Spatial variability of soil attributes and modeling to estimate forage production and carrying capacity in Semi-arid

Francisco Gleyson da Silveira Alves; Edmilson Rodrigues de Lima Junior; Rodrigo Gregório da Silva; Magno José Duarte Cândido

doi:10.1590/1809-6891v26e-79827E

Authors

Francisco Gleyson da Silveira Alves Universidade Federal do Ceará (UFC), Fortaleza, Ceará, Brazil https://orcid.org/0000-0001-9907-1420
Edmilson Rodrigues de Lima Junior Universidade Federal do Ceará (UFC), Fortaleza, Ceará, Brazil https://orcid.org/0000-0002-1788-7432
Rodrigo Gregório da Silva Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará (IFCE), Fortaleza, Ceará, Brazil https://orcid.org/0000-0002-0062-7554
Magno José Duarte Cândido Universidade Federal do Ceará (UFC), Fortaleza, Ceará, Brazil https://orcid.org/0000-0003-3573-6053

DOI:

https://doi.org/10.1590/1809-6891v26e-79827E

Abstract

The objective of this study was to evaluate the spatial variability of soil attributes and the use of modeling to estimate forage production and carrying capacity (CC) in a semiarid region. Data were analyzed using geostatistical methods, including semivariograms analysis and mapping of each soil chemical attribute. Forage production was simulated at 99%; 95% and 90% guarantee levels, considering areas suitable for mechanized forage production, native pasture areas, irrigable areas and, ephemeral wetland areas. The exponential model best fit the attributes of organic matter, potassium, phosphorus, and pH, while the spherical model was optimal for base saturation, stoniness index, slope index, and general index. The Gaussian model provided the best fit for the cost index. Phosphorus had the lowest range (235 m) and demonstrated a strong spatial dependence (<25%). The highest forage production occurred in irrigable areas, with yields of 112,270.00, 178,661.00, and 215,455.00 kg year−1 at the 99%, 95%, and 90% guarantee levels, respectively. The 90% guarantee level enabled a 31% higher CC than the 99% level, with the highest CC observed in mechanized areas— ccounting for about 71.8% of the property’s total CC due to greater forage production. Modeling effectively quantified areas capable of producing forage, with lower guarantee levels supporting higher forage production and carrying capacity.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Antonini RC, Bortolotto RP, Zamberlan JF, Nora DD. Pasini MPB. Fiorin JE. Adoção e uso da agricultura de precisão na região das missões do Rio Grande do Sul. Holos. 2018;34(4):106-121. Available at: https://doi.org/10.15628/holos.2018.6297

Inamasu RY, Naime JM, Resende AV, Bassoi LH, Bernardi ACC. Agricultura de Precisão: um novo olhar. São Carlos: Embrapa Instrumentação, 2011. 334p. Available at: https://www.embrapa.br/busca-de-publicacoes/-/publicacao/916714/agricultura-de-precisao-um-novo-olhar

Bragagnolo J, Amado TJC, Nicoloso RS, Santi AL, Fiorin JE, Tabaldi F. Optical crop sensor for variable-rate nitrogen fertilization in corn: II - Indices of fertilizer efficiency and corn yield. Revista Brasileira de Ciência do Solo. 2013;37(5):1299-1309. Available at: https://doi.org/10.1590/S0100-06832013000500019

Alemaw G, Agegnehu G. Precision agriculture and the need to introduce in Ethiopia. Ethiopian Journal of Agricultural Science. 2019;29(3): 139–158. Available at: https://www.ajol.info/index.php/ejas/article/view/189563

Köppen W. Das geographische System der Klimate. In: Köppen W, Geiger R. Handbuch der Klimatologie, Berlin: Gebrüder Borntraeger; 1936. 44p.

Raij BV, Cantarella H, Quaggio JA, Furlani AMC. Recomendações de adubação e calagem para o Estado de São Paulo. 2.ed. Campinas: Instituto Agronômico; 1996. 285p.

Gamma Design Software. Geoestatistics for the environmental sciences. Version 5.1.1. Michigan, 2001. CD Rom.

Vieira SR, Hatfield JL, Nielsen DR, Biggar JW. Geostatistical theory and application to variability of some agronomical properties. Hilgardia. 1983;51:1-75. Available at: https://doi.org/10.3733/hilg.v51n03p075

Cambardella CA, Moorman TB, Novak JM, Parkin TB, Karlen DL, Turco RF, Konopka AE. Field-scale variability of soil properties in central Iowa soils. Soil Science Society of America Journal. 1994;58(5):1501-1511. Available at: https://doi.org/10.2136/sssaj1994.03615995005800050033x

Chow VT, Maidment DR, Mays LW. Hidrologia aplicada. Santafé de Bogotá: McGrawHill; 1994. 584p.

Penman HL. Natural evaporation from open water, bare soil and grass. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1948;193(1032):120-145. Available at: https://doi.org/10.1098/rspa.1948.0037

FUNCEME - Fundação Cearense de meteorologia e Recursos Hídricos. 2013. Disponível em: <http://www.funceme.br> Acesso em 01/02/2014.

Dantas Neto JD, Silva FAZ, Furtado DA, Matos JA. Influência da precipitação e idade da planta na produção e composição química do capim-buffel. Pesquisa Agropecuária Brasileira. 2000;35(9): 1867-1874. Available at: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2000000900020

Araújo Filho JA, Gadelha JA, Crispim SMA, Silva NL. Pastoreiro misto em Caatinga manipulada no sertão cearense. Revista Cientifica de Produção Animal. 2002:4(1-2):9-21. Available at: https://periodicos.ufpb.br/index.php/rcpa/article/view/42662

Barbieri RS Unda SAB, Carrillo JEC, González AP, Montarani R. Spatial distribution of soil attributes in the region of El Oro, Ecuador. Colloquium Agrariae. 2020;16(4): 46-60. Available at: https://doi.org/10.5747/ca.2020.v16.n4.a382

Andrade ARS, Guerrini IA, Garcia CJB, Katez I, Guerra HOC. Spatial variability of the soil density in the irrigation management. Ciência e Agrotecnologia. 2005;29(2):322-329, 2005. Available at: https://doi.org/10.1590/S1413-70542005000200008

Dalchiavon FC, Rodrigues AR, Lima ES, Lovera LH, Montanari R. Variabilidade espacial de atributos químicos do solo cultivado com soja sob plantio direto. Revista de Ciências Agroveterinárias. 2017;16(2):144-154. Available at: https://doi.org/10.5965/223811711622017144

Dalchiavon FC, Carvalho MP, Andreotti M, Montanari R. Variabilidade espacial de atributos da fertilidade de um latossolo vermelho distroférrico sob sistema plantio direto. Revista Ciência Agronômica. 2012;43(3):453-461. Available at: https://doi.org/10.1590/S1806-66902012000300006

Souza FLS, Nunes FES, Lima Junior ER, Silva RTN, Fontenele RM, Andrade AGM. Relação dos reservatórios e capacidade de suporte em área irrigável numa fazenda em Quixeramobim-CE. In: Aguilera JG, Zuffo AM. Ensaios nas ciências agrárias e ambientais. Ponta Grossa: Atena editora; 2019. p. 152-157. Available at: https://atenaeditora.com.br/catalogo/post/relacao-dos-reservatorios-e-capacidade-de-suporte-em-area-irrigavel-numa-fazenda-em-quixeramobim-ce

Andrade AGM, Fontenele RM, Nunes FES, Lima Junior ER, Silva RTN, Souza FLS. Relação dos reservatórios utilizando garantias de uso de água para irrigação numa fazenda em Quixeramobim-CE. In: Aguilera JG, Zuffo AM. Ciências agrárias: campo promissor em pesquisa. Ponta Grossa: Atena editora; 2019. p. 152-157. Available at: https://atenaeditora.com.br/catalogo/post/relacao-dos-reservatorios-utilizando-garantias-de-uso-de-agua-para-irrigacao-numa-fazenda-em-quixeramobim-ce

Bernardino FS, Tonucci RG, Garcia R, Neves JCL, Rocha GC. Forage yield and performance of beef steers in a silvopastoral system: effects of forage offers and nitrogen fertilization. Revista Brasileira de Zootecnia. 2011;40(7):1412-1419. Available at: https://doi.org/10.1590/S1516-35982011000700003

Silva RG, Lopes MN, Araujo JC, Neiva JNM, Candido MJD. Orçamentação forrageira de longo prazo no semiárido. Revista Cientifica de Produção Animal. 2013;15(2):98-110. Available at: https://10.15528/2176-4158/rcpa.v15n2p98-110