Variabilidade espacial de indicador da qualidade física em dois solos do Planalto
Sul Catarinense
RodrigoVieira Luciano
1, Jackson Adriano Albuquerque
2, David Jose Miquelluti
3Leonardo Josoé Biffi
4e Fábio Rodrigues Spiazzi
51
Doutorando em Manejo do Solo,UDESC/CAV - Dep. Solos, Av. Luiz de Camões, 2090. Bairro Conta Dinheiro, Lages - Santa Catarina – Brasil. CEP 88520-000, agro.luciano@gmail.com
2
Dr. em Física do Solo, UDESC/CAV- Dep. Solos, a2jaa@cav.udesc.br
3
Dr. em Estatística e Experimentação Agronômica,UDESC/CAV- Dep. Solos, a2djm@cav.udesc.br
4
Mestre em Produção Vegetal, UDESC/CAV- Dep. Eng. Ambiental, a2ljb@cav.udesc.br
5
Mestrando em Manejo do Solo, UDESC/CAV- Dep. Dep. Solos, maxplus2007@yahoo.com.br
Resumo - O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade espacial da qualidade física de um Neossolo Litólico e um Cambissolo Háplico em São Joaquim, SC, através do cálculo do Índice S e verificar a relação com a produtividade da uva vinífera Cabernet Sauvignon. O estudo foi desenvolvido no município de São Joaquim, SC num parreiral comercial. O clima na região é mesotérmico úmido com verões amenos, com pluviosidade anual de 1.650 mm, e altitude de 1.250 m. Foi demarcado grid para a coleta de amostras com pontos espaçados na linha de plantio de 12 m e entre filas de 12 m (35 pontos + 2 pontos aleatórios). Em dezembro de 2008 foram coletadas amostras nas camadas de 0-0,15 m e 0,15-0,30 m para determinação dos atributos físicos do solo. Para a determinação da produtividade da uva, foram colhidos os frutos de três plantas em cada um dos pontos amostrais nas safras 2008/2009 e 2009/2010. Os dados foram submetidos à análise exploratória e geoestatística.A variabilidade dos valores do índice S das camadas e dos solos foi classificada em alta e muito alta, indicando que o solo é heterogêneo, além do manejo do solo nos vinhedos aumentar a heterogeneidade.
Palavras-chave:geoestatística; índice S; vinhedos.
Spatial variability as an indicator of physical quality in two soils of the Southern
Plateau of Santa Catarina state
Abstract - The aim of this study was to evaluate the variability in the physical quality of a Leptosol and a Cambisol in São Joaquim, Santa Catarina State, Brazil by calculating the index S and check the relation with the yield of wine grapes Cabernet Sauvignon. The study was conducted in São Joaquim/SC in a commercial vineyard. The climate of the region is mesothermal humid with mild summers, with annual rainfall of 1650.0 mm, and altitude of 1250.0 m. A Grid was demarcated for collect of samples with equally spaced points in 12 m to 12 m (35 points + 2 random points). In December 2008 samples were collected in layers of 0 to 0.15 m and 0.15-0.30 m for determination of soil physical properties. To determine the yield of grapes were harvested the fruits of three plants in each of the sampling points in 2008/2009 and 2009/2010 seasons. The data were subjected to exploratory analysis and geostatistics. The variability of the S layers and the soil was classified as high and very high, indicating that the soil is heterogeneous. The soil management in vineyards caused an increase the heterogeneity of soil.
Key words:geostatistics; S index; vineyards. Introdução
A vitivinicultura de altitude vem expandindo a sua participação na economia da região do planalto sul catarinense. Entretanto, os solos de altitude, entre eles o Neossolo Litólico e o Cambissolo Háplico, apresentam variabilidade em seus atributos e indicadores físicos, necessitando em muitos casos de um manejo adequado para manter a qualidade física em níveis satisfatórios.
A qualidade física do solo é intrínseca do solo, e pode ser inferida a partir de seus atributos ou observações indiretas (SILVA et al., 2010). A qualidade física do solo é diminuída quando ocorre à compactação por causa da pressão exercida por forças externas, principalmente o tráfego de máquinas e
equipamentos. Isso resulta no decréscimo do volume total de poros destacadamente os de maior diâmetro, da infiltração e drenagem da água, da aeração e polo aumento da coesão do solo e da resistência à penetração das raízes das plantas, diminuindo seu desenvolvimento e produtividade (KATOU et al., 1987). Diversos estudos têm sido conduzidos para incrementar o conhecimento de indicadores da qualidade física do solo. Recentemente, Dexter (2004) propôs o índice “S” para avaliar a qualidade física dos solos. Segundo Dexter (2004) o índice “S” afirma que a capacidade de retenção de água pode ser utilizada como indicadora da qualidade física do solo em sistemas de uso que alterem mais drasticamente a distribuição de poros por tamanho, ou mesmo entre tipos de solos; e quanto maior for o módulo de S melhor é a qualidade do solo, sendo o valor de 0,035 o limite entre solos com pobre ou boa qualidade física e valores de S< 0,020 representam condições muito pobres e com alta restrição ao crescimento das raízes das plantas.
No Brasil pouco se conhece sobre a variabilidade dos indicadores de qualidade física dos solos. Em um estudo num Latossolo Vermelho, localizado no município de Tibagi/PR, Silva et al., (2010), constataram variabilidade do índice S na área de amostragem, a qual foi relacionada com o grau de compactação da área. Estudos sobre a eficiência desse índice ainda necessitam de uma quantidade considerável de pesquisas que comprovem a sua eficácia como indicador da qualidade física do solo apara as condições de solo do Brasil.
O cálculo do índice S pode ajudar a explicar o desempenho reprodutivo das videiras de vinhos finos em relação ao tipo de manejo do solo adotado nos vinhedos de altitude.
O objetivo deste trabalho foi avaliar variabilidade espacial da qualidade física de um Neossolo Litólico e um Cambissolo Háplico em São Joaquim, SC, através do cálculo do Índice S e verificar seu efeito sobre a produtividade da uva vinífera Cabernet Sauvignon.
Material e Métodos
O projeto foi realizado entre 2008 a 2010 em São Joaquim/SC, na região do Planalto Sul Catarinense, em um vinhedo comercial com a variedade Cabernet Sauvignon, enxertada sobre Paulsen 1103 (Vitis
berlandieri x Vitis rupestris), com 1.250 m de altitude média, clima mesotérmico úmido com verão ameno,
precipitação média anual de 1.650 mm e temperatura média de 13º C. Os solos na área são um Neossolo Litólico húmico (areia 100 g kg-1, silte 400 g kg-1 e argila 500 g kg-1 e carbono orgânico 90 g kg-1) e um Cambissolo Háplico alítico típico (areia 190 g kg-1, silte 445 g kg-1 e argila 365 g kg-1 e carbono orgânico 33 g kg-1), derivados de riodacito (EMBRAPA, 2004). Em cada solo foi demarcada uma grade 72 x 48 m (0,35 ha), georreferênciada, sob as linhas de cultivo da videira, com 35 pontos espaçado de 12 x 12 m e mais 2 pontos espaçados de 6 em 6 m no centro do grid totalizando 37 pontos, onde todas as amostragens foram realizadas.
Em dezembro de 2008, foram coletadas amostras de solo com estrutura alterada e preservada nas camadas de 0-0,15 e 0,15-0,30 m. Nas amostras de estrutura alterada foram determinadas granulometria do solo (GEE; BAUDER, 1986) e densidade de partículas (GUBIANI et al., 2006). As amostras preservadas foram coletadas em duplicata com anéis de aço de volume conhecido (70 cm-3), utilizadas para a determinação da densidade do solo (Ds) (EMBRAPA,1997). O parâmetro “S” foi estimado através do software Qualisolo (EMBRAPA, 2007), utilizando a granulometria, densidade de partículas e densidade do solo.
Os dados foram analisados pela estatística descritiva clássica e pela geoestatística. Para a análise descritiva foram calculadas a média, a mediana, o desvio padrão, o coeficiente de variação, os valores mínimo e máximo e os coeficientes de assimetria e curtose, calculados com o auxílio do programa computacional Assistat 7.5 (SILVA; AZEVEDO, 2008).
A variabilidade espacial foi analisada por meio de ajuste de semivariogramas, de acordo com Vieira et al. (1983), com o uso do software GS + 5.0.3 Beta (Gamma Design Software, 1998), baseado nas pressuposições de estacionariedade da hipótese intrínseca, obtidos através da e Equação 1:
Nh i i i Z x h x Z h N h 1 2 2 1 (1) Em que: (h) é a estimativa da semivariância experimental, obtida pelos valores amostrados [Z(xi), Z(xi + h)]2; h é a distância entre pontos amostrais; e N(h) é o número total de pares de pontos possíveis dentro da área de amostragem e com a distância h.Os semivariogramas foram ajustados a um modelo matemático para obter: efeito pepita (C0); patamar
método dos mínimos quadrados ponderados, foi verificada através da técnica de ajuste do software GS +
(maior coeficiente de determinação (R²) e menor soma de quadrados de resíduos (RSS)).
Obtidos os ajustes de modelos dos semivariogramas, calcula-se a relação entre o efeito pepita (C0) e o
patamar (C), chamada de grau de dependência (GD) e expressa em porcentagem (Equação 2). Segundo Cambardella et al. (1994), o GD representa a porção da variabilidade espacial que é devida ao acaso e pode ser usado para classificar a dependência espacial em forte (GD < 25 %); moderada (26 < GD < 75 %); e fraca (GD > 75 %).
CO 100
GD x
C (2)
Definido o modelo matemático, utilizou-se interpoladores de krigagem, por apresentarem nos pontos estimados, a propriedade de não serem viciados e proporcionarem variância mínima (VIEIRA et al., 1983; CARVALHO et al., 2002). Na construção dos mapas do indicador de qualidade física dos solos foi utilizado o software Surfer 8.0.
Resultados e Discussão
Os valores de média e mediana nas duas camadas e nos dois solos foram próximos, demonstrando existir distribuição simétrica, o que pode ser confirmado pelos valores de assimetria próximos de zero (Tabela 1). Entretanto, observam-se valores de curtose negativa, com exceção da camada 0-0,15 m do Cambissolo Háplico, indicando uma maior variabilidade dos dados em relação à distribuição normal. A normalidade dos dados é uma das pressuposições exigidas pela estatística clássica, não sendo uma exigência da geoestatística. Na geoestatística, mais importante que a normalidade dos dados é a ocorrência ou não do chamado efeito proporcional, em que a média e a variabilidade dos dados sejam constantes na área em estudo, ou seja, ocorre a estacionaridade necessária ao uso da geoestatística (ISAAKS; SRIVASTAVA, 1989).
A média dos valores do índice S indicou que o Neossolo Litólico, nas duas camadas estudadas, tem muitos poros de diferentes tamanhos, ou seja, boa qualidade física (S > 0,0 35). No entanto, a média do índice S no Cambissolo Háplico, nas duas camadas estudadas, foi classificada em qualidade física pobre (0,0035 > S ≥ 0,020), ou seja, o manejo do solo ocasionou homogeneidade estrutural (Tabela 1).
De acordo com Pimentel Gomes e Garcia (2002), a variabilidade de um atributo pode ser classificada segundo a magnitude de seu coeficiente de variação (CV). Suas classes foram determinadas como baixa (CV ≤ 10 %), média (10 % < CV ≤ 20 %), alta (20 % < CV ≤ 30 %) e muito alta (CV > 30 %). O índice S teve alta variabilidade nas duas camadas do Cambissolo Háplico e na camada 0,15-0,30 m do Neossolo Litólico e muito alta na camada de 0-0,15 m do Neossolo Litólico (Tabela 1). A variabilidade do índice S nos solos do estudo foi associada ao manejo do solo nos vinhedos de altitude, relacionados a pontos de compactação nas camadas dos solos, os quais podem dificultar o pleno desenvolvimento radicular das videiras de altitude, resultados semelhantes foram encontrados por Silva et al. (2010) em um solo do Paraná.
Tabela 1. Estatística Descritiva do Índice de Qualidade Física do Solo (Índice S) de um Neossolo Litólico e um Cambissolo Háplico num vinhedo comercial, localizado no município de São Joaquim/SC, nas camadas 0 a 0,15 e 0,15 a 0,30 m
Camada Média Mediana D.Padrão CV Mínimo Máximo Assimetria Curtose Índice S Neossolo Litólico
0-0,15 m 0,047 0,049 0,015 31 0,022 0,082 0,141 -0,510
0,15-0,30 m 0,046 0,047 0,013 29 0,019 0,074 0,045 -0,291
Índice S Cambissolo Háplico
0-0,15 m 0,025 0,024 0,006 26 0,013 0,042 0,593 0,365
0,15-0,30 m 0,024 0,024 0,007 29 0,012 0,039 0,031 -0,989
D.Padrão = Desvio Padrão; CV=Coeficiente de Variação
A análise variográfica do índice S indicou que todas as duas camadas analisadas nos dois solos do planalto sul catarinense tiveram dependência espacial e segundo o critério de Cambardella et al (1994) foram classificadas como forte (GD < 25 %). Os modelos ajustados foram o exponencial na camada 0-0,15
m do Cambissolo Háplico e o modelo esférico na camada 0,15-0,30 m no Cambissolo Háplico e nas duas camadas do Neossolo Litólico (Tabela 2).
O alcance da dependência espacial do índice S foi 16 m na camada 0-0,15 m e 72 m na camada 0,15-0,30 m no Cambissolo Háplico. No Neossolo Litólico o alcance foi muito semelhante entre as camadas do solo, sendo de 146 m na camada 0-0,15 m e 145 m na camada 0,15-0,30 m. O alcance do semivariograma indica a magnitude da dependência espacial, de modo que o maior alcance no Neossolo Litólico, comparado ao Cambissolo Háplico sugere, conforme Grego e Vieira (2005), maior homogeneidade neste solo, explicado pelo conjunto de atributos físicos (densidade do solo, teor de carbono orgânico), os quais proporcionam menor compactação (Tabela 2). O menor índice de compactação está associado aos altos teores de carbono orgânico no solo (90 g kg-1), o que justifica a menor densidade do solo e menor densidade de partículas.
Os mapas do índice S indicam variação, na camada de 0-0,15 m, de 0,020 a > 0,050, e na camada 0,15-0,30 m, de 0,0 a > 0,050 para o Neossolo Litólico (Figura 1). No Cambissolo Háplico, na camada 0-0,15 m, variou de 0,013 a > 0,035, e na 0,15-0,30 m, de 0,012 a > 0,035 (Figura 2). Observa-se uma grande amplitude do índice S no Cambissolo Háplico, nas duas camadas estudadas. Esta grande amplitude revela os possíveis problemas de compactação que o solo apresenta devido ao manejo inadequado do solo, onde foi observado valores do índice S no intervalo da qualidade muito pobre (<0,020).
A 602000 602010 602020 602030 602040 602050 602060 602070 Direção X, m 6873630 6873640 6873650 6873660 6873670 6873680 6873690 6873700 6873710 D ir e ç ã o Y , m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 B 602000 602010 602020 602030 602040 602050 602060 602070 Direção X, m 6873630 6873640 6873650 6873660 6873670 6873680 6873690 6873700 6873710 D ir e ç ã o Y , m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 0 0.02 0.035 0.05
Figura 1. Mapas de isolinhas para o Índice S no Neossolo Litólico nas camadas 0-0,15 m (A) e 0,15-0,30 m (B).
Tabela 2. Parâmetros para ajuste do semivariograma do Índice de Qualidade Física do Solo (Índice S) de um Neossolo Litólico e um Cambissolo Háplico num vinhedo comercial, localizado no município de São Joaquim/SC, nas camadas 0 a 0,15 e 0,15 a 0,30 m
Data Modelo C0 C0 +C A0 GD Classe R
2
RRS Índice S Neossolo Litólico
0-0,15 m Esférico 0,0001 0,0005 146 20 Forte 0,98 3,11 e-10
0,15-0,30 m
Esférico 0,000 0,0004 145 0 Forte
0,99 1,13 e-10 Índice S Cambissolo Háplico
0-0,15 m Exponencial 0,000 0,0001 16 0 Forte 0,99 7,94 e-12
0,15-0,30 m Esférico 0,000 0,0001 72 0 Forte 0,98 4,56 e-11
C0 =Efeito Pepita; C0 +C = Patamar; A0 = alcance, m; GD = Grau de Dependência Espacial,%; R2= coeficiente de
A 602460 602470 602480 602490 602500 602510 602520 602530 Direção X, m 6873790 6873800 6873810 6873820 6873830 6873840 6873850 6873860 D ir e ç ã o Y , m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 B 602460 602470 602480 602490 602500 602510 602520 602530 Direção X, m 6873790 6873800 6873810 6873820 6873830 6873840 6873850 6873860 D ir e ç ã o Y , m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 0 0.02 0.035 0.05
Figura 2. Mapas de isolinhas para o Índice S no Cambissolo Háplico nas camadas 0-0,15 m (A) e 0,15- 0,30 m (B).
A produtividade média da uva Cabernet Sauvignon teve relação com as classes do índice “S” nos dois solos do Planalto Sul Catarinsense, ou seja, a classe Boa (S>0,035) alcançou as maiores produtividades e a classe Muito Pobre (S<0,020) as menores produtividades (Figura 3).
P rodut iv idade da uv a, ton ha -1 0 1 2 3 4 5 6 7
Muito Pobre Pobre Boa
A P rodut iv idade da uv a, ton ha -1 0 1 2 3 4 5 6 7
Muito Pobre Pobre Boa
B
Figura 3. Produtividade Média da uva Cabernet Sauvignon em um Neossolo Litólico (A) e um Cambissolo Háplico (B) no município de São Joaquim/SC e relação com as classes do Índice “S” nas safras 2008/2009 e 2009/2010 (Τ = erro padrão da média).
Conclusão
A análise da dependência espacial mostrou que o índice S teve forte correlação espacial nas camadas estudadas e nas duas classes de solos estudados do Planalto sul Catarinense.
A variabilidade do índice S, das camadas e dos solos, foi classificada em alta e muito alta, indicando que o manejo do solo nos vinhedos ocasiona a heterogeneidade nos perfis dos solos.
A produtividade média da uva Cabernet Sauvignon relacionou-se com as classes do índice S nos dois solos e a maior produção de uva foi alcançada na classe de boa qualidade física dos solos.
Agradecimentos
À Universidade do Estado de Santa Catarina; ao Centro de Ciências Agroveterinárias – UDESC/CAV e Programa Nacional de apoio a Pesquisa-CAPES
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