The use of scaled semivariograms to plan soil sampling in sugarcane fields

Spatial sampling designs used to characterize the spatial variability of soil attributes are crucial for science studies. Sample planning for the interpolation of a regionalized variable may use several criteria, which could be best selected from an estimated semivariogram from a previously established grid. The objective of this study was to optimize the procedure for scaled semivariogram use to plan soil sampling in sugarcane fields in the Alfisol and Oxisol regions of Jaboticabal Town in So Paulo State, Brazil. A scaled semivariogram for several soil chemical attributes was estimated from the data obtained from two grids positioned on a sugarcane field area, sampled at a depth of 0.0-0.5 m. The research showed that regular grids with uniform intervals did not express the real spatial variability of the soil attributes of Oxisols and Alfisols in the study area. The calculated final sampling density based on the scaled parameters of the semivariogram was one sample for each 2 ha in Area 1 (convex landscape) and one sample for each 1 ha in Area 2 (linear landscape), as indicated by SANOS 0.1 software. The combined use of the simulation programs and scaled semivariograms can be used to define sampling points. These results may help in soil fertility mapping and thereby improve nutrient management in sugarcane crops.

Spatiotemporal patterns of Aedes aegyptipopulations in Cairns, Australia : assessing drivers of dengue transmission

OBJECTIVES To identify the meteorological drivers of dengue vector density and determine high- and low-risk transmission zones for dengue prevention and control in Cairns, Australia. METHODS Weekly adult female Ae. aegypti data were obtained from 79 double sticky ovitraps (SOs) located in Cairns for the period September 2007-May 2012. Maximum temperature, total rainfall and average relative humidity data were obtained from the Australian Bureau of Meteorology for the study period. Time series-distributed lag nonlinear models were used to assess the relationship between meteorological variables and vector density. Spatial autocorrelation was assessed via semivariography, and ordinary kriging was undertaken to predict vector density in Cairns. RESULTS Ae. aegypti density was associated with temperature and rainfall. However, these relationships differed between short (0-6 weeks) and long (0-30 weeks) lag periods. Semivariograms showed that vector distributions were spatially autocorrelated in September 2007-May 2008 and January 2009-May 2009, and vector density maps identified high transmission zones in the most populated parts of Cairns city, as well as Machans Beach. CONCLUSION Spatiotemporal patterns of Ae. aegypti in Cairns are complex, showing spatial autocorrelation and associations with temperature and rainfall. Sticky ovitraps should be placed no more than 1.2 km apart to ensure entomological coverage and efficient use of resources. Vector density maps provide evidence for the targeting of prevention and control activities. Further research is needed to explore the possibility of developing an early warning system of dengue based on meteorological and environmental factors.

Characterising the spatial dynamics of sympatric Aedes aegypti and Aedes albopictus populations in the Philippines

Entomological surveillance and control are essential to the management of dengue fever (DF). Hence, understanding the spatial and temporal patterns of DF vectors, Aedes (Stegomyia) aegypti (L.) and Ae. (Stegomyia) albopictus (Skuse), is paramount. In the Philippines, resources are limited and entomological surveillance and control are generally commenced during epidemics, when transmission is difficult to control. Recent improvements in spatial epidemiological tools and methods offer opportunities to explore more efficient DF surveillance and control solutions: however, there are few examples in the literature from resource-poor settings. The objectives of this study were to: (i) explore spatial patterns of Aedes populations and (ii) predict areas of high and low vector density to inform DF control in San Jose village, Muntinlupa city, Philippines. Fortnightly, adult female Aedes mosquitoes were collected from 50 double-sticky ovitraps (SOs) located in San Jose village for the period June-November 2011. Spatial clustering analysis was performed to identify high and low density clusters of Ae. aegypti and Ae. albopictus mosquitoes. Spatial autocorrelation was assessed by examination of semivariograms, and ordinary kriging was undertaken to create a smoothed surface of predicted vector density in the study area. Our results show that both Ae. aegypti and Ae. albopictus were present in San Jose village during the study period. However, one Aedes species was dominant in a given geographic area at a time, suggesting differing habitat preferences and interspecies competition between vectors. Density maps provide information to direct entomological control activities and advocate the development of geographically enhanced surveillance and control systems to improve DF management in the Philippines.

Spatial and temporal ecology of Scots pine ectomycorrhizas

Spatial analysis was used to explore the distribution of individual species in an ectomycorrhizal (ECM) fungal community to address: whether mycorrhizas of individual ECM fungal species were patchily distributed, and at what scale; and what the causes of this patchiness might be. Ectomycorrhizas were extracted from spatially explicit samples of the surface organic horizons of a pine plantation. The number of mycorrhizas of each ECM fungal species was recorded using morphotyping combined with internal transcribed spacer (ITS) sequencing. Semivariograms, kriging and cluster analyses were used to determine both the extent and scale of spatial autocorrelation in species abundances, potential interactions between species, and change over time. The mycorrhizas of some, but not all, ECM fungal species were patchily distributed and the size of patches differed between species. The relative abundance of individual ECM fungal species and the position of patches of ectomycorrhizas changed between years. Spatial and temporal analysis revealed a dynamic ECM fungal community with many interspecific interactions taking place, despite the homogeneity of the host community. The spatial pattern of mycorrhizas was influenced by the underlying distribution of fine roots, but local root density was in turn influenced by the presence of specific fungal species.

A metodologia de análise de dados espaciais aplicada a plantas forrageiras

Dois experimentos e um levantamento por amostragem foram analisados no contexto de dados espaciais. Os experimentos foram delineados em blocos completos casualizados sendo que no experimento um (EXP 1) foram avaliados oito cultivares de trevo branco, sendo estudadas as variáveis Matéria Seca Total (MST) e Matéria Seca de Gramíneas (MSGRAM) e no experimento dois (EXP 2) 20 cultivares de espécies forrageiras, onde foi estudada a variável Percentagem de Implantação (%IMPL). As variáveis foram analisadas no contexto de modelos mistos, sendo modelada a variabilidade espacial através de semivariogramas exponencias, esféricos e gaussianos. Verificou-se uma diminuição em média de 19% e 14% do Coeficiente de Variação (CV) das medias dos cultivares, e uma diminuição em média de 24,6% e 33,3% nos erros padrões dos contrastes ortogonais propostos em MST e MSGRAM. No levantamento por amostragem, estudou-se a associação espacial em Aristida laevis (Nees) Kunth , Paspalum notatum Fl e Demodium incanum DC, amostrados em uma transecção fixa de quadros contiguos, a quatro tamanhos de unidades amostrais (0,1x0,1m; 0,1x0,3m; 0,1x0,5m; e 0,1x1,0m). Nas espécies Aristida laevis (Nees) Kunth e Paspalum notatum Fl, existiu um bom ajuste dos semivariogramas a tamanhos menores das unidades amostrais, diminuíndo quando a unidade amostral foi maior. Desmodium incanum DC apresentou comportamento contrario, ajustando melhor os semivariogramas a tamanhos maiores das unidades amostrais.

Spatial analysis of the distribution of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) and losses in maize crop productivity using geostatistics

A lagarta-do-cartucho, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), é uma das principais pragas do milho nas Américas. O estudo de sua distribuição espacial é fundamental para a utilização de estratégias de controle, otimização de técnicas de amostragens, determinação de danos econômicos e incorporação de um programa de agricultura de precisão. em uma área cultivada com milho foram realizadas amostragens com intervalo semanal, correspondendo ao estádio vegetativo que compreende desde a germinação até o pendoamento. Foram amostradas 10 plantas ao acaso por parcela, no total de 2000 plantas em cada amostragem. A produtividade foi obtida através da colheita de todas as parcelas que eram pesadas separadamente no campo e em cada parcela foram coletadas 15 espigas aleatoriamente para estimar o comprimento e o diâmetro médio. As análises espaciais, utilizando geoestatística, mostraram que o modelo esférico apresentou o melhor ajuste às lagartas pequenas. À medida que as lagartas foram se desenvolvendo sua distribuição foi tornando aleatória, representada por um modelo ajustado por uma reta, não tendo sido detectado nenhum tipo de dependência espacial nos pontos de amostragem. A produtividade e o diâmetro e comprimento da espiga foram descritos por modelos esféricos, indicando uma variabilidade espacial nos parâmetros de produtividade na área cultivada. A geoestatística mostrou-se promissora para a aplicação de métodos precisos no controle integrado de pragas.

Soil CO2 emission estimated by different interpolation techniques

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Fractal dimension and anisotropy of soil CO2 emission in a mechanically harvested sugarcane production area

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Influência do relevo e erosão na variabilidade espacial de um Latossolo em Jaboticabal (SP)

Com o objetivo de avaliar as relações entre formas de paisagem e erosão em um Latossolo Vermelho eutroférrico (LVef) por meio de técnicas geoestatísticas na Fazenda Santa Isabel, município de Jaboticabal (SP), identificaram-se modelos de paisagem côncavo e linear. Coletaram-se amostras de solo em ambas as formas de paisagem em uma malha regular espaçada de 50 x 50 m em sete transeções na profundidade de 0,00-0,20 m, totalizando 412 pontos em 93 ha. Determinou-se a erodibilidade dos solos pelo método indireto, granulometria, bem como o carbono orgânico para cada ponto da malha, sendo esses valores usados na estimativa do potencial natural de erosão (pne). Os dados obtidos das propriedades de solo, erodibilidade e potencial natural de erosão foram analisados por meio de estatística descritiva e geoestatística com a modelagem de semivariogramas, sendo este utilizado para a confecção de mapas de krigagem. Segundo os resultados, as propriedades do solo e do pne apresentaram maior variabilidade espacial na pedoforma côncava, apesar de esta forma de paisagem apresentar menores perdas de solo por erosão e menor variabilidade espacial da erodibilidade. Deste modo, conclui-se que a erosão não adicionou variabilidade espacial para as propriedades do solo na mesma magnitude do relevo.

Distribuição espacial de Huanglongbing (Greening) em citros utilizando a geoestatística

Os objetivos do trabalho foram avaliar a distribuição espacial e a expansão da Huanglongbing (greening) em talhões de citros de uma propriedade agrícola localizada no município de Araraquara-SP, utilizando a geoestatística. Para determinar o número de plantas com greening, foram realizadas inspeções periódicas em intervalos de três meses, no período de março de 2005 a julho de 2007, contando-se, em cada talhão, o número de plantas com os sintomas característicos da doença. Realizou-se a análise descritiva dos dados e, para verificar a distribuição espacial do greening, utilizou-se a geoestatística através do ajuste de semivariogramas e da interpolação dos dados por krigagem. A dependência espacial de plantas com greening apresentou raio de agregação de 300 a 560 m, indicando distribuição agregada da doença. Por meio dos mapas de krigagem, observou-se que o foco inicial de plantas doentes ocorreu nos limites da fazenda, com expansão do greening por toda a área. O intervalo de inspeção de três meses não foi adequado para a redução do greening na fazenda.

Geostatistical characterization of the spatial distribution of Xylella fastidiosa sharpshooter vectors on citrus

A distribuição espacial das espécies de cigarrinhas (Dilobopterus costalimai Young, Acrogonia sp. e Oncometopia facialis Signoret), vetoras da Xylella fastidiosa, agente causal da Clorose Variegada dos Citros, foi estudada com o uso da geoestatística. As avaliações foram feitas em um pomar comercial de laranja 'Pêra' (Citrus sinensis [L.] Osb.), objetivando estabelecer meios para melhor controle dos vetores e da doença. O monitoramento da ocorrência das cigarrinhas no pomar foi feito através de amostragens mensais, utilizando-se armadilhas adesivas amarelas de 3 x 5, distribuídas uniformemente em 50 pontos na área, dispostas em laranjeiras à altura de 1,5 m do solo e substituídas mensalmente. Acrogonia sp. foi a espécie prevalente nas amostragens. Os resultados possibilitaram ajustar modelos aos semivariogramas da distribuição espacial das três espécies no pomar estudado. Durante os três anos consecutivos de amostragem, as populações de Acrogonia sp., D. costalimai e O. facialis apresentaram modelos de distribuição agregada somente nos meses de verão, inverno e primavera, respectivamente, mostrando a necessidade de monitoramento constante desses vetores para reduzir a sua população em épocas favoráveis ao seu desenvolvimento. Através de parâmetros geoestatísticos foi possível calcular a área de agregação das cigarrinhas no pomar. A espécie Acrogonia sp. apresentou área média de agregação de 15.760 m², enquanto para O. facialis e D. costalimai foi possível constatar áreas médias de agregação de 11.555 m² e 10.980 m², respectivamente. Esses resultados indicaram que para um levantamento seguro de cigarrinhas é necessário pelo menos dispor de uma armadilha por hectare.

Mineralogy of the clay fraction of alfisols in two slope curvatures: IV - spatial correlation with physical properties

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Variabilidade espacial de atributos mineralógicos de um latossolo sob diferentes formas do relevo: II - correlação espacial entre mineralogia e agregados

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Aplicação de adubo e corretivo após o corte da cana-planta utilizando técnicas geoestatísticas

O conhecimento da variação espacial de atributos do solo pode contribuir para o planejamento e a otimização na condução de experimentos e de lavouras comerciais, objetivando a agricultura de precisão. O objetivo deste trabalho foi avaliar a necessidade de fertilizante e calcário para implantação da agricultura de precisão, com base no comportamento espacial de atributos químicos de um Latossolo após o corte da cana-planta. Os dados foram avaliados pela estatística descritiva e análise da dependência espacial, com base no ajuste de semivariogramas. As técnicas de geoestatísticas apresentam-se como ferramentas auxiliares na aplicação de fertilizantes por meio de taxa variada, detectando, para a área em estudo, que não se recomenda a aplicação de fósforo e calagem por taxa variada.

Produtividade do milho relacionada com a resistência mecânica à penetração do solo sob preparo convencional

A resistência mecânica do solo à penetração exerce grande influência sobre o desenvolvimento vegetal, uma vez que o crescimento das raízes e a produtividade das culturas variam de forma inversamente proporcional ao seu valor. O objetivo do trabalho foi estudar a variabilidade espacial e a correlação entre a produtividade do milho (PG) e a resistência mecânica do solo à penetração (RP) de um Latossolo Vermelho sob preparo convencional, em área pertencente à Fazenda Experimental de Ensino e Pesquisa da Faculdade de Engenharia - FE/UNESP - Câmpus de Ilha Solteira. Foram definidos 133 pontos de amostragem no campo, segundo malha com espaçamento regular de 10,0 m, nos quais foram medidas a RP, a umidade gravimétrica (UG), nas camadas de 0-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,30 e 0,30-0,40 m, e a PG. O modelo exponencial mostrou-se adequado para descrever todos os semivariogramas experimentais construídos. A RP e a UG apresentaram moderada dependência espacial, com alcance variando entre 20,2 e 63,0 m. A PG apresentou forte dependência espacial com alcance de 15,3 m. A RP não apresentou correlação espacial com a PG. Valores de RP variando entre 0,9 e 2,0 MPa não restringiram a PG.