UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA DEPARTAMENTO DE SOLOS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA DEPARTAMENTO DE SOLOS

AMOSTRAGEM1

Maria do Carmo Lana Braccini2

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1_{Trabalho apresentado como parte das exigências da disciplina SOL 671 (Avaliação da} Fertilidade do Solo), sob a orientação do Prof. Victor Hugo Alvarez V.

2_{Estudante de Doutorado do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de} Viçosa, Matrícula No 2211595-0

CONTEÚDO

Página

1. Introdução 2

2. Objetivos da Amostragem 3

3. Variabilidade do Solo 6

4. Erro de Resultado Analítico 9

4.1 - Erro Analítico 10

4.2 - Erro de Amostragem 11

5. Amostra Simples vs Amostra Composta 13

6. Efeito da Adubação na Variabilidade do Solo e na sua Amostragem 28

7. Amostras Específicas 31

8. Generalização do Resultado da Análise 34

9. Bibliografia 36

Em muitos campos do conhecimento científico, temos como objetivo pesquisar características dos elementos de uma população. Uma vez definida a população com a qual se deseja trabalhar, o próximo passo seria escolher qual a melhor maneira de estudar alguma(s) característica(s) dessa população. Muitas vezes, a população de interesse é demasiada grande, de tal maneira que se torna impossível realizar um levantamento de dados referentes a todos os elementos da população. Nesse caso, deve-se então delimitar-se as observações a uma parte da população, isto é, a uma amostra, a qual deve reproduzir, o mais fielmente possível, as características dessa população.

Vários são os conceitos de amostra encontrados na literatura, (SPIEGEL, 1978; HOEL, 1980; MEYER, 1983; VIEIRA, 1986), os quais basicamente referem-se à amostra como uma parte de um todo, ou melhor, de uma população. Ao processo de coleta de amostra denomina-se amostragem. Uma das características mais importantes da amostra é a sua representatividade, ou seja, o quão bem a amostra representa a população. A facilidade para uma boa representatividade é função da homogeneidade da população, ou seja, quanto mais homogênea for a população, mais facilmente a sua amostra será representativa. Amostragem mal feita é considerada a maior fonte de erro em programa dessa natureza, e a razão disso é muito simples: quando se faz análise em uma subamostra de 5 g, tirada de amostra composta de 500 g, coletada em área de 2,5 ha à profundidade de 15 cm, estes 5 g representam a bilionésima (10-9) parte do volume total do solo amostrado (SANCHES, 1981).

Uma amostragem representativa é condição básica para o sucesso da exploração agrícola, pois dela depende a confiabilidade dos resultados. Ainda que o volume amostrado seja pequeno em relação ao volume de solo cultivado, esse deve representá-lo em toda sua extensão. Para isso, além dos cuidados necessários na amostragem de solo, deve-se levar em conta a variabilidade de um ponto para outro, que influenciará o número de amostras a serem retiradas.

Os solos são corpos heterogêneos constituídos de pedons (unidades tridimensionais), portanto, na amostragem alguns cuidados deverão ser tomados no sentido de se obter amostras representativas. Pode-se pensar nessa representatividade sob dois aspectos segundo o interesse em estudo. Em representatividade de uma

característica, onde o que interessa, é ter um conjunto de amostras que se distribuam adequadamente em toda a amplitude de variação das características que se quer relacionar, sendo ou não a amostra representativa de certa população. Sob outras situações se teria interesse em caracterizar uma unidade de amostragem caso onde a amostra deve ser representativa dessa unidade de amostragem (UA). Por unidade de amostragem entende-se um conjunto de pedons relativamente homogêneos em relação a topografia, vegetação, cor, textura, umidade, etc.

A ciência do solo subdivide-se em vários campos de estudo, tais como gênese, classificação, química e fertilidade do solo dentre outros. Nestes, existem técnicas apropriadas para amostragem dos solos. Maiores detalhes a respeito da amostragem para estudo sobre a gênese e classificação dos solos podem ser encontradas em JACKSON (1964) e SERVIÇO NACIONAL DE LEVANTAMENTO E CONSERVAÇÃO DE SOLOS (1984). Uma vez que este trabalho tratará de aspectos de amostragem de solos para fins de química e/ou fertilidade do solo dar-se-ão maiores informações a esse respeito.

2. Objetivos da Amostragem

Considerando o destino dos resultados das análises das amostras, estas terão como finalidade a pesquisa e assistência aos agricultores. Os objetivos das pesquisas em química e/ou fertilidade de solos são vários. Em trabalhos específicos envolvendo amostragens de solos podemos encontrar basicamente duas situações. Numa primeira podemos estar interessados em buscar correlação entre características do solo (Figura 1). Para isto as amostras devem apresentar valores em toda a amplitude de variação desta característica, portanto uma amostra é importante pelo valor que apresenta sem preocupação se a amostra é representativa ou não da unidade de amostragem, conforme citado anteriormente. Outra situação é quando as estimativas a partir das amostras serão generalizadas para a unidade de amostragem. Nesse caso a amostra deverá ser representativa da unidade de amostragem, pois esta deverá apresentar características médias da população.

Quando o resultado das análises destina-se a assistência aos agricultores, o objetivo básico será a avaliação da fertilidade do solo. Assim, as características da amostra serão generalizadas para a unidade de amostragem, portanto, a amostra deverá ser representativa da população.

Na avaliação da fertilidade de um solo, é necessário o conhecimento dos níveis críticos de nutrientes no solo para que não haja limitações de produção pela sua fertilidade. Estes níveis ótimos permitem que os diversos nutrientes existentes em níveis inadequados sejam corrigidos pela adubação.

4 5 6 7 20 40 60 80 100 pH Y= 4,423 + 0,022**X R2 _{= 0,578} % de saturação em Ca FIGURA 1. Relação entre % de saturação em Ca x pH. FONTE: MELLO et al. 1983.

3. Variabilidade do Solo

A precisão e a exatidão com que a amostra representa o solo depende de sua variabilidade e da forma pela qual a amostra é obtida (BARRETO et al., 1974). De nada ou pouco adiantará a análise do solo se a amostragem e os cuidados na amostragem não forem observados. Por conseguinte, as recomendações de calagem e adubação ficam comprometidos, podendo causar prejuízos aos produtores rurais.

O solo é considerado como sendo função do material de origem, clima, relevo, organismos e tempo, os quais são denominados fatores de formação do solo (JENNY 1941; ANDA, 1975; VIEIRA, 1975; RESENDE, 1982).

A variabilidade é também influenciada pelos processos de formação do solo. Esses processos proporcionam o desenvolvimento de características com diferenciados graus de similaridade, que conforme a sua semelhança, permite que os solos sejam agrupados em diferentes unidades taxonômicas. Os fatores e processos de formação do solo ocasionam uma variação nas características químicas, físicas e mineralógicas em três dimensões: superfície e profundidade.

As variações em superfície, podem ser classificadas em função da distância na qual elas ocorrem. (Quadro 1).

QUADRO 1. Classificação da variabilidade do solo em função da distância na qual elas ocorrem.

Classificação da Variação Distância

Microvariações < cm

Mesovariações de dm

Macrovariações de m a centena de m

As macrovariações, perceptíveis a olho nu na maioria das vezes, permitem subdividir a área a ser amostrada em extratos mais homogêneos. Nesta estratificação considera-se a vegetação, a topografia, a cor, a textura, a drenagem, o uso e o manejo do solo e a sua unidade de classificação taxonômica. Deve-se considerar a vegetação passada (natural), a atual e a futura, ou seja, aquela que poderá vir a existir na área, conforme o planejamento do uso dos solos. A topografia, conforme já foi discutido, influencia a profundidade efetiva, a umidade do solo, etc. A cor do solo pode ser reflexo do material de origem, quantidade e qualidade da matéria orgânica e dos teores de Mn, Fe e Al. A textura, que requer prática para sua avaliação no campo, deve ser cuidadosamente observada, pois além da variabilidade do solo será considerada na

fase de interpretação e recomendação de adubação. Deve-se também obter informações sobre o histórico de uso dos solos da área.

Após um reconhecimento de toda a área a ser amostrada, e de posse de todas as informações necessárias, procede-se à divisão dessa área em extratos, nos quais, as características sejam as mais homogêneas possíveis. Havendo suspeitas sobre a existência de um gradiente de fertilidade dentro de um extrato, este deve ser subdividido de forma a individualizar o gradiente, formando cada uma das subdivisões um extrato independente. Cada extrato forma assim o que se chamará de unidade de amostragem (UA).

Ao retirar-se amostras por unidade de amostragem, se está minimizando a variabilidade causada pelas macrovariações. Na Figura 2 está esquematizada a divisão de uma área em unidade de amostragem.

FONTE: COMISSÃO DE FERTILIDADE DO SOLO DO ESTADO DE MINAS GERAIS (1989)

Uma unidade de amostragem pode conter meso e microvariações, as quais são resultantes principalmente da decomposição localizada de resíduos orgânicos e/ou aplicações de adubos e fertilizantes. Essas variabilidades, de pequena importância para as plantas, segundo JACKSON (1964), são minimizadas retirando-se amostras compostas.

A variabilidade em profundidade reflete por um lado o grau de intensidade de atuação dos agentes do intemperismo e por outro lado, a reciclagem de nutrientes. Alguns solos apresentam transição abrupta (menos que 2,5 cm) entre um horizonte e outro, indicando assim mudanças de suas características em um curto espaço. Para evitar esse tipo de variabilidade, as amostras deverão ser retiradas a uma mesma profundidade, procurando sempre que possível que essa profundidade de amostragem não inclua solo de dois horizontes ou duas camadas diferentes

4. Erro de Resultado Analítico

A amostragem do material de solo, muitas vezes, é a maior fonte de erro, quando se pretende avaliar as características do solo (BARRETO et al., 1974). Se o número de amostras é pequeno, a amostragem pode não ser representativa do solo em toda sua extensão. Por outro lado, a retirada de grande número de amostras demanda muito tempo, trabalho e custo. As propriedades de um solo, mesmo de aparência homogênea, variam horizontal e verticalmente, com a profundidade e com a intensidade de cultivo (ALVES, 1996). Daí a importância da representatividade da amostra do solo para recomendação de fertilizantes e corretivos.

Os resultados de análise de uma amostra composta representa uma estimativa da média populacional, que representa a fertilidade média da unidade de amostragem. Essa precisão na sua representatividade vai depender da amplitude de variação da característica em estudo, do número de amostras simples coletadas para formar a amostra composta e pela maneira como as amostras simples foram coletadas.

Yi = m + ε

Isso implica em assumir que a estimativa difere, dentro dos limites de tolerância da verdadeira média populacional (m) por um erro (ε). Este erro subdivide-se em dois componentes, um devido a amostragem (εam.), e outro devido ao processo analítico (εan.).Assim, o erro (ε) pode ser representado por esses dois componentes.

ε = εam + εan

Esses componentes são reconhecidos como os principais responsáveis pelas variações nos resultados de análise de solos.

4.1 Erro Analítico

Por erro analítico entende-se como sendo aquele que ocorre a nível de laboratório. As principais causas desses erros são as metodologias adotadas, a aparelhagem e os laboratoristas.

A metodologia refere-se ao procedimento analítico ao qual a análise será submetida. Para minimizar os erros de metodologia, o método de análise deve estar perfeitamente ajustado.

Uma aparelhagem em perfeito estado de funcionamento e com uma boa manutenção (limpeza, isolamento, etc) , além de uma fonte de energia elétrica constante, são também requisitos muito importantes para se minimizar os erros de metodologia.

Os laboratoristas estão sujeitos a cometerem erros nas suas observações e medidas, entretanto estes devem estar bem atentos e caso observem algum problema numa série de leituras, a curva padrão deverá ser feita novamente. O treinamento e dedicação do laboratorista são fatores que contribuem para minimizar os erros de análise.

Para se evitar erros analíticos pode-se incluir entre as amostras a serem analisadas, amostras controle, cujos resultados são conhecidos. Assim, se estes valores não forem encontrados, um erro analítico sistemático ocorreu. Outra

possibilidade é a realização da análise várias vezes, e com posterior avaliação do coeficiente de variação dos resultados obtidos. Se o valor do CV estiver fora dos limites tolerados, é porque deve existir erro analítico inaceitável.

Costuma-se dizer que a análise não pode ser melhor que a amostragem.

Segundo CLINE (1944) o valor obtido na análise aproxima-se com maior exatidão das características do solo em estudo se: a amostra composta representa exatamente o solo do qual foi retirada, antes da análise não ocorreram mudanças na amostra capazes de alterar os valores originais, a subamostra represente com fidelidade a amostra total, o método de análise seja adequado.

De uma amostra dificilmente obtém-se dois resultados iguais na análise. Isto é devido à variação na porção da amostra tomada para as análises e as diferenças de medidas no decurso das análises. Esta variação em termos de CV normalmente é baixo. No Quadro 2 são mostrados CV de algumas das determinações realizadas no laboratório de análises de solos UFV.

QUADRO 2. Resultados do CV de algumas determinações realizadas pelo Laboratório de Análises de Solos da UFV.

Característica Analisada CV (%) Característica Analisada CV (%) K 3,55 Ph 1,01 P 3,59 CE 3,21 Ca2+ 2,32 MO 2,63 Mg2+ 4,48 Nt 2,33 Al3+ 5,53 Prem 1,74 4.2. Erro de Amostragem

A principal fonte de erro num programa de análise de solo provém da amostragem (JACKSON, 1964; WALSH, 1973; SANCHEZ, 1981; SIQUEIRA, 1987).

Este tipo de erro é devido a variabilidade do solo e a metodologia de coleta de amostras. No Quadro 3 são apresentados alguns resultados de estudos de variabilidade de características do solo.

Pode-se observar no Quadro 3 que as variações entre locais são grandes para uma mesma característica, e que para mesmo o local (PV de Viçosa), essas variações também ocorrem conforme a posição que o solo ocupa na paisagem, como já foi discutido no Capítulo 3 (Variabilidade do Solo). É importante observar que, de modo geral, as maiores variações são obtidas para o P e K, e as menores para o pH, devido ao poder tampão do hidrogênio. Segundo JACKSON (1964), a variabilidade do solo em superfície é intensa e a curta distância.

QUADRO 3. Resultados do coeficiente de variação (CV) de algumas características do solo.

Tipo de solo Local Características

P K Ca Mg Al MO pH

-- Bélgica1 30 -- -- -- -- -- -- Podzólico Vermelho

Amarelo-Terraço

Viçosa2 _{(MG) 142 83 (17) -- 37 -- 5}

Podzólico Vermelho Amarelo-Terraço

Viçosa2 _{(MG) 62 119 (43) -- 36 -- 4}

Latossolo Roxo Cascavel3 (PR) 101 32 89 52 40 11 7 Latossolo Vermelho Amarelo PontaGrossa3(PR) 27 29 29 44 15 14 4

FONTE :1Amostras compostas (HENDE & COTTENIE, 1960) 2_{BARRETO et al. , 1974.}

3_{ALVAREZ V. & CARRARO, 1976.}

Segundo RAIJ (1983), deve-se coletar o mesmo número de amostras simples por composta qualquer que seja a área a amostrar, mesmo que ela represente apenas 10 cm. Isto porque a variabilidade das propriedades químicas de um solo manifesta-se

em pequenas distâncias. ALVAREZ V. & CARRARO (1976) também verificaram a variabilidade do solo numa unidade de amostragem em solos de Cascavel e de Ponta Grossa, Paraná.

Outra fonte de erro de amostragem bastante comum é a variabilidade da textura do solo. De modo geral os solos argilosos apresentam maior variabilidade do que os arenosos, sendo que esta variabilidade é reduzida com o aumento do número de subamostras para formar a composta. Esta tendência pode ser vista no Quadro 4.

QUADRO 4. Coeficiente de variação para o fósforo e magnésio em solos com diferentes texturas

Número de Subamostras Argiloso P Arenoso P Arenoso-siltoso

P Mg

5 58,0 17,6 17,0 21,0

10 14,2 12,3 18,0 9,0

15 13,9 7,5 19,0 6,5

FONTE: HENDE & COTTENIE (1960)

Como já foi discutido anteriormente, a profundidade é uma importante fonte de variabilidade das características do solo. Pode-se perceber pelo que já foi discutido que, sendo o solo um corpo tridimensional com características bastante variáveis, necessário se faz, antes de iniciar a sua amostragem, conhecê-lo a um nível de detalhe tal que se possa separar, e bem, as unidades de amostragem.

5. Amostra Simples vs Amostra Composta

Uma pergunta bastante comum de ser ouvida é a seguinte: quantas amostras simples precisa-se coletar por hectare? Ou: Quantas amostras são necessárias para se estimar a fertilidade de uma área? Embora se possa pensar que esse número depende da

superfície ocupada pela unidade, na realidade ele não depende. Vai depender sim, da variabilidade do solo. Além disso, ele depende essencialmente da característica a ser analisada.

Entende-se como amostra simples aquela que foi retirada em um ponto, dentro da unidade de amostragem. Amostra composta é aquela que foi obtida pela união de amostras simples de um mesmo tamanho (subamostras) colhidas dentro de uma mesma unidade de amostragem. A razão porque deve-se trabalhar sempre com amostras compostas, quando se quer representar a fertilidade média de uma área, se prende ao fato que assim está-se minimizando a variabilidade dessa área. A Figura 3 exemplifica essas duas situações.

FIGURA 3. Representação de uma UA, de onde se pode colher várias amostras simples ou uma amostra composta/UA.

Poucos esforços têm sido realizados com vista a se definir o número de subamostras para formar uma composta. No Brasil, pode-se citar as pesquisas realizadas por CATANI et al. (1954), BARRETO et al. (1974), ALVAREZ V. & CARRARO (1976), SANTOS & VASCONCELOS (1987), SARAIVA et al. (1992) e ALVES (1996). A tentativa de se fazer recomendações de número de amostras simples para se formar uma composta em função do tamanho da área , não goza de nenhum

respaldo científico. Numa correta estimativa desse número deverá ser levado em consideração a variabilidade do solo e da característica a ser avaliada (ALVAREZ V., 1987). Isto ficou evidenciado em vários trabalhos (CATANI, 1954; BARRETO et al., 1974; ALVAREZ V. & CARRARO, 1976; SARAIVA et al., 1992).

Existe um consenso geral de um amostra representativa do solo é formada por 15 a 20 subamostras da zona de desenvolvimento das raízes (em geral na camada de 0 - 20 e de 20 - 40 cm), coletadas aleatoriamente em área uniforme quanto a cor, drenagem, declividade, histórico da aplicação de fertilizantes, etc. Este número de subamostras é também considerado no caso de amostragem em parcelas nos experimentos de adubação.

Embora a unidade de amostragem possa possuir um tamanho bastante grande, há indicações de que não é prático se amostrar áreas superiores a 10 ha, utilizando para isso apenas uma amostra composta (ANDA, 1975; COMISSÃO DE FERTILIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS, 1989). Em propriedades muito grandes, a amostragem deve ser feita em alguns talhões que apresentarem situações diferentes (COMISSÃO DE FERTILIDADE DO SOLO DO ESTADO DE MINAS GERAIS, 1989), ou se aumenta o número de amostras compostas (ANDA, 1975).

Com base em valores obtidos em uma amostra composta tem-se a estimativa do valor médio da característica analisada. Se a este processo associar-se estudos de probabilidade, pode-se então saber a precisão com que o valor obtido da amostra estima o verdadeiro. Assim, para estimar o número de subamostras podemos partir da seguinte fórmula: L X t s , que é igual a: n = ± ⋅_α 2 L X t s , onde: n = ± ⋅_α

L = Limite do intervalo de confiança; X = média amostral;

t_α= valor (Student) com n - 1 graus de liberdade a um nível de probabilidade s = variância, e 2

Sendo D a diferença entre o valor observado e a média verdadeira ( X − µ ) ou em relação aos limites de confiança ( D =Ls X X− ; −Li ), onde Ls e Li representam

limites superior e inferior, respectivamente. Assim, a diferença entre os limites de confiança (IC) indicam o intervalo de variação dentro do qual deveria estar a média verdadeira.

Fazendo-se:

D t s

n

= ⋅_α (1)

Onde: D= Ls X X− ; −Li , isolando n da equação (1), se tem:

n t s D = _α2 ⋅ 2 2 Se D= X F⋅ e F = f 100, então D X f = ⋅ 100

Onde: f = percentagem de variação em torno da média admitida, na obtenção de um resultado analítico na estimativa de uma característica.

O coeficiente de variação (CV) expressa o desvio padrão em termos relativos à média: CV s , então: X = ⋅100 s C= V. X 100

Finalmente, substituindo D e s na equação (2).

n t s D = _α2 ⋅ 2 2 n t s X f = ⋅ ⋅ α2 2 100 2 ( ) n t s , então: X f = ⋅ ⋅ ⋅ α2 2 2 2 100 ( ) 2

Substituindo s por CV⋅ X , temos, 100

n t= _α2 ⋅ CV ⋅ X 2 ⋅ 2 X ⋅ f 100 100 ( ) ( )2 2 n t= _α2 ⋅₍CV2⋅_{( )}X 2 ₁₀₀2₎⋅₁₀₀2 _{( )}X 2⋅f 2 n t= _α2 ⋅cv2 f2 e finalmente n=(t CV f_α⋅ ₎ 2 ₍₂₎

A equação 2 é portanto aquela utilizada para se estimar o número de subamostras em função da percentagem de variação de erro e coeficiente de variação (CV). O conhecimento da variabilidade, determinada estatisticamente pelo coeficiente de variação, permite calcular o número de amostras simples para se formar uma amostra composta, de forma representativa. Quanto maior o desvio-padrão dos dados em relação à média e, por conseguinte, o coeficiente de variação, maior será o número de amostras simples para se formar uma amostra composta. Alguns pesquisadores têm trabalhado com esta equação, e os resultados de suas pesquisas estão resumidos a seguir nos Quadros 5, 6, 7 e 8. BARRETO et al. (l974), estudaram o número de amostras simples a serem retiradas por área, com relação a diferentes percentagens de variação (f) em torno do resultado analítico médio verdadeiro. Esses resultados são mostrados no Quadro 5. Observaram que à medida que se aumenta a tolerância de percentagem de variação (f) em torno da média, o número de amostras simples para se estimar uma característica é reduzido.

SANTOS & VASCONCELOS (1987), procurando estabelecer um procedimento de coleta de amostras de solo para análise química, utilizaram uma área de 6 ha de um latossolo vermelho escuro distrófico fase terraço, textura argilosa, em Sete Lagoas, Minas Gerais, em três etapas de manejo: a) área recém-desmatada; b) área arada e gradeada; e c) área cultivada com milho após a correção do solo. Usaram três critérios pré-estabelecidos de amostragem com 30, 10 e 5 amostras simples; 5 amostras compostas formadas de 10 simples; e ainda, 5 amostras compostas formadas de 20 amostras simples. Concluíram que a variância foi maior com a aração e a gradagem e diminui com o aumento do número de amostras simples por composta.

GENTA, H.J. & CARNELLI (1983), trabalhando com P em solo cultivado com cana-de-açúcar indicam que ao aumentar o número de subamostras o erro diminui

segundo a relação 1/√n. Ao aumentar o nível de erro para uma determinada probabilidade, o número de subamostras diminuiu e o erro foi maior quando os teores de P no solo foram mais elevados.

CATANI et al. (1954), em dois solos, puderam observar (Quadro 7) que a retirada de uma amostra simples proporciona elevados coeficientes de variação. Notaram também que mesmo amostras compostas de cinco amostras simples não são adequadas, sendo os resultados melhorados sensivelmente com amostras compostas de 20 amostras simples.

Estes mesmos autores concluíram ser necessários um maior número de amostras para estimar-se as características químicas dos solos estudados não havendo, no entanto, uma sugestão de um número mínimo de amostras por UA. Concluíram também que a variação das características químicas de um solo é bem maior que a variação de características físicas.

O Quadro 8 mostra o número de amostras necessárias para estimar a média de várias características físicas e químicas em duas áreas homogêneas de oxissolos (OLIVEIRA & MENK, 1974).

QUADRO 5. Número de amostras simples/ha a serem retiradas, para diferentes valores de f. f PV câmbico PV latossólico (%) pH P K Ca+Mg Al pH P K Ca+Mg Al 5 3 601 2226 298 204 4 3181 1076 47 218 10 1 149 557 75 51 1 796 266 12 55 20 1 38 139 19 13 1 199 68 3 14 40 1 10 35 5 4 1 50 17 1 4 FONTE : Adaptado de BARRETO et al. (1974).

QUADRO 6. Número de amostras (n) a 80% de probabilidade, em relação aos critérios de amostragem e etapas de manejo do solo, para as características estudadas, e com no máximo 20% de variação em torno da média.

Manejo do Solo Critério de Característica

Amostragem Ca Mg P K

Área recém-desmatada 30s* 20 11 12 4

10/5 4 5 6 1

5/10 1 1 9 1

5/20 1 1 7 1

Área após aração e gradagem 30s 12 14 6 3

10/5 10 12 2 2

5/10 7 4 7 1

5/20 2 4 4 1

Após calagem e adubação 30s 5 3 26 3

seguida de aração e gradagem 10/5 1 2 16 5

5/10 1 1 15 1

5/20 2 1 15 1

*30s = 30 amostras simples; os demais critérios = nº de amostras compostas/nº de amostras simples para formar uma amostra composta.

QUADRO 7. Resultados médios de análises para diferentes amostragens de dois solos, coeficientes de variação (CV) e número de amostras necessárias para o limite de confiança de ± 20% da média (representado por n).

Característica Critério de Pindorama Ribeirão Preto amostragem Valor Médio C.V. n Valor Médio C.V. n

k 30s* 0,191 73,3 24 0,226 66,4 19 10/5 0,134 29,9 5 0,172 40,7 8 5/20 0,155 19,4 3 0,257 11,7 1 Ca 30s 7,52 43,6 9 3,63 44,9 9 10/5 6,06 18,8 2 3,69 18,2 2 5/20 7,51 9,0 1 3,83 9,4 1 Carbono 30s 1,03 27,3 8 2,07 14,0 3 10/5 0,99 10,5 2 3,47 3,5 1 5/20 2,07 9,1 2 2,05 1,0 1 pH 30s 7,14 5,3 2 6,18 2,6 1 10/5 7,32 2,2 1 6,22 1,4 1 5/20 7,51 0,9 1 6,38 0,3 1

*30s = 30 amostras simples; os demais critérios igual a nº de amostras compostas/nº de amostras simples para formar a amostra composta.

QUADRO 8. Número de amostras necessárias para estimar a média de várias características de dois solos (latossolo vermelho escuro e latossolo roxo) ao nível de 80% de significância referente a camada superficial (a = 0-30 cm) e a camada de profundidade (b = 80-100 cm)

Variação permitida LE LR

Característica Camada em torno da médias Número de amostras

Carbono (*) a 20 1 1 b 20 1 1 pH a 5 1 1 b 5 1 4 Ca2+ _{(**) a 20 11 3} b 20 13 12 Mg2+ _{(**) a 20 11 3} b 20 63 12 (Ca2+ _{+ Mg}2+_{) (**) a 20 10 3} b 20 16 11 K+ _{(**) a 20 5 27} b 20 10 26 S (**) a 20 8 2 b 20 15 10 Al3+ _{(**) a 20 2 --} CTC (**) a 20 1 1 b 20 1 1 V (*) a 20 9 2 b 20 14 7 Argila (*) a 10 1 2 b 10 1 1 Areia Fina (*) a 10 1 2 b 10 1 1 Areia Grossa (*) a 10 4 9 b 10 4 11

SARAIVA et al. (1992), estudando a variabilidade de características físicas e químicas de um podzólico vermelho amarelo câmbico distrófico, fase terraço, cultivado com soja, sob dois tipos de manejo, estabeleceram o número de amostras simples para se obter uma composta, para diferentes valores de porcentagem de variação da média (f) a 95% de probabilidade. Concluíram que, dentre as características avaliadas, o fósforo disponível apresentou a maior variabilidade, enquanto que a densidade do solo e de partículas, as menores. Três amostras simples por composta foram suficientes para avaliação das densidades, enquanto que, para as análises químicas, com base no fósforo, foram necessárias 32 amostras simples por amostra composta, considerando uma porcentagem de variação da média de 80%. Resultados semelhantes também foram obtidos por ALVES (1996), onde estudou-se a variabilidade de algumas características físicas e químicas de três latossolos do Estado de Minas Gerais. Os números de amostras simples necessárias para se formar uma amostra composta, tomando-se como base o elemento de maior variabilidade - fósforo (CV=142%) e potássio (CV=103%) - foram de 12, 17 e 25 para o latossolo roxo, latossolo vermelho escuro e latossolo vermelho amarelo, respectivamente, considerando a variação de 20% em torno da média, ao nível de 95% de probabilidade. O carbono orgânico, cálcio, magnésio e variáveis derivadas (soma de bases, CTC efetiva, CTC total e V) apresentaram variabilidades intermediárias e o pH e a densidade do solo as menores.

Também CATANI et al. (1954), estudaram o número de amostras a serem retiradas em uma área para se estimar algumas características do solo. Os resultados de seu trabalho são mostrados no Quadro 9. Observa-se que quando se aumentou o número de amostras simples para se formar uma composta, para todas as características estudadas, os resultados apresentaram-se mais uniformes. Recomendam que se retire três amostras compostas de 20 amostras simples para se ter uma boa estimativa das características do solo.

Estes resultados, citados nesse capítulo, mostram que à medida em que se aumenta o número de amostras simples para formar uma composta, a percentagem de variação de erros é diminuída, sendo que a partir de determinado número de amostras simples, a redução do erro passa a ser muito pequeno. (Figura 4). RAIJ (1983) recomenda a coleta de 20 amostras simples para se formar uma composta para glebas

inferiores a 20 ha. Mas não se pode generalizar essa informação para todos os solos, culturas e manejo. CATANI (1954) para mostrar a importância de se fazer uso de amostras compostas faz a seguinte afirmação: “os dados analíticos obtidos através de amostras compostas oferecem uma maior segurança que os obtidos de amostras simples, para avaliar a quantidade média de um elemento ou o valor médio de uma característica, numa certa área”.

QUADRO 9. Número de amostras retiradas de uma área para estimar características do solo

Características Classes Arenito Bauru Terra Roxa E.

Estudadas 30s* 10/5 5/20 30s 10/5 5/20 baixo 7 0 0 0 0 0 Carbono médio 19 10 5 0 0 0 alto 4 0 0 30 10 5 baixo 0 0 0 5 0 0 Cálcio médio 6 1 0 17 10 5 alto 24 9 5 8 0 0 baixo 10 5 0 10 2 0 Potássio médio 17 5 5 9 7 5 alto 3 0 0 11 1 0

*30s = 30 amostras simples; os demais critérios = nº de amostras compostas/nº de amostras simples para formar a amostra composta.

FONTE : Adaptado de CATANI et al. (1954).

Uma vez reconhecido que a melhor forma de se conhecer a fertilidade média de um solo é através da coleta de amostra composta, resta-nos saber como se devem

distribuir as subamostras, ou seja as amostras simples que vão formar a amostra composta.

FIGURA 4: Variação dos erros devido ao número de subamostras por amostra composta.

A retirada de amostras pode seguir vários processos. Entretanto, os mais comuns são os métodos sistemáticos e o aleatório. Quando o método a ser utilizado é o sistemático, existem vários processos para demarcação dos pontos de amostragem, seguindo-se vários critérios (linhas, redes, triângulos ou círculos), com distâncias pré-fixadas entre uma amostra e outra, e que são adotados em trabalhos de pesquisa (COMISSÃO DE FERTILIDADE DO SOLO DO ESTADO DE MINAS GERAIS, 1989; JACKSON, 1964; SIQUEIRA, 1987; SARAIVA et al., 1992). Na amostragem sistemática, não há influência do amostrador, todas as subáreas tem a mesma oportunidade de serem amostradas. Por esse método, pode-se observar se as amostras simples distribuem-se de forma aleatória ou com gradiente, dentro da UA.

Método aleatório é o mais comum para se retirarem subamostras de uma UA para formar uma amostra composta. Na obtenção de uma amostra composta, as

subamostras devem ser distribuídas em toda a área da UA o mais uniforme possível e ao acaso. O caminhamento em zig-zag, preferencialmente, deve ser o escolhido, de modo que cada indivíduo tem a mesma chance de ser amostrado e cada amostra tem a mesma probabilidade de ser selecionada. A Figura 5 mostra os métodos de amostragem.

Sistemático Aleatório

FIGURA 5. Métodos de amostragem de uma unidade de amostragem.

A profundidade ou a camada a ser amostrada deverá ser aquela da qual as plantas retirem a maior parte dos nutrientes, ou seja, onde houver maior concentração do sistema radicular das plantas, ou onde será realizada a prática de adubação e/ou calagem como indicado na Figura 6. Assim, pode-se perceber que a profundidade de amostragem será função do tipo de cultura a ser instalada.

No Quadro 10 são apresentadas algumas sugestões para profundidade de amostragem. Embora variem um pouco, eles representam bem o que foi dito anteriormente. Alguns autores recomendam que se amostrem maiores profundidades em função do nutriente a ser analisado, como por exemplo para enxofre, para o qual deve-se amostrar de 40 a 60 cm, independentemente do tipo de cultivo. Mesmo para culturas

anuais, quando se conhece as camadas mais profundas é melhor, JACKSON (1964) recomenda que em áreas experimentais deve-se abrir cinco perfis em diferentes locais.

FIGURA 6. Áreas de coleta de amostras de solo em culturas perenes. FONTE: CFSEMG, 1989.

QUADRO 10. Profundidade de amostragem para alguns tipos de cultura

Cultura Profundidade(fonte) Condição (cm)

Pastagem 0-7 ou 81 0-102 -

Anual 0-202 Primeiro cultivo

Anual 0-15 a 201 0-202 Cultivos sucessivos

Perene

0-30 e 30-601 0-20 e 20-402 0-20, 20-40 e 40-603

Implantação

Perene 0-202 Cultura já implantada

2 (SIQUEIRA et al., 1987) 3 (CFSEMG, 1989).

Quando o terreno a ser amostrado estiver plantado deve-se observar com atenção a profundidade de amostragem, e alguns pontos importantes devem ser observados. A Figura 7 ilustra essa situação.

Pontos a serem observados:

- Acertar a superfície do local a ser amostrado, deixando-a plana, e esperar, se possível, uma semana.

- Amostrar a uma mesma profundidade.

FIGURA 7. Profundidade de amostragem em área plantada. FONTE: ALVAREZ V., 1982.

Uma vez definida qual a profundidade de amostragem, cada subamostra deverá ter o mesmo volume, a fim de que a amostra composta seja formada por subamostras que apresentem cada uma a mesma porção de solo, condição indispensável para que esta seja representativa da unidade de amostragem. Para se ter esse mesmo volume, o prisma (enxada, pá, faca) e o cilindro (trado) devem ter a mesma superfície na coleta das amostras simples.

Os equipamentos, comumente utilizados na coleta de amostras de solo, são mostrados na Figura 8. A pá de corte reto representa uma boa opção para a operação de amostragem. O trado holandês tem apresentado bom desempenho para qualquer tipo de solo. O calador é ideal para amostragem em terra fofa e ligeiramente úmida. O

tipo caneco é ideal para solos secos e compactados na sua utilização, não devendo usar-se muito esforço físico. O tipo rosca é mais recomendado para solos arenosos e úmidos.

FIGURA 8. Equipamentos mais comuns na coleta de amostras de solo FONTE: CFSEMG, 1989.

6. Efeito da Adubação na Variabilidade do Solo e na sua Amostragem

A variabilidade do solo vai depender também da forma e da dose de fertilizantes usados. Um exemplo da variabilidade de um solo após ter sido adubado em sulco encontra-se na Figura 9. Os teores de P determinados em amostras simples foram bem maiores na linha do sulco, e reduziram à medida que a distância em relação ao sulco aumentava. As amostras foram colhidas a cada 4 cm, perpendiculares ao sulco.

GENTA & CARNELLI (1983), observaram que em solo cultivado com cana-de-açúcar que recebeu adubação fosfatada no sulco, as médias de três formas de amostragem (no sulco, ao lado do sulco e uma mistura dos dois locais) apresentaram valores diferentes, o que mostra que a recomendação de fertilizantes baseada na análise do solo depende da forma de amostragem e que a média das amostras retiradas no sulco e ao lado, e a mistura das duas representaram melhor o fósforo do solo.

Amostras simples de um solo cultivado com algodão e adubado com potássio foram retiradas no sulco, na entrelinha e casualizadas. A amostragem casualizada resultou em teores de potássio semelhantes à média dos valores obtidos nas amostras tomadas no sulco e na entrelinha. A amostragem somente no sulco onde o fertilizante havia sido colocado resultou em teores mais altos de potássio revelados pela análise (VARCO, 1994).

FIGURA 9 Meso-variação da concentração de P em função da distância de coleta da amostra em relação ao sulco de plantio

FONTE: Adaptado de WESTERMAN, (1990).

Também a dose do fertilizante aplicado pode aumentar a variabilidade do solo. A Figura 10 mostra essa variabilidade quando doses crescentes de adubo fosfatado foram aplicadas ao solo. Pode-se observar que a variabilidade do P aumenta a medida que aumenta a dose de P aplicado.

Em função do exposto, surge uma dificuldade. Como proceder para colher amostras de uma área onde já se realizou adubação? Por essa razão a necessidade de se conhecer o histórico de uso da área torna-se evidente. Com vistas a minimizar o problema baseia-se em uma cultura de milho plantada num espaço de 80 cm (Figura 11).

Segundo o modelo proposto, ¼ das amostras simples seriam retiradas no sulco de plantio e ¾ destas entre os sulcos. Deve- se lembrar que nesse caso a adubação foi feita no sulco.

80 cm

60 cm

20 cm

1/4 amostras

3/4 amostras

20

30

40

60

80

0

90

180

270

10

m

g

de P

/ dm

so

lo

kg de P / ha

IC 95%

FIGURA 10. Variação do P disponível em função da dose de adubo fosfatado aplicado FONTE: Adaptado de WESTERMAN, (1990).

O diagrama 1 mostra as interações entre amostragem, dose, forma de adubação e nutrientes disponíveis. Forma de adubação Dose Dose Nutriente Disponibilidade Disponível de nutriente Forma de amostragem

DIAGRAMA 1 Relação entre adubação e amostragem.

7. Amostras Específicas

Entende-se por amostragem específica, como sendo aquela com objetivo definido, que pode ser pesquisa ou assistência aos agricultores.

Em pesquisa, quando o objetivo é estudar uma característica em relação a outra, retira-se a amostra simples da camada que estamos interessados.

Para escolha de campos experimentais, JACKSON (1964) recomenda que estes sejam escolhidos em área sobre solo o mais homogêneo possível. Em seguida, procede-se a retirada de amostras simples em toda a área, e ao acaso, em vistas a determinar a intensidade de variação que possa existir. Quando o objetivo é verificar se uma área experimental tem uniformidade para se estabelecer parcelas, faz-se uma série de amostras compostas (Figura 12) cada uma em igual área e de igual formato que as parcelas experimentais. A diferença entre as análises de séries de amostras compostas proporciona a base necessária para os cálculos das variações das

características do solo entre diversas parcelas. Neste caso cada amostra composta seria formada a partir de 30 amostras simples.

Em experimentos, quando o objetivo é avaliar o efeito de tratamento, retira-se uma amostra composta por unidade experimental, formada por 30 amostras simples, dentro da parcela útil. Segundo SARAIVA et al. (1992) são necessárias três amostras simples por área para formar a composta, para determinar as densidades aparente e real. Para as análises granulométricas e de fertilidade são necessárias 32, baseadas na característica de maior variabilidade (P disponível)

FIGURA 12. Amostras compostas tomadas de igual volume ao das parcelas FONTE JACKSON (1964).

Quando o objetivo da amostragem é a assistência aos agricultores, deve-se utilizar sempre amostras compostas formadas de 30 subamostras por unidade de amostragem, conforme já discutido anteriormente.

Na amostragem das subamostras procede-se ao caminhamento em zig-zag. Caso se suspeite de gradiente de fertilidade, tanto para pesquisa como para assistência aos agricultores, se o objetivo for a avaliação da fertilidade, devemos proceder uma

cuidadosa estratificação, lembrando sempre que as subamostras deverão ser retiradas à mesma profundidade e com um mesmo volume.

Em estudos de calibração, principalmente de P, face a diferença dos teores deste elemento no solo, provocados por sua localização, o modo de amostragem deve ser diferenciado. LEITE et al. (1990), trabalhando com doses de P adicionadas ao solo circundante à “cova” e na parte central e superior do vaso, observou que o teor de P na amostra composta pelo solo da “cova” e o externo da parte superior, após a colheita, representou bem a disponibilidade média, porém, não se correlacionou bem com o crescimento da planta (Quadro 11).

A estreita relação entre a produção de matéria seca e o P recuperado da “cova” sugere o uso de um valor crítico único que seria o desse local. Assim, na fase de calibração bastaria apenas coletar amostras na “cova”, e em condição de campo fazer amostragem no sulco de plantio.

QUADRO 11. Produção de matéria seca (MS) em função das doses de P aplicada na “cova” (Pc) e no “ solo externo” (Pe), ou da quantidade total de P adicionado ao vaso (Pav), nos solos TG e LA.

Equação R2 SOLO TG MS = 0,8644 - 0,000125Pc + 0,012603**Pe - 0,0000271*PcPe + 0,0000256**Pc2 0,985 MS = 1,2296 + 0,003496o_{Pav + 0,00000554}**_Pav2 _0,468 MS = 1,6217 - 0,266254*_{Pc - 0,039557Pe + 0,03275}**_{Pc + 0,042149}o_Pe - 0,017200o_{PcPe 0,982} MS = 1,3962 + 0,006417*_{Pav + 0,0000106}*_Pav2 _0,627

QUADRO 12. Produção de matéria seca (MS) em função da média ponderada dos teores de P (Pm) calculada com os teores de P recuperados da “cova” (Pcr) e “solo Externo” (Pre) nos solos TG e LA.

Prc Pre Equação R2 SOLO TG 1 20 MS = 1,0662 + 0,977246**Pm - 0,044826**P2m 0,154 7 14 MS = 3,2015 - 1,672580** Pm + 0,397589**P2m 0,944 10 10 MS = 3,3618 - 1,423920** Pm + 0,287618**P2m 0,970 20 1 MS = 3,3605 - 1,051100** Pm + 0,162707**P2m 0,983 20 0 MS = 3,3039 - 1,010650** Pm + 0,154560**P2m 0,983 SOLO LA 1 20 MS = 1,2430 + 0,653456** Pm - 0,024442**P2m 0,251 7 14 MS = 0,7153 + 0,155928** Pm 0,970 10 10 MS = 1,5756 - 0,056467** Pm + 0,000762**P2m 0,966 20 1 MS = 2,0499 - 0,015397 Pm + 0,000379**P2m 0,950 20 0 MS = 3,3825 - 0,735741** _{Pm + 0,110153}**_P2_m 0,949

FONTE: LEITE et al., 1990

A quantidade de solo a ser usado em uma análise química é na maioria das vezes de 10 cm3. Assim, este volume estará representando 2 bilhões de cm3 de solo, se a amostra composta estiver representando um hectare. Caso a área seja maior, a magnitude de representatividade também o será. Assim, a qualidade de amostra determinará se os resultados serão ou não fidedignos.

Segundo CLINE (1944), o valor encontrado numa análise aproxima-se da característica exata de um solo na extensão que:

1 - A amostra inteira representa exatamente o volume de solo no qual ela foi retirada; 2 - Nenhuma modificação afetando os resultados tenha ocorrido na amostra antes da

análise (contaminações);

3 - A subamostra usada na análise represente exatamente a amostra original; 4 - A análise é precisa e representa realmente o desejado.

Para que o primeiro requisito seja cumprido, os seguintes pontos devem ser observados:

1.a - Cada subamostra deve possuir o mesmo volume e representar a mesma espessura (profundidade de amostragem) do terreno no campo, uma vez que o que deve ser amostrado é o volume de solo e não a área;

1.b - Cada subamostra deve ser obtida ao acaso ou sistematicamente em toda U.A.; 1.c - Que o número de subamostras seja suficiente para estimar a fertilidade média com

tolerância (desvio) adequada.

Para que o terceiro requisito seja cumprido, os seguintes pontos podem ser observados:

3.a - Homogeneizar perfeitamente as amostras simples antes de colher a amostra a ser enviada ao laboratório, e;

3.b - A subamostra usada na análise representa bem a amostra de laboratório, evitando que existam separações de agregados (mistura homogênea) na medição do solo para análise.

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