Amostragem de Solo na Agricultura de Precisão

Introdução

Sistemas de produção mais eficientes têm como premissa a maximização do potencial produtivo das culturas, associado à racionalização do uso dos insumos. A racionalização do uso de insumos, especialmente aqueles adicionados ao solo, essencialmente está condicionada ao conhecimento dos atributos químicos, físicos e biológicos destes solos.

Neste contexto, a amostragem de solo é uma das principais práticas agronômicas que possibilitam identificar as potencialidades e limitações do solo, bem como, orientar a tomada de decisão frente ao uso das diferentes estratégias manejo.

Historicamente a amostragem e analise de solo tem sido realizada utilizando protocolos que preveem a coleta de uma amostra composta por área (CFQS-RS/SC, 2004). Para tanto, inicialmente deve-se fazer a divisão da propriedade em áreas consideradas “homogêneas”, utilizando critérios como: uso de solo (culturas anuais, pastagem, fruticultura, reflorestamento), topografia, e práticas de manejo (ex. uso de calcário, aplicação de resíduos orgânicos, etc).

Após definir as áreas, recomenda-se coletar aproximadamente de 15-20 subamostras, para compor a amostra composta, a qual é encaminhada ao laboratório para análise. Para que as amostras sejam representativas, indica-se que essas sejam coletadas em caminhamento “zigue-zague” ao longo de toda a área. A partir dos resultados das análises laboratoriais, tem-se uma caracterização dos níveis médios dos atributos do solo, a qual irá orientar decisões de manejo do agricultor e/ou técnicos.

É indiscutível que a amostragem de solo foi um dos maiores marcos para a agricultura, e permitiu uma “revolução” no uso de insumos, pois possibilitou levar em consideração a disponibilidade de nutrientes no solo e as necessidades das plantas. Entretanto, com a intensificação e modernização da agricultura que tem ocorrido nas últimas duas décadas, em busca da maximização da produção, com redução de custos e impactos ambientais, tem transformado o modo de “fazer” agricultura no Rio Grande do Sul e no Brasil.

Um dos principais agentes dessa transformação foi à agricultura de precisão (AP), introduzida no Brasil no final dos anos 90 - início dos anos 2000. Enquanto, na região Sudeste a introdução AP deu-se a partir da investigação da variabilidade espacial da produtividade das lavouras, na região Sul, a AP iniciou com o reconhecimento da variabilidade espacial dos atributos químicos do solo (fertilidade) através da amostragem georreferenciada de solo.

Diante disso, a amostragem georreferenciada de solo tornou-se a primeira “ferramenta” a ser utilizada pelos usuários de AP (Figura 1) e por consequência a ferramenta de AP mais popularizada em escala de campo. A rápida expansão da AP por meio da amostragem georreferenciada de solo no RS foi decorrente da atuação das Cooperativas, através do projeto APCOOP e das empresas de consultorias, alicerçadas no conhecimento gerado e difundido pelas pesquisas desenvolvidas nas Universidades, no qual se destaca o papel fundamental da USFM nesse processo.

Apesar de amostragem georreferenciada de solo ser a principal tecnologia utilizada da agricultura de precisão, conforme será discutido nesse capítulo nos itens subsequentes, observa-se que o conhecimento sobre as suas técnicas e o desenvolvimento de um protocolo de amostragem georreferenciada de solo ainda é incipiente, persistindo muitas dúvidas a respeito dos procedimentos mais adequados para realizar esse tipo de amostragem.

São vários os fatores que podem resultar em erros de amostragem, tais como: malha amostral muito grande, reduzido número de subamostras, esquema de coleta de subamostras inadequado, erros de laboratório, entre outros. Todos esses fatores quando somados podem resultar em dados não representativos da real variabilidade do solo.

Sendo o ponto de partida das ações de AP na propriedade, a acurácia e eficácia da amostragem de solo tem implicações diretas nas etapas subsequentes, tais como a elaboração dos mapas temáticos e o manejo da fertilidade em sítios específicos. Dessa forma, isso reforça o papel fundamental da amostragem de solo no sucesso do plano de ações de AP elaborado para um determinado sistema de produção.

Amostragem georreferenciada de solo

A amostragem georreferenciada de solo pode ser realizada basicamente de duas formas, sistemática ou aleatória. Na amostragem sistemática segue-se um padrão de coleta predefinido, onde os pontos de amostragem são regularmente dispostos sobre a área, em outras palavras, as amostras são coletadas em espaçamentos equidistantes.

Para orientar a disposição sistemática dos pontos amostrais, normalmente se utiliza malhas amostrais regulares (também conhecidas como grades ou grids amostrais). Este procedimento amostral é utilizado na grande maioria das áreas manejadas com AP, visto que permite melhor planejamento do número de amostras a serem coletadas, garante a uniformização da disposição espacial dos pontos amostrais no campo e facilita as etapas de geração dos mapas temáticos.

Em relação à amostragem aleatória, os pontos amostrais são distribuídos na área sem qualquer sistematização, de modo que não tenham equidistância entre si. Em alguns casos esse procedimento de amostragem é preferido pelos usuários devido a maior facilidade de operacionalização da coleta das amostras de solo no campo, uma vez que não tem a necessidade de localizar o ponto georreferenciado definido pela malha amostral.

Além disso, existem situações onde é desejado obter uma maior resolução espacial em determinadas subáreas da lavoura, desta forma, aumenta-se o número de pontos amostrais nestes locais em comparação com o restante da área. Por outro lado, esse método de amostragem implica em maiores dificuldades na geração dos mapas temáticos, especialmente no processo de interpolação dos dados usando procedimentos geoestatísticos.

Além disso, quando a disposição aleatória dos pontos amostrais for executada inadequadamente, corre-se o risco de que algumas subáreas apresentem poucos pontos, aumentando a probabilidade de erros no processo de interpolação dos dados e geração dos mapas temáticos. Sendo assim, a coleta de solo de forma aleatória exige um elevado conhecimento prévio dos atributos da área, o qual pode ser obtido através de amostragem sistemática em alta resolução (malha amostral densa).

No Brasil, devido ao desconhecimento detalhado da variabilidade dos atributos do solo, a amostragem sistemática com malhas regulares é a forma mais amplamente difundida e utilizada nas áreas manejadas com AP. Sendo assim, neste capítulo, serão apresentados e discutidos de modo detalhado os principais aspectos relacionados a apenas este tipo procedimento amostral, abordando as etapas de elaboração e definição da dimensão da malha, representação dos pontos amostrais, tipos de amostradores de solo utilizados e as suas principais potencialidades e limitações.

Amostragem sistemática utilizando malhas amostrais

Elaboração da malha amostral

O primeiro passo para a elaboração da malha amostral (grid) (Figura 2) consiste no georreferenciamento da área que será amostrada. A demarcação do perímetro da área pode ser realizada de diferentes maneiras, sendo as mais usuais, através do caminhamento ao longo dos limites da área (contorno) utilizando um receptor GNSS de navegação, ou demarcando o perímetro da área utilizando imagens de satélite com auxílio de softwares, tais como Google Earth®.

Em seguida, o arquivo com as coordenadas geográficas da área deve ser transferido do receptor para um computador ou dispositivo (ex. smarphones), que contenham um software (aplicativo) para a geração da malha amostral, como o CR-Campeiro 7 desenvolvido pelo Setor de Geomática da USFM, definindo-se a forma e dimensão da malha amostral e procedendo-se a sobreposição da mesma sobre a área.

No centro ou nas intersecções das quadrículas são plotados os pontos amostrais, completando a elaboração da malha amostral. Posteriormente o arquivo georreferenciado contendo o contorno da área e os pontos amostrais são transferidos novamente para o receptor. Finalmente, de posse deste arquivo no receptor o usuário poderá localizar na lavoura os pontos onde deverá ser realizado as coletas das amostras de solo.

Formas da malha amostral

A malha amostral pode ser elaborada utilizando diferentes formas geométricas, comumente sendo: triangular, quadricular, retangular e hexagonal (Figura 3).

A configuração de malha mais difundida é a quadricular, tanto pela maior simplicidade de geração nos diferentes softwares, quanto pela maior facilidade de orientação e localização dos pontos amostrais no campo. Malhas retangulares são preferidas quando a variabilidade espacial dos atributos do solo é mais pronunciada em uma direção (ex. Leste para Oeste).

Isso pode ser observado em área com declive. Desta forma, utilizando malha retangular (Fig. 3B) os pontos amostrais poderiam ser dispostos mais próximos na direção transversal ao declive (maior variabilidade espacial) e ser dispostos mais espaçados na direção longitudinal ao declive (menor variabilidade espacial).

Malhas amostrais triangulares e hexagonais (Fig. 3C e 3D) têm como principal vantagem o maior número de pontos amostrais equidistantes entre si, comparados com malhas quadriculares e retangulares. O maior número de pontos “vizinhos” equidistantes tem implicações positivas na etapa de modelagem do semivariograma e interpolação dos dados para a geração dos mapas temáticos.

De acordo com Webster e Oliver (2007) a disposição dos pontos amostrais nas intersecções de uma malha com triângulos equiláteros possibilita a máxima precisão e eficácia do mapeamento. Entretanto, embora tais configurações de malha sejam mais eficientes na prática elas têm sido pouco utilizadas, devido a uma série de fatores, tais como: desconhecimento dos usuários a cerca dessas vantagens; maior dificuldade de orientação e localização dos pontos amostrais no campo; a maioria dos usuários da amostragem de solo georreferenciada não realizam análises geoestatísticas, procedendo-se a interpolação dos dados pelo inverso da distância ao quadrado.

Dimensão da malha amostral

A definição do tamanho da célula da malha amostral é um dos pontos mais crítico no processo amostragem de solo, devido à correlação direta entre o número de amostras coletadas e a qualidade dos resultados obtidos (Cherubin et al., 2014ab; 2015). Embora a amostragem georreferenciada venha sendo utilizada em larga escala na agricultura brasileira, não existe um consenso ou uma recomendação do tamanho de malha amostral que possa ser generalizada.

Na região Sul do Brasil, as recomendações da Comissão de Química e Fertilidade do Solo – RS/SC (CQFS-RS/SC, 2004) indicam apenas que a amostragem de solo para a AP deve preconizar um número de amostras coletadas muito maior do que na amostragem tradicional. No entanto, os critérios para definir a dimensão das malhas ainda não foram estabelecidos.

A eficiência de um plano amostral de solo é dependente do conhecimento prévio da estrutura da variabilidade espaço-temporal que os atributos investigados apresentam no solo. Entretanto, essa variabilidade difere entre os atributos do solo, condicionada pelos fatores de formação do solo e práticas de uso e manejo adotadas.

Portanto, as diferentes escalas de variação dos atributos do solo induzem grande dificuldade no estabelecimento de uma dimensão de malha amostral que detecte eficientemente a variabilidade espacial dos vários atributos do solo investigados.

As malhas amostrais que vêm sendo adotadas, na região Sul do Brasil, apresentam dimensões variando de 100 x 100 a 173 x 173 m. Em geral, a definição dessas dimensões de malhas, está alicerçada basicamente em razões de ordem econômicas e práticas, o que por vezes, negligencia os princípios geoestatísticos como a dependência espacial, afetando a acurácia dos resultados obtidos.

Recentemente, Cherubin et al. (2014ab) estudaram a eficiência da amostragem georreferenciada de solo em mais de 6.000 ha de lavoura comercias no RS, e concluíram que as malhas amostrais comumente adotadas pelos produtores rurais do estado [100 x 100 m (uma amostra a cada um ha), 142 x 142 m (uma amostra a cada dois ha) e 173 x 173 m (uma amostra a cada três ha)] não são eficientes para captar as diferentes escalas de variabilidade espacial dos atributos químicos do solo.

Os autores sugerem evitar a utilização de malhas amostrais que condicionem a obtenção de poucas amostras nas áreas e, consequentemente, a caracterização e manejo da variabilidade espacial dos atributos analisados com menor acurácia. Além disso, visando considerar a variabilidade expressa em curtas distâncias, indicam-se malhas amostrais menores (mais de uma amostra por ha) em relação às atualmente utilizadas.

As implicações técnicas do uso de diferentes dimensões de malhas amostrais para caracterizar a variabilidade dos teores de fósforo e potássio em um Latossolo em Boa Vista das Missões – RS, foram demonstradas por Cherubin et al. (2015). Neste estudo, os autores avaliaram sete dimensões de malhas amostrais (Figura 4), sendo 50 x 50 m (0,25 ha); 75 x 75 m (0,56 ha); 100 x 100 m (1,00 ha); 125 x 125 m (1,56 ha); 150 x 150 m (2,25 ha); 175 x 175 m (3,06 ha); e 200 x 200 m (4,00 ha).

Como pode ser visualizado, o gradativo aumento da dimensão da malha amostral promoveu significativa redução do número de amostras. Os resultados demonstraram que o aumenta da malha amostral e consequente menor número de amostras coletadas reduziu a qualidade do mapeamento de fósforo e potássio.

Na figura 5, verifica-se que o aumento da malha amostral reduziu o detalhamento das informações tornando os mapas de fósforo gradativamente mais generalistas (próximo aos valores médios), aumentando os níveis de erros do mapeamento. A generalização dos mapas tem sérias implicações de manejo, uma vez que sem o adequado detalhamento, o manejo da variabilidade espacial dos atributos investigados através de aplicações de fertilizantes e corretivos em sítio-específico torna-se menos eficiente.

Conforme salientado anteriormente, não existe uma dimensão de malha amostral ótima que possa ser recomendada para todas as situações. Existem diversos fatores, intrínsecos e extrínsecos do solo, que afetam de maneira a variabilidade espacial dos atributos do solo, fazendo com que cada área tenha suas próprias especificidades e deva ser tratada de forma diferente.

Entretanto, estudos já demonstraram com clareza que quanto mais adensado for a coleta das amostras mais acuradas serão as informações obtidas e consequentemente maior será a eficiência do manejo da fertilidade desse solo. Por melhor que seja os métodos de interpolação, estes jamais conseguirão prever os valores com acurácia equiparável aos valores obtidos por meio da amostragem no campo (Cherubin et al., 2014a).

Desta forma, cabe ao produtor rural e/ou técnico responsável decidir qual é a melhor estratégia de amostragem de solo nas áreas que gerencia. Para aumentar a eficiência das malhas amostrais sugere-se que seja realizado um mapeamento dos tipos de solo e do relevo da propriedade, procurando-se delimitar talhões menores, mas com uma maior homogeneidade de atributos que não dizem respeito a características químicas do solo, o que elevará o potencial do uso de malhas amostrais regulares.

A decisão em utilizar uma malha maior ou menor leve em consideração fatores como: tamanho da área, investimentos financeiros disponíveis para a amostragem e análise do solo, situação da fertilidade da área, intensificação e tecnificação do sistema produtivo, nível de precisão desejado, equipamentos disponíveis para aplicação de fertilização, dentre outros.

Representação do ponto amostral

A amostra de solo deve ser composta por um número representativo de subamostras. No Sul do Brasil, as recomendações da Comissão de Química e Fertilidade do Solo – RS/SC (CQFS-RS/SC, 2004) sugerem a coleta de 5 a 8 subamostras em um raio de 3 metros em torno do ponto georreferenciado. Entretanto, ainda não existem critérios claros que definem qual seria o melhor protocolo para representar o ponto amostral. Tonello e Botoluzzi (2011) verificaram que receptores de GPS de navegação, os quais são largamente utilizados na AP, não apresentam a precisão adequada para coletar as subamostras dentro do raio de 3 metros, conforme recomendado.

Além disso, coletar subamotras tão próximas umas das outras, pode aumentar os riscos de obter uma amostra pouco representativa. Na prática, diferentes protocolos de amostragem têm sido utilizados, variando de usuário para usuário. Apesar das variações, geralmente são coletadas entre 8-12 subamostras distribuídas em um raio de aproximadamente 10 m ao redor do ponto georreferenciado (Figura 6).

De acordo com o CQFS RS/SC (2004) recomenda-se que em cultivos como soja e milho (espaçamento de 0,50 m) as subamostras sejam coletadas em uma proporção de aproximadamente uma subamostras na linha de cultivo e seis subamostras na entrelinha, evitando assim, subestimar ou superestimar os teores dos nutrientes no solo.

No entanto, é importante salientar que as linhas de cultivo da penúltima cultura já são de difícil detecção a campo, principalmente em amostragens automatizadas. Sendo assim, quando se utiliza adubação na linha de semeadura eleva-se a microvariabilidade do solo e consequentemente torna-se necessário aumentar o número de subamostras para representar uma amostra composta.

Observa-se que mesmo utilizando-se amostragens georreferenciadas de solo com malhas amostrais regulares continua-se utilizando a média dos atributos do solo em cada ponto amostral, dessa forma quanto menor for a malha amostral maior é a precisão das práticas de manejos subsequentes à amostragem de solo.

Nesse sentido, observa-se que quanto maior for o número de subamostras realizadas melhor será a representatividade desse ponto amostral, pois se reduz o “peso” de cada subamostra no resultado médio final. Isso é importante, pois aumenta a eficiência na amostragem de solo e resulta em baixa variação de custos, já que estes são basicamente apenas operacionais, diferentemente do que se observa para a malha amostral que o seu adensamento repercute em aumento significativo dos custos, devido às análises laboratoriais.

O esquema de amostragem, ou seja, a forma de se representar o ponto amostral é importante quando se busca a realização de amostragens condizentes com a média do ponto amostral, é sabido que quanto mais disperso for a coleta das subamostras ao longo de toda a área do ponto amostral, melhor é a representação dos atributos deste solo.

No entanto, observa-se que para isso se aumenta consideravelmente o tempo para a coleta das amostras a campo. Como na maioria dos casos as subamostras têm sido coletadas no perímetro de um círculo posicionado no centro de cada malha amostral. Recomenda-se que o raio desse círculo tenha aproximadamente 10 m, possibilitando a melhor disposição das amostras simples ao longo da área do ponto amostral.

Portanto, pode-se inferir com relação à forma de se representar um ponto amostral que quanto maior for a malha amostral, maior deverá ser o número de subamostras coletadas, assim como, deve-se elevar proporcionalmente a área de coleta das subamostras dentro de cada ponto amostral.

Tipos de amostradores

Os amostradores utilizados na amostragem de solo tradicional podem ser utilizados na amostragem georreferenciada de solo nas áreas manejadas com AP. Entretanto, devido ao maior número de amostras coletadas nas áreas de AP comparada com a amostragem tradicional, tem-se preconizado o uso de amostradores operacionalmente mais práticos e ágeis, tal como o trado calador (Fig. 7A). Proprietários de grandes áreas, empresas de consultorias e Cooperativas têm investido na automatização da coleta das amostras. Existem diversos sistemas automatizados disponíveis no mercado, dentre os quais, o uso de um sistema hidráulico acoplado em um quadriciclo tornou-se o mais popularizado (Fig. 7B).

Este sistema utiliza, na maioria dos casos, o trado de rosca como amostrador, embora existam variações utilizando o trado calador. Embora a pá-de-corte ainda seja considerada o amostrador referência, o grande volume de solo coletado, o maior tempo consumido na coleta de cada subamostra e a dificuldade de automatização, tem restringido sua utilização nas áreas manejadas com AP.

Cada tipo de amostrador apresenta vantagens e desvantagens, e devem ser consideradas no momento da escolha. Trados caladores têm como principais limitações a maior dificuldade de introduzi-lo em solos muito secos ou compactados. Além disso, o trado provoca a deformação no solo (compactação) no momento que é introduzido, reduzindo a espessura da camada amostrada, e consequentemente dificultando a coleta da exata camada desejada.

Por outro lado, o trado rosca, especialmente em sistemas automatizados, apresenta limitações para coletar amostras em solos argilosos muito úmidos (amostra é muito pegajosa e fica aderida nas canaletas da rosca) e em solos arenosos secos (amostra é muito solta e sem aderência para manter-se junto a rosca), assim como, este tipo de amostrador tem dificuldade para coletar os primeiros centímetros do solo.

O principal aspecto que os amostradores de solo necessitam evoluir, especialmente aqueles acoplados a sistemas automatizados, refere-se à coleta estratificada em diferentes camadas (ex. 0-0,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,60 m). Atualmente, os poucos sistemas disponíveis no mercado, apresentam problemas de contaminação da amostra, devido a mistura de solo oriundo de diferentes camadas.

Potencialidades e limitações do uso de malhas amostrais

As principais potencialidades e limitações da amostragem sistemática utilizando malhas amostrais regulares estão sumarizadas a seguir:

Potencialidades:

• Método utilizado em larga escala desde o surgimento da AP.
• Permite caracterizar a variabilidade espacial dos atributos do solo investigados e orientar intervenções de manejo em sítio-específicos.
• Procedimento prático é de fácil execução, não demanda equipamentos de alto custo e mão-de-obra especializada.
• Amostragem em malhas amostrais pode ser realizada em qualquer área, independente do histórico de manejo e tempo de adoção da AP.
• Não necessita do conhecimento prévio da variabilidade espacial dos atributos do solo.
• Com a evolução tecnológica todas as etapas da amostragem georreferenciada de solo podem ser realizadas diretamente no campo. Aplicativos para smarphones permitem o georreferenciamento da área, geração da malha, plotagem dos pontos amostrais e por fim, orientam a localização dos pontos amostrais de lavoura.

Limitações:

• Investigações detalhadas exigem amostragens mais densas (maior número de amostras) e, elevam os custos da amostragem e análises laboratoriais.
• Necessidade de padronização de procedimentos metodológicos, tais como: número de amostras e subamostras, arranjo espacial das subamostras e tipo de amostradores.
• Um ponto amostral pode representar diferentes tipos de solo.
• Pode haver amostragem excessiva em subáreas (baixa variabilidade) do talhão e insuficientes em outras (alta variabilidade).

Amostragem de solo em zonas de manejo

Demarcação das zonas de manejo

Zonas de manejo ou unidade de gestão diferenciada são subáreas delimitadas dentro da lavoura, que apresentem mínima variabilidade espacial de potencial produtivo, eficiência do uso de insumos e riscos de impactos ambientais. A demarcação dessas zonas pode ser realizada utilizando diferentes parâmetros de solo (ex. classes de solo, textura, matéria orgânica e condutividade elétrica), de planta (ex. produtividade de grãos e índice de vegetação), de relevo (ex. altitude e declividade) e de rentabilidade (ex. mapa de lucratividade), sendo estes de forma isolada ou combinados (maior eficiência).

Dentre as inúmeras possibilidades, a definição de zonas de manejo a partir de um histórico de mapas de produtividade tem sido uma das metodologias mais utilizadas (Molin, 2002; Santi et al., 2013), uma vez que as zonas são delimitadas a partir da variável resposta da planta, e trata-se de uma informação que muitas vezes já está disponível na propriedade e sendo subutilizada. De acordo com Santi et al. (2013), para diferenciar zonas estáveis com distinto potencial produtivo, sugere-se utilizar pelo menos três mapas de produtividade, preferencialmente incluindo diferentes culturas.

Apesar de ser a forma mais usual a definição de zonas de manejo a partir de mapas de colheita, deve se ter cuidado quando se pretende utilizar essas zonas para a orientação da amostragem de solo, pois na maioria dos trabalhos disponíveis na literatura a produtividade das culturas não está altamente correlacionada com atributos químicos do solo. Sendo assim, sugere-se que para a orientação de amostragem de solo seja utilizado dados dos atributos químicos do solo na definição das zonas de manejo.

Apesar da simplicidade conceitual, a definição de zonas de manejo é uma tarefa um tanto complexa. O primeiro passo é coletar os dados que orientarão a delimitação dessas zonas. Quando são utilizados dados de produtividade, alguns cuidados adicionais são necessários, especialmente em relação à filtragem de erros. Os erros encontrados com mais frequência em mapas de produtividade são: dados subestimados durante o período de enchimento da colhedora, presença de pontos com coordenadas repetidas e produtividade improvável (muito alta ou muito baixa) (Santi et al., 2013).

Posteriormente, utilizando diferentes procedimentos metodológicos as informações coletadas são sobrepostas e define-se as zonas similares a partir de critérios pré-estabelecidos. Por exemplo, o procedimento mais simples que tem sido utilizado, sugere que os mapas de produtividade sejam relativizados de acordo com a produtividade média da área, sobrepostos, e as zonas de manejo delimitadas de acordo com os percentuais de produtividade, em três classes: <95%, de 95 a 105% e >105% da média geral de produtividade da lavoura. A última etapa é a demarcação física dos limites das zonas na lavoura, visando orientar os operadores durante a execução das práticas de manejo (Figura 8).

Amostragem de solo dirigida

A amostragem dirigida marca um segundo momento dentro do manejo da fertilidade de solo em áreas manejadas com AP, a qual se destina apenas aqueles produtores que ao longo dos anos construíram um banco de dados consistente, permitindo a distinção de zonas de manejo estáveis. A amostragem de solo dirigida não é o ponto de partida da AP em uma propriedade, são necessários alguns anos de “preparação”, com coleta de dados de produtividade e manejo da variabilidade espacial dos atributos do solo, identificada através da amostragem georreferenciada.

A partir da identificação e delimitação de zonas de manejo estáveis na área a amostragem de solo para fins de manejo da fertilidade pode ser conduzida utilizando o mesmo protocolo da amostragem tradicional. Sugere-se coletar pelo menos uma amostra a cada 50 ha, composta por 15-20 subamostras coletadas em caminhamento em “zigue-zague” dentro da zona, como ilustrado na Figura 9. Desta forma, tem-se uma redução drástica do número de amostras de solo coletadas em relação à amostragem em malhas, reduzindo os custos com serviços de amostragem e análises laboratoriais.

Diferentemente da amostragem georreferenciada utilizando malhas amostrais, os resultados da amostragem de solo dirigida não permitem identificar ou monitorar a variabilidade espacial dos atributos do solo, uma vez que fornecem uma informação pontual (média) para toda a zona de manejo. Assim, dentro de uma mesma área, cada zona é amostrada e manejada de modo tradicional, orientado por valores médios.

Por outro lado, a amostragem em zonas de manejo, possibilita investigar de modo mais aprofundado quais são os fatores que estão afetando de maneira mais significativa a produtividade das culturas, pois facilita a investigação de um grande número de variáveis, o que em uma amostragem sistemática não seria possível e/ou economicamente viável. Um exemplo dessa potencialidade foi apresentado por Santi et al. (2012) em um estudo conduzido em Palmeira das Missões – RS, uma das áreas pioneiras na adoção da AP no Sul do Brasil.

Em três zonas de manejo (baixa, média e alta capacidade produtiva), foi investigada a influência exercida por diversos atributos químicos e físicos na produtividade de grãos. Os autores concluíram, que entre as variáveis químicas e físicas avaliadas, o desequilíbrio de bases (Ca, Mg e K) e a limitação da infiltração de água no solo, respectivamente, são as que mais frequentemente limitam a produtividade de grãos.

A amostragem em zonas de manejo ainda não é uma realidade na maioria das áreas manejadas com AP no RS e no Brasil. Os principais entraves estão relacionados à falta de continuidade e históricos de dados dessas áreas, a falta de conhecimento técnico dos difusores da AP em escala de campo, e também a resistência dos produtores às mudanças no modo de manejar suas propriedades.

Entretanto, acredita-se que a “revolução” tecnológica que está ocorrendo aliado aos avanços obtidos pela pesquisa podem ser os propulsores da AP nos próximos anos. Desta forma, mais propriedades estarão preparadas para os novos desafios de manejo e gestão de recursos associados à produção agrícola.

Potencialidades e limitações das zonas de manejo

As principais potencialidades e limitações da amostragem dirigida utilizando zonas de manejo estão sumarizadas a seguir:

Potencialidades:

• Redução do número de amostras coletadas e consequentemente dos custos de amostragem e análises laboratoriais.
• Possibilidade de conduzir investigações mais detalhadas dos possíveis fatores que estão condicionando a obtenção de baixas ou altas produtividades.

Limitações:

• Exigência de um grande banco de dados (histórico de dados) da área, para definição das zonas de manejo, portanto não é nos primeiros anos de adoção da AP que este método de amostragem poderá ser utilizado. Em função disso, atualmente o uso comercial da amostragem de solos em zonas de manejo ainda é bastante limitada;
• Exigência de profissional especializado para delimitar as zonas de manejo;
• Não permite monitorar a variabilidade espacial dos atributos do solo investigados, sendo necessário realizar periodicamente uma amostragem sistemática;
• Poucas pesquisas conclusivas que comprovem a eficiência do manejo da fertilidade do solo baseado em zonas de manejo, tendo-se a possibilidade de aumentar a variabilidade espacial existente do solo.
• Quando os níveis de fertilidade estão elevados a correlação destes com a produtividade é baixa ou nula.

Considerações finais e Perspectivas Futuras

A introdução da amostragem georreferenciada de solo, como a principal estratégia da AP para o reconhecimento e compreensão da variabilidade espacial dos atributos do solo, tem possibilitado enormes avanços no diagnóstico da fertilidade dos solos agrícolas gaúchos e brasileiros. Além disso, tem resgatado o papel fundamental da amostragem de solo na gestão dos nutrientes do solo e da produção agrícola, a qual estava sendo subutilizada “deixada de lado” nas ultimas décadas pelos produtores, técnicos e gestores rurais. Entretanto, apesar desse avanço incontestável, é necessário continuar progredindo e tornando-se cada vez mais eficientes.

Trabalhos recentes têm demonstrado que os mapeamentos da fertilidade do solo usando malhas amostrais maiores que 100 x 100 m (uma amostra por ha) permitem apenas reconhecer a existência da variabilidade espacial dos atributos investigados, mas devido a baixa resolução das informações geradas, tornam-se pouco eficientes para orientar ações de manejo visando minimizar essa variabilidade. Desta forma, o refinamento do mapeamento dos atributos do solo deve ser preconizado sempre que possível, visando maior acurácia e eficiência dos recursos empregados na produção agrícola.

Para elevar a eficiência das amostragens georreferenciadas de solo em malhas amostrais regulares sugere-se que em áreas que estão iniciando na AP, seja realizada uma amostragem densa (<1 ponto ha^-1), capaz de diagnosticar em satisfatória resolução a variabilidade dos atributos químicos do solo.

A partir disso, as amostragens subsequentes poderão se basear nos resultados de variabilidade espacial dos atributos da amostragem antecessora e avaliar a possibilidade de aumentar o tamanho da malha amostral, e ou utilizar malhas amostrais em diferentes escalas dentro de um mesmo talhão, intensificando a coleta nos locais com maior variabilidade. Para a representação dos pontos amostrais deve-se realizar o máximo de subamostras possível, sendo as amostras simples coletadas em uma área significativa da área total dos pontos amostrais.

Desde o início dos anos 2000, quando a AP foi introduzida no RS, até os dias atuais o conhecimento das técnicas e ferramentas utilizadas pela AP evoluiu muito. Muitas propriedades rurais manejadas com AP têm acompanhado essa evolução e estão preparadas para os novos desafios. Em relação ao manejo da fertilidade do solo, embora ainda pouco popularizada em nível de campo, a amostragem de solo em zonas de manejo têm demonstrado resultados promissores em áreas experimentais, e poderá se consolidar como uma alternativa de gerenciamento do solo e demais recursos utilizados na agricultura.

Em outra via, o terceiro e mais futurista direcionamento da AP em relação ao reconhecer a variabilidade espacial dos atributos do solo, consiste no uso de sensores móveis. O uso de sensores com diferentes princípios de funcionamento (condutividade elétrica; eletrodos íon seletivos, espectrometria VIS-NIR) permite a coleta de um grande volume de dados em tempo real diretamente no campo.

Embora já existam alguns equipamentos sendo comercializados no exterior, no Brasil ainda estamos em fase inicial de pesquisas, buscando melhor entendimento dos princípios de funcionamento, calibrações, transformações e modelagem dos dados, algoritmos de predições, viabilidade técnica e econômica, dentre outros. Desta forma, muito provavelmente em poucos anos, quando estes sensores estiverem aptos para serem usados comercialmente, estaremos diante de um novo marco na agricultura, onde o reconhecimento e o manejo da variabilidade dos atributos químicos do solo poderão ser executados simultaneamente na lavoura.

Se você tem interesse em saber mais sobre a Agricultura de Precisão, te convido a conhecer a plataforma da AgricOnline. Ao fazer a sua assinatura, você tem acesso ilimitado a todos os cursos da plataforma. São cursos que vão desde produção vegetal, produção animal, mercado e carreira.
Ao término de cada curso, você tem direito ao certificado com a carga horária de cada curso, clique no link para conhecer.

FAÇA A SUA ASSINATURA

Ou clique no link:

https://go.agriconline.com.br/pass/?sck=portal

Fonte

SANTI, Antônio Luis; SEBEM, Elódio; GIOTTO, Enio; AMADO, Telmo Jorge Carneiro. Agricultura de Precisão no Rio Grande do Sul. 1ª ed. Santa Maria - RS: CESPOL, 2016.