Microclimatic Evaluation of Five Types of Colombian Greenhouses Using Geostatistical Techniques.

In Colombia, the second-largest exporter of cut flowers worldwide and one of the South American countries with the largest area of crops under cover, passive or naturally ventilated greenhouses predominate. Locally, there are several types of greenhouses that differ in architecture, size, height, shape of roof and ventilation surfaces, of which many characteristics of the microclimate generated in their interior environment are unknown. This generates productive limitations that in some way may be limiting the yield, quality and health of the final products harvested; in addition, Colombian producers do not have the ability to monitor the microclimate of their farms, much less to correlate microclimate data with data on crop production and yield. Therefore, there is a need for the Colombian grower to know the most relevant microclimate characteristics generated in the main greenhouses used locally. The objective of this work was to carry out a microclimatic characterization of the five most used types of greenhouses in Colombia. The main results allowed determining that in these structures, there are conditions of high humidity and low vapor pressure for several hours of the day, which affects the physiological processes of growth and development of the plants. It was also identified that for each type of greenhouse, depending on the level of radiation, there is a significant microclimatic heterogeneity that may be the cause of the heterogeneity in plant growth, which is a common characteristic observed by the technical cultivation personnel. Therefore, it can be concluded that it is urgent to propose microclimatic optimization strategies to help ensure the sustainability of the most important production systems in the country.

Spatial Distribution of Frankliniella schultzei (Thysanoptera: Thripidae) in Open-Field Yellow Melon, With Emphasis on the Role of Surrounding Vegetation as a Source of Initial Infestation.

Frankliniella schultzei (Trybom) is a serious pest of melon crops and is commonly found in the main producing areas of melon in Brazil (North and Northeast regions). This pest causes significant losses, damaging plants through feeding and tospovirus vectoring. Thus, the proper management of F. schultzei is crucial to prevent economic losses, and knowledge of the within-field distribution patterns of F. schultzei can be used to improve this pest management. This study aimed to determine the within-field distribution (through semivariogram modeling and kriging interpolation) and the factors associated with F. schultzei abundance in open-field yellow melon crops. We surveyed four yellow melon fields located in Formoso do Araguaia (Tocantins state, North Brazil) for thrips abundance in various crop stages (vegetative, flowering, and fruiting) in 2015 and 2016. Twelve models were fitted and it was determined that F. schultzei counts were strongly aggregated. The median spatial dependence was 4.79 m (range 3.55 to 8.02 m). The surface maps generated by kriging depicted an edge effect in fields 3 and 4. In addition, correlation analyses indicated that air temperature and presence of surrounding cucurbits are positively associated with F. schultzei abundance in yellow melon fields. Altogether, these insights can be combined for spatially based pest management, especially when the conditions (cucurbits in the surroundings and warmer periods) are favorable to F. schultzei.

Distribuição espacial de atributos do solo na região de El Oro, Equador / Spatial distribution of soil attributes in the region of El Oro, Ecuador

O objetivo deste estudo foi gerar informações por meio da análise de variabilidade, dada estrutura de dependência espacial e da correlação linear de atributos físicos e químicos do solo, a fim de auxiliar no planejamento de atividades agrícolas em seis cidades na província de El Oro, Equador. As coletas de amostras do solo foram realizadas a cada dois quilômetros em forma de grade com pequenas mudanças no campo com trado tipo holandês e GPS para georreferenciamento, na profundidade de 0-0,20 m, totalizando assim 368 pontos na malha amostral. Foram avaliados atributos químicos e físicos dos solos de seis municípios na província de El Oro: Huaquillas, Machala, Chilla, Atahualpa, Portovelo e Las Lajas. A amostragem foi realizada em cada cidade, ou seja, não houve amostram entre elas. As distâncias entre as cidades foram de 20.000 km até 180.000 km. Cada atributo do solo foi submetido a uma análise descritiva inicial, geoestatística e matriz de correlação linear simples. Apenas o pH e areia apresentaram coeficiente de variação considerado “alto”(22,02% e 25,42%), sendo que os outros atributos apresentaram variação “muito alta”. A maioria dos semivariogramas foram ajustados ao modelo esférico. O maior alcance foi indicado pelo magnésio(41.500 m) e o menor pelo cobre(7.740 m). O par Mg versus soma de bases foi a maior correlação linear dentre todos os atributos analisados. O pH se destacou com maior correlação linear entre os outros atributos químicos do solo e suas zonas específicas de manejo. Tendo em vista a grande variação taxonômica do solo, tipos climáticos, culturas utilizadas e manejo adotado, é recomendado uma análise específica em cada cidade para melhores recomendações agrícolas.(AU)

The objective of this study was to generate information through the analysis of variability and given structure of spatial dependence as well as the linear correlation of physical and chemical attributes of the soil, in order to assist in the planning of agricultural activities in six cities in the province of El Oro, Ecuador. The soil sample collections were carried out every two kilometers in the form of a grid with small changes in the field with a Dutch-type auger and GPS for georeferencing, with a depth of 0-0.20 m, thus totaling 368 points in the sample grid. Chemical and physical attributes of six municipalities in the province of El Oro were evaluated: Huaquillas, Machala, Chilla, Atahualpa, Portovelo and Las Lajas. The sampling was carried out in each city, but notbetween them. Distances between cities were 20,000 km to 180,000 km. Each soil attribute was subjected to an initial descriptive analysis, geostatistics and simple linear correlation matrix. Only pH and sand showed a high variation coefficient (22.02% and 25.42%) and all other attributes showed very high variation. Most of the semivariograms were adjusted to the spherical model. The longest range was indicated by magnesium (41,500 m) and the shortest by copper (7,740 m). The Mg pair versus sum of bases was the highest linear correlation among all the analyzed attributes. The pH stood out with a greater linear correlation between the other chemical attributes of the soil and its specific management zones. In view of the great taxonomic variation of the soil, climatic types, cultures used and management adopted, a specific analysis in each city is recommended for better agricultural recommendations.(AU)

Distribuição espacial de atributos do solo na região de El Oro, Equador / Spatial distribution of soil attributes in the region of El Oro, Ecuador

O objetivo deste estudo foi gerar informações por meio da análise de variabilidade, dada estrutura de dependência espacial e da correlação linear de atributos físicos e químicos do solo, a fim de auxiliar no planejamento de atividades agrícolas em seis cidades na província de El Oro, Equador. As coletas de amostras do solo foram realizadas a cada dois quilômetros em forma de grade com pequenas mudanças no campo com trado tipo holandês e GPS para georreferenciamento, na profundidade de 0-0,20 m, totalizando assim 368 pontos na malha amostral. Foram avaliados atributos químicos e físicos dos solos de seis municípios na província de El Oro: Huaquillas, Machala, Chilla, Atahualpa, Portovelo e Las Lajas. A amostragem foi realizada em cada cidade, ou seja, não houve amostram entre elas. As distâncias entre as cidades foram de 20.000 km até 180.000 km. Cada atributo do solo foi submetido a uma análise descritiva inicial, geoestatística e matriz de correlação linear simples. Apenas o pH e areia apresentaram coeficiente de variação considerado “alto”(22,02% e 25,42%), sendo que os outros atributos apresentaram variação “muito alta”. A maioria dos semivariogramas foram ajustados ao modelo esférico. O maior alcance foi indicado pelo magnésio(41.500 m) e o menor pelo cobre(7.740 m). O par Mg versus soma de bases foi a maior correlação linear dentre todos os atributos analisados. O pH se destacou com maior correlação linear entre os outros atributos químicos do solo e suas zonas específicas de manejo. Tendo em vista a grande variação taxonômica do solo, tipos climáticos, culturas utilizadas e manejo adotado, é recomendado uma análise específica em cada cidade para melhores recomendações agrícolas.

The objective of this study was to generate information through the analysis of variability and given structure of spatial dependence as well as the linear correlation of physical and chemical attributes of the soil, in order to assist in the planning of agricultural activities in six cities in the province of El Oro, Ecuador. The soil sample collections were carried out every two kilometers in the form of a grid with small changes in the field with a Dutch-type auger and GPS for georeferencing, with a depth of 0-0.20 m, thus totaling 368 points in the sample grid. Chemical and physical attributes of six municipalities in the province of El Oro were evaluated: Huaquillas, Machala, Chilla, Atahualpa, Portovelo and Las Lajas. The sampling was carried out in each city, but notbetween them. Distances between cities were 20,000 km to 180,000 km. Each soil attribute was subjected to an initial descriptive analysis, geostatistics and simple linear correlation matrix. Only pH and sand showed a high variation coefficient (22.02% and 25.42%) and all other attributes showed very high variation. Most of the semivariograms were adjusted to the spherical model. The longest range was indicated by magnesium (41,500 m) and the shortest by copper (7,740 m). The Mg pair versus sum of bases was the highest linear correlation among all the analyzed attributes. The pH stood out with a greater linear correlation between the other chemical attributes of the soil and its specific management zones. In view of the great taxonomic variation of the soil, climatic types, cultures used and management adopted, a specific analysis in each city is recommended for better agricultural recommendations.

Spatio-Temporal Representativeness of Air Quality Monitoring Stations in Mexico City: Implications for Public Health.

Assessment of the air quality in metropolitan areas is a major challenge in environmental sciences. Issues related include the distribution of monitoring stations, their spatial range, or missing information. In Mexico City, stations have been located spanning the entire Metropolitan zone for pollutants, such as CO, NO2, O3, SO2, PM2.5, PM10, NO, NO x , and PM CO . A fundamental question is whether the number and location of such stations are adequate to optimally cover the city. By analyzing spatio-temporal correlations for pollutant measurements, we evaluated the distribution and performance of monitoring stations in Mexico City from 2009 to 2018. Based on our analysis, air quality evaluation of those contaminants is adequate to cover the 16 boroughs of Mexico City, with the exception of SO2, since its spatial range is shorter than the one needed to cover the whole surface of the city. We observed that NO and NO x concentrations must be taken into account since their long-range dispersion may have relevant consequences for public health. With this approach, we may be able to propose policy based on systematic criteria to locate new monitoring stations.

Dissimilarity of parameterized maps generated in geostatistics and the assumption of an automatic software model in precision agriculture / Dissimilaridade de mapas gerados na geoestatística parametrizada e seu pressuposto modelo automático de software na agricultura de precisão

Geostatistics is the main technique used to efficiently determine spatial variability. The objective of this study was to evaluate the applicability of the principles of geostatistics in the use of semivariograms elaborated through parametric monitoring and the assumption automatically made by software in the map preparation of soil chemical attributes. Available phosphorus (P), potassium (K+), calcium (Ca²+), magnesium (Mg²+), base saturation (V%), sulfur (SO4²-), and pH were compared from the soil chemical attributes of 60 samples of a Typical Oxisol collected at a 0-20 cm depth and a distance of 300 m betweenthe points. The maps were compared using error matrices and evaluated by the Global Accuracy (GA), Kappa (K), and Tau (T) indexes. The parameterized semivariograms and the automatic software model assumption did not present a high coincidence for the available P and Mg²+, making it necessary to adjust the semivariogram variables in the spatial analysis as a function of the outliers, sum of squares of residuals, coefficient of determination, and cross-validation to better represent the variability of the data and thus avoid distortions of the sample point range that would affect the adequate representativeness of the attributes, which contrasts with the automatic model generated by the software.(AU)

A geoestatística é uma das principais técnicas utilizadas para determinar a variabilidade espacial dos atributos do solo. O objetivo deste trabalho foi comparar o uso de semivariogramas elaborados através do acompanhamento paramétrico da geoestatística e seu pressuposto modelo realizado automaticamente por software na confecção dos mapas de fertilidade do solo. Foram comparados os mapas dos valores de pH, fósforo (P), potássio (K+), cálcio (Ca²+), magnésio (Mg²+), enxofre (SO4²-) e saturação por bases (V%), provenientes de 60 amostras coletadas de área de Latossolo Vermelho Distrófico coletadas na profundidade 0-20 cm e malha de 300 m de distância entre os pontos. Os mapas foram comparados por matrizes de erro e avaliadas pelos índices Exatidão Global, Kappa e Tau. O uso de semivariogramas parametrizados e seu pressuposto modelo automático do software não apresentaram alta coincidência para os teores de P disponível e Mg²+, sendo necessário ajustes das variáveis dos semivariogramas na análise espacial em função dos outliers, soma dos quadrados dos resíduos, coeficiente de determinação e validação cruzada para melhor representação da variabilidade dos dados e assim, evitar distorções do alcance do ponto amostral para uma boa representatividade dos atributos estudados, o que contraria o modelo automático gerado pelo software.(AU)

Dissimilarity of parameterized maps generated in geostatistics and the assumption of an automatic software model in precision agriculture / Dissimilaridade de mapas gerados na geoestatística parametrizada e seu pressuposto modelo automático de software na agricultura de precisão

Geostatistics is the main technique used to efficiently determine spatial variability. The objective of this study was to evaluate the applicability of the principles of geostatistics in the use of semivariograms elaborated through parametric monitoring and the assumption automatically made by software in the map preparation of soil chemical attributes. Available phosphorus (P), potassium (K+), calcium (Ca²+), magnesium (Mg²+), base saturation (V%), sulfur (SO4²-), and pH were compared from the soil chemical attributes of 60 samples of a Typical Oxisol collected at a 0-20 cm depth and a distance of 300 m betweenthe points. The maps were compared using error matrices and evaluated by the Global Accuracy (GA), Kappa (K), and Tau (T) indexes. The parameterized semivariograms and the automatic software model assumption did not present a high coincidence for the available P and Mg²+, making it necessary to adjust the semivariogram variables in the spatial analysis as a function of the outliers, sum of squares of residuals, coefficient of determination, and cross-validation to better represent the variability of the data and thus avoid distortions of the sample point range that would affect the adequate representativeness of the attributes, which contrasts with the automatic model generated by the software.

A geoestatística é uma das principais técnicas utilizadas para determinar a variabilidade espacial dos atributos do solo. O objetivo deste trabalho foi comparar o uso de semivariogramas elaborados através do acompanhamento paramétrico da geoestatística e seu pressuposto modelo realizado automaticamente por software na confecção dos mapas de fertilidade do solo. Foram comparados os mapas dos valores de pH, fósforo (P), potássio (K+), cálcio (Ca²+), magnésio (Mg²+), enxofre (SO4²-) e saturação por bases (V%), provenientes de 60 amostras coletadas de área de Latossolo Vermelho Distrófico coletadas na profundidade 0-20 cm e malha de 300 m de distância entre os pontos. Os mapas foram comparados por matrizes de erro e avaliadas pelos índices Exatidão Global, Kappa e Tau. O uso de semivariogramas parametrizados e seu pressuposto modelo automático do software não apresentaram alta coincidência para os teores de P disponível e Mg²+, sendo necessário ajustes das variáveis dos semivariogramas na análise espacial em função dos outliers, soma dos quadrados dos resíduos, coeficiente de determinação e validação cruzada para melhor representação da variabilidade dos dados e assim, evitar distorções do alcance do ponto amostral para uma boa representatividade dos atributos estudados, o que contraria o modelo automático gerado pelo software.

Spatial dependency and correlation of properties of soil cultivated with oil palm, Elaeis guineensis, in agroforestry systems in the eastern Brazilian Amazon / Dependência espacial e correlação das propriedades do solo cultivado com dendezeiro, Elaeis guineensis, em sistemas agroflorestais na Amazônia Oriental

Geostatistics is a tool that can be used to produce maps with the distribution of nutrients essential for the development of plants. Therefore, the present study aimed to analyze the spatial variation in chemical attributes of soils under oil palm cultivation in agroforestry systems in the eastern Brazilian Amazon, and their spatial dependence pattern. Sixty spatially standardized and georeferenced soil samples were collected at each of three sampling sites (DU1, DU2, and DU3) at 0-20 cm depth. Evaluated soil chemical attributes were pH, Al3+, H+Al, K+, Ca2+, Mg2+, cation exchange capacity (CEC), P, and organic matter (OM). The spatial dependence of these variables was evaluated with a semivariogram analysis, adjusting three theoretical models (spherical, exponential, and Gaussian). Following analysis for spatial dependence structure, ordinary kriging was used to estimate the value of each attribute at non-sampled sites. Spatial correlation among the attributes was tested using cokriging of data spatial distribution. All variables showed spatial dependence, with the exception of pH, in one sampling site (DU3). Highest K+, Ca2+, Mg2+, and OM levels were found in the lower region of two sampling sites (DU1 and DU2). Highest levels of Al3+ and H+Al levels were observed in the lower region of sampling site DU3. Some variables were correlated, therefore cokriging proved to be efficient in estimating primary variables as a function of secondary variables. The evaluated attributes showed spatial dependence and correlation, indicating that geostatistics may contribute to the effective management of agroforestry systems with oil palm in the Amazon region.

A geoestatística é uma ferramenta utilizada para produzir mapas de distribuição de nutrientes essenciais para o desenvolvimento das plantas. O presente estudo teve como objetivo analisar a variação espacial dos atributos químicos do solo sob cultivo de dendê em sistemas agroflorestais na Amazônia Oriental brasileira, e seu padrão de dependência espacial. Sessenta amostras de solo espacialmente padronizadas e georreferenciadas foram coletadas em cada um de três locais de amostragem (UD1, UD2 e UD3), na profundidade de 0-20 cm. Os atributos químicos do solo avaliados foram: pH, Al3+, H+Al, K+, Ca2+, Mg2+, capacidade de troca catiônica do solo (CTC), P e matéria orgânica (MO). A dependência espacial dos atributos foi avaliada com análise semivariográfica, ajustando-se três modelos teóricos (esférico, exponencial e gaussiano). Após a análise de dependência espacial, a krigagem ordinária foi empregada para estimar os valores de cada atributo em locais não amostrados. A correlação espacial entre os atributos foi testada utilizando a cokrigagem para espacialização dos dados. Todas as variáveis mostraram dependência espacial, exceto pH em UD3. Os maiores teores de K+, Ca2+, Mg2+ e MO foram encontrados na região mais baixa da paisagem, em UD1 e UD2. Os maiores teores de Al3+ e H+Al foram observados na região mais baixa da paisagem, em UD3. Algumas variáveis foram correlacionadas, portanto a cokrigagem mostrou-se eficiente na estimativa das variáveis primárias em função das secundárias. Os atributos avaliados mostraram dependência e correlação espacial, indicando que a geoestatística pode contribuir para o manejo efetivo de sistemas agroflorestais com dendê na região amazônica.

Spatial dependency and correlation of properties of soil cultivated with oil palm, Elaeis guineensis, in agroforestry systems in the eastern Brazilian Amazon / Dependência espacial e correlação das propriedades do solo cultivado com dendezeiro, Elaeis guineensis, em sistemas agroflorestais na Amazônia Oriental

Geostatistics is a tool that can be used to produce maps with the distribution of nutrients essential for the development of plants. Therefore, the present study aimed to analyze the spatial variation in chemical attributes of soils under oil palm cultivation in agroforestry systems in the eastern Brazilian Amazon, and their spatial dependence pattern. Sixty spatially standardized and georeferenced soil samples were collected at each of three sampling sites (DU1, DU2, and DU3) at 0-20 cm depth. Evaluated soil chemical attributes were pH, Al3+, H+Al, K+, Ca2+, Mg2+, cation exchange capacity (CEC), P, and organic matter (OM). The spatial dependence of these variables was evaluated with a semivariogram analysis, adjusting three theoretical models (spherical, exponential, and Gaussian). Following analysis for spatial dependence structure, ordinary kriging was used to estimate the value of each attribute at non-sampled sites. Spatial correlation among the attributes was tested using cokriging of data spatial distribution. All variables showed spatial dependence, with the exception of pH, in one sampling site (DU3). Highest K+, Ca2+, Mg2+, and OM levels were found in the lower region of two sampling sites (DU1 and DU2). Highest levels of Al3+ and H+Al levels were observed in the lower region of sampling site DU3. Some variables were correlated, therefore cokriging proved to be efficient in estimating primary variables as a function of secondary variables. The evaluated attributes showed spatial dependence and correlation, indicating that geostatistics may contribute to the effective management of agroforestry systems with oil palm in the Amazon region.(AU)

A geoestatística é uma ferramenta utilizada para produzir mapas de distribuição de nutrientes essenciais para o desenvolvimento das plantas. O presente estudo teve como objetivo analisar a variação espacial dos atributos químicos do solo sob cultivo de dendê em sistemas agroflorestais na Amazônia Oriental brasileira, e seu padrão de dependência espacial. Sessenta amostras de solo espacialmente padronizadas e georreferenciadas foram coletadas em cada um de três locais de amostragem (UD1, UD2 e UD3), na profundidade de 0-20 cm. Os atributos químicos do solo avaliados foram: pH, Al3+, H+Al, K+, Ca2+, Mg2+, capacidade de troca catiônica do solo (CTC), P e matéria orgânica (MO). A dependência espacial dos atributos foi avaliada com análise semivariográfica, ajustando-se três modelos teóricos (esférico, exponencial e gaussiano). Após a análise de dependência espacial, a krigagem ordinária foi empregada para estimar os valores de cada atributo em locais não amostrados. A correlação espacial entre os atributos foi testada utilizando a cokrigagem para espacialização dos dados. Todas as variáveis mostraram dependência espacial, exceto pH em UD3. Os maiores teores de K+, Ca2+, Mg2+ e MO foram encontrados na região mais baixa da paisagem, em UD1 e UD2. Os maiores teores de Al3+ e H+Al foram observados na região mais baixa da paisagem, em UD3. Algumas variáveis foram correlacionadas, portanto a cokrigagem mostrou-se eficiente na estimativa das variáveis primárias em função das secundárias. Os atributos avaliados mostraram dependência e correlação espacial, indicando que a geoestatística pode contribuir para o manejo efetivo de sistemas agroflorestais com dendê na região amazônica.(AU)

Semivariogram and Semimadogram functions as descriptors for AMD diagnosis on SD-OCT topographic maps using Support Vector Machine.

BACKGROUND: Age-related macular degeneration (AMD) is a degenerative ocular disease that develops by the formation of drusen in the macula region leading to blindness. This condition can be detected automatically by automated image processing techniques applied in spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT) volumes. The most common approach is the individualized analysis of each slice (B-Scan) of the SD-OCT volumes. However, it ends up losing the correlation between pixels of neighboring slices. The retina representation by topographic maps reveals the similarity of these structures with geographic relief maps, which can be represented by geostatistical descriptors. In this paper, we present a methodology based on geostatistical functions for the automatic diagnosis of AMD in SD-OCT. METHODS: The proposed methodology is based on the construction of a topographic map of the macular region. Over the topographic map, we compute geostatistical features using semivariogram and semimadogram functions as texture descriptors. The extracted descriptors are then used as input for a Support Vector Machine classifier. RESULTS: For training of the classifier and tests, a database composed of 384 OCT exams (269 volumes of eyes exhibiting AMD and 115 control volumes) with layers segmented and validated by specialists were used. The best classification model, validated with cross-validation k-fold, achieved an accuracy of 95.2% and an AUROC of 0.989. CONCLUSION: The presented methodology exclusively uses geostatistical descriptors for the diagnosis of AMD in SD-OCT images of the macular region. The results are promising and the methodology is competitive considering previous results published in literature.

Some aspects about the spatial dependence index for variability of soil attributes / Alguns aspectos sobre o índice de dependência espacial para variabilidade de atributos do solo

The main purpose of this article was to evaluate the behavior and relationship of the range and components of SDI (Spatial Dependence Index) in general and in function of field factors such as soil types, type of attribute and soil layers. This evaluation was based on real data collected in national journals. It was noticed that the parameter range, in general and for different field factors, presented asymmetric positive behavior. The components of the SDI showed approximately symmetrical behavior. The SDI can capture the range behavior more intensely (the spatial variability behavior in the horizontal direction of the semivariogram), and, in a less intense way, the behavior of the contribution and sill parameters (the spatial dependence behavior in the vertical direction of the semivariogram). Thus, the SDI describes the behavior of spatial dependence of the total set of aspects of the semivariogram.(AU)

O objetivo deste artigo foi avaliar o comportamento e o relacionamento do alcance e dos componentes do IDE (Índice de Dependência Espacial) em geral e em função de fatores de campo, tais como tipos de solo, tipo de atributo e profundidades de solo. Esta avaliação foi baseada em dados reais coletados em periódicos nacionais. Foi observado que o parâmetro alcance, em geral, e para diferentes fatores de campo, apresentou comportamento de assimetria positiva. Os componentes do IDE apresentaram comportamento aproximadamente simétrico. O IDE consegue captar, de forma mais intensa, o comportamento do alcance (o comportamento da variabilidade espacial no sentido horizontal do semivariograma), e, de forma menos intensa, o comportamento dos parâmetros contribuição e patamar (o comportamento da dependência espacial no sentido vertical do semivariograma). Assim, o IDE descreve o comportamento de dependência espacial de toda a gama de aspectos do semivariograma.(AU)

Some aspects about the spatial dependence index for variability of soil attributes / Alguns aspectos sobre o índice de dependência espacial para variabilidade de atributos do solo

ABSTRACT: The main purpose of this article was to evaluate the behavior and relationship of the range and components of SDI (Spatial Dependence Index) in general and in function of field factors such as soil types, type of attribute and soil layers. This evaluation was based on real data collected in national journals. It was noticed that the parameter range, in general and for different field factors, presented asymmetric positive behavior. The components of the SDI showed approximately symmetrical behavior. The SDI can capture the range behavior more intensely (the spatial variability behavior in the horizontal direction of the semivariogram), and, in a less intense way, the behavior of the contribution and sill parameters (the spatial dependence behavior in the vertical direction of the semivariogram). Thus, the SDI describes the behavior of spatial dependence of the total set of aspects of the semivariogram.

RESUMO: O objetivo deste artigo foi avaliar o comportamento e o relacionamento do alcance e dos componentes do IDE (Índice de Dependência Espacial) em geral e em função de fatores de campo, tais como tipos de solo, tipo de atributo e profundidades de solo. Esta avaliação foi baseada em dados reais coletados em periódicos nacionais. Foi observado que o parâmetro alcance, em geral, e para diferentes fatores de campo, apresentou comportamento de assimetria positiva. Os componentes do IDE apresentaram comportamento aproximadamente simétrico. O IDE consegue captar, de forma mais intensa, o comportamento do alcance (o comportamento da variabilidade espacial no sentido horizontal do semivariograma), e, de forma menos intensa, o comportamento dos parâmetros contribuição e patamar (o comportamento da dependência espacial no sentido vertical do semivariograma). Assim, o IDE descreve o comportamento de dependência espacial de toda a gama de aspectos do semivariograma.

Estatística descritiva e estacionaridade em variáveis geoquímicas ambientais / Descriptive statistics and stationarity in environmental geochemical variables

RESUMO O objetivo deste trabalho foi analisar os dados de atributos geoquímicos a fim de verificar sua estacionaridade e correlacionar a normalidade estatística com o uso da técnica de krigagem ordinária. A escolha da krigagem ordinária como método geoestatístico aplicado ao trabalho deve-se ao fato de essa ser aconselhada para a realização de estudos em áreas onde existam dados com variáveis que possam apresentar dependência espacial, como é o caso das variáveis geoquímicas, e por ser indicada para dados que apresentam estacionaridade. A metodologia utilizada para a realização desta pesquisa envolveu, além da revisão de literatura, a obtenção de dados dos metais-traço (Cu, Zn, Mn, Fe, Cr e Pb) extraídos parcialmente de amostras superficiais (0 a 10 cm) de solos e sedimentos coletados em campo. Também foram determinados os valores de pH, salinidade, nitrogênio total, fósforo, matéria orgânica e granulometria. Foram conduzidas análises estatísticas, construções de semivariogramas, aplicação da krigagem ordinária e, por fim, validação cruzada para medir a incerteza da medição prévia dos dados. Neste trabalho, por meio dos variogramas, comprovou-se que, apesar de os dados não serem normais, eles apresentaram estacionaridade. Além disso, o parâmetro da estatística descritiva que mais possui correlação direta com a krigagem ordinária é a variância.

ABSTRACT The aim of this work was to analyze geochemical data in order to check their stationarity and to correlate the statistical normality using the ordinary kriging technique. The ordinary kriging technique was chosen as the geostatistical method applied to work because such technique is advised for studies in areas where there are data with variables that might present spatial dependence, like the geochemical variables, and also because it is indicated for data presenting stationarity. The methodology used for this research involved, besides literature review, data collection of trace metals (Cu, Zn, Mn, Fe, Cr and Pb) that were partially extracted from surface samples (0 to 10 cm) of soils and sediments collected in the field. We also determined the values of pH, salinity, total nitrogen, phosphorus, organic matter and particle size. Statistical analyzes, semivariogram development, ordinary kriging use and, lastly, cross validation were performed to measure the uncertainty of the previous measurement of data. It was found, in this work, by means of the variograms that although data were ordinary, they showed stationarity. In addition, the parameter of descriptive statistics that mostly correlates directly with the ordinary kriging is variance.

Distribución espacial de algunas propiedades físicas del suelo en un transecto de la granja tunguavita, paipa

El uso de técnicas geoestadísticas permite conocer la variabilidad de las propiedades de los suelos y facilita la interpretación, la predicción y la toma de decisiones. Con el fin de establecer el impacto del manejo que se le ha dado a la granja Tunguavita, se realizó un transecto, en el cual, se tomaron 85 puntos de muestreo, que se encontraban en un zona de bosque, dedicada a pastos y a explotación equina. Se determinaron las relaciones de masa-volumen, las humedades en profundidad y las resistencias a la penetración a dos profundidades. La aireación fue la relación de masa- volumen que presentó el mayor coeficiente de variación, lo que implica un manejo diferente a lo largo del transecto evaluado. La densidad real y la porosidad tienen una baja dispersión en el espacio. Las densidades aparente y real, la porosidad, la aireación y la relación de vacíos tuvieron un rango superior a 1000m. Los muestreos para la resistencia a la penetración y las humedades medidas con TDR, se deberían hacer cada 600m. La resistencia a la penetración mostró ser inversamente proporcional al contenido de humedad en el suelo. Las variables medidas se correlacionan en dos grupos: el primero, asocia a las densidades con las humedades medidas a diferentes profundidades y, el segundo grupo, relaciona la resistencia a la penetración a 15cm con la medida a 30cm. La resistencia a la penetración es un buen indicador de la compactación del suelo y del manejo agropecuario que se da en la granja Tunguavita.

The use ofgeostatistical techniques allows to find the variability of soil properties and also facilitates interpretation, prediction and decision making. Therefore, in order to establish the impact of management that has been given to the farm Tunguavita, a transect was conducted in which 85 sample points were taken, located found in a wooded area, an area devoted to pasture, and an area of equine exploitation. Volume mass ratios, humidities in depth and resistance to penetration at two depths was determined. Aeration was the mass-volume ratio that had the highest variation coefficient, which implies the different management practices along the evaluated transect. The particle density and porosity have a low dispersion in space. Bulk and particle densities, porosity, aeration and voids ratio presented a range higher than 1000m. Therefore, sampling for penetration resistance and moisture with TDR measurements should be done each 600m. Resistance to penetration showed to be inversely proportional to the moisture content in the soil. The measured variables are correlated in two groups, the first one associated densities with the humidities, measured at different depths, and the second group related to penetration resistance at 15cm with measurement at 30cm. The penetration resistance is a good indicator of soil compaction and the agricultural management that occurs in the Tunguavita farm.

Relationship between soil organic matter and nematodes in sugarcane fields / Relações entre a matéria orgânica e os nematoides em área cultivada com cana-de-açúcar

Sugarcane plays an important socio-economic role in northeastern Brazil. However, the low yield in this region is associated with several factors (e.g. frequent occurrence of plant-parasitic nematodes). In order to observe the influence of soil organic matter on the nematodes, this study aimed to characterize the spatial nematode distribution in a sugarcane field. The study was carried out in Goiana - Pernambuco State (Brazil), fifty days after sugarcane cutting (10 days after vinasse application). The sampling scheme consisted of a regular 60 × 50-m grid, 10 m spaced, through 0 to 0.2 m depth. Spatial distribution was evaluated by semivariograms fit and performed by ordinary kriging interpolation for mapping. Exponential and spherical models promoted the best fit to semivariograms, resulting in ranges from 16 to 19 m. There was a strong negative correlation between soil organic matter and plant-parasitic nematode population density. Free-living nematodes had a similar distribution pattern as soil organic matter content. These results indicated that soil organic matter had important effects on spatial distribution of both plant-parasitic and free-living nematodes.(AU)

A cana-de-açúcar desempenha importante papel socioeconômico para o Nordeste Brasileiro. Por outro lado, a baixa produtividade nesta região está associada a diversos fatores, dentre estes, a relevante presença de nematoides fitoparasitas. A fim de verificar a influência da matéria orgânica sobre os nematoides, o objetivo deste estudo foi caracterizar a distribuição espacial da matéria orgânica e da nematofauna em área cultivada com cana-de-açúcar fertirrigada com vinhaça. O estudo foi realizado no município de Goiana, Zona da Mata Norte de Pernambuco, 50 dias após corte da cana (10 dias após aplicação da vinhaça). Utilizou-se um sistema de amostragem em malha regular de 60 × 50 m, com espaçamento de 10 m, na profundidade de 0-0,2 m. A distribuição espacial foi avaliada por meio de ajustes de semivariogramas e realizada interpolação por krigagem ordinária para mapeamento. O modelo esférico e o exponencial proporcionaram melhor ajuste aos semivariogramas, com alcances de 16 a 19 m. A matéria orgânica correlacionou-se negativamente com a população dos nematoides fitoparasitas. O mapeamento permitiu observar padrões de distribuição espacial similares entre as comunidades de nematoides de vida livre e a matéria orgânica. Esses resultados indicam que a matéria orgânica tem um papel importante na distribuição espacial dos nematoides fitoparasitas e de vida livre.(AU)

Spatial variability of chemical attributes of soil cropped with soybean under no-tillage / Variabilidade espacial de atributos químicos do solo cultivado com soja sob plantio direto

During the 2012/2013 agricultural year, in the city of Campo Novo do Parecis, MT, the study aimed analyze the spatial variability of soybean and of the fertility attributes of Typic Tropudox under no-tillage. The sampling grid for data collect was installed in an area of 5.0 ha. The productivity of soybeans, plant population, organic matter, P, Ca+2, Mg+2, K+ , Al+3, H+ + Al+3, pH (CaCl2), sum bases, cation exchange capacity and base saturation were evaluated. A classic descriptive analysis was carried out with the help of the SAS statistical software, correlation and regression analysis with Excel and semivariograms were then modeled for all attributes, giving the respective cross-validations and kriging charts with the GS+ 7.0 software. Most surveyed attributes presented spatial dependence, and modeled their semivariograms by predominantly Gaussian type. The geostatistical ranges used for the attributes analyzed should not be less than 43.8 m, being the distance at which the attribute values are related to each other. The study of the variability of soil attributes and the adoption of techniques that help in the management of soil, such as geostatistics, is essential to proper plant development.

Durante o ano agrícola de 2012/2013, no município de Campo Novo do Parecis, MT, objetivou-se analisar a variabilidade espacial de atributos da soja e da fertilidade num Latossolo Vermelho distrófico típico cultivado sob plantio direto. Foi instalada a malha de amostragem para a coleta de dados numa área de 5,0 ha. Foram avaliadas a produtividade de grãos de soja, população de plantas, matéria orgânica, P, Ca+2, Mg+2, K+ , Al+3, H+ + Al+3, pH (CaCl2), soma de bases, capacidade de troca catiônica e saturação por bases. Efetuou-se a análise descritiva clássica, com auxílio do software estatístico SAS, análise de correlação e regressão com o Excel, sendo modelados semivariogramas para todos os atributos, obtendo-se as respectivas validações cruzadas e mapas de krigagens com o GS+ 7.0. A maior parte dos atributos pesquisados apresentou dependência espacial, sendo possível modelar seus respectivos semivariogramas, predominantemente do tipo gaussiano. Os alcances geoestatísticos utilizados para os atributos analisados não deverão ser inferiores a 43,8 m, por serem a distância na qual os valores dos atributos estão relacionados entre si. O estudo da variabilidade dos atributos do solo bem como a adoção de técnicas que auxiliem no manejo do solo, como a geoestatística, é essencial ao adequado desenvolvimento vegetal.

Spatial variability of chemical attributes of soil cropped with soybean under no-tillage / Variabilidade espacial de atributos químicos do solo cultivado com soja sob plantio direto

During the 2012/2013 agricultural year, in the city of Campo Novo do Parecis, MT, the study aimed analyze the spatial variability of soybean and of the fertility attributes of Typic Tropudox under no-tillage. The sampling grid for data collect was installed in an area of 5.0 ha. The productivity of soybeans, plant population, organic matter, P, Ca+2, Mg+2, K+ , Al+3, H+ + Al+3, pH (CaCl2), sum bases, cation exchange capacity and base saturation were evaluated. A classic descriptive analysis was carried out with the help of the SAS statistical software, correlation and regression analysis with Excel and semivariograms were then modeled for all attributes, giving the respective cross-validations and kriging charts with the GS+ 7.0 software. Most surveyed attributes presented spatial dependence, and modeled their semivariograms by predominantly Gaussian type. The geostatistical ranges used for the attributes analyzed should not be less than 43.8 m, being the distance at which the attribute values are related to each other. The study of the variability of soil attributes and the adoption of techniques that help in the management of soil, such as geostatistics, is essential to proper plant development.(AU)

Durante o ano agrícola de 2012/2013, no município de Campo Novo do Parecis, MT, objetivou-se analisar a variabilidade espacial de atributos da soja e da fertilidade num Latossolo Vermelho distrófico típico cultivado sob plantio direto. Foi instalada a malha de amostragem para a coleta de dados numa área de 5,0 ha. Foram avaliadas a produtividade de grãos de soja, população de plantas, matéria orgânica, P, Ca+2, Mg+2, K+ , Al+3, H+ + Al+3, pH (CaCl2), soma de bases, capacidade de troca catiônica e saturação por bases. Efetuou-se a análise descritiva clássica, com auxílio do software estatístico SAS, análise de correlação e regressão com o Excel, sendo modelados semivariogramas para todos os atributos, obtendo-se as respectivas validações cruzadas e mapas de krigagens com o GS+ 7.0. A maior parte dos atributos pesquisados apresentou dependência espacial, sendo possível modelar seus respectivos semivariogramas, predominantemente do tipo gaussiano. Os alcances geoestatísticos utilizados para os atributos analisados não deverão ser inferiores a 43,8 m, por serem a distância na qual os valores dos atributos estão relacionados entre si. O estudo da variabilidade dos atributos do solo bem como a adoção de técnicas que auxiliem no manejo do solo, como a geoestatística, é essencial ao adequado desenvolvimento vegetal.(AU)

Relationship between soil organic matter and nematodes in sugarcane fields / Relações entre a matéria orgânica e os nematoides em área cultivada com cana-de-açúcar

Sugarcane plays an important socio-economic role in northeastern Brazil. However, the low yield in this region is associated with several factors (e.g. frequent occurrence of plant-parasitic nematodes). In order to observe the influence of soil organic matter on the nematodes, this study aimed to characterize the spatial nematode distribution in a sugarcane field. The study was carried out in Goiana - Pernambuco State (Brazil), fifty days after sugarcane cutting (10 days after vinasse application). The sampling scheme consisted of a regular 60 × 50-m grid, 10 m spaced, through 0 to 0.2 m depth. Spatial distribution was evaluated by semivariograms fit and performed by ordinary kriging interpolation for mapping. Exponential and spherical models promoted the best fit to semivariograms, resulting in ranges from 16 to 19 m. There was a strong negative correlation between soil organic matter and plant-parasitic nematode population density. Free-living nematodes had a similar distribution pattern as soil organic matter content. These results indicated that soil organic matter had important effects on spatial distribution of both plant-parasitic and free-living nematodes.

A cana-de-açúcar desempenha importante papel socioeconômico para o Nordeste Brasileiro. Por outro lado, a baixa produtividade nesta região está associada a diversos fatores, dentre estes, a relevante presença de nematoides fitoparasitas. A fim de verificar a influência da matéria orgânica sobre os nematoides, o objetivo deste estudo foi caracterizar a distribuição espacial da matéria orgânica e da nematofauna em área cultivada com cana-de-açúcar fertirrigada com vinhaça. O estudo foi realizado no município de Goiana, Zona da Mata Norte de Pernambuco, 50 dias após corte da cana (10 dias após aplicação da vinhaça). Utilizou-se um sistema de amostragem em malha regular de 60 × 50 m, com espaçamento de 10 m, na profundidade de 0-0,2 m. A distribuição espacial foi avaliada por meio de ajustes de semivariogramas e realizada interpolação por krigagem ordinária para mapeamento. O modelo esférico e o exponencial proporcionaram melhor ajuste aos semivariogramas, com alcances de 16 a 19 m. A matéria orgânica correlacionou-se negativamente com a população dos nematoides fitoparasitas. O mapeamento permitiu observar padrões de distribuição espacial similares entre as comunidades de nematoides de vida livre e a matéria orgânica. Esses resultados indicam que a matéria orgânica tem um papel importante na distribuição espacial dos nematoides fitoparasitas e de vida livre.

Determining the influence of Itaipu Lake on thermal conditions for soybean development in adjacent lands.

Previous numerical simulations have suggested that the area adjacent to Itaipu Lake in Southern Brazil is significantly affecting the local thermal regime through development of a lake breeze. This has led to concerns that soybean growth and development, and consequently yield, has been affected by the creation of the artificial lake in this important agricultural region, but a systematic climatological study of the thermal effects of Itaipu Lake has not been conducted. The objectives of this study were to assess the spatial pattern of minimum and maximum air temperatures in a 10-km-wide area adjacent to Itaipu Lake as affected by distance from the water. Measurements were conducted over 3 years in seven transects along the shore of Itaipu Lake, with five weather stations placed in each transect. Phenological observations in soybean fields surrounding the weather stations were also conducted. Generalized additive models for location, scale, and shape (GAMLSS) analysis indicated no difference in the temperature time series as distance from water increased. Semivariograms showed that the random components in the air temperature were predominant and that there was no spatial structure to the signal. Wind direction measured over the three growing seasons demonstrated that, on average, the development of a lake breeze is limited to a few locations and a few hours of the day, supporting the temporal and spatial analysis. Phenological observations did not show differences in the timing of critical soybean stages. We suggest that the concerns that soybean development is potentially affected by the presence of Itaipu Lake are not supported by the thermal environment observed.

Variabilidade espacial de atributos físico-químicos do solo usando técnicas de análise de componentes principais e geoestatística / Spatial variability of physical and chemical attributes of soil using techniques of principal component analysis and geoestatisc

Este trabalho tem por objetivo utilizar a análise multivariada em conjunto com a geoestatística para estudo da variabilidade espacial dos atributos físico-químicos do solo em áreas de plantio direto de soja em sucessão com milho. Em um talhão de 22 hectares, para a qual foi definida uma grade amostral de 40 x 40 m, perfazendo um total de 120 pontos, foram coletadas em cada ponto amostras de solo para análises físico-químicas. Os dados foram analisados por meio de componentes principais como forma a identificar novas variáveis, gerando-se novos valores para cada ponto amostral. Foram extraídos três componentes, que explicaram 78,11% da variabilidade total dos dados. Em seguida, foi utilizada a análise geoestatística para verificar a existência de dependência espacial dos dados gerados para as componentes principais selecionadas, o que foi feito a partir do ajuste de funções teóricas aos modelos de semivariogramas experimentais. A CP2 não apresentou dependência espacial. As componentes principais 1 e 3 apresentaram dependência espacial e correlacionaram-se respectivamente, com a textura e fertilidade do solo e com a acidez do solo. A técnica de análise multivariada em conjunto com a geoestatística diminuiu o número de mapas facilitando a análise da variabilidade espacial dos atributos avaliados.

This study aims to use multivariate analysis in conjunction with geostatistics to spatial variability of physical and chemical attributes of soil in areas of no-till soybean in rotation with corn. In a plot of 22 hectares, which was set for a sampling grid of 40 x 40 m, a total of 120 points were collected at each point soil samples for physical and chemical analysis. Data were analyzed using principal components as a way to identify new variables, generating new values for each sample point. Were extracted three components that accounted for 78.11% of total data variability. Then, geostatistical analysis was used to verify the existence of spatial dependence of data generated for the selected principal components, which was made from the set of functions to theoretical models of experimental semivariograms. The CP2 showed no spatial dependence. The principal components 1 and 3 spatially dependent and correlated respectively, with the texture and soil fertility and soil acidity. The multivariate analysis in conjunction with geostatistical decreased the number of maps to facilitate analysis of spatial variability of attributes.