Padrões de amostragem e intensidade de krigagem na caracterização do armazenamento de água no solo, em área irrigada por pivô central

Gonçalves, A. C. A.; Folegatti, M. V.; Vieira, S. R.

doi:10.1590/S0100-06831999000300001

Resumos

A qualidade da irrigação tem sido descrita por parâmetros calculados admitindo-se ser a capacidade de armazenamento de água no solo uma constante. No entanto, tal propriedade do solo apresenta-se variável no espaço. A preocupação com aspectos ambientais e econômicos tem levado ao conceito de manejo da cultura em áreas específicas, o que torna importante o conhecimento da distribuição espacial de propriedades do solo. A geoestatística torna possível a identificação da estrutura de dependência espacial e o mapeamento de uma propriedade do solo. O objetivo deste trabalho foi identificar intensidades de amostragem e de krigagem em blocos, adequadas para estimar o armazenamento de água no solo, para desejado nível de precisão nos parâmetros que caracterizam a qualidade da irrigação. Em área irrigada por pivô central, no campus da ESALQ/USP, foi feita uma amostragem segundo uma transeção radial com espaçamento de 2,83 m. Em cada ponto, foi determinada a capacidade de armazenamento de água no solo, entre as tensões de 0,01 e 0,08 MPa, para 0,30 m de profundidade. De posse do semivariograma obtido para os dados da transeção, foi feita a krigagem em blocos de diferentes comprimentos, entre 2 e 30 m, para espaçamentos amostrais simulados de malhas com lado entre 2 e 20 m, na direção da transeção. A cada combinação de espaçamento e comprimento de bloco, foram associados a respectiva variância de krigagem e o volume de água percolado, calculados com base em lâmina aplicada igual à média dos valores de armazenamento medidos. A krigagem deve ser realizada com os menores valores de lado de bloco (2 m), desde que recursos computacionais não sejam limitantes. O uso de amostragem intensa não promoveu ganho significativo de qualidade das estimativas, em relação aos maiores espaçamentos. Malha de lado igual a 20 m pode ser usada, embora o desejável seja lado de 10 m. É necessária uma amostragem na curta escala para a identificação do semivariograma nas distâncias inferiores a estas. Apesar de promover uma suavização, a krigagem deve ser usada na descrição do padrão espacial de armazenamento, por permitir melhor avaliação dos volumes de excesso e de déficit e, principalmente, por permitir identificar os locais onde eles ocorrem.

variabilidade espacial; amostragem; irrigação; geoestatística

Irrigation quality has been described by calculated parameters assuming that water storage capacity in soil is a constant. However, this property presents spatial variations. Concern with environmental and economic aspects has led to culture management in specific areas, a fact which requires knowledge of spatial distribution of soil properties. Geostatistics makes possible the identification of the spatial dependence structure and the mapping of a given soil property. The objective of this work was to identify sampling and block kriging intensities, adequate to estimate soil water storage with enough precision to characterize irrigation quality. A radial transect was sampled each 2.83 m, in 56 locations in a center pivot-irrigated area at ESALQ/USP, São Paulo, Brazil. At each point, the water storage capacity in soil was determined at pressures varying between 0.01 and 0.08 MPa at 0-3 m depth. Based on the semivariogram obtained for the transect data, kriging was performed in blocks of different lengths varying between 2 and 30 m and simulated sampling spacings between 2 to 20 m, in the transect direction. From these values, the available soil water storage at 0.30 m soil profile was calculated. The block kriging variance and deep percolation water volume were obtained for each block kriging combination. To quantify deep percolation, it was assumed that the constant depth of applied irrigation was equal to the mean soil water storage. The results showed that block kriging must be performed with a 2 m block length, provided computer resources are not limiting factors. Increasing the soil sampling intensity did not promote interpolation. Thus, a 20 m grid may be used but a 10 m grid should be more appropriate. Short range sampling should be performed to identify the semivariogram at lower distances. Although it promoted smoothing, block kriging must be used to describe the spatial pattern of the soil water storage, since it allows a better evaluation of excess and deficit volumes and, mainly, the identification of the sites where they occur.

spatial variability; available soil water; sampling; center pivot

SEÇÃO I - FÍSICA DO SOLO

A. C. A. Gonçalves^I; M. V. Folegatti^II; S. R. Vieira^III

^IProfessor Adjunto da Universidade Estadual de Maringá - UEM. Caixa Postal 331,CEP 87020-900 Maringá (PR). E-mail: acagonca@wnet.com.br

^IIProfessor Associado do Departamento de Engenharia Rural, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz - ESALQ/USP. Av. Pádua Dias, Campus. Bolsista CNPq

^IIIPesquisador VI - Instituto Agronômico de Campinas, Cx. P. 28, CEP 13001-970, Campinas (SP).Bolsista CNPq

RESUMO

A qualidade da irrigação tem sido descrita por parâmetros calculados admitindo-se ser a capacidade de armazenamento de água no solo uma constante. No entanto, tal propriedade do solo apresenta-se variável no espaço. A preocupação com aspectos ambientais e econômicos tem levado ao conceito de manejo da cultura em áreas específicas, o que torna importante o conhecimento da distribuição espacial de propriedades do solo. A geoestatística torna possível a identificação da estrutura de dependência espacial e o mapeamento de uma propriedade do solo. O objetivo deste trabalho foi identificar intensidades de amostragem e de krigagem em blocos, adequadas para estimar o armazenamento de água no solo, para desejado nível de precisão nos parâmetros que caracterizam a qualidade da irrigação. Em área irrigada por pivô central, no campus da ESALQ/USP, foi feita uma amostragem segundo uma transeção radial com espaçamento de 2,83 m. Em cada ponto, foi determinada a capacidade de armazenamento de água no solo, entre as tensões de 0,01 e 0,08 MPa, para 0,30 m de profundidade. De posse do semivariograma obtido para os dados da transeção, foi feita a krigagem em blocos de diferentes comprimentos, entre 2 e 30 m, para espaçamentos amostrais simulados de malhas com lado entre 2 e 20 m, na direção da transeção. A cada combinação de espaçamento e comprimento de bloco, foram associados a respectiva variância de krigagem e o volume de água percolado, calculados com base em lâmina aplicada igual à média dos valores de armazenamento medidos. A krigagem deve ser realizada com os menores valores de lado de bloco (2 m), desde que recursos computacionais não sejam limitantes. O uso de amostragem intensa não promoveu ganho significativo de qualidade das estimativas, em relação aos maiores espaçamentos. Malha de lado igual a 20 m pode ser usada, embora o desejável seja lado de 10 m. É necessária uma amostragem na curta escala para a identificação do semivariograma nas distâncias inferiores a estas. Apesar de promover uma suavização, a krigagem deve ser usada na descrição do padrão espacial de armazenamento, por permitir melhor avaliação dos volumes de excesso e de déficit e, principalmente, por permitir identificar os locais onde eles ocorrem.

Termos de indexação: variabilidade espacial, amostragem, irrigação, geoestatística.

SUMMARY

Irrigation quality has been described by calculated parameters assuming that water storage capacity in soil is a constant. However, this property presents spatial variations. Concern with environmental and economic aspects has led to culture management in specific areas, a fact which requires knowledge of spatial distribution of soil properties. Geostatistics makes possible the identification of the spatial dependence structure and the mapping of a given soil property. The objective of this work was to identify sampling and block kriging intensities, adequate to estimate soil water storage with enough precision to characterize irrigation quality. A radial transect was sampled each 2.83 m, in 56 locations in a center pivot-irrigated area at ESALQ/USP, São Paulo, Brazil. At each point, the water storage capacity in soil was determined at pressures varying between 0.01 and 0.08 MPa at 0-3 m depth. Based on the semivariogram obtained for the transect data, kriging was performed in blocks of different lengths varying between 2 and 30 m and simulated sampling spacings between 2 to 20 m, in the transect direction. From these values, the available soil water storage at 0.30 m soil profile was calculated. The block kriging variance and deep percolation water volume were obtained for each block kriging combination. To quantify deep percolation, it was assumed that the constant depth of applied irrigation was equal to the mean soil water storage. The results showed that block kriging must be performed with a 2 m block length, provided computer resources are not limiting factors. Increasing the soil sampling intensity did not promote interpolation. Thus, a 20 m grid may be used but a 10 m grid should be more appropriate. Short range sampling should be performed to identify the semivariogram at lower distances. Although it promoted smoothing, block kriging must be used to describe the spatial pattern of the soil water storage, since it allows a better evaluation of excess and deficit volumes and, mainly, the identification of the sites where they occur.

Index terms: spatial variability, available soil water, sampling, center pivot.

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LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em abril de 1998

Aprovado em fevereiro de 1999

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