Multivariate analysis and geostatistics of the fertility of a humic rhodic hapludox under coffee cultivation

Abstract

The spatial variability of soil and plant properties exerts great influence on the yeld of agricultural crops. This study analyzed the spatial variability of the fertility of a Humic Rhodic Hapludox with Arabic coffee, using principal component analysis, cluster analysis and geostatistics in combination. The experiment was carried out in an area under Coffea arabica L., variety Catucai 20/15 – 479. The soil was sampled at a depth 0.20 m, at 50 points of a sampling grid. The following chemical properties were determined: P, K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , S, Al 3+ , pH, H + Al, SB, t, T, V, m, OM, Na saturation index (SSI), remaining phosphorus (P-rem), and micronutrients (Zn, Fe, Mn, Cu and B). The data were analyzed with descriptive statistics, followed by principal component and cluster analyses. Geostatistics were used to check and quantify the degree of spatial dependence of properties, represented by principal components. The principal component analysis allowed a dimensional reduction of the problem, providing interpretable components, with little information loss. Despite the characte- ristic information loss of principal component analysis, the combination of this technique with geostatistical analysis was efficient for the quantification and determination of the structure of spatial dependence of soil fertility. In general, the availability of soil mineral nutrients was low and the levels of acidity and exchangeable Al were high.

A variabilidade espacial das propriedades do solo e planta exerce grande influência sobre o rendimento de culturas agrícolas. Este estudo teve como objetivo analisar a varia- bilidade espacial da fertilidade de um Latossolo Vermelho distrófico húmico cultivado com café arábica, utilizando, conjuntamente, análise de componentes principais, análise de agrupamento e geoestatística. O experimento foi realizado em uma área cultivada com Coffea arabica L. variedade Catucaí 20/15 - 479. As amostras de solo foram coletadas a uma profundidade de 0,20 m, em uma grade de amostragem com 50 pontos. Os atributos químicos estudados foram: P, K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , S, Al 3+ , pH, H + Al, SB, t, T, V, m, MO, ISNa, fósforo remanescente (P-rem) e micronutrientes (Zn, Fe, Mn, Cu e B). Os dados fo- ram analisados pela estatística descritiva, seguida de análise de componentes principais e análise de agrupamentos. A geoestatística foi utilizada para verificar e quantificar o grau de dependência espacial de atributos – representado por componentes principais. A análise de componentes principais permitiu a redução dimensional do problema, fornecendo com- ponentes interpretáveis, com baixa perda de informações. Apesar da perda de informação característica da análise de componentes principais, a combinação desta técnica com a análise geoestatística foi eficiente para quantificar e determinar a estrutura de dependência espacial da fertilidade do solo. O solo apresentou, em geral, reduzida disponibilidade de nutrientes minerais e altos níveis de acidez e Al trocável.