RESUMO
Apparent soil electrical conductivity (ECa) measurements can be used for crop management in precision agriculture. However, ECa is a soil attribute that presents spatial and temporal variability. It is affected by a group of factors that act simultaneously on the soil, such as the soil texture, moisture content, organic matter content and ionic concentrations in the soil solution, which complicates analysis. For soil and crop management, it is important to determine whether the pattern of the ECa spatial variability changes over time. Thus, ECa measurements have the potential for delimiting management zones that are stable over time. The objective of this work was to determine whether the spatial variability pattern of ECa is maintained over time and under different soil conditions. To this end, the ECa was measured at different soil depths using a portable sensor on two crop fields. The first step was to measure and generate an ECa map for each area. By defining a path with the maximum ECa variability, 50 sampling points were located on each field. The ECa values were measured on 20 different dates in the 0 20 cm, 0 40 cm and 0 60 cm soil layers. The soil water content was measured at the same points in the 0 20 cm layer on the same dates. The temporal stability of the ECa was analyzed using spatial and temporal variability maps, a correlation analysis and a coefficient of variation over time for each field. In both areas, the ECa exhibited temporal stability in the spatial pattern variability at the three evaluated depths, even though the soil water content values changed on each date. ECa determination presents an important alternative for mapping agricultural fields for crop management in precision agricultural systems.
A determinação da condutividade elétrica aparente do solo (CEa) pode auxiliar no gerenciamento da atividade agrícola quando adotada a agricultura de precisão. No entanto, ela é afetada por um conjunto de fatores que atuam simultaneamente no solo e que se alteram tanto no espaço quanto no tempo, como, por exemplo, a textura, o teor de água do solo, a concentração iônica da solução do solo, a matéria orgânica, dificultando a interpretação dos resultados. Buscando-se compreender se a estrutura espacial desse atributo é mantida com o decorrer do tempo e sob diferentes condições edáficas, esse trabalho foi realizado com o objetivo de analisar a estabilidade temporal do padrão espacial da CEa. Para isso, a condutividade elétrica aparente do solo foi determinada em diferentes profundidades do solo usando um sensor portátil de contato direto em duas áreas distintas. O primeiro passo foi determinar a condutividade elétrica aparente do solo e obter o mapa de CEa de cada área. Depois, demarcou-se 50 pontos amostrais buscando-se um caminho de máxima variabilidade da CEa. Então, a CEa foi determinada em 20 datas diferentes nas camadas de solo de 0 20 cm, 0 40 cm e 0 60 cm de profundidade. O teor de água do solo foi determinado na camada de 0 20 cm de profundidade, nas mesmas datas de determinação da CEa. A estabilidade temporal da CEa foi analisada por meio de mapas de variabilidade espaço-temporal, de análises de correlação e do coeficiente de variação ao longo do tempo para cada unidade amostral. Em ambas as áreas a CEa apresentou estabilidade temporal do padrão de distribuição espacial para as três profundidades avaliadas, ainda que observadas diferenças no teor de água do solo durante o período do estudo. Portanto, a determinação da CEa constitui alternativa interessante para mapeamento de campos agrícolas auxiliando no manejo em sistemas que empregam agricultura de precisão.
Assuntos
Solo , Agricultura , Condutividade Elétrica , Tecnologia de Sensoriamento RemotoRESUMO
Soil water content is essential to understand the hydrological cycle. It controls the surface runoff generation, water infiltration, soil evaporation and plant transpiration. This work aims to analyze the spatial distribution of top soil water content and to characterize the spatial mean and standard deviation of top soil water content over time in an experimental catchment located in the Mantiqueira Range region, state of Minas Gerais, Brazil. Measurements of top soil water content were carried out every 15 days, between May/2007 and May/2008. Using time-domain reflectometry (TDR) equipment, 69 points were sampled in the top 0.2 m of the soil profile. Geostatistical procedures were applied in all steps of the study. First, the spatial continuity was evaluated, and the experimental semi-variogram was modeled. For the development of top soil water content maps over time a co-kriging procedure was used having the slope as a secondary variable. Rainfall regime controlled the top soil water content during the wet season. Land use was also another fundamental local factor. The spatial standard deviation had low values under dry conditions, and high values under wet conditions. Thus, more variability occurs under wet conditions.
A umidade do solo é essencial para o entendimento do ciclo hidrológico, uma vez que controla a geração do escoamento superficial, infiltração de água no solo, evaporação do solo e transpiração das plantas. Este trabalho objetivou analisar os padrões espaciais da umidade superficial do solo e caracterizar a média e o desvio padrão espaciais da mesma ao longo do tempo em uma bacia hidrográfica experimental localizada na Serra da Mantiqueira, MG. As medidas da umidade superficial do solo foram conduzidas a cada 15 dias, entre Maio/2007 e Maio/2008, usando um equipamento TDR portátil, em 69 pontos amostrados na camada de 0-20 cm. Procedimentos geoestatísticos foram aplicados em todas as etapas do trabalho. Primeiramente, a continuidade espacial foi avaliada modelando-se o semivariograma experimental. Mapas de umidade do solo foram desenvolvidos com base na cokrigagem usando o padrão de declividade como variável secundária. O regime de chuvas controlou a umidade superficial do solo durante o período úmido, devido aos altos conteúdos de umidade. O uso do solo também foi outro fator fundamental na distribuição espacial da umidade do solo. O desvio padrão espacial apresentou baixos valores sob condições secas e valores mais altos sob condições úmidas.
RESUMO
Soil water content is essential to understand the hydrological cycle. It controls the surface runoff generation, water infiltration, soil evaporation and plant transpiration. This work aims to analyze the spatial distribution of top soil water content and to characterize the spatial mean and standard deviation of top soil water content over time in an experimental catchment located in the Mantiqueira Range region, state of Minas Gerais, Brazil. Measurements of top soil water content were carried out every 15 days, between May/2007 and May/2008. Using time-domain reflectometry (TDR) equipment, 69 points were sampled in the top 0.2 m of the soil profile. Geostatistical procedures were applied in all steps of the study. First, the spatial continuity was evaluated, and the experimental semi-variogram was modeled. For the development of top soil water content maps over time a co-kriging procedure was used having the slope as a secondary variable. Rainfall regime controlled the top soil water content during the wet season. Land use was also another fundamental local factor. The spatial standard deviation had low values under dry conditions, and high values under wet conditions. Thus, more variability occurs under wet conditions.
A umidade do solo é essencial para o entendimento do ciclo hidrológico, uma vez que controla a geração do escoamento superficial, infiltração de água no solo, evaporação do solo e transpiração das plantas. Este trabalho objetivou analisar os padrões espaciais da umidade superficial do solo e caracterizar a média e o desvio padrão espaciais da mesma ao longo do tempo em uma bacia hidrográfica experimental localizada na Serra da Mantiqueira, MG. As medidas da umidade superficial do solo foram conduzidas a cada 15 dias, entre Maio/2007 e Maio/2008, usando um equipamento TDR portátil, em 69 pontos amostrados na camada de 0-20 cm. Procedimentos geoestatísticos foram aplicados em todas as etapas do trabalho. Primeiramente, a continuidade espacial foi avaliada modelando-se o semivariograma experimental. Mapas de umidade do solo foram desenvolvidos com base na cokrigagem usando o padrão de declividade como variável secundária. O regime de chuvas controlou a umidade superficial do solo durante o período úmido, devido aos altos conteúdos de umidade. O uso do solo também foi outro fator fundamental na distribuição espacial da umidade do solo. O desvio padrão espacial apresentou baixos valores sob condições secas e valores mais altos sob condições úmidas.