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UNIÃO DAS FACULDADES DE MATO GROSSO UNIFAMA FACULDADE DE MATUPÁ CURSO DE AGRONOMIA ESTUDO DA QUALIDADE DO SOLO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS NO BIOMA CERRADO TRANSIÇÃO E FLORESTA AMAZÔNICA MATHEUS OLIVEIRA MatupáMato Grosso 2023 ESTUDO DA QUALIDADE DO SOLO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS NO BIOMA CERRADO TRANSIÇÃO E FLORESTA AMAZÔNICA Matheus Oliveira Orientador Prof Dra Patrícia Luizão Barbosa MatupáMato Grosso 2023 Projeto de Pesquisa apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso I do Curso de Agronomia da União das Faculdades de Mato Grosso como requisito parcial para apresentação do projeto de pesquisa sob a orientação da Profª Drª Lilian Christian Domingues de Souza SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 3 2 JUSTIFICATIVA 5 3 OBJETIVOS 6 5 METODOLOGIA 8 REFERÊNCIAS 14 3 1 INTRODUÇÃO O ecótono CerradoAmazônia de forma global são semelhantes a Savana Neotropical É a região que mais produz carne e grãos do Brasil país que ocupa a segunda posição na produção global de milho e soja BOLFE et al 2020 O mesmo proporciona um substancial aumento da produção mundial de alimentos e ainda assim apresenta 110 milhões de ha de pastagens degradadas uma vez que o principal modelo de agricultura seguido na região é a monocultura EMBRAPA 2014 No Cerrado na Floresta Amazônica e na zona de transição o ecótono Cerrado Amazônia é comum a utilização do monocultivo de soja seguida pelo milho de segunda safra ou apenas monocultivo de soja no verão EMBRAPA 2014 Esse sistema de produção agrícola é muito utilizado em novas áreas principalmente naquelas que estão sobre os domínios da Floresta Amazônica PETTER et al 2017 Nas últimas décadas verificouse ainda que esta região vem passando por intenso processo de expansão FARIAS et al 2016 É sabido que a agricultura no Brasil tem avançado cada vez mais na direção Norte deixando áreas do Cerrado e adentrando em áreas da Floresta Amazônica FREDDI et al 2017 Apesar da agricultura se enquadrar nas atividades contribuintes para o aumento das emissões de gases de efeito estufa ela também pode ser um dreno de CO2 além de possuir papel significativo na segurança alimentar mundial visto que em 2050 estimase que a população mundial deverá atingir nove bilhões de pessoas FAO 2017 Deste modo a produção em sistemas de cultivo e preparo do solo mais sustentáveis são necessários e iminentes O Brasil firmou voluntariamente o compromisso de reduzir a emissão de gases de efeito estufa GEE Em 2015 o compromisso era de reduzir a emissão de GEE de 2025 a 2030 com a colaboração da agricultura de baixo carbono ABC PEROSA et al 2020 Mediante acordos mundiais existe uma urgência para que novas estratégias de produção de alimentos sejam desenvolvidas objetivando manter um ambiente saudável usando os recursos limitados disponíveis de forma mais sustentável KOONDHAR et al 2020 A rotação de culturas e o sistema de plantio direto configuram uma boa alternativa para manutenção eou acréscimo do carbono do solo promover a ciclagem de nutrientes e proporcionando maior qualidade física química e microbiológica ao solo colaborando para a sustentação da capacidade produtiva dos solos e mitigação da emissão de CO2 para a atmosfera NETO et al 2011 4 Tão importante quanto aportar carbono e fertilidade no solo é metrificar seus balanços positivos ou negativos em períodos de tempo prédefinidos Está prática possibilita entender sistemas e perfis produtivos mais ou menos responsivos à essas práticas além de permitir o monitoramento dos serviços ecossistêmicos prestados nestas localidades Sabendo que existe uma cobrança mundial em minimizar a emissão de GEE e para a utilização sustentável de fertilizantes fazse necessária a identificação de sistemas produtivos capazes de minimizar a emissão de GEE e correta utilização de fertilizantes bem como determinar metodologias escaláveis e confiáveis para mensurar o estoque de carbono e a fertilidade do solo com acurácia baixo custo e em diferentes solos e regiões THIERRY BRUNET 2011 Uma alternativa às análises padrão é uso do sensoriamento remoto que em várias partes do mundo tem crescido de maneira exponencial A utilização do sensoriamento remoto associada às técnicas de geoprocessamento tem se destacado nos estudos para se estimar tanto a biomassa vegetal quanto o carbono no solo e a fertilidade do solo DUNCAN et al 2018 BONFATTI et al2016 11 Problema O presente estudo apresenta como problema a avaliação da qualidade do solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 12 Hipótese São levantadas as seguintes hipóteses neste estudo A composição do solo no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica possui uma quantidade satisfatória de estoques de carbono e fertilidade não necessitando de intervenções A composição do solo no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica possui uma quantidade insatisfatória de estoques de carbono e fertilidade implicando a necessidade de intervenção para a complementação do manejo 5 2 JUSTIFICATIVA A qualidade do solo é de fundamental importância para a produção agrícola e sustentabilidade ambiental nos grandes biomas brasileiros uma vez que através dela é possível indicar a capacidade produtiva do solo a ser avaliado Estudos realizados no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica ainda são escassos e não fornecem informações precisas sobre a qualidade destes solos bem como suas características e peculiaridades Estes espaços são biomas que abrigam grande biodiversidade caracterizados por diferentes tipos de solos com diferentes propriedades físicas químicas e biológicas que influenciam diretamente a produtividade dos sistemas agrícolas Sendo assim a realização deste trabalho tem grande relevância pois auxiliará na preservação dos solos destes biomas e otimização das técnicas de produção para um uso mais eficiente e sustentável destas terras agrícolas Além disso esperase que este trabalho sirva como base para a adoção de técnicas mais eficazes na gestão da qualidade do solo o que consequentemente melhorar a qualidade de vida dos agricultores desses biomas 6 3 OBJETIVOS 31 Objetivo geral Analisar os estoques de carbono e fertilidade do solo em uma área agricultável sob diferentes sistemas de manejo do solo 32 Objetivos específicos 1 Conceituar os sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 2 Identificar as características químicas e físicas que compõem o solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 3 Avaliar a viabilidade de estratégias para melhorar a qualidade do solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 7 4 REFERENCIAL TEÓRICO negrito Caixa alta tamanho 12 41 42 A composição dos assuntos pode ser realizada em seções e subseções descrevendo por meio de revisão bibliográfica baseada em autores renomados no assunto e pesquisas realizadas acerca do tema estudado apresentando uma sequência lógica do tema abordado 8 5 METODOLOGIA 51 Área experimental O estudo será desenvolvido no município de MatupáMT Fazenda Nova Esperança O local amostral localizase sob as coordenadas geográficas 100353 de latitude 545827 de longitude e altitude de 294 m As áreas segundo Köppen e Geiger a classificação do clima é Aw A área em estudo é composta por diferentes manejos do solo textura e teores de matéria orgânica compreendendo níveis baixos médio e alto de matéria orgânica conforme Sobral et al 2015 A área foi selecionada com o objetivo de abranger uma variabilidade de manejo teores de carbono orgânico textura fertilidade do solo entre outras características do solo A área em estudo tem o cultivo de soja e milho estabelecido a mais de 5 anos a fazenda Nova Esperança é uma área de textura média situada do bioma cerrado avaliada com base na classificação do triângulo textural conforme Lemos e Santos 1996 52 Parcela experimental A área em estudo foi escolhida para ser comparada quanto a influência do manejo do solo no teor de carbono e fertilidade até a profundidade de 030 m Sendo delimitado uma área amostral de 50 ha por sistema de produção sendo eles soja e milho safrinha soja e milho consorciado com braquiária e sojabraquiária Serão realizadas coletas de amostras deformadas e indeformadas Para amostras deformadas a coleta será realizada de forma estratificada em todos os pontos compreendendo as camadas 0010 010020 020030 m as amostras serão coletadas com pá de corte nas trincheiras Como referência serão coletados dez pontos na área contemplando todas as profundidades As amostras indeformadas serão coletadas com amostrador de koppec com anéis volumétricos de volume conhecido 100 cm³ de forma estratificada e contemplando as camadas médias das profundidades de 0010 010020 020030 m Os anéis volumétricos com conteúdo de solo passarão pelo processo de secagem em estufa a 105C por 48 horas serão pesados em balança de precisão 1 mg após serem pesados será realizado o cálculo de densidade do solo e fertilidade do solo conforme proposta por Teixeira et al 2017 o estoque de carbono EC Carvalho et al 2009 9 Análises laboratoriais No laboratório as amostras deformadas passarão pelo processo de secagem ao ar Terra fina seca ao ar serão destorroadas e passadas em peneira com malha de malha de 2 mm Para análise de carbono orgânico total COT e fertilidade do solo textura macro e micronutrientes serão pesados cerca de 02 gramas de solo acondicionado em capsula de estanho consumível e fechadas de forma manual e inseridas no analisador por método de combustão via seca realizado no analisador elementar LECO Para determinação da densidade aparente do solo Ds as amostras dos cilindros foram secas em estufa a 105C por 48 horas e pesadas em balança de precisão e o cálculo feito com a metodologia de Teixeira et al 2017 Após a obtenção dos valores de densidade do solo determinase o EC corrigindo a camada de estudo conforme a equação proposta por Carvalho et al 2009 As análises de atributos químicos e físicos serão disponibilizados pela Santos Lab Assessoria e consultoria LTDA Para verificação da hipótese da relação de carbono e fertilidade no solo pelo aporte de palhada será levantado dados de sensoriamento remoto das três fazendas EVI contemplando toda a série histórica 1984 2020 dos satélites LANDSAT O EVI um índice que indica o vigor da vegetação calculado com base nas informações espectrais da banda do infravermelho próximo vermelho e da faixa do azul possibilita o monitoramento da biomassa vegetal por meio da redução de substrato do dossel e da influência da atmosfera HUETE et al1997 Sensoriamento Remoto Próximo O sensor remoto próximo utilizado será o Veris 3150 Veris Technologies Inc Salina Kansas KSEUA EspectrofotômetroShankVisNIR figura 1 ele é capaz de adquirir informações de refletância do solo em duas faixas do espectro eletromagnético faixa do visível VIS 350 e 700nm e infravermelho próximo NIR 700 e 2223 mm com resolução espectral de 8nm As leituras poderão ser realizadas modo bancada figura 1 10 FIGURA 1 Amostra de solo sendo processada no espectrofotoradiometro Véris 3150 em modo bancada para obtenção das curvas espectrais Fonte Autor 2023 Sensoriamento Remoto Aéreo Para obtenção das imagens por sensoriamento remoto aéreo será utilizado o Veículo Aéreo Não Tripulado VANT Carcará II da empresa Santos Lab usado para mapear e realizar imageamento aéreo a fim de obter informações de áreas extensas possui capacidade de voos até 90 minutos O VANT é fabricado no Brasil e apresenta compatibilidade com os principais sensores e câmeras Será acoplada ao VANT uma câmera multiespectal da marca MicaSense que conta com cinco bandas espectrais estreitas de alta resolução 8 cm pixel a 400 pés capturadas durante um voo azul com centro de 475 nm largura de banda de 32 nm verde com centro de 560 nm largura de banda de 27 nm vermelha com centro de 668 nm largura de banda de 14 nm rededge com centro de 717 nm largura de banda de 12 nm e infra vermelho próximo com centro 842 nm largura de banda de 57 nm Sensoriamento Remoto Orbital Os sensores orbitais utilizados serão o satélite Sentinel 2 e Planet O satélite Sentinel 2 possui um sensor multiespectral de resolução espacial média e contém um sensor com 13 bandas espectrais de alta e média resolução espacial 10 20 e 60 m e 12 bits de resolução radiométrica ESA 2018 conseguindo alcançar uma alta resolução temporal 10 dias ou então 5 dias com dois satélites que garante a continuidade dos dados necessários para o monitoramento geral da terra VAN DER MEER et al 2014 A constelação da PlanetScope possui em torno de 120 satélites gerando imagens do planeta diariamente são geradas imagens de 150 milhões km² por dia este satélite possui resolução espacial média de 3 metros resolução radiométrica de 12 bits oferece 04 bandas 11 espectrais no visível e infravermelho PLANET 2018 A aquisição das imagens Planet será por meio da disponibilização gratuita do programa de educação e pesquisa da Planet Processamento das imagens Para o satélite Planet serão adquiridas imagens para a área de estudo e imagens do satélite Sentinel 2 abrangendo o período de julho de 2023 a dezembro de 2023 A área será sobrevoada com o carcará 2 no período da safra de soja de 2023 Após a aquisição das imagens tanto dos sensores orbitais quanto do sensor aéreo as mesmas passarão pelo processo do cálculo do índice vegetativo NDVI Índice de Vegetação da Diferença Normalizada Este cálculo é realizado com as bandas do vermelho e do infravermelho próximo o cálculo foi processado do software Qgis 3202 Calibração e validação de modelos Das amostras destinadas a análises tradicional e espectral 70 deveram ser destinadas à calibração e 30 para validação Serão obtidos espectros eletromagnéticos nos comprimentos de onda VisNIR e SWIR para o Véris Na etapa de calibração serão realizados diferentes préprocessamentos e métodos de modelagem com objetivo principal de se obter modelos com os melhores ajustes e acurácias Os modelos poderão ser gerados através do uso da interface gráfica Alrad spectra DOTTO 2019 no software R CORE TEAM 2017 Os modelos sugeridos para teste Support Vector Machine SVM Gaussian Process Regression GPR Partial Least Square Regression PLSR e multiple linear regression MLR com sistema de validação cruzada Os modelos devem ser aplicados utilizando o conjunto de dados de validação A relação entre valores observados e preditos deve ser analisada pelos índices coeficiente de determinação R2 raiz quadrada do erro médio RMSE e razão do desempenho pela distância interquartil RPIQ GRUSZCZYŃSKI 2021 Com base nos resultados dos parâmetros estatísticos poderá ser escolhido o modelo melhor para posteriormente realizar o mapeamento E assim fazer os mapas em que para este mapeamento podese utilizar o software ArcGis Análises estatísticas Para análise estatística da área será realizado o teste de ShapiroWilk 1965 caso os dados não sigam a distribuição normal será feito o teste de comparação utilizando o teste proposto por KruskalWallis 1952 ao nível de significância de 5 12 Orçamento O projeto será realizado em parceria com a Santos Lab Assessoria e Consultoria LTDA 6 RESULTADOS ESPERADOS negrito Caixa alta tamanho 12 13 Neste tópico deve ser apresentada uma descrição sucinta dos resultados que se espera conseguir com os objetivos e a metodologia proposta A descrição detalhada dos resultados finais deverá ser apresentada no TCC 7 CRONOGRAMA 14 Tabela 1 Cronograma de execução Atividades 2023 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Planejamento experimental x x x x x Dessecação x x x x x Amostragem de solo x x x x x x x x Semeadura Soja x x x Semeadura Milho Milho Brachiaria x x Tratos culturais Soja Milho x x x x x x x x x x Colheita Soja Milho x x x x x x Análises Laboratoriais x x x Sensoriamento Remoto Aéreo x x x x x x x x x x Processamento de imagens x x Análise de dados x x x x x x x x x x x x Escrita x x x x x x x x x x x x REFERÊNCIAS BOLFE E L SANO Edson Eyji CAMPOS Silvia Kanadani Dinâmica agrícola no cerrado análises e projeções Embrapa Informática AgropecuáriaLivro científico ALICE 2020 15 BONFATTI B R HARTEMINK A E GIASSON E TORNQUIST C G ADHIKARI K Digital mapping of soil carbon in a viticultural region of Southern Brazil Geoderma v261 p 204221 2016 CARVALHO JLN RAUCCI GS FRAZÃO LA CERRI CEP CERRI CC Crop pasture rotation A strategy to reduce soil greenhouse gas emissions in the Brazilian Cerrado Agriculture Ecosystems and Environment v 183 p 167175 2014 CARVALHO JLN CERRI CEP FEIGEL BJ PICCOLO MC GODINHO VP CERRI CC Carbon sequestration in agricultural soils in the Cerrado region of the Brazil Amazon Soil and Tillage Research v 103 p342349 2009 CSILLIK O KUMAR P MASCARO J OSHEA T ASNER G P Monitoring tropical forest carbon stocks and emissions using Planet satellite data Scientific reports v 9 n 1 p 112 2019 CLARK R N RENCZ A N Spectroscopy of rocks and minerals and principles of spectroscopy Manual of remote sensing v 3 p 358 1999 DUNCAN C OWEN H J THOMPSON J R KOLDEWEY H J PRIMAVERA J H PETTORELLI N Satellite remote sensing to monitor mangrove forest resilience and resistance to sea level rise Methods in Ecology and Evolution v9 n8 p1837 1852 2018 DONAGEMA Guilherme Kangussú et al Manual de métodos de análise de solo Embrapa SolosDocumentos INFOTECAE 2011 DOTTO A C Soil VISNIR Spectroscopy Predictive Potential and the Development of a Graphical User Interface in R Federal University of Santa Maria Doctoral Thesis Santa Maria f 112 Brazil 2017 DOTTO A C DALMOLIN R S D TEN CATEN A GRUNWALD S A systematic study on the application of scattercorrective and spectral derivative preprocessing for multivariate prediction of soil organic carbon by VisNIR spectra Geoderma Amsterdam v 314 p 262274 2018 DOTTO A C DALMOLIN R S D CATEN A T GRIS D J RUIZ L F CAlradSpectra a Quantification Tool for Soil Properties Using Spectroscopic Data in R Rev Bras Revista Brasileira de Ciência do Solo v 43 2019 DOTTO A C DALMOLIN R S D PEDRON F D A CATEN A T RUIZ L F C Mapeamento digital de atributos granulometria e matéria orgânica do solo utilizando espectroscopia de reflectância difusa Revista Brasileira de Ciência do Solo v38 p1663 1671 2014 16 EMBRAPA Empresa brasileira de pesquisa agropecuária Mapeamento de pastagens degradadas no Cerrado internet Brasília DF Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento 2014 acesso em 03 abril 2023 Disponível em httpswwwembrapabrbuscadenoticiasnoticia2361250 embrapamapeiadegradacao daspastagensdocerrado FARIAS J DE MARIMON B S CARVALHO R S L PETTER F A ANDRADE F R MORANDI P S MARIMONJUNIOR B H Survival and growth of native Tachigali vulgaris and exotic Eucalyptus urophylla X Eucalyptus grandis trees in degraded soils with biochar amendment in southern Amazonia Forest Ecology and Management v 368 p 173 182 2016 FAO Food and Agriculture Organization Representante da FAO Brasil apresenta cenário da demanda por alimentos 2017 Disponível em httpwwwfaoorgbrasilnoticiasdetail eventsptc901168 Acesso em 20 jan 2023 GRUSZCZYŃSKI S GRUSZCZYŃSKI W Supporting soil and land assessment with machine learning models using the VisNIR spectral response Geoderma Volume 405 115451 2021 HUANG H ROY D P Characterization of Planetscope0 Planetscope1 surface reflectance and normalized difference vegetation index continuity Science of Remote Sensing v 3 p 100014 2021 HUETE A LIU HQ BATCHILY K LEWEEN W A comparison of vegetation indices over a global set of TM images for EOSMODIS Remote Sensing of Environment v59 p440451 1997 KRUSKAL W H WALLIS W A Use of ranks in onecriterion variance analysis Journal of the American Statistical Association Washington v 47 p 583621 1952 LEMOS R D SANTOS R D Manual de descrição e coleta de solo no campo Manual de descrição e coleta de solo no campo Campinas Sociedade Brasileira de Ciência do Solo v84 1996 LOVATO T MIELNICZUK J BAYER C VEZZANI F Adição de carbono e nitrogênio e sua relação com os estoques no solo e com o rendimento do milho em sistemas de manejo Revista Brasileira de ciência do solo v28 p175187 2004 MARCHÃO R L BRUNET D BECQUER T Predição dos teores de carbono e nitrogênio do solo utilizando espectroscopia de infravermelho próximo Boletim de Pesquisa 2011 NETO M S PICCOLO M C COSTA JR C CERRI C C BERNOUX M Emissão de gases do efeito estufa em diferentes usos da terra no bioma Cerrado Revista Brasileira de Ciência do Solo v35 p 6376 2011 PEROSA B MANZATTO C VICENTE L E KogaVicente A de Araujo L S ASSAD E GURGEL A D C Emissões de gases do efeito estufa pela agricultura de baixa emissão de carbono Embrapa Meio AmbienteArtigo em periódico indexado ALICE 2020 17 PETTER FABIANO ANDRÉ ET AL Carbon stocks in oxisols under agriculture and forest in the southern Amazon of Brazil Geoderma regional v 11 p 5361 2017 PURNAMASARI E KAMAL M WICAKSONO P Comparison of vegetation indices for estimating aboveground mangrove carbon stocks using PlanetScope image Regional Studies in Marine Science v 44 p 101730 2021 R CORE TEAM R a language and environment for statistical computing Version 360 Vienna Austria 2017 SHAPIRO SS WILK MB An analysis of variance test for normality complete samples Biometrika v 52 n 34 p 591611 1965 SOBRAL L F BARRETO M D V Da Silva A J Dos Anjos J L Guia prático para interpretação de resultados de análises de solos Embrapa Tabuleiros Costeiros Documentos INFOTECAE 2015 Disponível em httpswwwinfotecacnptiaembra pabrinfotecabitstreamdoc10429941Doc206pdf acesso em Set 2021 STATISTICA StatSoft Inc STATISTICA Data Analysis Software System 2007 TEIXEIRA P C DONAGEMMA G K FONTANA A TEIXEIRA W G Manual de métodos de análise de solo Brasília Embrapa p 573 2017 VAN DER MEER F D VAN DER WERFF H M A VAN RUITENBEEK F J A Potential of ESAs Sentinel2 for geological applications Remote sensing of environment v 148 p 124133 2014 UNIÃO DAS FACULDADES DE MATO GROSSO UNIFAMA FACULDADE DE MATUPÁ CURSO DE AGRONOMIA ESTUDO DA QUALIDADE DO SOLO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS NO BIOMA CERRADO TRANSIÇÃO E FLORESTA AMAZÔNICA MATHEUS OLIVEIRA MatupáMato Grosso 2023 ESTUDO DA QUALIDADE DO SOLO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS NO BIOMA CERRADO TRANSIÇÃO E FLORESTA AMAZÔNICA Matheus Oliveira Orientador Prof Dra Patrícia Luizão Barbosa MatupáMato Grosso 2023 Projeto de Pesquisa apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso I do Curso de Agronomia da União das Faculdades de Mato Grosso como requisito parcial para apresentação do projeto de pesquisa sob a orientação da Profª Drª Lilian Christian Domingues de Souza Sumário 1 INTRODUÇÃO 3 2 JUSTIFICATIVA 5 3 OBJETIVOS 6 31 Objetivo geral 6 32 Objetivos específicos 6 4 REFERENCIAL TEÓRICO 7 41 Sistemas Agrícolas 7 42 Qualidade do Solo 8 43 A prática agricultável nos biomas Cerrado Transição e Amazônia 9 4 METODOLOGIA 10 41 Área experimental 10 42 Parcela experimental 11 43 Análises laboratoriais 12 44 Sensoriamento Remoto Próximo 12 45 Sensoriamento Remoto Aéreo 13 46 Sensoriamento Remoto Orbital 13 47 Processamento das imagens 14 48 Calibração e validação de modelos 14 49 Análises estatísticas 15 410 Orçamento 15 5 RESULTADOS ESPERADOS 16 6 CRONOGRAMA 17 REFERÊNCIAS 18 3 1 INTRODUÇÃO O ecótono CerradoAmazônia de forma global são semelhantes a Savana Neotropical É a região que mais produz carne e grãos do Brasil país que ocupa a segunda posição na produção global de milho e soja BOLFE et al 2020 O mesmo proporciona um substancial aumento da produção mundial de alimentos e ainda assim apresenta 110 milhões de ha de pastagens degradadas uma vez que o principal modelo de agricultura seguido na região é a monocultura EMBRAPA 2014 No Cerrado na Floresta Amazônica e na zona de transição o ecótono Cerrado Amazônia é comum a utilização do monocultivo de soja seguida pelo milho de segunda safra ou apenas monocultivo de soja no verão EMBRAPA 2014 Esse sistema de produção agrícola é muito utilizado em novas áreas principalmente naquelas que estão sobre os domínios da Floresta Amazônica PETTER et al 2017 Nas últimas décadas verificouse ainda que esta região vem passando por intenso processo de expansão FARIAS et al 2016 É sabido que a agricultura no Brasil tem avançado cada vez mais na direção Norte deixando áreas do Cerrado e adentrando em áreas da Floresta Amazônica FREDDI et al 2017 Apesar da agricultura se enquadrar nas atividades contribuintes para o aumento das emissões de gases de efeito estufa ela também pode ser um dreno de CO2 além de possuir papel significativo na segurança alimentar mundial visto que em 2050 estimase que a população mundial deverá atingir nove bilhões de pessoas FAO 2017 Deste modo a produção em sistemas de cultivo e preparo do solo mais sustentáveis são necessários e iminentes O Brasil firmou voluntariamente o compromisso de reduzir a emissão de gases de efeito estufa GEE Em 2015 o compromisso era de reduzir a emissão de GEE de 2025 a 2030 com a colaboração da agricultura de baixo carbono ABC PEROSA et al 2020 Mediante acordos mundiais existe uma urgência para que novas estratégias de produção de alimentos sejam desenvolvidas objetivando manter um ambiente saudável usando os recursos limitados disponíveis de forma mais sustentável KOONDHAR et al 2020 A rotação de culturas e o sistema de plantio direto configuram uma boa alternativa para manutenção eou acréscimo do carbono do solo promover a ciclagem de nutrientes e proporcionando maior qualidade física química e microbiológica ao solo colaborando para a sustentação da capacidade produtiva dos solos e mitigação da emissão de CO2 para a atmosfera NETO et al 2011 4 Tão importante quanto aportar carbono e fertilidade no solo é metrificar seus balanços positivos ou negativos em períodos de tempo prédefinidos Está prática possibilita entender sistemas e perfis produtivos mais ou menos responsivos à essas práticas além de permitir o monitoramento dos serviços ecossistêmicos prestados nestas localidades Sabendo que existe uma cobrança mundial em minimizar a emissão de GEE e para a utilização sustentável de fertilizantes fazse necessária a identificação de sistemas produtivos capazes de minimizar a emissão de GEE e correta utilização de fertilizantes bem como determinar metodologias escaláveis e confiáveis para mensurar o estoque de carbono e a fertilidade do solo com acurácia baixo custo e em diferentes solos e regiões THIERRY BRUNET 2011 Uma alternativa às análises padrão é uso do sensoriamento remoto que em várias partes do mundo tem crescido de maneira exponencial A utilização do sensoriamento remoto associada às técnicas de geoprocessamento tem se destacado nos estudos para se estimar tanto a biomassa vegetal quanto o carbono no solo e a fertilidade do solo DUNCAN et al 2018 BONFATTI et al2016 11 Problema O presente estudo apresenta como problema a avaliação da qualidade do solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 12 Hipótese São levantadas as seguintes hipóteses neste estudo A composição do solo no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica possui uma quantidade satisfatória de estoques de carbono e fertilidade não necessitando de intervenções A composição do solo no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica possui uma quantidade insatisfatória de estoques de carbono e fertilidade implicando a necessidade de intervenção para a complementação do manejo 5 2 JUSTIFICATIVA A qualidade do solo é de fundamental importância para a produção agrícola e sustentabilidade ambiental nos grandes biomas brasileiros uma vez que através dela é possível indicar a capacidade produtiva do solo a ser avaliado Estudos realizados no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica ainda são escassos e não fornecem informações precisas sobre a qualidade destes solos bem como suas características e peculiaridades Estes espaços são biomas que abrigam grande biodiversidade caracterizados por diferentes tipos de solos com diferentes propriedades físicas químicas e biológicas que influenciam diretamente a produtividade dos sistemas agrícolas Sendo assim a realização deste trabalho tem grande relevância pois auxiliará na preservação dos solos destes biomas e otimização das técnicas de produção para um uso mais eficiente e sustentável destas terras agrícolas Além disso esperase que este trabalho sirva como base para a adoção de técnicas mais eficazes na gestão da qualidade do solo o que consequentemente melhorar a qualidade de vida dos agricultores desses biomas 6 3 OBJETIVOS 31 Objetivo geral Analisar os estoques de carbono e fertilidade do solo em uma área agricultável sob diferentes sistemas de manejo do solo 32 Objetivos específicos 1 Conceituar os sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 2 Identificar as características químicas e físicas que compõem o solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 3 Avaliar a viabilidade de estratégias para melhorar a qualidade do solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 7 4 REFERENCIAL TEÓRICO 41 Sistemas Agrícolas Sistemas agrícolas são conjuntos de práticas técnicas e métodos utilizados na produção de alimentos e outros produtos agrícolas Eles são fundamentais para garantir a segurança alimentar para fornecer recursos naturais renováveis e para promover o desenvolvimento sustentável Desse modo é pertinente destacar alguns pontos acerca desse modelo agroindustrial Nessa ótica é importante considerar a diversidade dos sistemas agrícolas Existem diferentes abordagens desde a agricultura convencional que utiliza insumos químicos e tecnologias modernas até a agricultura orgânica que prioriza práticas mais naturais e sustentáveis Além disso existem sistemas agrícolas de subsistência com foco na produção local e no atendimento das necessidades básicas das comunidades rurais GARCIA FILHO 1999 Um outro aspecto relevante é a importância da sustentabilidade nos sistemas agrícolas Os sistemas agrícolas sustentáveis buscam equilibrar a produção de alimentos com a conservação do meio ambiente Isso inclui a adoção de práticas como o manejo integrado de pragas a rotação de culturas o uso eficiente da água e a preservação da biodiversidade A sustentabilidade agrícola também se preocupa com a saúde do solo evitando a degradação e promovendo a fertilidade a longo prazo GOMES 2012 Ainda convém frisar a relevância da tecnologia aplicada aos sistemas agrícolas visto que nas últimas décadas houve avanços significativos no uso de tecnologias no campo como a agricultura de precisão o monitoramento remoto a automação e o uso de drones Essas tecnologias permitem um manejo mais eficiente e preciso das culturas aumentando a produtividade e reduzindo o uso de recursos naturais GARCIA FILHO 1999 Além disso os sistemas agrícolas têm um impacto direto na economia A agricultura é uma das principais atividades econômicas em muitos países contribuindo para o emprego e o crescimento econômico Os sistemas agrícolas eficientes e sustentáveis podem melhorar a renda dos agricultores e promover o desenvolvimento rural GOMES 2012 Apesar disso esses sistemas enfrentam diversos desafios por exemplo a garantia da segurança alimentar dado que o mundo está em constante crescimento populacional Isso porque os sistemas agrícolas precisam ser capazes de produzir alimentos em quantidade suficiente para atender às necessidades da população sem comprometer a qualidade e a segurança dos alimentos IBGE 2004 Tendo isso em vista outro desafio é a mitigação dos impactos ambientais causados pela agricultura A utilização intensiva de agroquímicos o desmatamento e a emissão de gases de efeito estufa são questões que precisam ser abordadas A busca por práticas agrícolas mais sustentáveis e a adoção de tecnologias ambientalmente amigáveis são fundamentais para minimizar esses impactos A gestão dos recursos hídricos também é um aspecto crucial nos sistemas agrícolas A escassez de água em algumas regiões exige o uso eficiente desse recurso na agricultura O desenvolvimento de técnicas de irrigação sustentável como a irrigação por gotejamento e o 8 manejo adequado dos sistemas de drenagem são essenciais para garantir o acesso à água para a produção agrícola VENERGAS SIAU 1994 Além disso a adoção de práticas de agricultura de conservação é fundamental para a preservação da biodiversidade e dos ecossistemas naturais A proteção das áreas de mata nativa a criação de corredores ecológicos e a promoção da agricultura familiar são estratégias que contribuem para a conservação da natureza e a manutenção da segurança alimentar VENERGAS SIAU 1994 Desse modo a conscientização e a educação dos agricultores e da sociedade em geral sobre a importância dos sistemas agrícolas sustentáveis são essenciais A disseminação de conhecimento o incentivo à adoção de boas práticas agrícolas e o apoio às políticas públicas que promovam a sustentabilidade são passos importantes para garantir a preservação dos sistemas agrícolas e o bemestar das comunidades rurais 42 Qualidade do Solo A qualidade do solo é um aspecto crucial para o sucesso da agricultura O solo saudável e fértil fornece os nutrientes necessários para o crescimento das plantas retém água de maneira adequada e abriga uma diversidade de organismos benéficos Nesse contexto é pertinente compreender a importância da qualidade do solo e as práticas que podem ser adotadas para mantêla Um dos fatores mais importantes para a qualidade do solo é a sua fertilidade Um solo fértil contém os nutrientes necessários para o desenvolvimento das plantas como nitrogênio fósforo e potássio bem como micronutrientes essenciais A adição de matéria orgânica por meio do uso de adubos orgânicos compostagem e rotação de culturas contribui para a melhoria da fertilidade do solo BRADY WEIL 2010 Além disso a estrutura do solo desempenha um papel fundamental na qualidade do solo A estrutura do solo referese à forma como as partículas do solo se agrupam afetando a capacidade de retenção de água e de circulação de ar Um solo bem estruturado permite o desenvolvimento saudável das raízes das plantas e facilita a absorção de nutrientes e água Práticas como o cultivo mínimo o plantio direto e a cobertura do solo com palhada contribuem para a melhoria da estrutura do solo DORAN 2001 Tendo isso em vista a conservação do solo é fundamental para a qualidade do solo na agricultura A erosão do solo causada pelo vento ou pela água pode levar à perda de nutrientes e à degradação da camada superficial do solo A adoção de práticas de conservação como a construção de terraços a terraceamento o plantio em curvas de nível e o uso de sistemas agroflorestais ajuda a reduzir a erosão e a preservar a camada fértil do solo BRADY WEIL 2010 É prudente destacar ainda que a qualidade do solo está diretamente relacionada à saúde e à diversidade dos organismos presentes Os microrganismos benéficos como as bactérias fixadoras de nitrogênio e os fungos micorrízicos desempenham papéis importantes na ciclagem de nutrientes e na promoção da saúde das plantas A utilização de práticas que incentivem a biodiversidade do solo como a rotação de culturas o uso de adubos verdes e a 9 aplicação de biofertilizantes contribui para a melhoria da qualidade do solo EMBRAPA 2018 A monitorização da qualidade do solo também é essencial para a agricultura A análise regular do solo por meio de testes químicos e físicos permite avaliar os níveis de nutrientes o pH e outras características importantes do solo Com base nessas informações podem ser realizadas correções e ajustes adequados garantindo a saúde do solo e o sucesso das culturas Finalmente a educação e a conscientização dos agricultores sobre a importância da qualidade do solo são fundamentais A disseminação de conhecimento sobre práticas agrícolas sustentáveis a capacitação em técnicas de manejo do solo e a troca de experiências entre os agricultores são passos importantes para promover a conservação e a melhoria contínua da qualidade do solo na agricultura 43 A prática agricultável nos biomas Cerrado Transição e Amazônia A prática agrícola nos biomas Cerrado Transição e Amazônia apresenta desafios específicos devido às características naturais dessas regiões Neste texto exploraremos como a agricultura tem sido desenvolvida nesses biomas e as questões relacionadas a essa prática No bioma Cerrado conhecido por sua vegetação de savana a agricultura tem se expandido significativamente nas últimas décadas Essa região é reconhecida como uma das principais fronteiras agrícolas do Brasil devido à fertilidade do solo e à disponibilidade de terras No entanto a expansão agrícola no Cerrado tem levado ao desmatamento e à degradação ambiental resultando na perda de biodiversidade e no comprometimento dos serviços ecossistêmicos A adoção de práticas sustentáveis como a integração lavourapecuária floresta ILPF a recuperação de áreas degradadas e o uso de tecnologias de conservação do solo são fundamentais para conciliar a produção agrícola com a conservação do bioma Na região de transição entre o Cerrado e a Amazônia conhecida como bioma de Transição a agricultura também tem ganhado espaço Essa área possui solos férteis e é caracterizada por um clima mais úmido o que favorece o desenvolvimento de culturas como soja milho e arroz No entanto a expansão agrícola nessa região tem causado desmatamento e pressão sobre os recursos naturais A adoção de práticas sustentáveis como a agroecologia a conservação de áreas de vegetação nativa e a proteção dos recursos hídricos são fundamentais para garantir a sustentabilidade agrícola nessa área de transição EMBRAPA 2014 Já na Amazônia o desafio da prática agrícola está intimamente ligado à preservação da floresta tropical e ao combate ao desmatamento ilegal A agricultura na Amazônia é caracterizada principalmente pelo cultivo de culturas como a soja o milho e a pecuária extensiva No entanto o desmatamento associado à expansão agrícola é uma grande preocupação devido aos impactos ambientais negativos como a perda de biodiversidade a emissão de gases de efeito estufa e a degradação do solo INPE 2020 A implementação de políticas de fiscalização e controle aliadas à promoção de práticas sustentáveis como a agrofloresta o manejo florestal sustentável e o incentivo à produção agroecológica são essenciais para garantir a preservação da Amazônia e a produção agrícola sustentável na região ARAGÃO et al 2015 10 Em resumo a prática agrícola nos biomas Cerrado Transição e Amazônia enfrenta desafios significativos relacionados à conservação ambiental ao desmatamento e à degradação do solo A adoção de práticas sustentáveis a proteção das áreas de vegetação nativa e a implementação de políticas adequadas são essenciais para conciliar a produção agrícola com a preservação desses biomas e garantir a sustentabilidade 4 METODOLOGIA 41 Área experimental O estudo será desenvolvido no município de MatupáMT Fazenda Nova Esperança O local amostral localizase sob as coordenadas geográficas 100353 de latitude 545827 de longitude e altitude de 294 m As áreas segundo Köppen e Geiger a classificação do clima é Aw A área em estudo é composta por diferentes manejos do solo textura e teores de matéria orgânica compreendendo níveis baixos médio e alto 11 de matéria orgânica conforme Sobral et al 2015 A área foi selecionada com o objetivo de abranger uma variabilidade de manejo teores de carbono orgânico textura fertilidade do solo entre outras características do solo A área em estudo tem o cultivo de soja e milho estabelecido a mais de 5 anos a fazenda Nova Esperança é uma área de textura média situada do bioma cerrado avaliada com base na classificação do triângulo textural conforme Lemos e Santos 1996 42 Parcela experimental A área em estudo foi escolhida para ser comparada quanto a influência do manejo do solo no teor de carbono e fertilidade até a profundidade de 030 m Sendo delimitado uma área amostral de 50 ha por sistema de produção sendo eles soja e milho safrinha soja e milho consorciado com braquiária e sojabraquiária Serão realizadas coletas de amostras deformadas e indeformadas Para amostras deformadas a coleta será realizada de forma estratificada em todos os pontos compreendendo as camadas 0010 010020 020030 m as amostras serão coletadas com pá de corte nas trincheiras Como referência serão coletados dez pontos na área contemplando todas as profundidades As amostras indeformadas serão coletadas com amostrador de koppec com anéis volumétricos de volume conhecido 100 cm³ de forma estratificada e contemplando as camadas médias das profundidades de 0010 010020 020030 m Os anéis volumétricos com conteúdo de solo passarão pelo processo de secagem em estufa a 105C por 48 horas serão pesados em balança de precisão 1 mg após serem pesados será realizado o cálculo de densidade do solo e fertilidade do solo conforme proposta por Teixeira et al 2017 o estoque de carbono EC Carvalho et al 2009 12 43 Análises laboratoriais No laboratório as amostras deformadas passarão pelo processo de secagem ao ar Terra fina seca ao ar serão destorroadas e passadas em peneira com malha de malha de 2 mm Para análise de carbono orgânico total COT e fertilidade do solo textura macro e micronutrientes serão pesados cerca de 02 gramas de solo acondicionado em capsula de estanho consumível e fechadas de forma manual e inseridas no analisador por método de combustão via seca realizado no analisador elementar LECO Para determinação da densidade aparente do solo Ds as amostras dos cilindros foram secas em estufa a 105C por 48 horas e pesadas em balança de precisão e o cálculo feito com a metodologia de Teixeira et al 2017 Após a obtenção dos valores de densidade do solo determinase o EC corrigindo a camada de estudo conforme a equação proposta por Carvalho et al 2009 As análises de atributos químicos e físicos serão disponibilizados pela Santos Lab Assessoria e consultoria LTDA Para verificação da hipótese da relação de carbono e fertilidade no solo pelo aporte de palhada será levantado dados de sensoriamento remoto das três fazendas EVI contemplando toda a série histórica 1984 2020 dos satélites LANDSAT O EVI um índice que indica o vigor da vegetação calculado com base nas informações espectrais da banda do infravermelho próximo vermelho e da faixa do azul possibilita o monitoramento da biomassa vegetal por meio da redução de substrato do dossel e da influência da atmosfera HUETE et al1997 44 Sensoriamento Remoto Próximo O sensor remoto próximo utilizado será o Veris 3150 Veris Technologies Inc Salina Kansas KSEUA EspectrofotômetroShankVisNIR figura 1 ele é capaz de adquirir informações de refletância do solo em duas faixas do espectro eletromagnético faixa do visível VIS 350 e 700nm e infravermelho próximo NIR 700 e 2223 mm com resolução espectral de 8nm As leituras poderão ser realizadas modo bancada figura 1 13 FIGURA 1 Amostra de solo sendo processada no espectrofotoradiometro Véris 3150 em modo bancada para obtenção das curvas espectrais Fonte Autor 2023 45 Sensoriamento Remoto Aéreo Para obtenção das imagens por sensoriamento remoto aéreo será utilizado o Veículo Aéreo Não Tripulado VANT Carcará II da empresa Santos Lab usado para mapear e realizar imageamento aéreo a fim de obter informações de áreas extensas possui capacidade de voos até 90 minutos O VANT é fabricado no Brasil e apresenta compatibilidade com os principais sensores e câmeras Será acoplada ao VANT uma câmera multiespectal da marca MicaSense que conta com cinco bandas espectrais estreitas de alta resolução 8 cm pixel a 400 pés capturadas durante um voo azul com centro de 475 nm largura de banda de 32 nm verde com centro de 560 nm largura de banda de 27 nm vermelha com centro de 668 nm largura de banda de 14 nm rededge com centro de 717 nm largura de banda de 12 nm e infra vermelho próximo com centro 842 nm largura de banda de 57 nm 46 Sensoriamento Remoto Orbital Os sensores orbitais utilizados serão o satélite Sentinel 2 e Planet O satélite Sentinel 2 possui um sensor multiespectral de resolução espacial média e contém um sensor com 13 bandas espectrais de alta e média resolução espacial 10 20 e 60 m e 12 bits de resolução radiométrica ESA 2018 conseguindo alcançar uma alta resolução temporal 10 dias ou então 5 dias com dois satélites que garante a continuidade dos dados necessários para o monitoramento geral da terra VAN DER MEER et al 2014 14 A constelação da PlanetScope possui em torno de 120 satélites gerando imagens do planeta diariamente são geradas imagens de 150 milhões km² por dia este satélite possui resolução espacial média de 3 metros resolução radiométrica de 12 bits oferece 04 bandas espectrais no visível e infravermelho PLANET 2018 A aquisição das imagens Planet será por meio da disponibilização gratuita do programa de educação e pesquisa da Planet 47 Processamento das imagens Para o satélite Planet serão adquiridas imagens para a área de estudo e imagens do satélite Sentinel 2 abrangendo o período de julho de 2023 a dezembro de 2023 A área será sobrevoada com o carcará 2 no período da safra de soja de 2023 Após a aquisição das imagens tanto dos sensores orbitais quanto do sensor aéreo as mesmas passarão pelo processo do cálculo do índice vegetativo NDVI Índice de Vegetação da Diferença Normalizada Este cálculo é realizado com as bandas do vermelho e do infravermelho próximo o cálculo foi processado do software Qgis 3202 48 Calibração e validação de modelos Das amostras destinadas a análises tradicional e espectral 70 deveram ser destinadas à calibração e 30 para validação Serão obtidos espectros eletromagnéticos nos comprimentos de onda VisNIR e SWIR para o Véris Na etapa de calibração serão realizados diferentes préprocessamentos e métodos de modelagem com objetivo principal de se obter modelos com os melhores ajustes e acurácias Os modelos poderão ser gerados através do uso da interface gráfica Alrad spectra DOTTO 2019 no software R CORE TEAM 2017 Os modelos sugeridos para teste Support Vector Machine SVM Gaussian Process Regression GPR Partial Least Square Regression PLSR e multiple linear regression MLR com sistema de validação cruzada Os modelos devem ser aplicados utilizando o conjunto de dados de validação A relação entre valores observados e preditos deve ser analisada pelos índices coeficiente de determinação R2 raiz quadrada do erro médio RMSE e razão do desempenho pela distância interquartil RPIQ GRUSZCZYŃSKI 2021 15 Com base nos resultados dos parâmetros estatísticos poderá ser escolhido o modelo melhor para posteriormente realizar o mapeamento E assim fazer os mapas em que para este mapeamento podese utilizar o software ArcGis 49 Análises estatísticas Para análise estatística da área será realizado o teste de ShapiroWilk 1965 caso os dados não sigam a distribuição normal será feito o teste de comparação utilizando o teste proposto por KruskalWallis 1952 ao nível de significância de 5 410 Orçamento O projeto será realizado em parceria com a Santos Lab Assessoria e Consultoria LTDA 16 5 RESULTADOS ESPERADOS Com a realização desse trabalho esperase obter resultados valiosos e contribuir para a melhoria da sustentabilidade e eficiência dos sistemas agrícolas nessa região bem como mais aprofundada das condições do solo nesses biomas e os fatores que influenciam sua qualidade Nesse contexto um dos resultados esperados é a identificação dos principais parâmetros físicos químicos e biológicos que afetam a qualidade do solo nesses biomas A análise desses parâmetros pode revelar informações importantes sobre a fertilidade do solo sua capacidade de retenção de água sua estrutura e a presença de microrganismos benéficos Esses dados podem ser utilizados para orientar a tomada de decisões na agricultura como o manejo adequado de nutrientes o uso de práticas de conservação do solo e a escolha de culturas adequadas para cada região Além disso esperase que o estudo forneça informações sobre os impactos da prática agrícola nos biomas em questão Por meio da análise comparativa entre áreas agrícolas e áreas preservadas é possível avaliar os efeitos do desmatamento da erosão do solo do uso intensivo de agroquímicos e do manejo inadequado sobre a qualidade do solo Essa análise contribui para a conscientização dos agricultores e da sociedade sobre a importância da adoção de práticas agrícolas mais sustentáveis e da preservação dos ecossistemas naturais Outro resultado esperado é a identificação de estratégias de manejo e práticas agrícolas mais adequadas para cada bioma Com base nos dados obtidos é possível desenvolver recomendações específicas para melhorar a qualidade do solo como a implementação de sistemas agroflorestais a rotação de culturas o uso de adubos orgânicos a adoção de técnicas de conservação do solo e o controle integrado de pragas Essas recomendações podem auxiliar os agricultores na busca por sistemas agrícolas mais produtivos sustentáveis e resilientes Adicionalmente esperase que o estudo contribua para o fortalecimento do conhecimento científico sobre a interação entre agricultura e meio ambiente nos biomas em questão Ao ampliar o entendimento sobre as particularidades do solo nesses ecossistemas o estudo pode abrir caminho para novas pesquisas e avanços na área da agricultura sustentável promovendo o desenvolvimento de técnicas e tecnologias mais eficientes e ambientalmente amigáveis Por fim é esperado que os resultados desse trabalho forneçam subsídios para a formulação de políticas públicas e diretrizes para o manejo sustentável do solo nos biomas Cerrado Transição e Floresta Amazônica A evidência científica gerada pelo estudo pode influenciar a tomada de decisões por parte dos órgãos governamentais e contribuir para a implementação de práticas agrícolas mais responsáveis e conscientes visando à conservação dos recursos naturais e a promoção da segurança alimentar 17 6 CRONOGRAMA Tabela 1 Cronograma de execução Atividades 2023 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Planejamento experimental x x x x x Dessecação x x x x x Amostragem de solo x x x x x x x x Semeadura Soja x x x Semeadura Milho Milho Brachiaria x x Tratos culturais Soja Milho x x x x x x x x x x Colheita Soja Milho x x x x x x Análises Laboratoriais x x x Sensoriamento Remoto Aéreo x x x x x x x x x x Processamento de imagens x x Análise de dados x x x x x x x x x x x x Escrita x x x x x x x x x x x x 18 REFERÊNCIAS BOLFE E L SANO Edson Eyji CAMPOS Silvia Kanadani Dinâmica agrícola no cerrado análises e projeções Embrapa Informática AgropecuáriaLivro científico ALICE 2020 BONFATTI B R HARTEMINK A E GIASSON E TORNQUIST C G ADHIKARI K Digital mapping of soil carbon in a viticultural region of Southern Brazil Geoderma v261 p 204221 2016 CARVALHO JLN RAUCCI GS FRAZÃO LA CERRI CEP CERRI CC Crop pasture rotation A strategy to reduce soil greenhouse gas emissions in the Brazilian Cerrado Agriculture Ecosystems and Environment v 183 p 167175 2014 CARVALHO JLN CERRI CEP FEIGEL BJ PICCOLO MC GODINHO VP CERRI CC Carbon sequestration in agricultural soils in the Cerrado region of the Brazil Amazon Soil and Tillage Research v 103 p342349 2009 CSILLIK O KUMAR P MASCARO J OSHEA T ASNER G P Monitoring tropical forest carbon stocks and emissions using Planet satellite data Scientific reports v 9 n 1 p 112 2019 CLARK R N RENCZ A N Spectroscopy of rocks and minerals and principles of spectroscopy Manual of remote sensing v 3 p 358 1999 DUNCAN C OWEN H J THOMPSON J R KOLDEWEY H J PRIMAVERA J H PETTORELLI N Satellite remote sensing to monitor mangrove forest resilience and resistance to sea level rise Methods in Ecology and Evolution v9 n8 p1837 1852 2018 DONAGEMA Guilherme Kangussú et al Manual de métodos de análise de solo Embrapa SolosDocumentos INFOTECAE 2011 DOTTO A C Soil VISNIR Spectroscopy Predictive Potential and the Development of a Graphical User Interface in R Federal University of Santa Maria Doctoral Thesis Santa Maria f 112 Brazil 2017 DOTTO A C DALMOLIN R S D TEN CATEN A GRUNWALD S A systematic study on the application of scattercorrective and spectral derivative preprocessing for multivariate prediction of soil organic carbon by VisNIR spectra Geoderma Amsterdam v 314 p 262274 2018 DOTTO A C DALMOLIN R S D CATEN A T GRIS D J RUIZ L F CAlradSpectra a Quantification Tool for Soil Properties Using Spectroscopic Data in R Rev Bras Revista Brasileira de Ciência do Solo v 43 2019 DOTTO A C DALMOLIN R S D PEDRON F D A CATEN A T RUIZ L F C Mapeamento digital de atributos granulometria e matéria orgânica do solo utilizando espectroscopia de reflectância difusa Revista Brasileira de Ciência do Solo v38 p1663 1671 2014 19 EMBRAPA Empresa brasileira de pesquisa agropecuária Mapeamento de pastagens degradadas no Cerrado internet Brasília DF Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento 2014 acesso em 03 abril 2023 Disponível em httpswwwembrapabrbuscadenoticiasnoticia2361250 embrapamapeiadegradacao daspastagensdocerrado FARIAS J DE MARIMON B S CARVALHO R S L PETTER F A ANDRADE F R MORANDI P S MARIMONJUNIOR B H Survival and growth of native Tachigali vulgaris and exotic Eucalyptus urophylla X Eucalyptus grandis trees in degraded soils with biochar amendment in southern Amazonia Forest Ecology and Management v 368 p 173 182 2016 FAO Food and Agriculture Organization Representante da FAO Brasil apresenta cenário da demanda por alimentos 2017 Disponível em httpwwwfaoorgbrasilnoticiasdetail eventsptc901168 Acesso em 20 jan 2023 GRUSZCZYŃSKI S GRUSZCZYŃSKI W Supporting soil and land assessment with machine learning models using the VisNIR spectral response Geoderma Volume 405 115451 2021 HUANG H ROY D P Characterization of Planetscope0 Planetscope1 surface reflectance and normalized difference vegetation index continuity Science of Remote Sensing v 3 p 100014 2021 HUETE A LIU HQ BATCHILY K LEWEEN W A comparison of vegetation indices over a global set of TM images for EOSMODIS Remote Sensing of Environment v59 p440451 1997 KRUSKAL W H WALLIS W A Use of ranks in onecriterion variance analysis Journal of the American Statistical Association Washington v 47 p 583621 1952 LEMOS R D SANTOS R D Manual de descrição e coleta de solo no campo Manual de descrição e coleta de solo no campo Campinas Sociedade Brasileira de Ciência do Solo v84 1996 LOVATO T MIELNICZUK J BAYER C VEZZANI F Adição de carbono e nitrogênio e sua relação com os estoques no solo e com o rendimento do milho em sistemas de manejo Revista Brasileira de ciência do solo v28 p175187 2004 MARCHÃO R L BRUNET D BECQUER T Predição dos teores de carbono e nitrogênio do solo utilizando espectroscopia de infravermelho próximo Boletim de Pesquisa 2011 NETO M S PICCOLO M C COSTA JR C CERRI C C BERNOUX M Emissão de gases do efeito estufa em diferentes usos da terra no bioma Cerrado Revista Brasileira de Ciência do Solo v35 p 6376 2011 PEROSA B MANZATTO C VICENTE L E KogaVicente A de Araujo L S ASSAD E GURGEL A D C Emissões de gases do efeito estufa pela agricultura de baixa emissão de carbono Embrapa Meio AmbienteArtigo em periódico indexado ALICE 2020 20 PETTER FABIANO ANDRÉ ET AL Carbon stocks in oxisols under agriculture and forest in the southern Amazon of Brazil Geoderma regional v 11 p 5361 2017 PURNAMASARI E KAMAL M WICAKSONO P Comparison of vegetation indices for estimating aboveground mangrove carbon stocks using PlanetScope image Regional Studies in Marine Science v 44 p 101730 2021 R CORE TEAM R a language and environment for statistical computing Version 360 Vienna Austria 2017 SHAPIRO SS WILK MB An analysis of variance test for normality complete samples Biometrika v 52 n 34 p 591611 1965 SOBRAL L F BARRETO M D V Da Silva A J Dos Anjos J L Guia prático para interpretação de resultados de análises de solos Embrapa Tabuleiros Costeiros Documentos INFOTECAE 2015 Disponível em httpswwwinfotecacnptiaembra pabrinfotecabitstreamdoc10429941Doc206pdf acesso em Set 2021 STATISTICA StatSoft Inc STATISTICA Data Analysis Software System 2007 TEIXEIRA P C DONAGEMMA G K FONTANA A TEIXEIRA W G Manual de métodos de análise de solo Brasília Embrapa p 573 2017 VAN DER MEER F D VAN DER WERFF H M A VAN RUITENBEEK F J A Potential of ESAs Sentinel2 for geological applications Remote sensing of environment v 148 p 124133 2014 GARCIA FILHO Danilo P Guia Metodológico Diagnóstico dos Sistemas Agrários Projeto de Cooperação Técnica INCRAFAO Brasília 1999 58 p IBGE Mapa de biomas do Brasil Primeira aproximação 2004 IBGE Mapa de biomas do Brasil Primeira aproximação 2004 Disponível em ftpftpibgegovbrCartaseMapasMapasMurais biomas pdfzip BRADY NC WEIL RR Elementos da Natureza e Propriedades dos Solos 3 ed Porto Alegre Bookman 2010 EMBRAPA Cerrados Boas Práticas para a Conservação do Solo no Bioma Cerrado Planaltina Embrapa Cerrados 2018 INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Monitoramento da Floresta Amazônica Brasileira por Satélite São José dos Campos INPE 2020 ARAGÃO L E O C et al Amazonia and the Anthropocene What is the real case for optimism Global Change Biology v 21 n 2 p 603610 2015 DORAN JW ZEISS MR Soil health and sustainability Advances in Agronomy v 74 p 155 2001 21 GOMES MAF Sustentabilidade dos sistemas agrícolas Viçosa UFV 2012
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Texto de pré-visualização
UNIÃO DAS FACULDADES DE MATO GROSSO UNIFAMA FACULDADE DE MATUPÁ CURSO DE AGRONOMIA ESTUDO DA QUALIDADE DO SOLO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS NO BIOMA CERRADO TRANSIÇÃO E FLORESTA AMAZÔNICA MATHEUS OLIVEIRA MatupáMato Grosso 2023 ESTUDO DA QUALIDADE DO SOLO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS NO BIOMA CERRADO TRANSIÇÃO E FLORESTA AMAZÔNICA Matheus Oliveira Orientador Prof Dra Patrícia Luizão Barbosa MatupáMato Grosso 2023 Projeto de Pesquisa apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso I do Curso de Agronomia da União das Faculdades de Mato Grosso como requisito parcial para apresentação do projeto de pesquisa sob a orientação da Profª Drª Lilian Christian Domingues de Souza SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 3 2 JUSTIFICATIVA 5 3 OBJETIVOS 6 5 METODOLOGIA 8 REFERÊNCIAS 14 3 1 INTRODUÇÃO O ecótono CerradoAmazônia de forma global são semelhantes a Savana Neotropical É a região que mais produz carne e grãos do Brasil país que ocupa a segunda posição na produção global de milho e soja BOLFE et al 2020 O mesmo proporciona um substancial aumento da produção mundial de alimentos e ainda assim apresenta 110 milhões de ha de pastagens degradadas uma vez que o principal modelo de agricultura seguido na região é a monocultura EMBRAPA 2014 No Cerrado na Floresta Amazônica e na zona de transição o ecótono Cerrado Amazônia é comum a utilização do monocultivo de soja seguida pelo milho de segunda safra ou apenas monocultivo de soja no verão EMBRAPA 2014 Esse sistema de produção agrícola é muito utilizado em novas áreas principalmente naquelas que estão sobre os domínios da Floresta Amazônica PETTER et al 2017 Nas últimas décadas verificouse ainda que esta região vem passando por intenso processo de expansão FARIAS et al 2016 É sabido que a agricultura no Brasil tem avançado cada vez mais na direção Norte deixando áreas do Cerrado e adentrando em áreas da Floresta Amazônica FREDDI et al 2017 Apesar da agricultura se enquadrar nas atividades contribuintes para o aumento das emissões de gases de efeito estufa ela também pode ser um dreno de CO2 além de possuir papel significativo na segurança alimentar mundial visto que em 2050 estimase que a população mundial deverá atingir nove bilhões de pessoas FAO 2017 Deste modo a produção em sistemas de cultivo e preparo do solo mais sustentáveis são necessários e iminentes O Brasil firmou voluntariamente o compromisso de reduzir a emissão de gases de efeito estufa GEE Em 2015 o compromisso era de reduzir a emissão de GEE de 2025 a 2030 com a colaboração da agricultura de baixo carbono ABC PEROSA et al 2020 Mediante acordos mundiais existe uma urgência para que novas estratégias de produção de alimentos sejam desenvolvidas objetivando manter um ambiente saudável usando os recursos limitados disponíveis de forma mais sustentável KOONDHAR et al 2020 A rotação de culturas e o sistema de plantio direto configuram uma boa alternativa para manutenção eou acréscimo do carbono do solo promover a ciclagem de nutrientes e proporcionando maior qualidade física química e microbiológica ao solo colaborando para a sustentação da capacidade produtiva dos solos e mitigação da emissão de CO2 para a atmosfera NETO et al 2011 4 Tão importante quanto aportar carbono e fertilidade no solo é metrificar seus balanços positivos ou negativos em períodos de tempo prédefinidos Está prática possibilita entender sistemas e perfis produtivos mais ou menos responsivos à essas práticas além de permitir o monitoramento dos serviços ecossistêmicos prestados nestas localidades Sabendo que existe uma cobrança mundial em minimizar a emissão de GEE e para a utilização sustentável de fertilizantes fazse necessária a identificação de sistemas produtivos capazes de minimizar a emissão de GEE e correta utilização de fertilizantes bem como determinar metodologias escaláveis e confiáveis para mensurar o estoque de carbono e a fertilidade do solo com acurácia baixo custo e em diferentes solos e regiões THIERRY BRUNET 2011 Uma alternativa às análises padrão é uso do sensoriamento remoto que em várias partes do mundo tem crescido de maneira exponencial A utilização do sensoriamento remoto associada às técnicas de geoprocessamento tem se destacado nos estudos para se estimar tanto a biomassa vegetal quanto o carbono no solo e a fertilidade do solo DUNCAN et al 2018 BONFATTI et al2016 11 Problema O presente estudo apresenta como problema a avaliação da qualidade do solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 12 Hipótese São levantadas as seguintes hipóteses neste estudo A composição do solo no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica possui uma quantidade satisfatória de estoques de carbono e fertilidade não necessitando de intervenções A composição do solo no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica possui uma quantidade insatisfatória de estoques de carbono e fertilidade implicando a necessidade de intervenção para a complementação do manejo 5 2 JUSTIFICATIVA A qualidade do solo é de fundamental importância para a produção agrícola e sustentabilidade ambiental nos grandes biomas brasileiros uma vez que através dela é possível indicar a capacidade produtiva do solo a ser avaliado Estudos realizados no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica ainda são escassos e não fornecem informações precisas sobre a qualidade destes solos bem como suas características e peculiaridades Estes espaços são biomas que abrigam grande biodiversidade caracterizados por diferentes tipos de solos com diferentes propriedades físicas químicas e biológicas que influenciam diretamente a produtividade dos sistemas agrícolas Sendo assim a realização deste trabalho tem grande relevância pois auxiliará na preservação dos solos destes biomas e otimização das técnicas de produção para um uso mais eficiente e sustentável destas terras agrícolas Além disso esperase que este trabalho sirva como base para a adoção de técnicas mais eficazes na gestão da qualidade do solo o que consequentemente melhorar a qualidade de vida dos agricultores desses biomas 6 3 OBJETIVOS 31 Objetivo geral Analisar os estoques de carbono e fertilidade do solo em uma área agricultável sob diferentes sistemas de manejo do solo 32 Objetivos específicos 1 Conceituar os sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 2 Identificar as características químicas e físicas que compõem o solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 3 Avaliar a viabilidade de estratégias para melhorar a qualidade do solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 7 4 REFERENCIAL TEÓRICO negrito Caixa alta tamanho 12 41 42 A composição dos assuntos pode ser realizada em seções e subseções descrevendo por meio de revisão bibliográfica baseada em autores renomados no assunto e pesquisas realizadas acerca do tema estudado apresentando uma sequência lógica do tema abordado 8 5 METODOLOGIA 51 Área experimental O estudo será desenvolvido no município de MatupáMT Fazenda Nova Esperança O local amostral localizase sob as coordenadas geográficas 100353 de latitude 545827 de longitude e altitude de 294 m As áreas segundo Köppen e Geiger a classificação do clima é Aw A área em estudo é composta por diferentes manejos do solo textura e teores de matéria orgânica compreendendo níveis baixos médio e alto de matéria orgânica conforme Sobral et al 2015 A área foi selecionada com o objetivo de abranger uma variabilidade de manejo teores de carbono orgânico textura fertilidade do solo entre outras características do solo A área em estudo tem o cultivo de soja e milho estabelecido a mais de 5 anos a fazenda Nova Esperança é uma área de textura média situada do bioma cerrado avaliada com base na classificação do triângulo textural conforme Lemos e Santos 1996 52 Parcela experimental A área em estudo foi escolhida para ser comparada quanto a influência do manejo do solo no teor de carbono e fertilidade até a profundidade de 030 m Sendo delimitado uma área amostral de 50 ha por sistema de produção sendo eles soja e milho safrinha soja e milho consorciado com braquiária e sojabraquiária Serão realizadas coletas de amostras deformadas e indeformadas Para amostras deformadas a coleta será realizada de forma estratificada em todos os pontos compreendendo as camadas 0010 010020 020030 m as amostras serão coletadas com pá de corte nas trincheiras Como referência serão coletados dez pontos na área contemplando todas as profundidades As amostras indeformadas serão coletadas com amostrador de koppec com anéis volumétricos de volume conhecido 100 cm³ de forma estratificada e contemplando as camadas médias das profundidades de 0010 010020 020030 m Os anéis volumétricos com conteúdo de solo passarão pelo processo de secagem em estufa a 105C por 48 horas serão pesados em balança de precisão 1 mg após serem pesados será realizado o cálculo de densidade do solo e fertilidade do solo conforme proposta por Teixeira et al 2017 o estoque de carbono EC Carvalho et al 2009 9 Análises laboratoriais No laboratório as amostras deformadas passarão pelo processo de secagem ao ar Terra fina seca ao ar serão destorroadas e passadas em peneira com malha de malha de 2 mm Para análise de carbono orgânico total COT e fertilidade do solo textura macro e micronutrientes serão pesados cerca de 02 gramas de solo acondicionado em capsula de estanho consumível e fechadas de forma manual e inseridas no analisador por método de combustão via seca realizado no analisador elementar LECO Para determinação da densidade aparente do solo Ds as amostras dos cilindros foram secas em estufa a 105C por 48 horas e pesadas em balança de precisão e o cálculo feito com a metodologia de Teixeira et al 2017 Após a obtenção dos valores de densidade do solo determinase o EC corrigindo a camada de estudo conforme a equação proposta por Carvalho et al 2009 As análises de atributos químicos e físicos serão disponibilizados pela Santos Lab Assessoria e consultoria LTDA Para verificação da hipótese da relação de carbono e fertilidade no solo pelo aporte de palhada será levantado dados de sensoriamento remoto das três fazendas EVI contemplando toda a série histórica 1984 2020 dos satélites LANDSAT O EVI um índice que indica o vigor da vegetação calculado com base nas informações espectrais da banda do infravermelho próximo vermelho e da faixa do azul possibilita o monitoramento da biomassa vegetal por meio da redução de substrato do dossel e da influência da atmosfera HUETE et al1997 Sensoriamento Remoto Próximo O sensor remoto próximo utilizado será o Veris 3150 Veris Technologies Inc Salina Kansas KSEUA EspectrofotômetroShankVisNIR figura 1 ele é capaz de adquirir informações de refletância do solo em duas faixas do espectro eletromagnético faixa do visível VIS 350 e 700nm e infravermelho próximo NIR 700 e 2223 mm com resolução espectral de 8nm As leituras poderão ser realizadas modo bancada figura 1 10 FIGURA 1 Amostra de solo sendo processada no espectrofotoradiometro Véris 3150 em modo bancada para obtenção das curvas espectrais Fonte Autor 2023 Sensoriamento Remoto Aéreo Para obtenção das imagens por sensoriamento remoto aéreo será utilizado o Veículo Aéreo Não Tripulado VANT Carcará II da empresa Santos Lab usado para mapear e realizar imageamento aéreo a fim de obter informações de áreas extensas possui capacidade de voos até 90 minutos O VANT é fabricado no Brasil e apresenta compatibilidade com os principais sensores e câmeras Será acoplada ao VANT uma câmera multiespectal da marca MicaSense que conta com cinco bandas espectrais estreitas de alta resolução 8 cm pixel a 400 pés capturadas durante um voo azul com centro de 475 nm largura de banda de 32 nm verde com centro de 560 nm largura de banda de 27 nm vermelha com centro de 668 nm largura de banda de 14 nm rededge com centro de 717 nm largura de banda de 12 nm e infra vermelho próximo com centro 842 nm largura de banda de 57 nm Sensoriamento Remoto Orbital Os sensores orbitais utilizados serão o satélite Sentinel 2 e Planet O satélite Sentinel 2 possui um sensor multiespectral de resolução espacial média e contém um sensor com 13 bandas espectrais de alta e média resolução espacial 10 20 e 60 m e 12 bits de resolução radiométrica ESA 2018 conseguindo alcançar uma alta resolução temporal 10 dias ou então 5 dias com dois satélites que garante a continuidade dos dados necessários para o monitoramento geral da terra VAN DER MEER et al 2014 A constelação da PlanetScope possui em torno de 120 satélites gerando imagens do planeta diariamente são geradas imagens de 150 milhões km² por dia este satélite possui resolução espacial média de 3 metros resolução radiométrica de 12 bits oferece 04 bandas 11 espectrais no visível e infravermelho PLANET 2018 A aquisição das imagens Planet será por meio da disponibilização gratuita do programa de educação e pesquisa da Planet Processamento das imagens Para o satélite Planet serão adquiridas imagens para a área de estudo e imagens do satélite Sentinel 2 abrangendo o período de julho de 2023 a dezembro de 2023 A área será sobrevoada com o carcará 2 no período da safra de soja de 2023 Após a aquisição das imagens tanto dos sensores orbitais quanto do sensor aéreo as mesmas passarão pelo processo do cálculo do índice vegetativo NDVI Índice de Vegetação da Diferença Normalizada Este cálculo é realizado com as bandas do vermelho e do infravermelho próximo o cálculo foi processado do software Qgis 3202 Calibração e validação de modelos Das amostras destinadas a análises tradicional e espectral 70 deveram ser destinadas à calibração e 30 para validação Serão obtidos espectros eletromagnéticos nos comprimentos de onda VisNIR e SWIR para o Véris Na etapa de calibração serão realizados diferentes préprocessamentos e métodos de modelagem com objetivo principal de se obter modelos com os melhores ajustes e acurácias Os modelos poderão ser gerados através do uso da interface gráfica Alrad spectra DOTTO 2019 no software R CORE TEAM 2017 Os modelos sugeridos para teste Support Vector Machine SVM Gaussian Process Regression GPR Partial Least Square Regression PLSR e multiple linear regression MLR com sistema de validação cruzada Os modelos devem ser aplicados utilizando o conjunto de dados de validação A relação entre valores observados e preditos deve ser analisada pelos índices coeficiente de determinação R2 raiz quadrada do erro médio RMSE e razão do desempenho pela distância interquartil RPIQ GRUSZCZYŃSKI 2021 Com base nos resultados dos parâmetros estatísticos poderá ser escolhido o modelo melhor para posteriormente realizar o mapeamento E assim fazer os mapas em que para este mapeamento podese utilizar o software ArcGis Análises estatísticas Para análise estatística da área será realizado o teste de ShapiroWilk 1965 caso os dados não sigam a distribuição normal será feito o teste de comparação utilizando o teste proposto por KruskalWallis 1952 ao nível de significância de 5 12 Orçamento O projeto será realizado em parceria com a Santos Lab Assessoria e Consultoria LTDA 6 RESULTADOS ESPERADOS negrito Caixa alta tamanho 12 13 Neste tópico deve ser apresentada uma descrição sucinta dos resultados que se espera conseguir com os objetivos e a metodologia proposta A descrição detalhada dos resultados finais deverá ser apresentada no TCC 7 CRONOGRAMA 14 Tabela 1 Cronograma de execução Atividades 2023 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Planejamento experimental x x x x x Dessecação x x x x x Amostragem de solo x x x x x x x x Semeadura Soja x x x Semeadura Milho Milho Brachiaria x x Tratos culturais Soja Milho x x x x x x x x x x Colheita Soja Milho x x x x x x Análises Laboratoriais x x x Sensoriamento Remoto Aéreo x x x x x x x x x x Processamento de imagens x x Análise de dados x x x x x x x x x x x x Escrita x x x x x x x x x x x x REFERÊNCIAS BOLFE E L SANO Edson Eyji CAMPOS Silvia Kanadani Dinâmica agrícola no cerrado análises e projeções Embrapa Informática AgropecuáriaLivro científico ALICE 2020 15 BONFATTI B R HARTEMINK A E GIASSON E TORNQUIST C G ADHIKARI K Digital mapping of soil carbon in a viticultural region of Southern Brazil Geoderma v261 p 204221 2016 CARVALHO JLN RAUCCI GS FRAZÃO LA CERRI CEP CERRI CC Crop pasture rotation A strategy to reduce soil greenhouse gas emissions in the Brazilian Cerrado Agriculture Ecosystems and Environment v 183 p 167175 2014 CARVALHO JLN CERRI CEP FEIGEL BJ PICCOLO MC GODINHO VP CERRI CC Carbon sequestration in agricultural soils in the Cerrado region of the Brazil Amazon Soil and Tillage Research v 103 p342349 2009 CSILLIK O KUMAR P MASCARO J OSHEA T ASNER G P Monitoring tropical forest carbon stocks and emissions using Planet satellite data Scientific reports v 9 n 1 p 112 2019 CLARK R N RENCZ A N Spectroscopy of rocks and minerals and principles of spectroscopy Manual of remote sensing v 3 p 358 1999 DUNCAN C OWEN H J THOMPSON J R KOLDEWEY H J PRIMAVERA J H PETTORELLI N Satellite remote sensing to monitor mangrove forest resilience and resistance to sea level rise Methods in Ecology and Evolution v9 n8 p1837 1852 2018 DONAGEMA Guilherme Kangussú et al Manual de métodos de análise de solo Embrapa SolosDocumentos INFOTECAE 2011 DOTTO A C Soil VISNIR Spectroscopy Predictive Potential and the Development of a Graphical User Interface in R Federal University of Santa Maria Doctoral Thesis Santa Maria f 112 Brazil 2017 DOTTO A C DALMOLIN R S D TEN CATEN A GRUNWALD S A systematic study on the application of scattercorrective and spectral derivative preprocessing for multivariate prediction of soil organic carbon by VisNIR spectra Geoderma Amsterdam v 314 p 262274 2018 DOTTO A C DALMOLIN R S D CATEN A T GRIS D J RUIZ L F CAlradSpectra a Quantification Tool for Soil Properties Using Spectroscopic Data in R Rev Bras Revista Brasileira de Ciência do Solo v 43 2019 DOTTO A C DALMOLIN R S D PEDRON F D A CATEN A T RUIZ L F C Mapeamento digital de atributos granulometria e matéria orgânica do solo utilizando espectroscopia de reflectância difusa Revista Brasileira de Ciência do Solo v38 p1663 1671 2014 16 EMBRAPA Empresa brasileira de pesquisa agropecuária Mapeamento de pastagens degradadas no Cerrado internet Brasília DF Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento 2014 acesso em 03 abril 2023 Disponível em httpswwwembrapabrbuscadenoticiasnoticia2361250 embrapamapeiadegradacao daspastagensdocerrado FARIAS J DE MARIMON B S CARVALHO R S L PETTER F A ANDRADE F R MORANDI P S MARIMONJUNIOR B H Survival and growth of native Tachigali vulgaris and exotic Eucalyptus urophylla X Eucalyptus grandis trees in degraded soils with biochar amendment in southern Amazonia Forest Ecology and Management v 368 p 173 182 2016 FAO Food and Agriculture Organization Representante da FAO Brasil apresenta cenário da demanda por alimentos 2017 Disponível em httpwwwfaoorgbrasilnoticiasdetail eventsptc901168 Acesso em 20 jan 2023 GRUSZCZYŃSKI S GRUSZCZYŃSKI W Supporting soil and land assessment with machine learning models using the VisNIR spectral response Geoderma Volume 405 115451 2021 HUANG H ROY D P Characterization of Planetscope0 Planetscope1 surface reflectance and normalized difference vegetation index continuity Science of Remote Sensing v 3 p 100014 2021 HUETE A LIU HQ BATCHILY K LEWEEN W A comparison of vegetation indices over a global set of TM images for EOSMODIS Remote Sensing of Environment v59 p440451 1997 KRUSKAL W H WALLIS W A Use of ranks in onecriterion variance analysis Journal of the American Statistical Association Washington v 47 p 583621 1952 LEMOS R D SANTOS R D Manual de descrição e coleta de solo no campo Manual de descrição e coleta de solo no campo Campinas Sociedade Brasileira de Ciência do Solo v84 1996 LOVATO T MIELNICZUK J BAYER C VEZZANI F Adição de carbono e nitrogênio e sua relação com os estoques no solo e com o rendimento do milho em sistemas de manejo Revista Brasileira de ciência do solo v28 p175187 2004 MARCHÃO R L BRUNET D BECQUER T Predição dos teores de carbono e nitrogênio do solo utilizando espectroscopia de infravermelho próximo Boletim de Pesquisa 2011 NETO M S PICCOLO M C COSTA JR C CERRI C C BERNOUX M Emissão de gases do efeito estufa em diferentes usos da terra no bioma Cerrado Revista Brasileira de Ciência do Solo v35 p 6376 2011 PEROSA B MANZATTO C VICENTE L E KogaVicente A de Araujo L S ASSAD E GURGEL A D C Emissões de gases do efeito estufa pela agricultura de baixa emissão de carbono Embrapa Meio AmbienteArtigo em periódico indexado ALICE 2020 17 PETTER FABIANO ANDRÉ ET AL Carbon stocks in oxisols under agriculture and forest in the southern Amazon of Brazil Geoderma regional v 11 p 5361 2017 PURNAMASARI E KAMAL M WICAKSONO P Comparison of vegetation indices for estimating aboveground mangrove carbon stocks using PlanetScope image Regional Studies in Marine Science v 44 p 101730 2021 R CORE TEAM R a language and environment for statistical computing Version 360 Vienna Austria 2017 SHAPIRO SS WILK MB An analysis of variance test for normality complete samples Biometrika v 52 n 34 p 591611 1965 SOBRAL L F BARRETO M D V Da Silva A J Dos Anjos J L Guia prático para interpretação de resultados de análises de solos Embrapa Tabuleiros Costeiros Documentos INFOTECAE 2015 Disponível em httpswwwinfotecacnptiaembra pabrinfotecabitstreamdoc10429941Doc206pdf acesso em Set 2021 STATISTICA StatSoft Inc STATISTICA Data Analysis Software System 2007 TEIXEIRA P C DONAGEMMA G K FONTANA A TEIXEIRA W G Manual de métodos de análise de solo Brasília Embrapa p 573 2017 VAN DER MEER F D VAN DER WERFF H M A VAN RUITENBEEK F J A Potential of ESAs Sentinel2 for geological applications Remote sensing of environment v 148 p 124133 2014 UNIÃO DAS FACULDADES DE MATO GROSSO UNIFAMA FACULDADE DE MATUPÁ CURSO DE AGRONOMIA ESTUDO DA QUALIDADE DO SOLO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS NO BIOMA CERRADO TRANSIÇÃO E FLORESTA AMAZÔNICA MATHEUS OLIVEIRA MatupáMato Grosso 2023 ESTUDO DA QUALIDADE DO SOLO EM SISTEMAS AGRÍCOLAS NO BIOMA CERRADO TRANSIÇÃO E FLORESTA AMAZÔNICA Matheus Oliveira Orientador Prof Dra Patrícia Luizão Barbosa MatupáMato Grosso 2023 Projeto de Pesquisa apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso I do Curso de Agronomia da União das Faculdades de Mato Grosso como requisito parcial para apresentação do projeto de pesquisa sob a orientação da Profª Drª Lilian Christian Domingues de Souza Sumário 1 INTRODUÇÃO 3 2 JUSTIFICATIVA 5 3 OBJETIVOS 6 31 Objetivo geral 6 32 Objetivos específicos 6 4 REFERENCIAL TEÓRICO 7 41 Sistemas Agrícolas 7 42 Qualidade do Solo 8 43 A prática agricultável nos biomas Cerrado Transição e Amazônia 9 4 METODOLOGIA 10 41 Área experimental 10 42 Parcela experimental 11 43 Análises laboratoriais 12 44 Sensoriamento Remoto Próximo 12 45 Sensoriamento Remoto Aéreo 13 46 Sensoriamento Remoto Orbital 13 47 Processamento das imagens 14 48 Calibração e validação de modelos 14 49 Análises estatísticas 15 410 Orçamento 15 5 RESULTADOS ESPERADOS 16 6 CRONOGRAMA 17 REFERÊNCIAS 18 3 1 INTRODUÇÃO O ecótono CerradoAmazônia de forma global são semelhantes a Savana Neotropical É a região que mais produz carne e grãos do Brasil país que ocupa a segunda posição na produção global de milho e soja BOLFE et al 2020 O mesmo proporciona um substancial aumento da produção mundial de alimentos e ainda assim apresenta 110 milhões de ha de pastagens degradadas uma vez que o principal modelo de agricultura seguido na região é a monocultura EMBRAPA 2014 No Cerrado na Floresta Amazônica e na zona de transição o ecótono Cerrado Amazônia é comum a utilização do monocultivo de soja seguida pelo milho de segunda safra ou apenas monocultivo de soja no verão EMBRAPA 2014 Esse sistema de produção agrícola é muito utilizado em novas áreas principalmente naquelas que estão sobre os domínios da Floresta Amazônica PETTER et al 2017 Nas últimas décadas verificouse ainda que esta região vem passando por intenso processo de expansão FARIAS et al 2016 É sabido que a agricultura no Brasil tem avançado cada vez mais na direção Norte deixando áreas do Cerrado e adentrando em áreas da Floresta Amazônica FREDDI et al 2017 Apesar da agricultura se enquadrar nas atividades contribuintes para o aumento das emissões de gases de efeito estufa ela também pode ser um dreno de CO2 além de possuir papel significativo na segurança alimentar mundial visto que em 2050 estimase que a população mundial deverá atingir nove bilhões de pessoas FAO 2017 Deste modo a produção em sistemas de cultivo e preparo do solo mais sustentáveis são necessários e iminentes O Brasil firmou voluntariamente o compromisso de reduzir a emissão de gases de efeito estufa GEE Em 2015 o compromisso era de reduzir a emissão de GEE de 2025 a 2030 com a colaboração da agricultura de baixo carbono ABC PEROSA et al 2020 Mediante acordos mundiais existe uma urgência para que novas estratégias de produção de alimentos sejam desenvolvidas objetivando manter um ambiente saudável usando os recursos limitados disponíveis de forma mais sustentável KOONDHAR et al 2020 A rotação de culturas e o sistema de plantio direto configuram uma boa alternativa para manutenção eou acréscimo do carbono do solo promover a ciclagem de nutrientes e proporcionando maior qualidade física química e microbiológica ao solo colaborando para a sustentação da capacidade produtiva dos solos e mitigação da emissão de CO2 para a atmosfera NETO et al 2011 4 Tão importante quanto aportar carbono e fertilidade no solo é metrificar seus balanços positivos ou negativos em períodos de tempo prédefinidos Está prática possibilita entender sistemas e perfis produtivos mais ou menos responsivos à essas práticas além de permitir o monitoramento dos serviços ecossistêmicos prestados nestas localidades Sabendo que existe uma cobrança mundial em minimizar a emissão de GEE e para a utilização sustentável de fertilizantes fazse necessária a identificação de sistemas produtivos capazes de minimizar a emissão de GEE e correta utilização de fertilizantes bem como determinar metodologias escaláveis e confiáveis para mensurar o estoque de carbono e a fertilidade do solo com acurácia baixo custo e em diferentes solos e regiões THIERRY BRUNET 2011 Uma alternativa às análises padrão é uso do sensoriamento remoto que em várias partes do mundo tem crescido de maneira exponencial A utilização do sensoriamento remoto associada às técnicas de geoprocessamento tem se destacado nos estudos para se estimar tanto a biomassa vegetal quanto o carbono no solo e a fertilidade do solo DUNCAN et al 2018 BONFATTI et al2016 11 Problema O presente estudo apresenta como problema a avaliação da qualidade do solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 12 Hipótese São levantadas as seguintes hipóteses neste estudo A composição do solo no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica possui uma quantidade satisfatória de estoques de carbono e fertilidade não necessitando de intervenções A composição do solo no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica possui uma quantidade insatisfatória de estoques de carbono e fertilidade implicando a necessidade de intervenção para a complementação do manejo 5 2 JUSTIFICATIVA A qualidade do solo é de fundamental importância para a produção agrícola e sustentabilidade ambiental nos grandes biomas brasileiros uma vez que através dela é possível indicar a capacidade produtiva do solo a ser avaliado Estudos realizados no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica ainda são escassos e não fornecem informações precisas sobre a qualidade destes solos bem como suas características e peculiaridades Estes espaços são biomas que abrigam grande biodiversidade caracterizados por diferentes tipos de solos com diferentes propriedades físicas químicas e biológicas que influenciam diretamente a produtividade dos sistemas agrícolas Sendo assim a realização deste trabalho tem grande relevância pois auxiliará na preservação dos solos destes biomas e otimização das técnicas de produção para um uso mais eficiente e sustentável destas terras agrícolas Além disso esperase que este trabalho sirva como base para a adoção de técnicas mais eficazes na gestão da qualidade do solo o que consequentemente melhorar a qualidade de vida dos agricultores desses biomas 6 3 OBJETIVOS 31 Objetivo geral Analisar os estoques de carbono e fertilidade do solo em uma área agricultável sob diferentes sistemas de manejo do solo 32 Objetivos específicos 1 Conceituar os sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 2 Identificar as características químicas e físicas que compõem o solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 3 Avaliar a viabilidade de estratégias para melhorar a qualidade do solo em sistemas agrícolas no bioma Cerrado Transição e Floresta Amazônica 7 4 REFERENCIAL TEÓRICO 41 Sistemas Agrícolas Sistemas agrícolas são conjuntos de práticas técnicas e métodos utilizados na produção de alimentos e outros produtos agrícolas Eles são fundamentais para garantir a segurança alimentar para fornecer recursos naturais renováveis e para promover o desenvolvimento sustentável Desse modo é pertinente destacar alguns pontos acerca desse modelo agroindustrial Nessa ótica é importante considerar a diversidade dos sistemas agrícolas Existem diferentes abordagens desde a agricultura convencional que utiliza insumos químicos e tecnologias modernas até a agricultura orgânica que prioriza práticas mais naturais e sustentáveis Além disso existem sistemas agrícolas de subsistência com foco na produção local e no atendimento das necessidades básicas das comunidades rurais GARCIA FILHO 1999 Um outro aspecto relevante é a importância da sustentabilidade nos sistemas agrícolas Os sistemas agrícolas sustentáveis buscam equilibrar a produção de alimentos com a conservação do meio ambiente Isso inclui a adoção de práticas como o manejo integrado de pragas a rotação de culturas o uso eficiente da água e a preservação da biodiversidade A sustentabilidade agrícola também se preocupa com a saúde do solo evitando a degradação e promovendo a fertilidade a longo prazo GOMES 2012 Ainda convém frisar a relevância da tecnologia aplicada aos sistemas agrícolas visto que nas últimas décadas houve avanços significativos no uso de tecnologias no campo como a agricultura de precisão o monitoramento remoto a automação e o uso de drones Essas tecnologias permitem um manejo mais eficiente e preciso das culturas aumentando a produtividade e reduzindo o uso de recursos naturais GARCIA FILHO 1999 Além disso os sistemas agrícolas têm um impacto direto na economia A agricultura é uma das principais atividades econômicas em muitos países contribuindo para o emprego e o crescimento econômico Os sistemas agrícolas eficientes e sustentáveis podem melhorar a renda dos agricultores e promover o desenvolvimento rural GOMES 2012 Apesar disso esses sistemas enfrentam diversos desafios por exemplo a garantia da segurança alimentar dado que o mundo está em constante crescimento populacional Isso porque os sistemas agrícolas precisam ser capazes de produzir alimentos em quantidade suficiente para atender às necessidades da população sem comprometer a qualidade e a segurança dos alimentos IBGE 2004 Tendo isso em vista outro desafio é a mitigação dos impactos ambientais causados pela agricultura A utilização intensiva de agroquímicos o desmatamento e a emissão de gases de efeito estufa são questões que precisam ser abordadas A busca por práticas agrícolas mais sustentáveis e a adoção de tecnologias ambientalmente amigáveis são fundamentais para minimizar esses impactos A gestão dos recursos hídricos também é um aspecto crucial nos sistemas agrícolas A escassez de água em algumas regiões exige o uso eficiente desse recurso na agricultura O desenvolvimento de técnicas de irrigação sustentável como a irrigação por gotejamento e o 8 manejo adequado dos sistemas de drenagem são essenciais para garantir o acesso à água para a produção agrícola VENERGAS SIAU 1994 Além disso a adoção de práticas de agricultura de conservação é fundamental para a preservação da biodiversidade e dos ecossistemas naturais A proteção das áreas de mata nativa a criação de corredores ecológicos e a promoção da agricultura familiar são estratégias que contribuem para a conservação da natureza e a manutenção da segurança alimentar VENERGAS SIAU 1994 Desse modo a conscientização e a educação dos agricultores e da sociedade em geral sobre a importância dos sistemas agrícolas sustentáveis são essenciais A disseminação de conhecimento o incentivo à adoção de boas práticas agrícolas e o apoio às políticas públicas que promovam a sustentabilidade são passos importantes para garantir a preservação dos sistemas agrícolas e o bemestar das comunidades rurais 42 Qualidade do Solo A qualidade do solo é um aspecto crucial para o sucesso da agricultura O solo saudável e fértil fornece os nutrientes necessários para o crescimento das plantas retém água de maneira adequada e abriga uma diversidade de organismos benéficos Nesse contexto é pertinente compreender a importância da qualidade do solo e as práticas que podem ser adotadas para mantêla Um dos fatores mais importantes para a qualidade do solo é a sua fertilidade Um solo fértil contém os nutrientes necessários para o desenvolvimento das plantas como nitrogênio fósforo e potássio bem como micronutrientes essenciais A adição de matéria orgânica por meio do uso de adubos orgânicos compostagem e rotação de culturas contribui para a melhoria da fertilidade do solo BRADY WEIL 2010 Além disso a estrutura do solo desempenha um papel fundamental na qualidade do solo A estrutura do solo referese à forma como as partículas do solo se agrupam afetando a capacidade de retenção de água e de circulação de ar Um solo bem estruturado permite o desenvolvimento saudável das raízes das plantas e facilita a absorção de nutrientes e água Práticas como o cultivo mínimo o plantio direto e a cobertura do solo com palhada contribuem para a melhoria da estrutura do solo DORAN 2001 Tendo isso em vista a conservação do solo é fundamental para a qualidade do solo na agricultura A erosão do solo causada pelo vento ou pela água pode levar à perda de nutrientes e à degradação da camada superficial do solo A adoção de práticas de conservação como a construção de terraços a terraceamento o plantio em curvas de nível e o uso de sistemas agroflorestais ajuda a reduzir a erosão e a preservar a camada fértil do solo BRADY WEIL 2010 É prudente destacar ainda que a qualidade do solo está diretamente relacionada à saúde e à diversidade dos organismos presentes Os microrganismos benéficos como as bactérias fixadoras de nitrogênio e os fungos micorrízicos desempenham papéis importantes na ciclagem de nutrientes e na promoção da saúde das plantas A utilização de práticas que incentivem a biodiversidade do solo como a rotação de culturas o uso de adubos verdes e a 9 aplicação de biofertilizantes contribui para a melhoria da qualidade do solo EMBRAPA 2018 A monitorização da qualidade do solo também é essencial para a agricultura A análise regular do solo por meio de testes químicos e físicos permite avaliar os níveis de nutrientes o pH e outras características importantes do solo Com base nessas informações podem ser realizadas correções e ajustes adequados garantindo a saúde do solo e o sucesso das culturas Finalmente a educação e a conscientização dos agricultores sobre a importância da qualidade do solo são fundamentais A disseminação de conhecimento sobre práticas agrícolas sustentáveis a capacitação em técnicas de manejo do solo e a troca de experiências entre os agricultores são passos importantes para promover a conservação e a melhoria contínua da qualidade do solo na agricultura 43 A prática agricultável nos biomas Cerrado Transição e Amazônia A prática agrícola nos biomas Cerrado Transição e Amazônia apresenta desafios específicos devido às características naturais dessas regiões Neste texto exploraremos como a agricultura tem sido desenvolvida nesses biomas e as questões relacionadas a essa prática No bioma Cerrado conhecido por sua vegetação de savana a agricultura tem se expandido significativamente nas últimas décadas Essa região é reconhecida como uma das principais fronteiras agrícolas do Brasil devido à fertilidade do solo e à disponibilidade de terras No entanto a expansão agrícola no Cerrado tem levado ao desmatamento e à degradação ambiental resultando na perda de biodiversidade e no comprometimento dos serviços ecossistêmicos A adoção de práticas sustentáveis como a integração lavourapecuária floresta ILPF a recuperação de áreas degradadas e o uso de tecnologias de conservação do solo são fundamentais para conciliar a produção agrícola com a conservação do bioma Na região de transição entre o Cerrado e a Amazônia conhecida como bioma de Transição a agricultura também tem ganhado espaço Essa área possui solos férteis e é caracterizada por um clima mais úmido o que favorece o desenvolvimento de culturas como soja milho e arroz No entanto a expansão agrícola nessa região tem causado desmatamento e pressão sobre os recursos naturais A adoção de práticas sustentáveis como a agroecologia a conservação de áreas de vegetação nativa e a proteção dos recursos hídricos são fundamentais para garantir a sustentabilidade agrícola nessa área de transição EMBRAPA 2014 Já na Amazônia o desafio da prática agrícola está intimamente ligado à preservação da floresta tropical e ao combate ao desmatamento ilegal A agricultura na Amazônia é caracterizada principalmente pelo cultivo de culturas como a soja o milho e a pecuária extensiva No entanto o desmatamento associado à expansão agrícola é uma grande preocupação devido aos impactos ambientais negativos como a perda de biodiversidade a emissão de gases de efeito estufa e a degradação do solo INPE 2020 A implementação de políticas de fiscalização e controle aliadas à promoção de práticas sustentáveis como a agrofloresta o manejo florestal sustentável e o incentivo à produção agroecológica são essenciais para garantir a preservação da Amazônia e a produção agrícola sustentável na região ARAGÃO et al 2015 10 Em resumo a prática agrícola nos biomas Cerrado Transição e Amazônia enfrenta desafios significativos relacionados à conservação ambiental ao desmatamento e à degradação do solo A adoção de práticas sustentáveis a proteção das áreas de vegetação nativa e a implementação de políticas adequadas são essenciais para conciliar a produção agrícola com a preservação desses biomas e garantir a sustentabilidade 4 METODOLOGIA 41 Área experimental O estudo será desenvolvido no município de MatupáMT Fazenda Nova Esperança O local amostral localizase sob as coordenadas geográficas 100353 de latitude 545827 de longitude e altitude de 294 m As áreas segundo Köppen e Geiger a classificação do clima é Aw A área em estudo é composta por diferentes manejos do solo textura e teores de matéria orgânica compreendendo níveis baixos médio e alto 11 de matéria orgânica conforme Sobral et al 2015 A área foi selecionada com o objetivo de abranger uma variabilidade de manejo teores de carbono orgânico textura fertilidade do solo entre outras características do solo A área em estudo tem o cultivo de soja e milho estabelecido a mais de 5 anos a fazenda Nova Esperança é uma área de textura média situada do bioma cerrado avaliada com base na classificação do triângulo textural conforme Lemos e Santos 1996 42 Parcela experimental A área em estudo foi escolhida para ser comparada quanto a influência do manejo do solo no teor de carbono e fertilidade até a profundidade de 030 m Sendo delimitado uma área amostral de 50 ha por sistema de produção sendo eles soja e milho safrinha soja e milho consorciado com braquiária e sojabraquiária Serão realizadas coletas de amostras deformadas e indeformadas Para amostras deformadas a coleta será realizada de forma estratificada em todos os pontos compreendendo as camadas 0010 010020 020030 m as amostras serão coletadas com pá de corte nas trincheiras Como referência serão coletados dez pontos na área contemplando todas as profundidades As amostras indeformadas serão coletadas com amostrador de koppec com anéis volumétricos de volume conhecido 100 cm³ de forma estratificada e contemplando as camadas médias das profundidades de 0010 010020 020030 m Os anéis volumétricos com conteúdo de solo passarão pelo processo de secagem em estufa a 105C por 48 horas serão pesados em balança de precisão 1 mg após serem pesados será realizado o cálculo de densidade do solo e fertilidade do solo conforme proposta por Teixeira et al 2017 o estoque de carbono EC Carvalho et al 2009 12 43 Análises laboratoriais No laboratório as amostras deformadas passarão pelo processo de secagem ao ar Terra fina seca ao ar serão destorroadas e passadas em peneira com malha de malha de 2 mm Para análise de carbono orgânico total COT e fertilidade do solo textura macro e micronutrientes serão pesados cerca de 02 gramas de solo acondicionado em capsula de estanho consumível e fechadas de forma manual e inseridas no analisador por método de combustão via seca realizado no analisador elementar LECO Para determinação da densidade aparente do solo Ds as amostras dos cilindros foram secas em estufa a 105C por 48 horas e pesadas em balança de precisão e o cálculo feito com a metodologia de Teixeira et al 2017 Após a obtenção dos valores de densidade do solo determinase o EC corrigindo a camada de estudo conforme a equação proposta por Carvalho et al 2009 As análises de atributos químicos e físicos serão disponibilizados pela Santos Lab Assessoria e consultoria LTDA Para verificação da hipótese da relação de carbono e fertilidade no solo pelo aporte de palhada será levantado dados de sensoriamento remoto das três fazendas EVI contemplando toda a série histórica 1984 2020 dos satélites LANDSAT O EVI um índice que indica o vigor da vegetação calculado com base nas informações espectrais da banda do infravermelho próximo vermelho e da faixa do azul possibilita o monitoramento da biomassa vegetal por meio da redução de substrato do dossel e da influência da atmosfera HUETE et al1997 44 Sensoriamento Remoto Próximo O sensor remoto próximo utilizado será o Veris 3150 Veris Technologies Inc Salina Kansas KSEUA EspectrofotômetroShankVisNIR figura 1 ele é capaz de adquirir informações de refletância do solo em duas faixas do espectro eletromagnético faixa do visível VIS 350 e 700nm e infravermelho próximo NIR 700 e 2223 mm com resolução espectral de 8nm As leituras poderão ser realizadas modo bancada figura 1 13 FIGURA 1 Amostra de solo sendo processada no espectrofotoradiometro Véris 3150 em modo bancada para obtenção das curvas espectrais Fonte Autor 2023 45 Sensoriamento Remoto Aéreo Para obtenção das imagens por sensoriamento remoto aéreo será utilizado o Veículo Aéreo Não Tripulado VANT Carcará II da empresa Santos Lab usado para mapear e realizar imageamento aéreo a fim de obter informações de áreas extensas possui capacidade de voos até 90 minutos O VANT é fabricado no Brasil e apresenta compatibilidade com os principais sensores e câmeras Será acoplada ao VANT uma câmera multiespectal da marca MicaSense que conta com cinco bandas espectrais estreitas de alta resolução 8 cm pixel a 400 pés capturadas durante um voo azul com centro de 475 nm largura de banda de 32 nm verde com centro de 560 nm largura de banda de 27 nm vermelha com centro de 668 nm largura de banda de 14 nm rededge com centro de 717 nm largura de banda de 12 nm e infra vermelho próximo com centro 842 nm largura de banda de 57 nm 46 Sensoriamento Remoto Orbital Os sensores orbitais utilizados serão o satélite Sentinel 2 e Planet O satélite Sentinel 2 possui um sensor multiespectral de resolução espacial média e contém um sensor com 13 bandas espectrais de alta e média resolução espacial 10 20 e 60 m e 12 bits de resolução radiométrica ESA 2018 conseguindo alcançar uma alta resolução temporal 10 dias ou então 5 dias com dois satélites que garante a continuidade dos dados necessários para o monitoramento geral da terra VAN DER MEER et al 2014 14 A constelação da PlanetScope possui em torno de 120 satélites gerando imagens do planeta diariamente são geradas imagens de 150 milhões km² por dia este satélite possui resolução espacial média de 3 metros resolução radiométrica de 12 bits oferece 04 bandas espectrais no visível e infravermelho PLANET 2018 A aquisição das imagens Planet será por meio da disponibilização gratuita do programa de educação e pesquisa da Planet 47 Processamento das imagens Para o satélite Planet serão adquiridas imagens para a área de estudo e imagens do satélite Sentinel 2 abrangendo o período de julho de 2023 a dezembro de 2023 A área será sobrevoada com o carcará 2 no período da safra de soja de 2023 Após a aquisição das imagens tanto dos sensores orbitais quanto do sensor aéreo as mesmas passarão pelo processo do cálculo do índice vegetativo NDVI Índice de Vegetação da Diferença Normalizada Este cálculo é realizado com as bandas do vermelho e do infravermelho próximo o cálculo foi processado do software Qgis 3202 48 Calibração e validação de modelos Das amostras destinadas a análises tradicional e espectral 70 deveram ser destinadas à calibração e 30 para validação Serão obtidos espectros eletromagnéticos nos comprimentos de onda VisNIR e SWIR para o Véris Na etapa de calibração serão realizados diferentes préprocessamentos e métodos de modelagem com objetivo principal de se obter modelos com os melhores ajustes e acurácias Os modelos poderão ser gerados através do uso da interface gráfica Alrad spectra DOTTO 2019 no software R CORE TEAM 2017 Os modelos sugeridos para teste Support Vector Machine SVM Gaussian Process Regression GPR Partial Least Square Regression PLSR e multiple linear regression MLR com sistema de validação cruzada Os modelos devem ser aplicados utilizando o conjunto de dados de validação A relação entre valores observados e preditos deve ser analisada pelos índices coeficiente de determinação R2 raiz quadrada do erro médio RMSE e razão do desempenho pela distância interquartil RPIQ GRUSZCZYŃSKI 2021 15 Com base nos resultados dos parâmetros estatísticos poderá ser escolhido o modelo melhor para posteriormente realizar o mapeamento E assim fazer os mapas em que para este mapeamento podese utilizar o software ArcGis 49 Análises estatísticas Para análise estatística da área será realizado o teste de ShapiroWilk 1965 caso os dados não sigam a distribuição normal será feito o teste de comparação utilizando o teste proposto por KruskalWallis 1952 ao nível de significância de 5 410 Orçamento O projeto será realizado em parceria com a Santos Lab Assessoria e Consultoria LTDA 16 5 RESULTADOS ESPERADOS Com a realização desse trabalho esperase obter resultados valiosos e contribuir para a melhoria da sustentabilidade e eficiência dos sistemas agrícolas nessa região bem como mais aprofundada das condições do solo nesses biomas e os fatores que influenciam sua qualidade Nesse contexto um dos resultados esperados é a identificação dos principais parâmetros físicos químicos e biológicos que afetam a qualidade do solo nesses biomas A análise desses parâmetros pode revelar informações importantes sobre a fertilidade do solo sua capacidade de retenção de água sua estrutura e a presença de microrganismos benéficos Esses dados podem ser utilizados para orientar a tomada de decisões na agricultura como o manejo adequado de nutrientes o uso de práticas de conservação do solo e a escolha de culturas adequadas para cada região Além disso esperase que o estudo forneça informações sobre os impactos da prática agrícola nos biomas em questão Por meio da análise comparativa entre áreas agrícolas e áreas preservadas é possível avaliar os efeitos do desmatamento da erosão do solo do uso intensivo de agroquímicos e do manejo inadequado sobre a qualidade do solo Essa análise contribui para a conscientização dos agricultores e da sociedade sobre a importância da adoção de práticas agrícolas mais sustentáveis e da preservação dos ecossistemas naturais Outro resultado esperado é a identificação de estratégias de manejo e práticas agrícolas mais adequadas para cada bioma Com base nos dados obtidos é possível desenvolver recomendações específicas para melhorar a qualidade do solo como a implementação de sistemas agroflorestais a rotação de culturas o uso de adubos orgânicos a adoção de técnicas de conservação do solo e o controle integrado de pragas Essas recomendações podem auxiliar os agricultores na busca por sistemas agrícolas mais produtivos sustentáveis e resilientes Adicionalmente esperase que o estudo contribua para o fortalecimento do conhecimento científico sobre a interação entre agricultura e meio ambiente nos biomas em questão Ao ampliar o entendimento sobre as particularidades do solo nesses ecossistemas o estudo pode abrir caminho para novas pesquisas e avanços na área da agricultura sustentável promovendo o desenvolvimento de técnicas e tecnologias mais eficientes e ambientalmente amigáveis Por fim é esperado que os resultados desse trabalho forneçam subsídios para a formulação de políticas públicas e diretrizes para o manejo sustentável do solo nos biomas Cerrado Transição e Floresta Amazônica A evidência científica gerada pelo estudo pode influenciar a tomada de decisões por parte dos órgãos governamentais e contribuir para a implementação de práticas agrícolas mais responsáveis e conscientes visando à conservação dos recursos naturais e a promoção da segurança alimentar 17 6 CRONOGRAMA Tabela 1 Cronograma de execução Atividades 2023 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Planejamento experimental x x x x x Dessecação x x x x x Amostragem de solo x x x x x x x x Semeadura Soja x x x Semeadura Milho Milho Brachiaria x x Tratos culturais Soja Milho x x x x x x x x x x Colheita Soja Milho x x x x x x Análises Laboratoriais x x x Sensoriamento Remoto Aéreo x x x x x x x x x x Processamento de imagens x x Análise de dados x x x x x x x x x x x x Escrita x x x x x x x x x x x x 18 REFERÊNCIAS BOLFE E L SANO Edson Eyji CAMPOS Silvia Kanadani Dinâmica agrícola no cerrado análises e projeções Embrapa Informática AgropecuáriaLivro científico ALICE 2020 BONFATTI B R HARTEMINK A E GIASSON E TORNQUIST C G ADHIKARI K Digital mapping of soil carbon in a viticultural region of Southern Brazil Geoderma v261 p 204221 2016 CARVALHO JLN RAUCCI GS FRAZÃO LA CERRI CEP CERRI CC Crop pasture rotation A strategy to reduce soil greenhouse gas emissions in the Brazilian Cerrado Agriculture Ecosystems and Environment v 183 p 167175 2014 CARVALHO JLN CERRI CEP FEIGEL BJ PICCOLO MC GODINHO VP CERRI CC Carbon sequestration in agricultural soils in the Cerrado region of the Brazil Amazon Soil and Tillage Research v 103 p342349 2009 CSILLIK O KUMAR P MASCARO J OSHEA T ASNER G P Monitoring tropical forest carbon stocks and emissions using Planet satellite data Scientific reports v 9 n 1 p 112 2019 CLARK R N RENCZ A N Spectroscopy of rocks and minerals and principles of spectroscopy Manual of remote sensing v 3 p 358 1999 DUNCAN C OWEN H J THOMPSON J R KOLDEWEY H J PRIMAVERA J H PETTORELLI N Satellite remote sensing to monitor mangrove forest resilience and resistance to sea level rise Methods in Ecology and Evolution v9 n8 p1837 1852 2018 DONAGEMA Guilherme Kangussú et al Manual de métodos de análise de solo Embrapa SolosDocumentos INFOTECAE 2011 DOTTO A C Soil VISNIR Spectroscopy Predictive Potential and the Development of a Graphical User Interface in R Federal University of Santa Maria Doctoral Thesis Santa Maria f 112 Brazil 2017 DOTTO A C DALMOLIN R S D TEN CATEN A GRUNWALD S A systematic study on the application of scattercorrective and spectral derivative preprocessing for multivariate prediction of soil organic carbon by VisNIR spectra Geoderma Amsterdam v 314 p 262274 2018 DOTTO A C DALMOLIN R S D CATEN A T GRIS D J RUIZ L F CAlradSpectra a Quantification Tool for Soil Properties Using Spectroscopic Data in R Rev Bras Revista Brasileira de Ciência do Solo v 43 2019 DOTTO A C DALMOLIN R S D PEDRON F D A CATEN A T RUIZ L F C Mapeamento digital de atributos granulometria e matéria orgânica do solo utilizando espectroscopia de reflectância difusa Revista Brasileira de Ciência do Solo v38 p1663 1671 2014 19 EMBRAPA Empresa brasileira de pesquisa agropecuária Mapeamento de pastagens degradadas no Cerrado internet Brasília DF Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento 2014 acesso em 03 abril 2023 Disponível em httpswwwembrapabrbuscadenoticiasnoticia2361250 embrapamapeiadegradacao daspastagensdocerrado FARIAS J DE MARIMON B S CARVALHO R S L PETTER F A ANDRADE F R MORANDI P S MARIMONJUNIOR B H Survival and growth of native Tachigali vulgaris and exotic Eucalyptus urophylla X Eucalyptus grandis trees in degraded soils with biochar amendment in southern Amazonia Forest Ecology and Management v 368 p 173 182 2016 FAO Food and Agriculture Organization Representante da FAO Brasil apresenta cenário da demanda por alimentos 2017 Disponível em httpwwwfaoorgbrasilnoticiasdetail eventsptc901168 Acesso em 20 jan 2023 GRUSZCZYŃSKI S GRUSZCZYŃSKI W Supporting soil and land assessment with machine learning models using the VisNIR spectral response Geoderma Volume 405 115451 2021 HUANG H ROY D P Characterization of Planetscope0 Planetscope1 surface reflectance and normalized difference vegetation index continuity Science of Remote Sensing v 3 p 100014 2021 HUETE A LIU HQ BATCHILY K LEWEEN W A comparison of vegetation indices over a global set of TM images for EOSMODIS Remote Sensing of Environment v59 p440451 1997 KRUSKAL W H WALLIS W A Use of ranks in onecriterion variance analysis Journal of the American Statistical Association Washington v 47 p 583621 1952 LEMOS R D SANTOS R D Manual de descrição e coleta de solo no campo Manual de descrição e coleta de solo no campo Campinas Sociedade Brasileira de Ciência do Solo v84 1996 LOVATO T MIELNICZUK J BAYER C VEZZANI F Adição de carbono e nitrogênio e sua relação com os estoques no solo e com o rendimento do milho em sistemas de manejo Revista Brasileira de ciência do solo v28 p175187 2004 MARCHÃO R L BRUNET D BECQUER T Predição dos teores de carbono e nitrogênio do solo utilizando espectroscopia de infravermelho próximo Boletim de Pesquisa 2011 NETO M S PICCOLO M C COSTA JR C CERRI C C BERNOUX M Emissão de gases do efeito estufa em diferentes usos da terra no bioma Cerrado Revista Brasileira de Ciência do Solo v35 p 6376 2011 PEROSA B MANZATTO C VICENTE L E KogaVicente A de Araujo L S ASSAD E GURGEL A D C Emissões de gases do efeito estufa pela agricultura de baixa emissão de carbono Embrapa Meio AmbienteArtigo em periódico indexado ALICE 2020 20 PETTER FABIANO ANDRÉ ET AL Carbon stocks in oxisols under agriculture and forest in the southern Amazon of Brazil Geoderma regional v 11 p 5361 2017 PURNAMASARI E KAMAL M WICAKSONO P Comparison of vegetation indices for estimating aboveground mangrove carbon stocks using PlanetScope image Regional Studies in Marine Science v 44 p 101730 2021 R CORE TEAM R a language and environment for statistical computing Version 360 Vienna Austria 2017 SHAPIRO SS WILK MB An analysis of variance test for normality complete samples Biometrika v 52 n 34 p 591611 1965 SOBRAL L F BARRETO M D V Da Silva A J Dos Anjos J L Guia prático para interpretação de resultados de análises de solos Embrapa Tabuleiros Costeiros Documentos INFOTECAE 2015 Disponível em httpswwwinfotecacnptiaembra pabrinfotecabitstreamdoc10429941Doc206pdf acesso em Set 2021 STATISTICA StatSoft Inc STATISTICA Data Analysis Software System 2007 TEIXEIRA P C DONAGEMMA G K FONTANA A TEIXEIRA W G Manual de métodos de análise de solo Brasília Embrapa p 573 2017 VAN DER MEER F D VAN DER WERFF H M A VAN RUITENBEEK F J A Potential of ESAs Sentinel2 for geological applications Remote sensing of environment v 148 p 124133 2014 GARCIA FILHO Danilo P Guia Metodológico Diagnóstico dos Sistemas Agrários Projeto de Cooperação Técnica INCRAFAO Brasília 1999 58 p IBGE Mapa de biomas do Brasil Primeira aproximação 2004 IBGE Mapa de biomas do Brasil Primeira aproximação 2004 Disponível em ftpftpibgegovbrCartaseMapasMapasMurais biomas pdfzip BRADY NC WEIL RR Elementos da Natureza e Propriedades dos Solos 3 ed Porto Alegre Bookman 2010 EMBRAPA Cerrados Boas Práticas para a Conservação do Solo no Bioma Cerrado Planaltina Embrapa Cerrados 2018 INPE Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais Monitoramento da Floresta Amazônica Brasileira por Satélite São José dos Campos INPE 2020 ARAGÃO L E O C et al Amazonia and the Anthropocene What is the real case for optimism Global Change Biology v 21 n 2 p 603610 2015 DORAN JW ZEISS MR Soil health and sustainability Advances in Agronomy v 74 p 155 2001 21 GOMES MAF Sustentabilidade dos sistemas agrícolas Viçosa UFV 2012