A statistical basis for selecting parameters for the evaluation of soil penetration resistance

Abstract

Measurements of soil penetration resistance (SR) have been frequently used for the evaluation of soil structural quality for plant growth. However, different data analysis approaches have been used, without a previous evaluation of their statistical quality. In this study we tested the hypothesis that the mean is the parameter with best statistical properties to evaluate alterations in soil penetration resistance in response to soil use and management, as compared to other SR statistical parameters. Undisturbed (5 × 5 cm) soil cores were collected from three sampling sites with different degrees of compaction: an undisturbed site under native scierophylous forest (NC); a site under short-duration grazing with post-grazing residue maintained at 2.0 to 2.5 Mg (Total Dry Matter) TDM ha -1 (LR); and a site under short-duration grazing with post-grazing residue maintained at 3.0 to 3.5 Mg TDM ha -1 (HR). The statistical quality of the parameters from undisturbed soil samples of SR profiles: CRITÉRIOS ESTATÍSTICOS NA SELEÇÃO DE PARÂMETROS PARA AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA DO SOLO À PENETRAÇÃORESUMO: A quantificação da resistência do solo à penetração (RP) é freqüentemente utilizada na avaliação da qualidade estrutural do solo para o crescimento de plantas. Diferentes abordagens têm sido utilizadas na análise de dados de RP, e na maioria dos casos, sem uma avaliação prévia da qualidade estatística dos parâmetros. Neste trabalho foi testada a hipótese de que a média é o parâmetro com melhores propriedades estatísticas como critério para avaliação de alterações na resistência à penetração do solo em resposta ao uso e manejo do solo, em relação a outros parâmetros estatísticos derivados de conjuntos de dados de RP. Amostras indeformadas de solo (5 × 5 cm) foram coletadas em locais com diferentes graus de compactação: Cerrado nativo (CN); pastejo rotacionado, com nível de resíduo pós-pastejo mantido entre 2,0 e 2,5 Mg (Matéria Seca Total) MST ha -1 (RB); e pastejo rotacionado, com nível de resíduo pós-pastejo mantido entre 3,0 e 3,5 Mg MST ha -1 (RA). A qualidade estatística dos parâmetros obtidos dos perfis de RP: média ( x ), mediana (M), máximo (max), percentagem linear de penetrabilidade à 2 MPa (PLP 2MPa ), e os parâmetros da análise Probit: intercepto (n) e inclinação (m) foi avaliada por meio de ANOVA e pelo teste da Diferença Mínima Significativa (DMS). Os resultados da razão F, P > F e do teste DMS indicaram que a média, mediana e máximo são os parâmetros com melhores propriedades estatísticas como critério para avaliar as alterações na resistência à penetração do solo em resposta ao uso e manejo, confirmando a hipótese testada. Palavras-chave: DMS, análise Probit, teste de comparação de médias, avaliação da qualidade física

Implications of the variability in soil penetration resistance for statistical analysis

“…The PR of each layer was represented by the mean value, as suggested by Leão & Silva (2006). The establishment of these layers does not introduce effects by granulometric differences, because the texture of the entire soil layer considered in this study (0-28.5 cm) is homogeneous (150 g kg -1 of clay, 238 g kg -1 of silt and 612 g kg -1 of sand).…”

“…The mean, maximum and median were the statistics that identified soil use and management effects on PR most clearly by variance analysis in the study of Leão & Silva (2006). These authors suggested the use of means as the most appropriate statistic to represent a soil sample and the effects of soil use and management.…”

Spatial prediction of soil penetration resistance using functional geostatistics

“…While Bowen et al (1994) identified critical values that ranges between 0.9 and 1.5 MPa for root growth, soils possessing a PR closer to 2.0 MPa were classified as having excessive compaction (Leao and Silva, 2006). Such compaction influences roots penetration through the soil (Chan et al, 2006;Hakansson and Lipiec, 2000;Hamza and Anderson, 2005), favors run-off and the accumulation of water on the surface due to a reduced number of porous spaces and the formation of a relatively impermeable surface layer (Islam et al, 2011;Gómez-Rodríguez et al, 2013).…”