Optimum size in grid soil sampling for variable rate application in site-specific management

Abstract

The importance of understanding spatial variability of soils is connected to crop management planning. This understanding makes it possible to treat soil not as a uniform, but a variable entity, and it enables site-specific management to increase production efficiency, which is the target of precision agriculture. Questions remain as the optimum soil sampling interval needed to make site-specific fertilizer recommendations in Brazil. The objectives of this study were: i) to evaluate the spatial variability of the main attributes that influence fertilization recommendations, using georeferenced soil samples arranged in grid patterns of different resolutions; ii) to compare the spatial maps generated with those obtained with the standard sampling of 1 sample ha -1 , in order to verify the appropriateness of the spatial resolution. The attributes evaluated were phosphorus (P), potassium (K), organic matter (OM), base saturation (V%) and clay. Soil samples were collected in a 100 × 100 m georeferenced grid. Thinning was performed in order to create a grid with one sample every 2.07, 2.88, 3.75 and 7.20 ha. Geostatistical techniques, such as semivariogram and interpolation using kriging, were used to analyze the attributes at the different grid resolutions. This analysis was performed with the Vesper software package. The maps created by this method were compared using the kappa statistics. Additionally, correlation graphs were drawn by plotting the observed values against the estimated values using cross-validation. P, K and V%, a finer sampling resolution than the one using 1 sample ha -1 is required, while for OM and clay coarser resolutions of one sample every two and three hectares, respectively, may be acceptable. Key words: soil attributes, grid sampling, kriging, cross-validation, kappa statistic Tamanho ideal em grades de amostragem de solos para aplicação em taxa variável em manejo localizado RESUMO: A importância de compreender a variabilidade espacial do solo está conectada ao planejamento do manejo das culturas. Este entendimento faz com que seja possível tratar o solo não como uma entidade uniforme, mas variável, e permite o gerenciamento de sítios específicos para aumentar a eficiência de produção, que é o objetivo da agricultura de precisão. Questões relacionadas com a otimização do intervalo de amostragem do solo se faz necessário para a realização das recomendações de adubações no Brasil. Os objetivos deste estudo foram: i) avaliar a variabilidade espacial dos principais atributos que influenciam as recomendações de adubação, usando amostras de solos georreferenciadas dispostas em padrões de grades de diferentes resoluções; ii) comparar os mapas espaciais gerados com o mapa padrão obtido com amostragem de 1 amostra ha -1 , a fim de verificar a adequação da resolução espacial. Os atributos avaliados foram fósforo (P), potássio (K), matéria orgânica (MO), saturação por bases (V%) e argila. As amostras de solos foram coletadas numa grade de 100 × 100 m e georreferenciadas. Um desbaste foi ...

Eficiência de malhas amostrais utilizadas na caracterização da variabilidade espacial de fósforo e potássio

“…A variação dos teores é comprovada pelos altos valores de CV (>35% em 63,34% das áreas) e pela distribuição não normal dos dados, em 73,34% das áreas. Altas variações nos teores de P concordam com diversos estudos em Latossolos reportados na literatura (MONTANARI et al, 2008;AMADO et al, 2009;CHERUBIN et al, 2011;NANNI et al, 2011;BOTTEGA et al, 2013). De acordo com muitos dos autores acima citados, a elevada variação dos teores de P decorre das sucessivas aplicações de fertilizantes a taxa fi xa na linha de semeadura, contribuindo para a manutenção e, ou, aumento da micro e macrovariabilidade espacial nas áreas.…”

“…há uma tendência de aumento na ocorrência de distribuições aleatórias, à medida que aumenta a dimensão da malha amostral, confi rmando que as malhas amostrais utilizadas possuem pontos muito espaçados e/ou em número insufi cientes para detectar a dependência que, se existir, será manifestada a distâncias menores que o menor espaçamento utilizado entre amostras. A não detecção da dependência espacial, ou o comportamento aleatório do P e K, observado em 33,33%, das áreas estudadas, deve-se ao fato de que esses atributos são altamente afetados por práticas de manejo (adubações em linha, exportações via colheita, sistema plantio direto e cultura cultivada), condicionando a variações mais pronunciadas em curtas distâncias (NANNI et al, 2011). Resultados semelhantes foram obtidos por CORÁ & BERALDO (2006) e NANNI et al (2011, demonstrando que a coleta de uma amostra por ha não foi sufi ciente para captar a variabilidade espacial de P e K, indicando a necessidade do uso de malhas mais adensadas para recomendar fertilização com maior acurácia.…”

“…Diversos estudos têm demonstrado que a dependência espacial dos atributos é variável conforme o tipo de solo (MONTANARI et al, 2008), relevo (SOUZA et al, 2006;MONTANARI et al, 2008), atributo estudado (CHERUBIN et al, 2011;NANNI et al, 2011), distância entre amostras (KERRY et al, 2010;NANNI et al, 2011) e uso e manejo do solo (BOTTEGA et al, 2013). Portanto, as diferentes escalas de variação dos atributos do solo induzem grande difi culdade no desenvolvimento de um plano de amostragem, que utilize uma malha amostral com espaçamento único, quando vários atributos do solo estão envolvidos (MONTANARI et al, 2012).…”

Agricultura de precisão: particularidades de sua adoção no sudoeste de Goiás – Brasil

“…Na Figura 1, é mostrada a taxa de adoção das diferentes tecnologias da AP, e evidencia que a tecnologia de amostragem de solo em grade, procedimento inicial na adoção da AP na região, é feita por 97,73% dos entrevistados. Na amostragem do solo em grade, processo de mapeamento das características químicas, o tamanho de cada célula depende do atributo a ser analisado, variando de uma amostra por hectare para fósforo, potássio e saturação de bases, até uma amostra para cada três hectares no caso de determinação da argila (CAON & GENU, 2013;NANNI et al, 2011). Percebe--se, neste caso, a diferença em relação aos EUA, em que a amostragem do solo é feita baseada em zonas de manejo, mapas de produtividade ou na condutividade e létrica do solo (HOLLAND et al, 2013).…”

Mapeamento de atributos químicos em diferentes densidades amostrais e influência na adubação e calagem

“…Em busca de economia e praticidade muitas vezes a amostragem é feita de tal forma que pode não representar as características reais do campo e densidades amostrais com uma amostra a cada cinco hectares são comumente feitas sem qualquer justificativa (Nanni et al, 2011).…”