação do Índice de Dependência Espacial proposta por Cambardella et al., (1994) e modificada por Zimback (2001)...25

Tabela 2 - - Estatística descritiva da resistência a penetração (MPa) do solo em condição de pastagem degradada em diferentes profundidades...26

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ... 11

2 REVISÃO DE LITERATURA ... 12

2.1 Variabilidade Espacial ... 12

2.2 Classe dos Argissolos Vermelho ...…...13

2.3 Penetrômetro de impacto de STOLF ... 14

2.4 Compactação do Solo ... 15

2.5 Resistência do Solo a Penetração…………...16

3 MATERIAL E MÉTODOS ... 18

3.1 Localização da área ... 18

3.2 Avaliação da variabilidade espacial ... 18

3.3 Teste de Resistência à Penetração...;...20

3.4 Interpolação dos valores e criação dos mapas ... 22

3.5 Tratamento dos dados………...………..22

3.6 Análise de geoestatística………...……….……22

3.7 Técnicas de krigragem...23

3.8 Dependência espacial...24

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 25

4.1 Análise Descritiva da resistência mecânica do solo à penetração (RP)...25

4.2 Análise Geoestatística dos dados de resistência mecânica do solo à penetração (RP)...28

5 CONCLUSÃO……….………..30

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1 INTRODUÇÃO

A qualidade física dos solos é um importante elemento para a sustentabilidade nos sistemas agrícolas, devido às propriedades físicas e os processos pedogenéticos do solo estarem envolvidos no suporte ao crescimento radicular, armazenagem e suprimento de água e nutrientes, trocas gasosas e atividade biológica (ARAUJO et al., 2012).

Os indicadores físicos de qualidade do solo são parâmetros utilizados para avaliar as possíveis mudanças ambientais no sistema solo-planta. Um desses indicadores é a resistência do solo à penetração (RP). Valores excessivos de resistência do solo à penetração podem influenciar o crescimento das raízes em comprimento e diâmetro e na direção preferencial do crescimento radicular (ECCO et al., 2012).

A resistência do solo à penetração (RP) é um importante atributo na avaliação da qualidade do solo (SOUZA et al., 2006), pois é utilizada frequentemente como indicador da compactação em sistemas de manejo por estar diretamente relacionada ao crescimento das plantas e ser de fácil e rápida determinação (STOLF et al., 1983); este atributo é influenciado pela umidade do solo, textura, densidade e condição estrutural do solo, conforme destacam Marasca et al. (2011).

Segundo Souza et al. (2006), os valores de RP considerados críticos ao crescimento radicular das plantas variam de 1,5 a 3,0 MPa. Estes valores corroboram aos obtidos por Sene et al. (1985) de 2,5 MPa para solos argilosos, no entanto, os valores críticos da correlação da resistência com o desenvolvimento das raízes para solos de textura arenosa esteve entre 6,0 a 7,0 MPa. A determinação de sua variabilidade e distribuição espacial da RP é importante para o monitoramento das camadas de impedimento mecânico do solo e para determinação dos parâmetros responsáveis pelo rendimento das culturas, assim também como das pastagens.

Diante do exposto, esta pesquisa teve o objetivo de avaliar a variabilidade espacial da resistência do solo à penetração em diferentes profundidades aplicando a técnica de interpolação pelo método do inverso do quadrado da distância (IDW).

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2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1 Variabilidade Espacial

A crescente demanda por alimentos de origem vegetal e animal, fibras e biocombustíveis tem levado a intensificar a pressão nos sistemas produtivos, com series consequências sobre as propriedades do solo, principalmente as físicas, ocasionando um aumento da densidade do solo, que representa uma elevação nos níveis de compactação. A pecuária tem apresentado resultados na contramão do desenvolvimento de base sustentáveis, principalmente por não adotar práticas de manejo do solo e da água que contribuam para minimizar os efeitos do pisoteio animal. O Pisoteio animal contribui para elevar os níveis de degradação física do solo, tendo como principal efeito a compactação das camadas mais superficiais. Segundo Vizotto et al. (2000), o pisoteio animal ocasiona redução da porosidade total e aumento da densidade do solo.

Na busca de pecuária de base sustentáveis, faz-se necessário o conhecimento da variabilidade espacial das propriedades físicas do solo. O conhecimento da variabilidade espacial das propriedades do solo, das culturas gramíneas no espaço e no tempo, é considerado, atualmente, o princípio básico para o manejo das áreas de produção (GREGO; VIEIRA, 2005). A caracterização da variabilidade espacial dos atributos do solo é necessária para que se possam interpretar as possíveis causas de variações nas produtividades das culturas. (COELHO, 2005). Conhecendo-se a variabilidade espacial das propriedades do solo podem contribuir para um manejo de base sustentáveis das áreas de produção (LEMOS FILHO et al., 2008).

A variabilidade do solo é uma consequência de complexas interações dos fatores e processos de sua formação, sendo influenciada pelas práticas de manejo e pelas culturas. Áreas pedologicamente similares podem apresentar diferença na variabilidade quando submetidas a diferentes práticas de manejo. E áreas pedologicamente diferentes, quando submetidas ao mesmo manejo, podem apresentar atributos semelhantes (CORÁ et al., 2004). O estudo dos atributos físico sempre foi um importante instrumento no processo de análise dos níveis de produtividade (SOUZA et al., 2004).

As áreas com pastagens no Brasil, principalmente em regiões com solos mais argilosos, com o passar do tempo, provocar um aumento na heterogeneidade dos atributos físicos (SILVA NETO et al., 2012). Segundo Salton; Carvalho (2007), a presença dos animais nas pastagens leva à formação de manchas de vegetação e intensificação da variabilidade espacial

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dos atributos do solo. Na literatura vários autores têm demonstrado a variação espacial de atributos físicos do solo, diretamente relacionados a produtividade de gramíneas em pastagens plantadas no Brasil (ALVES et al., 2014). A variabilidade espacial tem se evidenciado uma ferramenta fundamental na interpretação dos resultados de atributos do solo (CONRADO NETO et al., 2015; SOUZA et al., 2010).

A heterogeneidade do solo pode ser mensurada por meio das ferramentas geoestatísticas, capazes de analisar e inferir a variabilidade que, diferentemente dos estudos estatísticos clássicos, considera a heterogeneidade espacial dos atributos do solo (TAVARES et al., 2014). A ferramenta da geoestatística possibilita a interpretação dos resultados com base na estrutura da variabilidade natural dos atributos avaliados, considerando a dependência espacial dentro do intervalo de amostragem (MACHADO et al., 2007).

Estudos com dados georreferênciados permite a construção de mapas de variabilidade espacial dos atributos físicos do solo em uma área com pastagens plantadas (ZANÃO JÚNIOR; LANA; GUIMARÃES, 2007). Dentre os parâmetros relacionados a degradação física do solo, está a compactação do solo, que pode ser aferida pela resistência à penetração, que possibilita o zoneamento de áreas com maior resistência à penetração (TAVARES et al., 2014).

2.2 Classe dos Argissolos

A classe dos Argissolos compreendem, depois da ordem dos Latossolos, a mais extensa no recorte do território brasileiro, sendo, por isto, de especial importância em nosso país (OLIVEIRA, 2005). Com destaque as suborens Vermelho, Amarelo e Vermelho-Amarelo. No Estdo de Alagoas, se repete a mesma distriuição nacional, onde esta ordem de solo ocupa a segunda ordem em extensão territorial. Estando presente em todas as mesorregiões do Estado, com sua distribuição desde a região úmida costeira, principalmente nos Tabuleiros Costeiros, adentrando para o interior noss “Mares de Morros”, em áreas do Planalto da Borborema, transição da zona úmica costeira com o semiárido, região descrita como Agreste Alagoano.

Os Argissolos compreendem solos constituidos por materias minerais, que tem caracteristicas diferenciais a presença de horizonte B textural, são profundos (OLIVEIRA, 2005; EMBRAPA, 2013). Os Argissolos constituem o grupamento de uma grande variedade de solos minerais, com uma diferença textura entre o horizonte A superficial e o horizonte subsuperficial B textural. Os Argissolos são classificados no segundo nível categórico no critério da cor, em função do teor de óxidos de ferro e de alumino presente (CORREIA;

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REATTO; SPERA, 2004), em Argissolos Amarelos, Argissolos Vermelho-Amarelos, Argissolos Vermelhos e Argissolos Acinzentados.

Na região Nordeste, na região entre a Zona da Mata e o Semiárido, a região fisiografica descrita como Agreste, nas encostas predominam os Argissolos (LEPSCH, 2002; 2011). Esta ordem de solos devido a sua localização e as caracteristicas pedologicas, são muito susceptíveis ao processo erosivo devido à rápida infiltração da água no horizonte A e lenta no horizonte B, por isso o excesso de água que não infiltra escorre superficialmente iniciando o proceso de erosão hídrica (CORREIA; REATTO; SPERA, 2004; PRADO, 2008). Somado a isto, esta ordem de solo, apresenta baixo valores de pH, ocasionados pela presenção de aluminio trocável (CORREIA; REATTO; SPERA, 2004).

2.3 Penetrômetro de Impacto de STOLF

A penetrometria consiste num método apropriado para avaliar a resistência mecânica à penetração das raízes no solo, devido à facilidade, rapidez e à possibilidade de efetuar grande número de repetições na obtenção de dados, embora possam ocorrer dificuldades na interpretação dos resultados obtidos devido à dependência desses em relação ao conteúdo de água, matéria orgânica e a textura do solo (TAVARES FILHO et al., 1999; BENGHOUGH & MULLINS, 1990).

Segundo Stolf (1991), penetrômetros são aparelhos destinados a determinar a resistência do meio no qual penetram e podem ser divididos em dois grupos: a) Penetrômetros convencionais para uso agrícola: para efetuar a medida, o conjunto é precionado contra o solo a uma velocidade constante e a resistência oferecida ao avanço de sua ponta pode ser lida ou registrada através de um dinamômetro (penetrômetros estáticos); b) Penetrômetros de impacto, que eram somente utilizados pela engenharia civil, mas que na década de 80, foram adaptados no Brasil para fins agrícolas (STOLF et al., 1983) com dimensões numa escala de 20 vezes menores que os de uso para a engenharia civil. A medida é feita através do impacto de um peso que cai de uma altura constante, em queda livre, sobre uma haste, fazendo dessa forma, que ela penetre no solo. Conta-se o número de impactos necessários para que o aparelho penetre a uma determinada espessura (penetrômetros dinâmicos).

É um penetrômetro de impacto convencional do modelo STOLF, que é constituído de um peso pra ser usado no momento do impacto e um cone na base para penetrar no solo, o peso é de 4kg que cairá em queda livre no momento do impacto. A cada impacto é anotado

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os valores, como números de impactos, profundidade (cm) e penetração (cm) e por fim os dados são convertidos através de uma equação de Stolf.

Segundo o USDA (1993), a resistência do solo à penetração pode ser classificada em três classes: Pequena <0,1 MPa; Intermediária 0,1 – 2 MPa e Grande > 2 MPa. O USDA (1993) considera o limite de 2 MPa como forte restrição ao crescimento radicular para muitas culturas anuais. Sendo um critério para a restrição ao crescimento radicular.

Os penetrômetros são denominados, em função do princípio de penetração, de estáticos, em que o conjunto é pressionado contra o solo e a RP é registrada em um dinamômetro; e, dinâmicos, em que a haste penetra no solo em decorrência do impacto de um peso que cai em queda livre de uma altura constante (STOLF, 1991). Entretanto, quanto maior a velocidade de penetração, maior o valor de RP obtido, sendo mais 7 evidenciado em solos sujeitos a compressões elásticas, como solos argilosos, onde a resistência dinâmica deve apresentar-se maior que a estática (CAMPBELL, 1977).

2.4 Compactação do Solo

A compactação do solo é diretamente relacionada à resistência do solo à penetração, que por sua vez, está intimamente ligada ao desenvolvimento radicular das plantas (BENGOUGH et al., 2001; SILVA et al. 1994), pois, conforme Camargo (1983), o alongamento radicular só é possível quando a pressão de crescimento das raízes for maior do que a resistência oferecida pelo solo. As modificações oriundas do manejo do solo geradas pela diminuição da macroporosidade devido principalmente ao uso de máquinas e implementos agrícolas são denominadas de compactação (EHLERS et al., 1983; BEUTLER et al., 2001).

A compactação do solo é o ato ou ação de forçar a agregação das partículas do solo, que por sua vez irá: (I) reduzir o volume por elas ocupado; (II) aumentar a densidade; (III) diminuir o volume dos macroporos; (IV) diminuir a infiltração, e (V) aumentar a resistência mecânica do solo ao crescimento radicular (SEIXAS e OLIVEIRA JUNIOR, 2001).

A compactação do solo tem se constituído em um dos grandes obstáculos ao aumento da produtividade do setor agrissilvipastoril, como também tem provocado, principalmente, nas áreas mecanizadas declivosas, forte assoreamento dos recursos hídricos. Ela se tornou extremamente preocupante devido à intensificação da mecanização no Brasil, seja ela voltada à agricultura, a exploração de madeira (SEIXAS e OLIVEIRA JUNIOR, 15 2001), bem como o setor pecuário devido às altas pressões exercidas pelo pisoteio dos animais que tem

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contribuído acentuadamente para a compactação dos solos sob pastagens (IMHOFF et al., 2000).

A compactação do solo, nas áreas agrícolas, vem ocorrendo devido à intensa movimentação de máquinas e equipamentos agrícolas para o plantio das culturas, bem como no seu manejo. Também se tem verificado o uso indiscriminado de tratores pesados com maior potência sem o devido dimensionamento e seleção dos implementos (MANTOVANI, 1987) reduzindo a produtividade e aumentando os níveis de erosão (SEIXAS e OLIVEIRA JUNIOR, 2001). Os solos de textura mais grosseira apresentam maior resistência à compactação. Para tanto, deve-se levar em consideração os três mecanismos que ocorrem com os mesmos a campo, a saber: I) compactação superficial; II) formação de camadas horizontais endurecidas (pans) devido ao tráfego e ou cultivo com máquinas e implementos, e III) impermeabilização superficial (CAMARGO e ALLEONI, 1997).

Em trabalho realizado em área de Cerrado com latossolo vermelho textura média, Carvalho Junior (1998) detectou adensamento na profundidade de 0,10 a 0,30 m. Neste mesmo trabalho foi detectada a existência da camada compactada na profundidade de 0,075 a 0,20 m em solos manejados. A compactação pode ser avaliada através de vários atributos do solo. Dentre todos, destaca-se a densidade do solo e, recentemente, alguns autores têm considerado a resistência do solo à penetração como um dos 17 parâmetros mais indicado (LANÇAS et al., 1999), como também mais sensível para avaliar a compactação do que a densidade do solo (IMHOFF et al., 2000; JORAJURIA e DRAGHI, 2000; STRECK et al., 2004).

Moraes et al. (2002) avaliando o estado de degradação de pastagens, através de sinais visuais indicadores de solo compactado e da determinação da densidade e porosidade do solo, em áreas sob diferentes níveis de oferta de forragem, observaram que a densidade do solo foi menor no solo sob pastagem com ótima oferta de forragem, cujo valor médio se situa entre 1,0 e 1,20 Mg m-³, sendo estes, valores médios comumente encontrados nos solos argilosos com boas condições físicas (CAMARGO & ALLEONI, 1997).

2.5 Resistência do solo à penetração

A resistência do solo à penetração é uma medida do impedimento mecânico que o solo oferece às raízes, sendo um dos mais comumente citados fatores físicos que afetam o crescimento das raízes. O impedimento mecânico ao crescimento radicular é fortemente

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correlacionado com a resistência mecânica do solo medida com penetrômetro (BENGOUGH; MULLINS, 1990).

A resistência do solo à penetração é uma das propriedades físicas que expressa o grau de compactação, que se reflete no aumento da densidade do solo (MION et al., 2012). A avaliação da compactação do solo é baseada na condição atual em que se encontra o solo, sendo possível identificar as camadas que apresentam restrições a fenômenos de superfície, crescimento e produtividade das culturas (SILVA; REICHERT; REINERT, 2004).

Segundo Cunha et al. (2002),o parâmetro de (RP) possui diversas aplicações, como detecção de camadas compactadas, ação de ferramentas de manejo do solo, prevenção de compactação, determinação de força de tração na barra e estudo de processos de umedecimento e ressecamento do solo.

A RP é por sua vez, uma variável sensível á textura, estrutura e principalmente à densidade do solo além da umidade. Logo, é considerada como um indicador das dificuldades ao crescimento do sistema radicular das plantas, contribuindo, assim, para a detecção e prevenção de camadas com impedimentos (COELHO et al. 2012). De acordo com Silveira et al. (2010) verificaram que, para uma acréscimo da umidade, ocorre decréscimo da resistência à penetração, isso ocorre devido à influencia que a água exerce sobre a coesão entre as partículas do solo.

O crescimento das raízes e da parte aérea das plantas, segundo Letey, (1985) e Weaich et al., (1992), é influenciado diretamente por um dos atributos físicos do solo, a resistência do solo à penetração das raízes. A resistência do solo à penetração, geralmente é utilizada, por vários pesquisadores para fins avaliativos dos efeitos dos sistemas de manejo do solo sobre o ambiente radicular (TORMENA; ROLOFF, 1996).

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3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 Localização da área

Os dados obtidos para o desenvolvimento do trabalho foram coletados no ano de 2017 em uma propriedade rural, povoado Genipapo, zona rural da cidade de Limoeiro de Anadia – AL, (Figura 1) localizada entre as coordenadas geográficas 9°45’03”S, 36°31’27”O e altitude de 206 m. O solo da área foi classificado, segundo o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2006), como Argissolo Amarelo.

Figura 1 - Imagem retirada do Google Earth da propriedade que foi realizado a coleta de dados

Fonte: GOOGLE MAPS, 2018

3.2 Avaliação da variabilidade espacial

Para avaliação da variabilidade espacial da resistência a penetração do solo (RP) foi criada uma malha de pontos equidistantes, gerando uma área retangular composta por 6 colunas (eixo X) e 8 linhas (eixo Y), totalizando 48 pontos (Figura 2). O espaçamento na malha, utilizado entre as colunas e linhas foi de 10 e 5 m, respectivamente (Figura 3). Nestes pontos foram coletadas as informações da RP com o auxílio do penetrômetro de impacto convencional de modelo STOLF (Figura 4). Essas informações foram coletadas em 5 profundidades: 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 cm.

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(A)

Figura 2 - Croqui da área no Sitio Genipapo – Municipio de Limoeiro de Anadia .

Fonte: Silva; Medeiros. (2017)

Figura 3 - Marcação dos pontos de coleta com auxilio de uma fita métrica (A) e (B), martelo e marcadores (piquetes de ferro) (C)

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(C) (B)

Fonte: Silva; Medeiros. (2017)

3.3 Teste de resistência à penetração

Em cada ponto da malha foi determinada resistência do solo à penetração (RSP) através do penetrômetro de impacto (Modelo IAA/Planalsucar – STOLF), conforme as recomendações de Stolf et al. (1983). Essa determinação foi feita até a profundidade de 50 cm (Figura 5).

Figura 4. Penetrômetro de Impacto de STOLF

21

Figura 5 - Coleta de dados com o auxilio do penetrômetro, de 5 profundidades: 0-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50 cm

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Fonte: Silva; Medeiros. (2017)

3.4 Interpolação dos valores e criação dos mapas

Para interpolação dos valores obtidos com o auxílio do penetrômetro de impacto, nas cinco profundidades foi utilizado o software GS+® “Geostatistical for Environmental

Sciences”, versão 7.0 (ROBERTSON, 2004), conforme o método do inverso do quadrado da

distância (IDW). Conforme este método, quanto mais próximo estiver o vizinho, maior o peso que será atribuído ao valor. A interpolação baseada na equação descrita por Mello et al. (2003). Os mapas de isolinhas de superfície em 2 dimensões (2D) foram construídos com o auxílio do software Surfer®, versão 8.02 (GOLDEN SOFTWARE, 2002).

3.5 Tratamento dos dados

A transformação dos dados de campo de impactos dm-1 para MPa foi feita de acordo pela equação (1): R (MPa) = (5,6 + 6,89 NI) 0,098 ) (1) em que: NI = número de impactos dm-1; e 0,098 = fator adicionado na equação para passar os dados de kgf cm-2 para N m2 (Mpa).

3.6 Análise de geoestatística

A existência ou não da dependência espacial, para confecção de semivariogramas, foi obtidos através dos cálculos das sem variâncias utilizando-se a expressão:

y*(h) =





_

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(1) onde y* (h) é a semivariância estimada a partes dos dados experimentais; em que N (h) é o número de pares de valores medidos Z(xi), Z(xi+h) separados por um vetor h, em que N (h) é o número de amostras separados por uma distância h, e onde Z representa os valores medidos, portanto, depende de ambos, magnitude e direção (VIEIRA, 2002). A construção dos semivariogramas foi feita por meio de processos de tentativas e erro, com o estimador de Matheron, através do Varriowin 2.2 (PANNATIER, 1996). Para os semivariogramas que apresentaram estrutura de dependência espacial, para que ajusta-se em um modelo matemático para definição de seus parâmetros (OLIVEIRA et al., 1999), os modelos utilizando foram: a) Modelo Esférico: γ(h)= C0 + C1 _             −       3 2 1 2 3 a h a h ; 0 < h < a , γ(h)=Co+C1; h > a b) Modelo Exponencial: γ(h)= C0 + C1 [1 – e (- 3 a h )]; h < 0 c) Modelo Gaussiano: γ(h) = C0 + C1 [ 1 – e (-3 ( a h )2)]; h < 0

A escolha de um modelo mais adequado não é um procedimento automático. No uso da geoestatística é comum o ajuste visual do modelo selecionado aos pontos experimentais, o que precisa de sustentação estatística (GONÇALVES, 1997). O escalonamento dos semivariogramas fez-se uso da metodologia discutida por Vieira et al. (1991).

3.7 Técnicas de krigagem

Conhecendo-se o semivariograma da cada atributo, utilizou-se o método de interpolação de krigagem, para confecção dos mapas de isolinhas de superfície em 2 dimensões (2D) da taxa de aplicação de água foram construídos com o auxílio do software Surfer®, versão 8.02 (GOLDEN SOFTWARE, 2002).

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3.8 Dependência espacial

A análise de dependência espacial, determinada pelo variograma, e a interpolação dos valores amostrados, obtidos através de krigagem, foram feitos com o auxílio do software GS+® “Geostatistical for Environmental Sciences”, versão 7.0 (ROBERTSON, 2004), que utiliza os valores da variável resistência à penetração e suas respectivas coordenadas.

O Índice de Distribuição Espacial (IDE) foi calculado e classificado (Tabela 2) através da equação 1 proposta por Cambardella et al. (1994) e modificado por Zimback (2001):

IDE = 𝐶

𝐶+𝐶𝑜 x 100

Em que:

C - semivariância estrutural ou espacial e C + Co - patamar.

Tabela 1 . Classificação do Índice de Dependência Espacial proposta por Cambardella et al., (1994) e modificada por Zimback (2001).

Índice de dependência espacial Classificação

< 25% Fraca dependência espacial

de 25 a 75% Moderada dependência espacial

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4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1.Analise descritiva da resistência mecânica do solo à penetração (RP)

O comportamento da resistência a penetração (MPa) do solo em condição de pastagem degradada em diferentes profundidades, é apresentado pela estatística descritiva na Tabela 1 e os mapas que espacializam essas informações estão descritos na Figura 4.

Tabela 2 - Estatística descritiva da resistência a penetração (MPa) do solo em condição de pastagem degradada em diferentes profundidades

DP: desvio padrão; EP: erro padrão; CV: coeficiente de variação (%); Máx: máximo valor; Mín: mínimo valor; Med: mediana; Var: variância; Curt: curtose; Assim: assimetria; W: teste de Shapiro-Wilk.

Fonte: Dados da pesquisa (2017)

Como observado na Tabela 1, a camada de 40-50 cm apresentou menor valor médio de RP, seguida das camadas 0-10, 30-40 e 20-30 cm. A camada de 10-20 cm apresentou maior valor médio da RP. Quando comparando a variação da média da RP, observou-se que da camada de 0-10 para 10-20 cm houve uma elevação de 98,70% da RP. Considerando os intervalos de 10-20 a 20-30, 20-30 a 30-40, 30-40 e 40-50, observou-se que houve redução na RP em 17,33; 26,34 e 17,34%; respectivamente.

A camada que apresentou maior dispersão em torno da média dos valores da RP foi a camada de 10-20 cm, o que permite afirmar que nesta camada a RP apresenta maiores valores, como descrito anteriormente. Esse comportamento foi observado através do desvio padrão (DP) dos dados. O erro padrão (EP) também foi maior para a camada em destaque. Esta camada também apresentou as amostras com maiores valores de RP, seguida camada 20-30 cm.

Os mínimos valores de RP foram encontrados nas camadas 0-10 e 40-50 cm, seguidos das 20-30 e 30-40 cm e o mínimo valor maior foi encontrado na camada de 10-20 cm, sendo 113,63% que menores valores.

O comportamento da mediana reforça a idéia de que a camada de 10-20 cm apresenta maior RP, já que a mediana tende a explicar melhor a extremidade dos valores. O aumento da

Prof

(cm) Média DP EP CV Máx. Mín. Med. Moda Var. Curt. Assim. W 0-10 3,63 1,15 0,17 31,70 6,12 1,54 3,29 3,29 1,33 -0,30 0,30 0,94 10-20 6,06 1,71 0,25 28,14 12,12 3,29 6,12 6,12 2,91 2,34 1,16 0,92 20-30 5,01 1,61 0,24 32,26 9,67 2,45 4,80 4,80 2,61 0,46 0,84 0,93 30-40 3,69 1,36 0,20 36,83 7,82 2,45 3,29 3,29 1,84 2,29 1,54 0,80 40-50 3,05 1,02 0,15 33,54 6,72 1,54 2,45 2,45 1,05 2,55 1,29 0,84

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variância para esta mesma camada reforça a afirmação deste aumento da RP.

As variáveis descritivas máxima, mínima, seguiram o mesmo comportamento, a camada de 10 a 20 cm na área de pastagem sob Argissolo Amarelo, no município de Limoeiro de Anadia, apresentou os maiores valores de resistência do solo à penetração, estes resultados provavelmente estejam associado às características texturais, responsáveis pela mudança textural, onde existe um incremento nos teores de argila do horizonte superficial para o subsuperficial. Os Argissolos apresentam um horizonte superficial, geralmente denominado de A, com textura média a arenosa, enquanto o subsuperficial, geralmente denominado de B, se caracteriza por elevados teores de argila. Siqueira, (2017), avaliando a resistência do solo à penetração em um Argissolo Vermelho obteve resultados diferentes para valores máximos e valor mínimo superior a camada de 0,10 – 0,20 m, que justificou estes valores em decorrência da amostragem ter sido realizado no período seco na região, que esta umidade de solo apresenta na camada inicial bastante endurecida.

O teste de Shapiro-Wilk (W) mostra que a camada de 0-10 cm apresenta maior normalidade quando comparada as outras. A camada de 10-20 cm apesar de ter se destacado com maiores valores de RP, apresentou normalidade de distribuição da RP similar a cama de 10-20 cm, sendo menor em apenas 2%.

Segundo Siqueira (2017), no estudo da variabilidade espacial dos atributos do solo através da técnica de estatística descritiva, faz-se necessária aplicação de teste de normalidade, que pode ser constatado através de vários testes existentes na literatura, entre eles o teste W (Shapiro-Wilk) a 5% de probabilidade, (GOMES, 2004). Quando se faz uso deste teste, observa-se que alguns valores podem ser bastante afetados pela presença de valores periféricos (candidatos a “outliers”) (LIBARDI, et al. 1996).

O coeficiente de variação (CV) das camadas avaliadas e utilizando a classificação atribuída por Warrick; Nielsen (1980), todas as apresentaram coeficiente de variação considerado médio (12 % < 62%). Resultados semelhantes foram obtidos por Souza et al. (2004), aferindo a resistência do solo à penetração em Latossolo Vermelho cultivado com cana de açúcar.

O coeficiente de curtose (K) é um parâmetro de avaliação em que se observa o grau de achatamento da distribuição, ou seja, o quanto a curva de frequência será achatada em relação a uma curva normal de frequência (ACCIOLY, 2011; COELHO et al., 2012). Todos os valores dos dados experimentais da resistência do solo à penetração (Tabela 1), apresentaram valores inferiores a 2,63, o que caracteriza uma distribuição leptocústica ou alargada, ou seja,

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os dados caracterizam-se por menor variação e frequência modal mais acentuada (COELHO et al.; 2012; CONRADO NETO et al., 2015).

Todos os valores de assimetria mensurados para a resistência do solo à penetração em pastagem sob Argissolo Amarelo (Tabela 1), apresentaram valores positivos. Os valores de assimetria positiva demonstram haver tendência de concentração dos valores abaixo da média observada, sendo tal tendência tanto mais expressiva quanto maior para o valor obtido; situação reversa se dá para valores negativos desse coeficiente (CORADO NETO et al.; 2015).

A assimetria, numericamente pode ser descrita pelo coeficiente de Pearson (Ar), o qual demonstram que os valores da resistência mecânica do solo à penetração em todas as profundidades de amostragem apresentam distribuição assimétrica.

Os valores da resistência do solo à penetração nas profundidades de amostragem nas camadas de 0 a 0,10 m e 0,20 a 0,30 m (Tabela 1) foram classificada como moderada (0,15</Ar/<1,0), enquanto que as demais profundidades de amostragem apresentam valores de assimetria (/Ar/>1,0), forte. Resultados semelhantes foi obtido por Coelho et al. (2012); Rodrigues et al. (2014); Siqueira, (2017).

A resistência do solo à penetração pode ser correlacionada com sua densidade e macroporosidade. Para um mesmo solo quanto maior a densidade maior também será a resistência à penetração e menor a macroporosidade (MONTANARI et al., 2012). Sene et al. (1985) destacaram que valores os valores críticos da correlação da resistência com o desenvolvimento das raízes para solos de textura arenosa esteve entre 6,0 a 7,0 MPa, como pode ser observado na camada de 10-20 cm desta pesquisa

Esta RP pode ser explicada pelo pisoteamento dos animais que se alimentam da pastagem. Segundo Vzzotto et al. (2000), O pisoteio animal ocasiona redução da porosidade total e aumento da densidade do solo. Os mesmos autores ainda destacaram que o aumento da densidade do solo ocorre nos primeiros cinco centímetros. Como neste trabalho a medida foi feita de 10 em 10 cm, esse aumento de densidade e consequentemente da RP é observado apenas a partir dos 10 cm.

28 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0

RESISTÊNCIA A PENETRAÇÃO (MPa)

(a) (b)

(c) (d)

(e)

4.2 Análise geoestatística dos dados de resistência mecânica do solo à penetração (RP)

A Figura 6 A, B, C, D e E com suas respectivas medidas: 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 e 40-50 cm representa a distribuição da resistência do solo à penetração nas mais diversas profundidades e larguras na área com pastagem sob Argissolo Amarelo (EMBRAPA, 2013).

A Figura 6A, apresentou um grau de resistência em torno de 4 MPa, considerada média, de acordo com Ribeiro, (2009). Enquanto a Figura 6B, que representa os valores de resistência do solo à penetração na camada de 10 a 20 cm, os valores variam de 5 a 10 MPa, o que reflete os maiores valores de resistência do solo.

Figura 6 - Mapa da variabilidade espacial da resistência a penetração do solo nas profundidades de 0-10 (a) 10-20 (b), 10-20-30 (c), 30-40 (d) e 40-50 cm (e)

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A Figura 6C, que representa os valores de resistência do solo à penetração na camada de 20 a 30 cm, apresentaram valores que variam de 4 a 8 MPa, sendo classificados com valores de resistência à penetração altos (RIBEIRO, 2009). A Figura 6D, que representa os valores de resistência do solo à penetração na camada de 30 a 40 cm, tiveram um comportamento com média a baixa resistência à penetração, segundo a classificação utilizada por Ribeiro (2009). Comportamento semelhante pode ser observado na Figura 6E, que apresentou os melhores valores de resistência do solo à penetração, com valores em toda área de amostragem inferiores a 4 MPa. Estes resultados descrevem o comportamento de uma resistência concentrada nas camadas de 10 a 20 cm e 20 a 30 cm.

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5 CONCLUSÃO

A camada de 10-20 cm apresentou maiores valores de resistência à penetração, e consequentemente maior densidade.

A realização de práticas agrícolas, como a gradagem e/ou a aração no intervalo de profundidade entre 0-30 cm tendem a resolver o problema da alta RP.

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