ANÁLISE MULTIFRACTAL DA RESISTÊNCIA DO SOLO À PENETRAÇÃO EM DIFERENTES PEDOFORMAS

Autores

  • Jairo Osvaldo Rodriguez Leiva Postgraduate Program in Biodiversity and Biotechnology-BIONORTE, Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA https://orcid.org/0000-0002-1803-2241
  • Raimunda Alves Silva Postgraduate Program in Biodiversity and Biotechnology-BIONORTE, Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA https://orcid.org/0000-0002-0380-8190
  • Ênio Farias de França e Silva Postgraduate Program in Agricultural Engineering, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife, PE https://orcid.org/0000-0002-8652-503X
  • Glecio Machado Siqueira Postgraduate Program in Geography, Universidade Federal do Maranhão, São Luís, MA https://orcid.org/0000-0002-3513-2658

DOI:

https://doi.org/10.1590/1983-21252021v34n119rc

Palavras-chave:

Heterogeneidade de escala. Agricultura de precisão. Compactação do solo. Manejo do solo. Variabilidade espacial.

Resumo

Os solos possuem elevada variabilidade ao longo da paisagem, que pode ser avaliada e caracterizada por meio de conceitos de invariância de escala, fractais e multifractais. Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar a multifractalidade da RP de perfis verticais em diferentes formas do relevo (côncavo e convexo). A parcela experimental possui 44,75 ha, e a resistência à penetração (RP) foi medida em 70 pontos de amostragem na camada de 0-0,6 m, distribuídos nas pedoformas côncava (Tipo A: 38 pontos de amostragem) e convexa (Tipo B: 32 pontos de amostragem). A análise dos dados foi realizada utilizando o valor de RP a cada 0,01 m para os pontos de amostragem (RPmedia), e seus respectivos valores máximos (RPmaxima) e mínimos (RPminimo). A análise multifractal foi realizada para se avaliar as mudanças na estrutura, heterogeneidade e uniformidade dos perfis verticais por meio da propriedade de escala, caracterizando a função de partição, a dimensão generalizada e o espectro de singularidade. Os parâmetros multifractais da dimensão generalizada e do espectro de singularidade demonstraram maior homogeneidade e uniformidade dos perfis verticais de RP na pedoforma Tipo B (convexa), quando comparado a pedoforma A (côncava). Os valores de RPmínimo na pedoforma A apresentaram a maior heterogeneidade de escala, indicando que em termos de manejo do solo, o monitoramento dos valores mínimos é mais relevante que os valores máximos. A análise fractal permitiu descrever a heterogeneidade dos dados em escalas não avaliadas pelos métodos análise convencionais, com elevado potencial para a prática da agricultura de precisão e delimitação de zonas de manejo específico.

 

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Referências

ARTUR, A. G. et al. Variabilidade espacial dos atributos químicos do solo, associada ao microrrelevo. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental 18: 141-149, 2014.

BANERJEE, S. et al. Spatial relationships between leaf area index and topographic factors in semiarid grasslands. Joint multifractal analysis. Australian Journal of Crop Science, 5: 756-763, 2011.

BURR-HERSEY, J. E. et al. The developmental morphology of cover crop species exhibits contrasting behavior to changes in soil bulk density, as revealed by X-ray computed tomography. PLOS ONE, 12: e0181872, 2017.

CHHABRA, A.; JENSEN, R. V. Direct determination of the f(α) singularity spectrum. Physical Review Letters, 62: 12-15, 1989.

CORTEZ, J. W. et al. Spatialization of soil resistance to penetration for localized management by precision agriculture tools. Engenharia Agrícola, 38: 690-696, 2018.

DAFONTE-DAFONTE, J. et al. Assessment of the spatial variability of soil chemical properties along a transect using multifractal analysis. Cadernos do Laboratório Xelóxico de Laxe, 38: 11-24, 2015.

EVERTSZ, C. J. G.; MANDELBROT, B. B. Multifractal measures. In: Peitgen, H-O.; Jürgens, H, Saupe, D. (Eds.) Chaos and fractals. New York: Springer, 1992. v. 1, p. 922-953.

GOOVAERTS, P. Geostatistical tools for characterizing the spatial variability of microbiological and physicochemical soil properties. Biology and Fertility of Soils, 27: 315-334, 1998.

HENTSCHEL, H. G. E.; PROCACCIA, I. An infinite number of generalized dimensions of fractals and strange attractors. Physica D: Nonlinear Phenomena, 8: 435-444, 1983.

KRAVCHENKO, A. N.; PACHEPSKY, Y. A. Soil variability assessment using fractal techniques. In: Álvarez-Benedí J.; Munoz-Carpena R. (Eds.). Soil-Water-Solute Process Characterization: An Integrated Approach. London: CRC Press. 2004. v. 1, cap. 17, p. 617-638.

LEÃO, M. G. et al. Terrain forms and spatial variability of soil properties in an area cultivatedwith citrus. Engenharia Agrícola, 31: 643-651, 2011.

LEIVA, J. O. R. et al. Multifractal analysis of soil penetration resistance under sugarcane cultivation. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 23: 538-544, 2019.

LOGSDON, S. D.; PERFECT, E.; TARQUIS, A. M. Multiscale soil investigations: physical concepts and mathematical techniques. Vadose Zone Journal, 7: 453-455, 2008.

MORATÓ, M. C. et al. Multifractal analysis of soil properties: spatial signal versus mass distribution. Geoderma, 287: 54-65, 2017.

R Core Team. R: a language and environment for statistical computing. Vienna: The R Project for Statistical Computing, 2018. Disponível em: <https://www.r-project.org>. Acesso em: 16 out. 2018.

RASSOL, S. N.; GAIKWAD, S. W.; TALAT, M. A. Relações entre propriedades do solo e segmentos de encosta da bacia hidrográfica de wullarhama sallar na bacia hidrográfica de Liddar de Jammu e Caxemira. Asian Journal of Engineering Research, 2: 1-10, 2014.

ROISIN, C. J. C. A multifractal approach for assessing the structural state of tilled soils Soil Science Society of America Journal, 71: 15-25, 2007.

SANTOS, H. G. et al. Sistema brasileiro de classificação de solos -SiBCS. 5. ed. Rio de Janeiro, RJ: EMBRAPA, 2018. 590 p.

SEIDEL, E. P. et al. Soybean yield, soil porosity, and soil penetration resistance under mechanical scarification in no-tillage systems. Journal of Agricultural Science, 10: 268-277, 2018.

SIQUEIRA, G. M. et al. Multifractal analysis of vertical profiles of soil penetration resistance at the field scale Nonlinear Processes in Geophysics, 20: 529-541, 2013.

SIQUEIRA, G. M. et al. Multifractal and joint multifractal analysis of general soil properties and altitude along a transect. Biosystems Engineering, 168: 105-120, 2018.

SOUZA, G. S et al. Controlled traffic and soil physical quality of oxisol under sugarcane cultivation. Scientia Agricola, 72: 270-277, 2015.

VIDAL-VÁZQUEZ, E. et al. Multifractal analysis of soil properties along two perpendicular transects Vadose Zone Journal 12: vzj2012.0188, 2013.

VILLAS-BOAS, P. R.; CRESTANA, S.; POSADAS, A. Modelagem e simulação. In: Naime, J. M. et al. (Eds.). Conceitos e aplicações da Instrumentação para o Avanço da Agricultura. 1. ed. Brasília, DF: EMBRAPA, 2014. v. 1, cap. 13, p. 359-388.

WILSON, M. G. et al. Multifractal analysis of vertical profiles of soil penetration resistance at varying water contents. Vadose Zone Journal, 15: 1-10, 2016.

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Publicado

04-03-2021

Edição

Seção

Engenharia Agrícola