Produção de biomassa, ciclagem de nutrientes e capacidade biointempérica de consórcios com capim mombaça e índices multivariados para dados experimentais: uma avaliação comparada

Abstract

O presente trabalho está estruturado em dois capítulos com os seguintes objetivos principais: comparar consórcios entre o capim mombaça e leguminosas diversas, visando um melhor aproveitamento de nutrientes de fontes alternativas e maior produção de biomassa no estrato herbáceo de um sistema agroflorestal em implantação (i); e validar opções de análise multivariada e comparar o poder dos índices baseados em ACP e dos índices Mulamba-Mock, Desirability e suas variações (ii). Adicionalmente, neste segundo capítulo, buscou-se validar modificações simples nos índices de modo a aumentar o poder discriminativo dos mesmos e avaliar critérios objetivos de seleção de variáveis para atribuição de pesos. No capítulo I, um experimento foi estruturado em um esquema fatorial 4x2+1, sendo 4 tipos de consórcios (T1 - mombaça não consorciada/solteira, T2 - mombaça com plantas espontâneas, T3 - mombaça com trevo vermelho e T4 - mombaça com estilosantes), combinados com a presença ou não de pó de fonolito como fonte de K e mais um tratamento adicional correspondente ao amendoim forrageiro, não consorciado com o mombaça, e na presença de fonolito (Extra). O consórcio capim mombaça com trevo e mombaça solteira resultaram em maior produção de biomassa que os demais tratamentos. A adição de pó de fonolito resultou em aumento nos conteúdos de K das plantas, independentemente do tipo de consórcio. No entanto, não houve evidência de que os consórcios afetaram a liberação de nutrientes da rocha. No capítulo II, um estudo foi conduzido a partir da simulação de dados de 1600 experimentos (considerando um modelo inteiramente casualizado com 10 tratamentos, 4 repetições, com erros normais, homocedásticos e independentes), os quais foram separados em quatro cenários com 400 experimentos cada: o primeiro cenário foi composto por experimentos com 4 variáveis-resposta altamente correlacionadas, sob nulidade total de efeitos para tratamento (i); o segundo cenário foi composto por experimentos com 8 variáveis-resposta com menor nível de correlação entre si, também sob nulidade total (ii); o terceiro cenário foi composto por experimentos com 8 variáveis-resposta com menor nível de correlação entre si, porém sob condição de nulidade parcial (iii) e; o quarto cenário composto por experimentos com 4 variáveis-resposta não correlacionadas, sob nulidade total de efeitos para tratamentos (iv). Efetuou-se o cálculo de seis índices multivariados simples para cada experimento: índice Mulamba-Mock (MM), índice Desirability (Di), índice Desirability convertido para escala rank (RT-Di), índice Desirability sem zero (Di-zm) e duas propostas de modificação do índice Di-zm (Di-zm modificado 1 e Di- zm modificado 2), além de dois índices baseados em ACP. Nos índices multivariados simples avaliou-se também as taxas de erro tipo I considerando 3 critérios de atribuição de pesos a uma ou duas variáveis. Os melhores resultados foram obtidos com o índice Di-zm modificado 1, onde o poder do índice alcançou 46% enquanto o MM alcançou poder de apenas 31,5% nas condições avaliadas. A atribuição de um peso menor para uma variável, mesmo que não definida a priori, aumentou o poder mas resultou em aumento expressivo das taxas de erro tipo I dos índices simples quando sob covariância nula. Palavras-chave: Sistemas agroflorestais. Megathyrsus maximus. Rochagem. Índices de seleção. Análise de componentes principais

The present work is structured in two chapters with the following main objectives: to compare consortia between mombaça grass and different legumes, aiming at a better use of nutrients from alternative sources and greater production of biomass in the herbaceous stratum of an agroforestry system under implementation (i); and validate multivariate analysis options and compare the power of ACP-based indices and Mulamba-Mock indices, Desirability and their variations (ii). Additionally, in this second chapter, we sought to validate simple changes in the indices in order to increase their discriminative power and to evaluate objective criteria for selecting variables for assigning weights. In chapter I, an experiment was structured in a 4x2+1 factorial scheme, with 4 types of consortia (T1 - mombasa not intercropped/single, T2 - mombasa with spontaneous plants, T3 - mombasa with red clover and T4 - mombasa with stylosanthes), combined with the presence or absence of phonolite powder as a source of K plus an additional treatment corresponding to forage peanut, not intercropped with mombaça, and in the presence of phonolite (Extra). The intercropping of mombasa grass with clover and single mombaça resulted in greater biomass production than the other treatments. The addition of phonolite powder resulted in an increase in the K contents of the plants, regardless of the type of consortium. However, there was no evidence that the consortia affected nutrient release from the rock. In chapter II, a study was conducted based on the simulation of data from 1600 experiments (considering a completely randomized model with 10 treatments, 4 repetitions, with normal, homoscedastic and independent errors), which were separated into four scenarios with 400 experiments each: the first scenario consisted of experiments with 4 highly correlated response variables, under total nullity of effects for treatment (i); the second scenario consisted of experiments with 8 response variables with a lower level of correlation between them, also under total nullity (ii); the third scenario was composed of experiments with 8 response variables with a lower level of correlation between them, but under the condition of partial nullity (iii) and; the fourth scenario composed of experiments with 4 uncorrelated response variables, under total nullity of effects for treatments (iv). Six simple multivariate indices were calculated for each experiment: Mulamba-Mock index (MM), Desirability index (Di), Desirability index converted to rank scale (RT-Di), Desirability index without zero (Di-zm) and two proposals for modifying the Di-zm index (Modified Di-zm 1 and Modified Di-zm 2), in addition to two indexes based on ACP. In the simple multivariate indices, the type I error rates were also evaluated considering 3 criteria for attributing weights to one or two variables. The best results were obtained with the modified Di-zm index 1, where the power of the index reached 46% while the MM reached power of only 31.5% in the evaluated conditions. Attributing a lower weight to a variable, even if not defined a priori, increased power but resulted in a significant increase in the type I error rates of the simple indices when under zero covariance. Keywords: Agroforestry systems. Megathyrsus maximus. Rock powder. Selection indices. Principal component analysis.