Variability of apparently homogeneous soilscapes in São Paulo state, Brazil: I. spatial analysis

Variabilidade de pedo-paisagens aparentemente homogêneas no estado de São Paulo, Brasil: I. análise espacial

Abstracts

The spatial variability of strongly weathered soils under sugarcane and soybean/wheat rotation was quantitatively assessed on 33 fields in two regions in São Paulo State, Brazil: Araras (15 fields with sugarcane) and Assis (11 fields with sugarcane and seven fields with soybean/wheat rotation). Statistical methods used were: nested analysis of variance (for 11 fields), semivariance analysis and analysis of variance within and between fields. Spatial levels from 50 m to several km were analyzed. Results are discussed with reference to a previously published study carried out in the surroundings of Passo Fundo (RS). Similar variability patterns were found for clay content, organic C content and cation exchange capacity. The fields studied are quite homogeneous with respect to these relatively stable soil characteristics. Spatial variability of other characteristics (resin extractable P, pH, base- and Al-saturation and also soil colour), varies with region and, or land use management. Soil management for sugarcane seems to have induced modifications to greater depths than for soybean/wheat rotation. Surface layers of soils under soybean/wheat present relatively little variation, apparently as a result of very intensive soil management. The major part of within-field variation occurs at short distances (< 50 m) in all study areas. Hence, little extra information would be gained by increasing sampling density from, say, 1/km² to 1/50 m². For many purposes, the soils in the study regions can be mapped with the same observation density, but residual variance will not be the same in all areas. Bulk sampling may help to reveal spatial patterns between 50 and 1.000 m.

soil variability; systematic sampling; Latosols; semivariance analysis

Abordou-se, quantitativamente, a variabilidade espacial de solos fortemente intemperizados sob cana-de-açúcar e rotação soja/trigo de 33 glebas em duas regiões do estado de São Paulo, Brasil: Araras (15 glebas com cana-de-açúcar) e Assis (11 glebas com cana-de-açúcar e sete glebas com rotação soja/trigo). Os métodos estatísticos empregados foram análise da variância por amostragem aninhada (para 11 glebas), análise de semivariância e análise de variância dentro das glebas e entre elas. Foram analisados níveis espaciais entre 50 m e vários km. Os resultados foram discutidos em relação a um estudo nas redondezas de Passo Fundo (RS) publicado anteriormente. Foram encontrados padrões de variação similares para teor de argila, teor de C-orgânico e capacidade de troca catiônica. As glebas estudadas mostram-se bastante homogêneas em relação a estas características relativamente estáveis. A variabilidade espacial de outras características (P-resina, pH, saturação por bases e por alumínio e também cor dos solos) variou entre regiões e, ou, uso/manejo das terras. O manejo dos solos com cana-de-açúcar provocou, aparentemente, modificações até camadas mais profundas em relação à rotação soja/trigo. Camadas superficiais dos solos sob soja/trigo apresentaram, aparentemente, pouca variação como resultado do manejo muito intensivo. Em todos os casos estudados, a maior parte da variação dentro das glebas ocorreu a pequenas distâncias (< 50 m). Esperava-se, portanto, obter pouca informação adicional pela intensificação da amostragem de 1/km² para 1/50 m². Para muitas finalidades, os solos estudados podem ser mapeados com a mesma densidade de observações, porém a variação não explicada pode não ser a mesma em todas as áreas. A coleta de amostras compostas possivelmente ajudaria revelar padrões espaciais entre 50 e 1.000 m.

amostragem sistemática; Latossolos; análise de semivariância

SEÇÃO V - GÊNESE, MORFOLOGIA E CLASSIFICAÇÃO DO SOLO

Variability of apparently homogeneous soilscapes in São Paulo state, Brazil: I. spatial analysis(¹)

Variabilidade de pedo-paisagens aparentemente homogêneas no estado de São Paulo, Brasil: I. análise espacial

M. van Den Berg^I; J. B. Oliveira^II

^IGuest Researcher, Wageningen University, Dept. Environmental Sciences, Laboratory of Soil Science and Geology; P.O. Box 37, 6700 AA Wageningen, Netherlands; on leave of Directorate General of International Co-operation, Netherlands; E-mail: [e-mail]

^IIVisiting Professor, Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Rua Coronel Quirino 1457/42. CEP 13025-002 Campinas (SP). E-mail: [e-mail]

SUMMARY

The spatial variability of strongly weathered soils under sugarcane and soybean/wheat rotation was quantitatively assessed on 33 fields in two regions in São Paulo State, Brazil: Araras (15 fields with sugarcane) and Assis (11 fields with sugarcane and seven fields with soybean/wheat rotation). Statistical methods used were: nested analysis of variance (for 11 fields), semivariance analysis and analysis of variance within and between fields. Spatial levels from 50 m to several km were analyzed. Results are discussed with reference to a previously published study carried out in the surroundings of Passo Fundo (RS). Similar variability patterns were found for clay content, organic C content and cation exchange capacity. The fields studied are quite homogeneous with respect to these relatively stable soil characteristics. Spatial variability of other characteristics (resin extractable P, pH, base- and Al-saturation and also soil colour), varies with region and, or land use management. Soil management for sugarcane seems to have induced modifications to greater depths than for soybean/wheat rotation. Surface layers of soils under soybean/wheat present relatively little variation, apparently as a result of very intensive soil management. The major part of within-field variation occurs at short distances (< 50 m) in all study areas. Hence, little extra information would be gained by increasing sampling density from, say, 1/km² to 1/50 m². For many purposes, the soils in the study regions can be mapped with the same observation density, but residual variance will not be the same in all areas. Bulk sampling may help to reveal spatial patterns between 50 and 1.000 m.

Index terms: soil variability, systematic sampling, Latosols, semivariance analysis.

RESUMO

Abordou-se, quantitativamente, a variabilidade espacial de solos fortemente intemperizados sob cana-de-açúcar e rotação soja/trigo de 33 glebas em duas regiões do estado de São Paulo, Brasil: Araras (15 glebas com cana-de-açúcar) e Assis (11 glebas com cana-de-açúcar e sete glebas com rotação soja/trigo). Os métodos estatísticos empregados foram análise da variância por amostragem aninhada (para 11 glebas), análise de semivariância e análise de variância dentro das glebas e entre elas. Foram analisados níveis espaciais entre 50 m e vários km. Os resultados foram discutidos em relação a um estudo nas redondezas de Passo Fundo (RS) publicado anteriormente. Foram encontrados padrões de variação similares para teor de argila, teor de C-orgânico e capacidade de troca catiônica. As glebas estudadas mostram-se bastante homogêneas em relação a estas características relativamente estáveis. A variabilidade espacial de outras características (P-resina, pH, saturação por bases e por alumínio e também cor dos solos) variou entre regiões e, ou, uso/manejo das terras. O manejo dos solos com cana-de-açúcar provocou, aparentemente, modificações até camadas mais profundas em relação à rotação soja/trigo. Camadas superficiais dos solos sob soja/trigo apresentaram, aparentemente, pouca variação como resultado do manejo muito intensivo. Em todos os casos estudados, a maior parte da variação dentro das glebas ocorreu a pequenas distâncias (< 50 m). Esperava-se, portanto, obter pouca informação adicional pela intensificação da amostragem de 1/km² para 1/50 m². Para muitas finalidades, os solos estudados podem ser mapeados com a mesma densidade de observações, porém a variação não explicada pode não ser a mesma em todas as áreas. A coleta de amostras compostas possivelmente ajudaria revelar padrões espaciais entre 50 e 1.000 m.

Termos de indexação: amostragem sistemática, Latossolos, análise de semivariância.

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ACKNOWLEDGEMENTS

The authors gratefully acknowledge the support of Instituto Agronômico de Campinas (IAC), where the first author was a visiting scientist, and in special Dr. I.F. Lepsch, Dr. J.R.F. Menk and Dr. J.M.A.S. Valadares and the laboratories of the Sections of Pedology and Soil Fertility and Plant Nutrition for physical and chemical soil analysis. We thank Usina São João in Araras, Cia. Agrícola Nova América in Assis, Capivara Agropecuária in Maracaí, coworkers and technicians of the "Cooperativa de Pedrinhas Pta" for logistic support during the field work on their properties; Hugo de Souza Dias, for providing accommodation on his lovely farm near Assis; Dr. P.M. Driessen, of the laboratory of Soil Science and Geology of Wageningen Agricultural University and Prof. Dr. P.A. Burrough, of the Faculty of Geographical Sciences of Utrecht University, for suggestions on earlier versions of the papers.

This study would not have been possible without a fellowship from the Netherlands Foundation for the Advancement of Tropical Research (WOTRO) and financial support of the Fundação para o Amparo da Pesquisa no Estado de São Paulo (FAPESP).

LITERATURE CITED

Received for publication in april of 1999

Aproved in april of 2000

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(1

) Part of Doctor's thesis of the first author.

Publication Dates

• Publication in this collection
  06 Oct 2014
• Date of issue
  June 2000

History

• Accepted
  Apr 2000
• Received
  Apr 1999