Variabilidade espacial dos atributos químicos do solo em povoamento de Tectona grandis

Spatial variability of the soil chemical attributes in Tectona grandis stand

Variabilidade espacial dos atributos químicos do solo em povoamento de Tectona grandis

Spatial variability of the soil chemical attributes in Tectona grandis stand

Allan Libanio Pelissari^I; Sidney Fernando Caldeira^II; Vanderley Severino dos Santos^III

^IUniversidade Federal do Paraná - Curitiba, Paraná, Brasil

^IIUniversidade Federal de Mato Grosso - Cuiabá, Mato Grosso, Brasil

^IIIInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Mato Grosso - Cuiabá, Mato Grosso, Brasil

RESUMO

Considerando a necessidade por informações que visem a identificar e medir as relações espaciais dos fatores edáficos que limitam o desenvolvimento dos povoamentos de teca, neste trabalho, objetivou-se caracterizar a variabilidade espacial dos atributos químicos pH, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, matéria orgânica e alumínio do solo e compará-las em dois períodos de avaliação, ao segundo e nono ano de idade, de um povoamento de teca no estado de Mato Grosso, Brasil. Foram alocadas 46 unidades amostrais e coletadas amostras de solo, a 0-0,2 m de profundidade, para a posterior modelagem geoestatística. Foram observadas alterações espaciais dos atributos químicos do solo entre as avaliações, o que permite recomendar adubações e correções de acidez do solo em regiões específicas da área florestada, visando ao estabelecimento dos indivíduos pós-plantio e o desenvolvimento daqueles conduzidos pós-desbastes.

Palavras chave: Teca, Dinâmica espacial, Geoestatística, Krigagem

ABSTRACT

Considering the need for information aimed at identifying and measuring the spatial relationships of edaphic factors that limit the development of teak stands, the objective of this study was to characterize and compare the spatial variability of soil chemical attributes: pH, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, organic matter and aluminum at two and nine years old teak stand localized in State of Mato Grosso, Brazil. Plots were allocated and soil samples were collected at 0-0.2 m depth for geostatistical modeling. Spatial changes of soil chemical attributes were detected and possible fertilization and corrections of soil acidity in specific regions of the stand for the establishment of trees and their development after thinning were recommend.

Keywords: Teak, Spatial dynamic, Geoestatistic, Kriging

INTRODUÇÃO

A teca (Tectona grandis L. f.) é considerada uma alternativa às madeiras de valor econômico para o suprimento das indústrias de base florestal, com o seu cultivo em uma variedade de solos, principalmente de textura franco-arenosa à argilosa, profundos, férteis e com pH ácido à alcalino. É exigente em bases trocáveis, como o cálcio, e é eficiente na utilização do fósforo, porém sensível às concentrações elevadas de alumínio trocável (MOLLINEDO GARCIA, 2003; TANAKA et al., 1998).

Ao passo que os povoamentos de teca se aproximam da rotação técnica da cultura, são observados impactos negativos nas reservas minerais dos solos cultivados, principalmente nas camadas superficiais, onde o sistema radicular efetivo da espécie está presente em volume maior (MATRICARDI, 1989), o que indica a necessidade do monitoramento das propriedades do solo durante as fases de condução dos plantios.

Atualmente, com os avanços tecnológicos da silvicultura de precisão, é possível medir e identificar as relações espaciais dos fatores edáficos que limitam o desenvolvimento dos povoamentos florestais, principalmente por métodos geoestatísticos, fundamentados em funções espaciais de variáveis regionalizadas no espaço, que permitem predizer valores em locais não amostrados e a aplicação em mapeamentos (ANDRIOTTI, 2003; BORSSOI et al., 2011; GOMES et al., 2007).

Desse modo, à medida que cresce a necessidade por informações detalhadas que visem a orientar o manejo de plantios de teca e considerando a escassez de estudos que demonstrem o uso de modelagens espaciais para as culturas florestais, neste trabalho, objetivou-se aplicar a geoestatística para caracterizar a variabilidade espacial dos principais atributos químicos do solo e compará-las em dois períodos de avaliação, ao segundo e ao nono ano de idade, de um povoamento de teca no estado de Mato Grosso.

MATERIAL E MÉTODOS

O estudo foi desenvolvido aos dois e aos nove anos de idade de um povoamento homogêneo de teca, com 213 ha implantados em 1999 no espaçamento 3 m x 3 m, no município de Nossa Senhora do Livramento, Estado de Mato Grosso, nas coordenadas geográficas 16º13'30" S a 16º13'50" S e 56º22'30" W a 56º24'30" W (Figura 1).

O clima da região é o Aw, com precipitação média de 1.300 mm.ano^-1 e temperatura média anual de 25ºC (CAMPELLO JÚNIOR et al., 1991). O relevo é suavemente ondulado, com declividade média de 5%, e o solo é classificado como Planossolo Háplico Eutrófico de textura franco-argilo-arenosa (EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA, 2006). Não houve adubação no preparo do solo e ao longo do período de avaliação do povoamento, e foram executados desbastes seletivos ao quinto e ao oitavo ano, com a remoção de 40% e 33%, respectivamente, do número de árvores por hectare.

Foram alocadas 46 parcelas permanentes de 15 m x 30 m (450 m²) em oito talhões (Figura 1), conforme a intensidade amostral determinada pelo inventário florestal, em que, alguns pontos amostrais tiveram o posicionamento geográfico readequado, em razão da malha viária existente na área. No centro de cada parcela, foram coletadas amostras de solo, na profundidade de 0-0,2 m, para a determinação do pH (em H₂O), fósforo (P), potássio (K⁺), cálcio (Ca²⁺), magnésio (Mg²⁺), matéria orgânica (MO) e alumínio (Al³⁺) do solo, segundo metodologias de EMBRAPA (1997).

Os dados foram submetidos à análise estatística descritiva e ao teste de aderência de Kolmogorov-Smirnov, ao nível de 5% de significância. Para modelar os padrões espaciais, foram ajustados os semivariogramas esférico, exponencial e gaussiano, pela minimização da soma de quadrados residuais, e avaliados com base no coeficiente de determinação (R²) e na validação cruzada, a qual, como ideal, fornece coeficiente linear (a) igual a zero; coeficiente angular (b) igual a um; e coeficiente de determinação da validação cruzada (R²_vc) igual a um (VIEIRA, 2000).

Além disso, os coeficientes linear (a) e angular (b) da validação cruzada foram submetidos ao teste t, ao nível de 5% de significância. Também foram executados ajustes nas direções de 0º, 45º, 90º e 135º, a fim de verificar anisotropias, e calculados os graus de dependência espacial (GD), conforme Cambardella et al. (1994).

A interpolação e a espacialização foram realizadas pela krigagem ordinária pontual, correspondente a um interpolador de média móvel ponderada que utiliza a dependência espacial entre amostras vizinhas, expressa no semivariograma, para estimar valores em qualquer posição dentro do espaço, sem tendência e com variância mínima, na composição de mapas temáticos (VIEIRA, 2000).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os valores médios dos atributos do solo oscilaram entre as avaliações (Tabela 1). Para o pH, cálcio (Ca²⁺), magnésio (Mg²⁺) e matéria orgânica (MO) houveram elevações dos valores mínimos e reduções dos máximos, com decréscimos dos coeficientes de variação, enquanto para o fósforo (P), potássio (K⁺) e alumínio (Al³⁺) ocorreram reduções gerais nos valores e elevações das variabilidades. Essas alterações numéricas mostraram a influência do cultivo homogêneo da teca nas propriedades químicas do solo.

Em ambos os períodos de avaliação, apenas o fósforo (P), cálcio (Ca²⁺) e alumínio (Al³⁺) apresentaram distribuição não normal e, para eles, as transformações ln(x) e √x não proporcionaram a normalidade dos dados. Assim, para as modelagens geoestatísticas, optou-se pela utilização dos atributos químicos do solo nas escalas originais, visto que não foram detectados valores anômalos em suas distribuições.

Foram obtidos ajustes melhores com os modelos esférico e gaussiano (Tabela 2), exceto para o pH aos nove anos com o modelo exponencial. Para esses, o efeito pepita (C₀) apresentou valores baixos e representou a variância ao acaso (VIEIRA, 2000). Pelos alcances (A), foram observadas heterogeneidades espaciais elevadas que representaram as distâncias em que as análises geoestatísticas conduziram as estimativas com precisão maior (CHIG et al., 2008) e, com os graus moderado a forte de dependência espacial (GD), foi corroborada a necessidade da análise específica da distribuição espacial dessas variáveis em cada ocasião de avaliação do povoamento.

Os ajustes foram estatisticamente eficientes, com coeficientes de determinação (R²) superiores a 0,91 e indicaram o quão próximo os valores reais das semivariâncias encontraram-se das estimativas. Os coeficientes lineares (a) foram não significativos apenas para o fósforo (P) e matéria orgânica (MO) aos dois anos da teca, e para o potássio (K⁺) em ambas as idades. Para esses atributos do solo, o valor ideal da validação cruzada não esteve contido nos intervalos de confiança dos seus coeficientes lineares. Ao passo que os coeficientes angulares (b) foram significativos nos dois períodos e estatisticamente próximos a uma unidade.

Ainda, os coeficientes de determinação da validação cruzada (R²_vc) foram inferiores a 0,65, em razão do espalhamento maior dos valores medidos, em comparação aos estimados, em torno da linha de regressão (VIEIRA, 2000), o que, segundo Andriotti (2003), na melhor das hipóteses, indicou que os ajustes não foram necessariamente incorretos, visto que esses resultados são comumente encontrados em modelagem espaciais de atributos do solo, tais como nos estudos de Bottega et al. (2013), Carvalho et al. (2012) e Parfitt et al. (2009).

Diferentes direções de ajustes foram avaliadas por meio dos semivariogramas direcionais, dos quais não foram detectadas variações expressivas ao longo da distância (Figura 2). Assim, os parâmetros geoestatísticos foram utilizados para as estimativas da distribuição espacial dos atributos do solo no povoamento de teca (Figuras 3 e 4).

Foram observadas mudanças na variabilidade espacial do pH do solo, com o aumento da área de valores superiores a seis unidades e a maior heterogeneidade da distribuição espacial ao nono ano (Figuras 3A e 3B). O que refletiu na elevação do grau de dependência espacial (GD) de moderado para forte (Tabela 2) e estiveram relacionados com a incorporação da matéria orgânica proveniente da serapilheira e dos resíduos culturais dos desbastes (MÁRQUEZ et al., 1993), que contribuíram para a redução da acidez do solo aos níveis que possibilitam a disponibilidade adequada dos nutrientes às plantas (COSTA; ZOCCHE, 2009).

Em ambas as idades, as concentrações de fósforo (P) no solo (Figuras 3C e 3D) foram superiores ao mínimo de 0,5 mg.dm^-3 indicado por Mollinedo Garcia (2003) para plantios de teca, no entanto, foi constatada a redução dos seus níveis ao nono ano e a homogeneização da sua distribuição espacial, o que estão associados com a maior absorção e retenção de fósforo, durante a fase juvenil do desenvolvimento da espécie para a formação do sistema radicular (MÁRQUEZ et al., 1993).

Com a distribuição espacial do fósforo (P) é possível recomendar a concentração de adubações fosfatadas na região central do povoamento ao segundo ano (Figura 3C), a fim de beneficiar o desenvolvimento inicial do sistema radicular dos indivíduos, ao passo que a espacialização em período pós-estabelecimento (Figura 3D) possibilita determinar a elevação dos níveis de fósforo no solo em toda a área florestada, para a ambientação dos indivíduos remanescentes dos desbastes à nova configuração espacial de redução da densidade do plantio.

Para o potássio (K⁺), foram detectadas alterações significativas da sua distribuição espacial, com a redução da heterogeneidade espacial e diminuição da sua concentração no solo (Figura 3E e 3F). Fatos relacionados com o aumento da necessidade desse elemento nas atividades enzimáticas do metabolismo vegetal das espécies de crescimento rápido (ABOD; SIDDIQUI, 2002), contudo, os seus valores foram superiores ao limite mínimo de 4,5 mg.dm^-3 recomendável para a cultura (MOLLINEDO GARCIA, 2003).

O conteúdo de cálcio (Ca²⁺) no solo foi inferior à concentração de 10 cmol_c.dm^-3 indicada por Mollinedo Garcia (2003), com as alterações na distribuição espacial caracterizadas pelo aumento dos níveis mínimos e redução dos máximos e diminuição da heterogeneidade espacial (Figura 3G e 3H). Ao passo que a concentração de magnésio (Mg²⁺) no solo foi inferior a 5,0 cmol_c.dm^-3 recomendado para a teca, entretanto, houve manutenção dos teores e pouca alteração na variabilidade espacial (Figura 4A e 4B).

Por meio das características espaciais do Ca²⁺ (Figura 3G e 3H) e do Mg²⁺ (Figuras 4A e 4B) do solo é possível inferir a necessidade de elevação significativa dos teores desses atributos, principalmente nas faces leste e sul da área do plantio, e em ambos os períodos de avaliação, visando a atender às necessidades recomendáveis ao desenvolvimento adequado da teca.

Possivelmente, as observações para as características espaciais dos atributos Ca²⁺ e Mg²⁺ do solo foram ocasionadas pela incorporação da serapilheira formada anualmente, em razão do grau elevado de deciduidade foliar da espécie e à concentração alta desses elementos nas folhas (BEHLING, 2009), e que refletiram na redução dos graus de dependência espacial (GD) de forte para moderado entre os dois períodos de avaliação do povoamento (Tabela 2) e na maior semelhança espacial com a matéria orgânica (MO) do solo (Figuras 4C e 4D).

As alterações da distribuição espacial da matéria orgânica (MO) foram expressas pela redução da área com concentrações superiores a 30 mg.dm^-3 (Figuras 4C e 4D), a qual está relacionada com o aumento da mineralização da MO (AMPONSAH; MEYER, 2000) e a taxa de acúmulo inferior à degradação do carbono, ocasionados pela exposição maior da superfície do solo à radiação solar em povoamentos desbastados (ALMEIDA et al., 2010).

Apesar do decréscimo dos níveis de Ca²⁺ no solo ao nono ano do plantio (Figura 3H), a estrutura espacial do alumínio (Al³⁺) ficou caracterizada pela redução da área com concentrações superiores a 0,5 cmol_c.dm^-3 (Figuras 4E e 4F), e que, segundo Campolin (2006), está diretamente relacionada com o cálcio dos resíduos culturais e da queda natural das folhas da teca, anualmente depositados na forma de matéria orgânica, os quais foram suficientes para a redução da acidez do solo e imobilização de parte do alumínio trocável no solo na segunda ocasião de avaliação (Figura 4F).

CONCLUSÕES

Há alterações nas características espaciais dos atributos químicos do solo entre as ocasiões de avaliação do povoamento de teca, o que possibilita orientar o manejo do plantio por meio de adubações e correções de acidez do solo em regiões específicas da área florestada, visando ao estabelecimento dos indivíduos pós-plantio e o desenvolvimento daqueles conduzidos pós-desbastes.

Recebido 22/12/2011

Aceito 16/10/2013

Correspondência: [e-mail]

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  09 Out 2014
• Data do Fascículo
  Set 2014

Histórico

• Recebido
  22 Dez 2011
• Aceito
  16 Out 2013