MULTIFRACTAL ANALYSIS OF SOIL RESISTANCE TO PENETRATION IN DIFFERENT PEDOFORMS

Английский. ABSTRACT Soils are highly variable across landscapes, which can be assessed and characterized according to scale, as well as fractal and multifractal concepts of scale. Thus, the objective of this study was to analyze the multifractality of the penetration resistance (PR) of vertical profiles from different slope forms (concave and convex). The experimental plot incorporated 44.75 ha, and the PR was measured at 70 sampling points in the 0-0.6 m layer, distributed in concave (Type A: 38 sampling points) and convex pedoforms (Type B: 32 sampling points). Data analysis was performed using the PR value (every 0.01 m depth) for each of the sampling points (PRmean), and their respective maximum (Prmaximun) and minimum (PRminimum) values. Multifractal analysis was performed to assess the changes in the structure, heterogeneity, and uniformity of the vertical profiles according to the scale, characterizing the partition function, generalized dimension, and singularity spectrum. The multifractal parameters of the generalized dimension and singularity spectrum demonstrated greater homogeneity and uniformity in the vertical PR profiles of pedoform B (convex) compared to those of pedoform A (concave). The minimum PR values in pedoform A (PRminimum) showed the greatest scale heterogeneity, indicating that in terms of soil management, it is more relevant to monitor the minimum values than the maximum values. The fractal analysis allowed us to describe the heterogeneity of the data on scales not evaluated by conventional analysis methods, with high potential for use in precision agriculture and the delimitation of specific management zones.

португальский. RESUMO Os solos possuem elevada variabilidade ao longo da paisagem, que pode ser avaliada e caracterizada por meio de conceitos de invariância de escala, fractais e multifractais. Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar a multifractalidade da RP de perfis verticais em diferentes formas do relevo (cδncavo e convexo). A parcela experimental possui 44,75 ha, e a resistência à penetração (RP) foi medida em 70 pontos de amostragem na camada de 0-0,6 m, distribuídos nas pedoformas cδncava (Tipo A: 38 pontos de amostragem) e convexa (Tipo B: 32 pontos de amostragem). A análise dos dados foi realizada utilizando o valor de RP a cada 0,01 m para os pontos de amostragem (RPmedia), e seus respectivos valores máximos (RPmaxima) e mínimos (RPminimo). A análise multifractal foi realizada para se avaliar as mudanças na estrutura, heterogeneidade e uniformidade dos perfis verticais por meio da propriedade de escala, caracterizando a função de partição, a dimensão generalizada e o espectro de singularidade. Os parâmetros multifractais da dimensão generalizada e do espectro de singularidade demonstraram maior homogeneidade e uniformidade dos perfis verticais de RP na pedoforma Tipo B (convexa), quando comparado a pedoforma A (cδncava). Os valores de RPmínimo na pedoforma A apresentaram a maior heterogeneidade de escala, indicando que em termos de manejo do solo, o monitoramento dos valores mínimos é mais relevante que os valores máximos. A análise fractal permitiu descrever a heterogeneidade dos dados em escalas não avaliadas pelos métodos análise convencionais, com elevado potencial para a prática da agricultura de precisão e delimitação de zonas de manejo específico.