Soil Spatial and Temporal Variability, Assessment for site Specific Management

Abstract

The soil varies from place to place, and many of its properties vary in time too. Within-field variation is the result of both spatial and temporal variation of biological, edaphic, climatic, topographic and anthropogenic factors. There is a need in modern agriculture of understanding spatial and temporal variability within fields. The objective of this study was to analyze, to quantify and to assess the within agricultural field spatial and temporal variability for site specific management. Some soil physical-chemical parameters were investigated by means of georeferenced samplings in order to study the variability of multiple soil variables and to find soil indicators. Performance of machineries during soil tillage and agricultural operations were also investigated and analyzed with the aim of finding field efficiency indicators. Geostatistical analyses were implemented to interpolate the acquired data and to perform the cluster analysis. The results of tests performed during the whole experimentation highlighted the presence of high spatial variability of soil physical-chemical properties within the agricultural fields examined. Georeferenced sampling of soil physical-chemical parameters allowed to identify soil quality and soil strength indicators, furthermore monitoring the performance of machineries during soil tillage and agricultural operations allowed to identify field efficiency indicators (i.e.: area specific consumption, global energy employed and fuel energy requirements). The assessing process of spatial variability within agricultural fields, the identification of soil indicators and the definition of management zones can be considered as an adaptation technique to Climate Change enhancing the efficiency of agriculture. In fact, the defined management zones could provide information for sitespecific management, including the application of different soil tillage methods. Furthermore, variable-rate application (VRA) instead of uniform-rate application (URA) of inputs might be carried out, decreasing fertilization in the more productive area and minimizing the application of chemical substances as a strategy to obtain a more costeffective field management.

Il suolo varia da luogo a luogo e molte delle sue proprietà variano anche nel tempo. La variabilità all’interno dei campi coltivati è il risultato della variazione spaziale e temporale di fattori biologici, edafici, climatici, topografici e antropogenici. L’agricoltura moderna deve studiare e valutare la variabilità spaziale e temporale all’interno dei campi coltivati. L’obiettivo della presente ricerca è stato quello di analizzare, quantificare e valutare la variabilità spaziale e temporale all’interno dei campi coltivati al fine di stabilire un sistema di gestione sito specifico. Alcuni parametri fisico-meccanici del suolo sono stati studiati, per mezzo di campionamenti georeferenziati, al fine di studiare la variabilità di diverse variabili del suolo e di trovare degli indicatori. Sono state studiate anche le prestazioni delle trattrici durante le lavorazioni del suolo e le operazioni colturali con lo scopo di trovare indicatori di efficienza delle stesse. I risultati dei test effettuati durante l’intera sperimentazione hanno evidenziato la presenza di un’elevata variabilità spaziale dei parametri fisico-meccanici del suolo nei campi esaminati. Inoltre i campionamenti georeferenziati hanno permesso di identificare indicatori della qualità e della tenacità del suolo, il monitoraggio delle prestazioni delle trattrici ha permesso di trovare indicatori di efficienza (consumo specifico, energia globale impiegata, richiesta di carburante) Il processo di valutazione della variabilità spaziale all’interno dei campi coltivati, l’identificazione degli indicatori del suolo e la definizione delle zone omogenee possono essere considerati come tecniche di adattamento ai Cambiamenti Climatici, in quanto forniscono informazioni per la gestione sito specifica delle colture agrarie come ad esempio la distribuzione a regime variabile dei prodotti fitosanitari (VRA) e la differenziazione delle lavorazioni del suolo.