Geostatistical analysis for soil moisture content under the no tillage cropping system

ABSTRACT

Experiments in agriculture usually consider the topsoil properties to be uniform in space and, for this reason, often make inadequate use of the results. The objective of this study was to assess the variability for soil moisture content using geostatistical techniques. The experiment was carried out on a Rhodic Ferralsol (typic Haplorthox) in Campinas, SP, Brazil, in an area of 3.42 ha cultivated under the no tillage system, and the sampling was made in a grid of 102 points spaced 10 m x 20 m. Access tubes were inserted down to one meter at each evaluation point in order to measure soil moisture contents (cm³ cm-3) at depths of 30, 60 and 90 cm with a neutron moisture gauge. Samplings were made between the months of August and September of 2003 and in January 2004. The soil moisture content for each sampling date was analyzed using classical statistics in order to appropriately describe the central tendency and dispersion on the data and then using geostatistics to describe the spatial variability. The comparison between the spatial variability for different samplings was made examining scaled semivariograms. Water content was mapped using interpolated values with punctual kriging. The semivariograms showed that, at the 60 cm depth, soil water content had moderate spatial dependence with ranges between 90 and 110 m. However, no spatial dependence was found for 30 and 90 cm depths in 2003. Sampling density was insufficient for an adequate characterization of the spatial variability of soil moisture contents at the 30 and 90 cm depths.

RESUMO

Experimentos em agricultura geralmente consideram as propriedades do solo como sendo uniformes no espaço e, por esta razão, os resultados são freqüentemente mal interpretados. O objetivo deste estudo foi avaliar a variabilidade do teor de água do solo usando técnicas de geoestatística. O experimento foi desenvolvido em um Latossolo Vermelho eutroférrico, Campinas, SP, Brasil, numa área de 3,42 ha sob plantio direto, e a amostragem foi realizada em 102 pontos dispostos em uma grade de 10 x 20 metros. Tubos de acesso foram inseridos até um metro de profundidade em cada ponto para medir o teor de água do solo (cm³ cm-3) a 30, 60 e 90 cm de profundidade com uma sonda de nêutrons. As amostragens foram realizadas em agosto e setembro de 2003, e em janeiro de 2004. Os dados foram analisados usando estatística clássica para descrever adequadamente a tendência central e a dispersão dos dados e a variabilidade espacial foi analisada usando a geoestatística. A comparação entre a variabilidade espacial para diferentes amostragens foi verificada através da análise de semivariogramas escalonados. O teor de água do solo foi mapeado usando a interpolação de dados com krigagem pontual. Os semivariogramas mostraram moderada dependência espacial para todas as épocas de amostragens a 60 cm de profundidade, com alcance de 90 a 110 m. Entretanto, para 30 e 90 cm de profundidade não foi detectada em 2003 dependência espacial. A densidade de amostragem foi insuficiente para expressar a variabilidade espacial a 30 e 90 cm de profundidade.