Prediction of soil fertility of the agricultural hub of the state of Rio de Janeiro using soil x landscape modeling

Authors

  • Sandra Fernandes Andrade Universidade Federal Fluminense, Departamento de Geografia, Rua José do Patrocínio, no 71, Centro, CEP 28015-030 Campos dos Goytacazes, RJ.
  • Maria de Lourdes Mendonça-Santos Embrapa Cocais, Avenida São Luís Rei de França, no 1, Quadra 11, Lote 4, Jardim Eldorado CEP 65067-205, São Luís, MA.

DOI:

https://doi.org/10.1590/S1678-3921.pab2016.v51.22474

Keywords:

digital soil mapping, pedometrics, regression-kriging, spatial variability

Abstract

The objective of this work was to predict soil fertility in the agricultural hub of the state of Rio de Janeiro, Brazil, using soil x landscape modeling. The studied area comprised the most productive regions of the state of Rio de Janeiro: northern, northwestern, and Serrana (highlands). Soil chemical traits – pH H2O and cation exchange capacity (CEC) – and environmental variables – elevation, plane of curvature, curvature profile, moisture content index, aspect and slope of the terrain, in addition to soil types, normalized difference vegetation index (NDVI), Landsat 7 images, and lithology – were used as prediction variables. Exploratory data analysis identified outliers, which were purged, in the preparation for analysis by multiple linear regression (MLR). The kriging results of the regression residuals were added to the results of MLR, using a soil digital mapping (SDM) technique known as regression-kriging. In the Serrana region, the environmental variables explained the chemical variables. The NDVI variable was significant in all three regions, showing the importance of vegetation cover for the prediction of soil fertility. Generally, the tested soils showed low pH. The CEC values in the studied regions are within the range considered good for soil fertility.

Author Biographies

Sandra Fernandes Andrade, Universidade Federal Fluminense, Departamento de Geografia, Rua José do Patrocínio, no 71, Centro, CEP 28015-030 Campos dos Goytacazes, RJ.

Possui graduação em Licenciatura Plena Em Geografia pela Faculdade de Formação de Professores (2003) e mestrado em Geociências (Geoquímica) pela Universidade Federal Fluminense (2006) e doutorado em Geociências (Geoquímica) pela Universidade Federal Fluminense. Atualmente faz parte do corpo de professores da Universidade Federal Fluminense - Campos dos Goytacazes - do curso de Geografia. Atuando também como vice coordenadora do curso de Bacharelado em Geografia.  Possui pesquisas na área de Geociências, com ênfase em Geocartografia, atuando principalmente nos seguintes temas: Educação, Geografia Física, Sensoriamento Remoto, Geoprocessamento, Mapeamento Digital de Solos (MDS), Fertilidade do Solo.

 

 

Maria de Lourdes Mendonça-Santos, Embrapa Cocais, Avenida São Luís Rei de França, no 1, Quadra 11, Lote 4, Jardim Eldorado CEP 65067-205, São Luís, MA.

Possui graduação em Agronomia pela Universidade Estadual do Maranhão (1986), Mestrado em Agronomia (Ciências do Solo) pela Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (1990), Mestrado em Ciências Ambientais (Troisième Cycle en Sciences de LEnvironnement) pela "École Polytechnique Fédérale de Lausanne", Suiça (1995) e Doutorado em Ciências, Pedologia e Geomática (Doctorat ès Sciences en Pédologie et Géomatique) pela "École Polytechnique Fédérale de Lausanne", Suiça (1999). Possui Pós-Doutorado pela University of Sydney, Austrália em Mapeamento Digital de Solos. É pesquisadora A da Embrapa, onde ingressou por concurso público em março de 1990. Na Embrapa Solos, liderou diversos projetos nacionais e internacionais de pesquisa, foi supervisora de Inovação Tecnológica, coordenou o Núcleo de Apoio a Projetos (NAP) e fez parte do Comitê Técnico Interno (CTI) e do Comitê Local de Publicação (CLPI). Também organizaou vários evento científicos nacionais e internacionais e, em 2009, por processo de seleção pública, foi selecionada e assumiu o cargo de Chefe Geral da Embrapa Solos. Exerceu dois mandatos, no período de 2009 a 2011 e de 2011 a 2014. Sempre desenvolveu pesquisas na área de Solos em interface com Geomática, especialmente nas áreas de Pedologia Quantitativa e Modelagem Solo-Paisagem através de Mapeamento Digital de Solos. Tem atuado fortemente no âmbito internacional, participando e formando redes de pesquisa: é líder do pólo Latinoamericano do Consórcio Global em Mapeamento Digital de Solos e membro da Aliança Mundial para o Solo da FAO, trazendo para a Embrapa Solos, a coordenção do Projeto de cooperação internacional FAO-EMBRAPA intitulado "Criação do Sistema de Informação de Solos da América Latina-Capacitação em MDS", para treinamento e capacitação de técnicos da América Latina e Caribe em Métodos e Técnicas de Mapeamento Digital de Solos). Também coordena o Grupo de Pesquisa em Pedometria no âmbito do CNPq e coordenou e executou o projeto para formação da Rede Brasileira de Mapeamento Digital de Solos (CNPq-Edital Repensa). Participa em cursos de pós-graduação de diversas universidades, como palestrante, em bancas de defesa de teses e na orientação de trabalhos de graduação e pós-graduação. É membro da Sociedade Brasileira de Ciência do Solo e da União Internacional de Ciência do Solo, atuando como revisora ou consultora ad hoc para diversas revistas científicas nacionais e internacionais e fundações de fomento à pesquisa.Também orientou diversos estudantes de graduação e pós-graduação e tem atuado como palestrante no Curso de Formação de Diplomatas da Fundação Alexandre Gusmão do Itamaraty e da Escola Superior de Guerra, dentre outros. Representa a Embrapa em diversos fóruns nacionais e internacionais sobre Solos e, desde sua criação em 2013, é membro do ITPS - Intergovernamental Technical Panel on Soil da Aliança Mundial para o Solo (AMS) da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO). No âmbito do ITPS, trabalhou com os demais especialistas, na construção dos Planos de Ação para os 5 Pilares da AMS, na carta Mundial de Solos e faz parte do Comitê Editorial do Relatório "State fo the World Soil Resource Report - SWSRR", que será lançado pela FAO em dezembro, em comemoração ao Ano Internacional do Solo. Seu mandato no ITPS acabou de ser renovado pela Assembleia Plenária da AMS, para o período 2015-2017, com o apoio da Embrapa, Sociedade Brasileira de Ciência do Solo e Ministério de Relações Exteriores. Com relação à produção científica,vale destacar, pelo número de citações e downloads, as seguintes publicações internacionais: artigo na Geoderma em 2003, intitulado "On Digital Soil Mapping" com mais de 700 citações na base Scopus); livro publicado pela Springer, intitulado "Digital Soil Mapping with Limited Data", que alcançou em junho de 2014, 12.404 downloads de capítulos, com total de 30.037 capítulos baixados, desde 2008, quando foi disponibilizado na internet.

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Published

2016-10-17

How to Cite

Andrade, S. F., & Mendonça-Santos, M. de L. (2016). Prediction of soil fertility of the agricultural hub of the state of Rio de Janeiro using soil x landscape modeling. Pesquisa Agropecuaria Brasileira, 51(9), 1386–1395. https://doi.org/10.1590/S1678-3921.pab2016.v51.22474

Issue

v.51, n.9, set. 2016: Número Temático O solo como fator de integração entre os componentes ambientais e a produção agropecuária

Section

SOLO E PLANEJAMENTO (TEMÁTICO)