Qualidade dos solos do Brasil via geotecnologias: mapeamento, interpretação e aplicações agrícolas/ambientais: um legado para a sociedade

• Processo: 21/05129-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia - Ciência do Solo
• Pesquisador responsável: José Alexandre Melo Demattê
• Beneficiário: José Alexandre Melo Demattê
• Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Benito Roberto Bonfatti ; Carlos Eduardo Pellegrino Cerri ; Carlos Ernesto Gonçalves Reynaud Schaefer ; Elpidio Inacio Fernandes Filho ; Fabrício da Silva Terra ; Fernando Dini Andreote ; Luiz Eduardo Vicente ; Marcio Rocha Francelino ; Marcos Rafael Nanni ; Marilusa Pinto Coelholacerda ; Maurício Roberto Cherubin ; Nilton Curi ; Paulo Cesar Sentelhas ; Peterson Ricardo Fiorio ; Quirijn de Jong van Lier ; Sérgio Henrique Godinho Silva
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/11100-0 - O Mapa Global da Saúde do Solo: Implicações para a Sociedade, BP.PD; 23/17876-8 - Avaliação espacial da qualidade do solo no Brasil e as suas relações com a expansão agrícola brasileira, potencial de produtividade e mudanças climáticas, BP.PD; 23/13708-3 - Mapeamento detalhado de hematita e goethita de solos brasileiros através de dados espectrais e aprendizado de máquina., BP.IC; + mais bolsas vinculadas 23/11350-4 - Mapeamento detalhado de indicadores chaves para avaliar a qualidade do solo desde 0 até 100 cm de profundidade em todo o território brasileiro, BP.DD; 22/14935-0 - Levantamento de dados e avaliação detalhada da qualidade do solo em áreas piloto: bases para a validação do mapa de qualidade dos solos do Brasil, BP.PD; 22/13995-0 - Mapeamento espaço-temporal do estoque de carbono orgânico, BP.IC; 22/11034-2 - Mapeamento digital da produtividade de soja com ênfase em solos inseridos via sensoriamento remoto em modelos de simulação (regiões Sudeste e Centro-Oeste do Brasil), BP.DD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Sensoriamento remoto Qualidade do solo Geotecnologias Geoprocessamento Mapeamento digital Monitoramento ambiental Uso do solo Mudança climática Brasil
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ciência Do Solo | geotecnologias e ambiente | Mapeamento digital | Monitoramento ambiental | qualidade do solo | Sensoriamento Remoto | sensoriamento remoto aplicado a solos

Resumo

Este projeto utilizará dados base e tecnologias desenvolvidas no temático 2014-22262-0 hora sendo finalizado, expandindo/agregando valor ao investido, porém, direcionado a novos e inéditos objetivos, gerando novas informações para todo o Brasil com inserção internacional. Segue a descrição. A necessidade global relativa aos desafios existenciais por segurança de alimentos, água, energia com manutenção da biodiversidade, da saúde humana, bem como mitigar as mudanças climáticas, nunca foi tão necessário em focar em como o solo funciona para ajudar nossa civilização. A qualidade e saúde do solo são componentes primários na solução destes desafios. Apesar dos esforços da sociedade científica nas mais diversas áreas (conservação, microbiologia, fertilidade, planejamento, entre outras), não há como avançar, sem que a base de todo o processo, o solo, seja adequadamente entendido. Recente artigo no The Guardian foi descrito que o deflorestamento, as queimadas, o aquecimento global e a necessidade da preservação têm levado a mídia e as políticas públicas a focar nos temas planta e clima. Em contrapartida, o solo é, proporcionalmente tratado como um mero coadjuvante, apesar de estar nele todo um outro mundo de diversidade cuja dinâmica impacta na segurança alimentar, água, estoque de carbono e no próprio clima (https://amp-theguardian-com.cdn.ampproject.org/c/s/amp.theguardian.com/environment/2021/apr/16/poor-mans-rainforest-stop-treating-soil-like-dirt-aoe). Para tanto, é necessário a obtenção de dados temáticos de atributos do solo, desde a superfície até em profundidade, como fonte primária para a sua compreensão. O contexto geral da presente proposta é a de determinar a QS do Brasil através das geotecnologias, e avaliar a sua relação com questões de interesse nacional como uso da terra, agricultura e mudanças climáticas. Para atingir este objetivo, o projeto terá como inovação o desenvolvimento de uma metodologia integrada via geotecnologias + geoprocessamento + pedotransferência + funções-do-solo que permita mapear, com alta resolução espacial (30 m) a QS da superfície e subsuperfície de todo o território brasileiro. Nesse contexto, serão utilizados dados de sensoriamento remoto e algoritmos de aprendizado de máquina com processamento em nuvem, que permitirão avaliar a QS com fatores agrícolas e ambientais. A área de estudo tem cobertura para toda a extensão geográfica do Brasil. A metodologia compreende a obtenção de indicadores de QS a partir da aquisição e harmonização de dados do projeto temático FAPESP (2014/22262-0) e do banco FEBR, para ajustar modelos e realizar predições espaciais (0-5, 5-15, 15-30, 30-60 e 60-100 cm de profundidade) utilizando covariáveis de sensoriamento remoto, mapeamento digital de solos e pedotransferência. Tais indicadores serão interpretados utilizando equações de transformação não lineares: "mais é melhor", "menos é melhor", e "ponto médio ótimo". Posteriormente, os indicadores serão ponderados, de acordo com as funções do solo que cada um representa, e integrados, mediante uma abordagem aditiva, em um índice de QS para cada uma das cinco profundidades indicadas. Os mapas de QS serão validados a partir de 50 áreas piloto (áreas menores com maior controle) estabelecidas em regiões estratégicas do Brasil. Os mapas também serão avaliados (por cruzamento) com: I) mapas de uso e cobertura da terra, gerados pelo MapBiomas para o período de 1985 a 2019; II) mapas de potencial de produção de soja gerados neste projeto, e, III) com mapas de projeções climáticas futuras obtidos pelo WorldClim entre 2021 e 2100. As informações geradas por este projeto serão disponibilizadas publicamente a partir de uma ferramenta web interativa que será desenvolvida nas etapas finais do cronograma. O legado destes dados será diretamente para toda a comunidade da Ciência do Solo, bem como projetos institucionais como o PronaSolos e Agrotag. Merece destaque que a área de qualidade do solo é relativamente nova e deve ser desenvolvida. (AU)

Publicações científicas

(22)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

ROSIN, NICOLAS AUGUSTO; DEMATTE, JOSE A. M.; POPPIEL, RAUL ROBERTO; SILVERO, NELIDA E. Q.; RODRIGUEZ-ALBARRACIN, HEIDY S.; ROSAS, JORGE TADEU FIM; GRESCHUK, LUCAS TADEU; BELLINASO, HENRIQUE; MINASNY, BUDIMAN; GOMEZ, CECILE; et al. Mapping Brazilian soil mineralogy using proximal and remote sensing data. Geoderma, v. 432, p. 19-pg., 2023-03-08. (14/22262-0, 21/05129-8)

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FALCIONI, RENAN; DE OLIVEIRA, RONEY BERTI; CHICATI, MARCELO LUIZ; ANTUNES, WERNER CAMARGOS; DEMATTE, JOSE ALEXANDRE M.; NANNI, MARCOS RAFAEL. Fluorescence and Hyperspectral Sensors for Nondestructive Analysis and Prediction of Biophysical Compounds in the Green and Purple Leaves of Tradescantia Plants. SENSORS, v. 24, n. 19, p. 22-pg., 2024-10-01. (21/05129-8)

FALCIONI, RENAN; ANTUNES, WERNER CAMARGOS; OLIVEIRA, RONEY BERTI DE; CHICATI, MARCELO LUIZ; DEMATTE, JOSE ALEXANDRE M.; NANNI, MARCOS RAFAEL. Assessment of Combined Reflectance, Transmittance, and Absorbance Hyperspectral Sensors for Prediction of Chlorophyll a Fluorescence Parameters. REMOTE SENSING, v. 15, n. 20, p. 23-pg., 2023-10-01. (21/05129-8)

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BARTSCH, BRUNO DOS ANJOS; ROSIN, NICOLAS AUGUSTO; DOS SANTOS, UEMESON JOSE; COBLINSKI, JOAO AUGUSTO; PELEGRINO, MARCELO H. P.; ROSAS, JORGE TADEU FIM; POPPIEL, RAUL ROBERTO; ORTIZ, EDNILSON BATISTA; KOCHINKI, VIVIANE CRISTINA VIVIAN; GALLO, PAULO; et al. A Step Forward in Hybrid Soil Laboratory Analysis: Merging Chemometric Corrections, Protocols and Data-Driven Methods. REMOTE SENSING, v. 16, n. 23, p. 17-pg., 2024-12-01. (21/05129-8)

FALCIONI, RENAN; ANTUNES, WERNER CAMARGOS; DE OLIVEIRA, RONEY BERTI; CHICATI, MARCELO LUIZ; DEMATTE, JOSE ALEXANDRE M.; NANNI, MARCOS RAFAEL. Comparative Insights into Photosynthetic, Biochemical, and Ultrastructural Mechanisms in Hibiscus and Pelargonium Plants. PLANTS-BASEL, v. 13, n. 19, p. 31-pg., 2024-10-01. (21/05129-8)

FALCIONI, RENAN; DE OLIVEIRA, RONEY BERTI; CHICATI, MARCELO LUIZ; ANTUNES, WERNER CAMARGOS; DEMATTE, JOSE ALEXANDRE M.; NANNI, MARCOS RAFAEL. Estimation of Biochemical Compounds in Tradescantia Leaves Using VIS-NIR-SWIR Hyperspectral and Chlorophyll a Fluorescence Sensors. REMOTE SENSING, v. 16, n. 11, p. 25-pg., 2024-06-01. (21/05129-8)

RODRIGUEZ-ALBARRACIN, HEIDY SOLEDAD; DEMATTE, JOSE A. M.; ROSIN, NICOLAS AUGUSTO; DARGHAN CONTRERAS, AQUILES ENRIQUE; SILVERO, NELIDA E. Q.; PELLEGRINO CERRI, CARLOS EDUARDO; MENDES, WANDERSON DE SOUSA; TAYEBI, MAHBOOBEH. Potential of soil minerals to sequester soil organic carbon. Geoderma, v. 436, p. 19-pg., 2023-06-02. (21/05129-8, 14/22262-0)

FALCIONI, RENAN; ANTUNES, WERNER CAMARGOS; DE OLIVEIRA, RONEY BERTI; CHICATI, MARCELO LUIZ; DEMATTE, JOSE ALEXANDRE M.; NANNI, MARCOS RAFAEL. Hyperspectral and Chlorophyll Fluorescence Analyses of Comparative Leaf Surfaces Reveal Cellular Influences on Leaf Optical Properties in Tradescantia Plants. CELLS, v. 13, n. 11, p. 30-pg., 2024-06-01. (21/05129-8)

RODRIGUEZ-ALBARRACIN, HEIDY SOLEDAD; DEMATTE, JOSE A. M.; ROSIN, NICOLAS AUGUSTO; AMORIM, MERILYN TAYNARA ACCORSI; CONTRERAS, AQUILES ENRIQUE DARGHAN; ANDREOTE, FERNANDO DINI; ROSAS, JORGE TADEU FIM. Soil organic carbon sequestration potential explained by mineralogical and microbiological activity using spectral transfer functions. Science of The Total Environment, v. 947, p. 22-pg., 2024-07-17. (14/22262-0, 21/05129-8)

GOMEZ, ANDRES M. R.; DE JONG VAN LIER, QUIRIJN; SILVERO, NELIDA E. Q.; INFORSATO, LEONARDO; DE MELO, MARINA LUCIANA ABREU; RODRIGUEZ-ALBARRACIN, HEIDY S.; ROSIN, NICOLAS AUGUSTO; ROSAS, JORGE TADEU FIM; RIZZO, RODNEI; DEMATTE, JOSE A. M.. Digital mapping of the soil available water capacity: tool for the resilience of agricultural systems to climate change. Science of The Total Environment, v. 882, p. 12-pg., 2023-04-27. (21/05129-8)

NOVAIS, JEAN JESUS MACEDO; MELO, BORGES MARFRANN DIAS; NEVES JUNIOR, AFRANIO FERREIRA; LIMA, RAIMUNDO HUMBERTO CAVALCANTE; DE SOUZA, RENATO EPIFANIO; MELO, VALDINAR FERREIRA; DO AMARAL, EUFRAN FERREIRA; TZIOLAS, NIKOLAOS; DEMATTE, JOSEA. M.. Online analysis of Amazon's soils through reflectance spectroscopy and cloud computing can support policies and the sustainable development. Journal of Environmental Management, v. 375, p. 11-pg., 2025-01-22. (21/05129-8, 22/14935-0)

ROSIN, NICOLAS AUGUSTO; DE MELLO, DANILO CESAR; BONFATTI, BENITO R.; HARTEMINK, ALFRED E.; FERREIRA, TIAGO O.; SILVERO, NELIDA E. Q.; POPPIEL, RAUL ROBERTO; MENDES, WANDERSON DE S.; VELOSO, GUSTAVO VIEIRA; FRANCELINO, MARCIO ROCHA; et al. Mapping soil thickness using a mechanistic model and machine learning approaches. CATENA, v. 249, p. 17-pg., 2024-12-10. (14/22262-0, 21/10063-6, 21/05129-8)

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DE SOUSA, GABRIEL PIMENTA BARBOSA; TAYEBI, MAHBOOBEH; CAMPOS, LUCAS RABELO; GRESCHUK, LUCAS T.; AMORIM, MERILYN TAYNARA ACCORSI; ROSAS, JORGE TADEU FIM; MELLO, FELLIPE ALCANTARA DE OLIVEIRA; CHEN, SONGCHAO; AYOUBI, SHAMSOLLAH; DEMATTE, JOSE A. M.. Improvement of spatial prediction of soil depth via earth observation. CATENA, v. 223, p. 12-pg., 2023-01-17. (21/05129-8)

ROSIN, NICOLAS AUGUSTO; DEMATTE, JOSE A. M.; DE CARVALHO, HUDSON WALLACE PEREIRA; RODRIGUEZ-ALBARRACIN, HEIDY SOLEDAD; ROSAS, JORGE TADEU FIM; NOVAIS, JEAN JESUS; DALMOLIN, RICARDO S. D.; ALVES, MARCELO RODRIGO; FALCIONI, RENAN; TZIOLAS, NIKOLAOS; et al. Spatializing soil elemental concentration as measured by X-ray fluorescence analysis using remote sensing data. CATENA, v. 240, p. 14-pg., 2024-03-23. (14/22262-0, 21/10063-6, 21/05129-8)

FALCIONI, RENAN; GONCALVES, JOAO VITOR FERREIRA; DE OLIVEIRA, KARYM MAYARA; DE OLIVEIRA, CAIO ALMEIDA; REIS, AMANDA SILVEIRA; CRUSIOL, LUIS GUILHERME TEIXEIRA; FURLANETTO, RENATO HERRIG; ANTUNES, WERNER CAMARGOS; CEZAR, EVERSON; DE OLIVEIRA, RONEY BERTI; et al. Chemometric Analysis for the Prediction of Biochemical Compounds in Leaves Using UV-VIS-NIR-SWIR Hyperspectroscopy. PLANTS-BASEL, v. 12, n. 19, p. 24-pg., 2023-10-01. (21/05129-8)

FALCIONI, RENAN; ANTUNES, WERNER CAMARGOS; DEMATTE, JOSE ALEXANDRE M.; NANNI, MARCOS RAFAEL. Reflectance Spectroscopy for the Classification and Prediction of Pigments in Agronomic Crops. PLANTS-BASEL, v. 12, n. 12, p. 19-pg., 2023-06-01. (21/05129-8)

FALCIONI, RENAN; CHICATI, MARCELO LUIZ; DE OLIVEIRA, RONEY BERTI; ANTUNES, WERNER CAMARGOS; HASANUZZAMAN, MIRZA; DEMATTE, JOSE A. M.; NANNI, MARCOS RAFAEL. Decreased Photosynthetic Efficiency in Nicotiana tabacum L. under Transient Heat Stress. PLANTS-BASEL, v. 13, n. 3, p. 17-pg., 2024-02-01. (21/05129-8)

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