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dc.creatorPelegrino, Marcelo Henrique Procópio-
dc.date.accessioned2024-07-06T21:56:07Z-
dc.date.available2024-07-06T21:56:07Z-
dc.date.issued2024-06-10-
dc.date.submitted2024-02-29-
dc.identifier.citationPELEGRINO, M. H. P. Multivariate integration of geospatial data in the assessment of fertility and soil quality in the cerrado biome. 2024. 101 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59132-
dc.descriptionArquivo retido, a pedido do autor, até abril de 2025.-
dc.description.abstractSoil micronutrients deficiency, including Zinc (Zn), can restrict plant yield and reduce the nutritional quality of many agricultural products, directly impacting human health. Soil pH, available phosphorus (P), and clay content are considered antagonistic to Zn solubility. Hence, they should be taken into account for proper recommendations of sources and correct rates of Zn to be applied in agricultural areas to achieve sustainable agricultural production. Machine learning algorithms, coupled with powerful geospatial analysis platforms such as Google Earth Engine (GEE), can be used to develop strategies and refine agricultural operations. Thus, the objectives of this study were: a) to create spatial predictive models of sand, silt, and clay contents (chapter 1); b) to create spatial predictive models of Zn, pH, and P; and c) to integrate spatial information through rules extracted from geochemical and tacit knowledge of tropical soils under the Cerrado to map the risk of Zn deficiency (chapter 2). For this purpose, a novel legacy soil dataset comprising 32,272 samples of Zn, 42,163 of P, 42,417of pH, and 32,242 samples of clay, sand, and silt contents sampled from the soil surface (0-20 cm) of agricultural Cerrado soils were used. Available environmental covariates were pre-processed, and new environmental covariates were designed to account for contemporary anthropogenic effects on the soil properties. All products were rendered at 30m and 250m resolution. Finally, agricultural interpretation and cross-referencing of information were conducted to evaluate phytoavailability and the high, medium, and low risk of Zn deficiency in Cerrado soils. Spatial predictive models of clay, sand, silt and Zn, respectively, retrieved the most accurate performances with higher R2 (0.83, 0.87, 0.74, and 0.61), lower RMSE (Root mean squared error) (89.61, 104.41, 52.14, and 1.65) and MAE (Mean absolute error) (61.27, 68.77, 36.52, 1.18), and RPIQ values greater than 2.00 indicating excellent model performance. Worse but still consistent performances were obtained for P and pH, reaching R2 of 0.41 and 0.43, RMSE of 5.75 and 0.37, and MAE of 3.97 and 0.97, respectively. RPIQ ranged between 1.40 and 2.0 intervals, meaning reasonable models. Our study indicates that only 4% of the Cerrado biome (~7.7 million ha) is at “high” risk of Zn deficiency. At “medium” risk, considering Zn-Clay interactions encompasses 6% (~12 million ha). Zn-Pdryland achieved 43% (~88.5 million ha), and Zn-pH interactions resulted in 77% (~158 million ha). A total of 91% (~187 million ha) is at “low” risk of Zn deficiency considering Zn-Clay interactions; 89% (~182 million ha) considering Zn-Pirrigated; 55% (~118.8 million ha) considering Zn-Pdryland; and 19% (~38.8 million ha) considering Zn-pH. This work has highlighted the importance of addressing gaps in knowledge and proposing innovative solutions to promote sustainable agricultural practices and address the challenges of global malnutrition.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsrestrictAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/*
dc.subjectGoogle Earth Engine (GEE)pt_BR
dc.subjectRandom forestpt_BR
dc.subjectPedometricspt_BR
dc.subjectPhytoavailabilitypt_BR
dc.subjectRisk of zinc deficiencypt_BR
dc.subjectZinc - Deficiencypt_BR
dc.subjectRemote sensing imagespt_BR
dc.subjectGeographic information system (GIS)pt_BR
dc.subjectGoogle earth (Programa de computador)pt_BR
dc.subjectFloresta aleatóriapt_BR
dc.subjectPedometriapt_BR
dc.subjectFitodisponibilidadept_BR
dc.subjectRisco de deficiência de zincopt_BR
dc.subjectZinco - Deficiênciapt_BR
dc.titleMultivariate integration of geospatial data in the assessment of fertility and soil quality in the cerrado biomept_BR
dc.title.alternativeIntegração multivariada de dados geoespaciais na avaliação da fertilidade e qualidade do solo no bioma cerradopt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência do Solopt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Menezes, Michele Duarte de-
dc.contributor.advisor-co1Guilherme, Luiz Roberto Guimarães-
dc.contributor.referee1Horst, Taciara Zborowski-
dc.contributor.referee2Carvalho Junior, Waldir de-
dc.contributor.referee3Andrade, Renata-
dc.contributor.referee4Godinho Silva, Sérgio Henrique-
dc.description.resumoDeficiência de micronutrientes no solo, incluindo Zinco (Zn), pode restringir o rendimento das plantas e reduzir a qualidade nutricional de muitos produtos agrícolas, impactando diretamente a saúde humana. O pH do solo, fósforo disponível (P) e teor de argila são considerados antagônicos à solubilidade do Zn. Portanto, eles devem ser levados em consideração para recomendações adequadas de fontes e taxas corretas de aplicação de Zn em áreas agrícolas, visando a alcançar uma produção agrícola sustentável. Algoritmos de aprendizado de máquina, aliados a plataformas de análise geoespacial como o Google Earth Engine (GEE), podem ser utilizados para desenvolver estratégias e aprimorar operações agrícolas. Os objetivos deste estudo foram: a) criar modelos preditivos espaciais para os teores de areia, silte e argila (capítulo 1); b) criar modelos preditivos espaciais para Zn, pH e P; e c) integrar informações espaciais por meio de regras extraídas do conhecimento geoquímico e tácito de solos tropicais sob o Cerrado para mapear o risco de deficiência de Zn (capítulo 2). Para isso, foi utilizado um novo conjunto de dados de solo composto por 32.272 amostras de Zn, 42.163 de P, 42.417 de pH e 32.242 amostras de teores de argila, areia e silte coletadas da superfície (0-20 cm) de solos agrícolas do Cerrado. Covariáveis ambientais disponíveis foram pré-processadas e novas covariáveis ambientais foram criadas para considerar os efeitos antropogênicos contemporâneos nas propriedades do solo. Todos os mapas foram gerados com resolução espacial de 30 m e 250 m. Em um segundo momento foram realizadas interpretações agrícolas e cruzamento de informações para avaliar a fitodisponibilidade e o risco alto, médio e baixo de deficiência de Zn nos solos do Cerrado. Modelos preditivos espaciais para argila, areia, silte e Zn apresentaram as performances mais precisas, com R2 mais altos (0,83, 0,87, 0,74 e 0,61), menores RMSE (raiz do erro quadrático médio) (89,61, 104,41, 52,14 e 1,65) e MAE (erro médio absoluto) (61,27, 68,77, 36,52 e 1,18), e valores de RPIQ maiores que 2,00 indicando desempenho satisfatório do modelo. Desempenhos consistentes, mas inferiores, foram obtidos para P e pH, atingindo R2 de 0,41 e 0,43, RMSE de 5,75 e 0,37, e MAE de 3,97 e 0,97, respectivamente. O RPQI variou entre intervalos de 1,40 e 2,00, indicando modelos razoáveis. Nosso estudo indica que apenas 4% do bioma Cerrado (~7,7 milhões de ha) está em "alto" risco de deficiência de Zn. Em risco "médio", considerando interações Zn-argila, abrange 6% (~12 milhões de ha). Zn-Psequeiro alcançou 43% (~88,5 milhões de ha), e as interações Zn-pH resultaram em 77% (~158 milhões de ha). Um total de 91% (~187 milhões de ha) está em risco "baixo" de deficiência de Zn considerando interações Zn-argila; 89% (~182 milhões de ha) considerando Zn-Pirrigado; 55% (~118,8 milhões de ha) considerando Zn-Psequeiro; e 19% (~38,8 milhões de ha) considerando Zn-pH. Este trabalho destacou a importância de abordar lacunas no conhecimento e propor soluções inovadoras para promover práticas agrícolas sustentáveis e enfrentar os desafios da desnutrição global.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Ciência do Solopt_BR
dc.subject.cnpqFertilidade do Solo e Adubaçãopt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6597714060092167pt_BR
Aparece nas coleções:Ciência do Solo - Doutorado (Teses)

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