Condutividade Elétrica Do Solo

DESENVOLVIMENTO E ENSAIOS DE UM SISTEMA DE MENSURAO DE CONDUTIVIDADE ELTRICA DO SOLO

ANDR LUIS SACOMANO PINCELLI

Dissertao apresentada Escola Superior de

Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de So Paulo, para obteno do ttulo de Mestre em Agronomia, rea de Concentrao: Mquinas Agrcolas.

P I R A C I C A B A

Estado de So Paulo - Brasil

Setembro - 2004

ii


ANDR LUIS SACOMANO PINCELLI Engenheiro Mecnico

Orientador: Prof. Dr. Jos Paulo Molin

Dissertao apresentada Escola Superior de

Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de

So Paulo, para obteno do ttulo de Mestre em

Agronomia, rea de Concentrao: Mquinas

Agrcolas.

P I R A C I C A B A

Estado de So Paulo - Brasil

Setembro 2004

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP)

DIVISO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAO - ESALQ/USP

Pincelli, Andr Luis Sacomano Desenvolvimento e ensaios de um sistema de mensurao de condutividade eltrica

do solo / Andr Luis Sacomano Pincelli. - - Piracicaba, 2004. 96 p. : il.

Dissertao (Mestrado) - - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, 2004. Bibliografia.

1. Condutividade eltrica do solo 2. Solos-propriedades fsico-qumicas I. Ttulo

CDD 631.432

Permitida a cpia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte O autor

iii

A

Deus Fora maior de todo ser humano.

Aos meus pais,

Clerior Pincelli e Maria Joanita Sacomano Pincelli,

pelos inmeros bons exemplos que propiciaram, os quais me

impulsionaram na batalha do dia-a-dia

E minha namorada Fernanda, pelo amor, pelo apoio e, principalmente, pela compreenso nos momentos

difceis.

Dedico

iv

AGRADECIMENTOS

De maneira simples, mas, sincera, quero registrar meus

agradecimentos e a gratido s seguintes pessoas e entidades que me

permitiram desenvolver este trabalho:

Ao Professor Dr. Jos Paulo Molin, pela oportunidade, orientao e

confiana em mim depositada.

CAPES pelo fundamental suporte concedido na forma de bolsa e ao

CNPq pelo suporte financeiro ao projeto.

Aos Professores Drs. Marcos Milan e Walter Francisco Molina Junior

do Departamento de Engenharia Rural da ESALQ/USP e ao pesquisador

Ladislau Marcelino Rabello da EMBRAPA Instrumentao Agropecuria,

responsveis pelas sugestes e orientao na correo desta dissertao.

Ao professor Dr. Pedro Valentim Marques, do Departamento de

Economia da ESALQ/USP, pelo incentivo na realizao deste trabalho.

Ao Departamento de Engenharia Rural da ESALQ/USP, pela

oportunidade concedida.

empresa ENALTA Inovaes Tecnolgicas, pelo grande apoio na

realizao das etapas fundamentais deste trabalho.

A todos os funcionrios do Departamento de Engenharia Rural, em

especial ao Eng. Juarez Ren Amaral e ao Tc. ureo Santana de Oliveira,

pela colaborao no desenvolvimento dos sistemas eletrnicos e ao Francisco

de Oliveira, pela colaborao na montagem do prottipo.

A todos aqueles que, de alguma forma, contriburam para a realizao

deste trabalho, principalmente aos colegas de ps-graduao, muito obrigado.

v

SUMRIO

Pgina

LISTA DE FIGURAS................................................................................ vii

LISTA DE TABELAS................................................................................ x

LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS............................................. xi

RESUMO................................................................................................. xiv

SUMRIO................................................................................................ xvi

1 INTRODUO.............................................................................. 1

2 REVISO DE LITERATURA......................................................... 3

2.1 Resistividade e Condutividade Eltrica......................................... 3

2.2 Agricultura de preciso.................................................................. 10

3 MATERIAL E MTODOS.............................................................. 18

3.1 Desenvolvimento do sistema de Resistncia Eltrica do Solo..... 19

3.1.1 Equipamentos mecnicos............................................................. 19

3.1.2 Equipamentos eletrnicos............................................................. 22

3.1.2.1 Sistema de alimentao e mensurao da condutividade

eltrica.......................................................................................... 22

3.1.2.2 Sistema de aquisio e armazenamento da condutividade

eltrica.......................................................................................... 25

3.1.3 Montagem do equipamento........................................................... 27

vi

3.2 Desenvolvimento do sistema Duas Pontas................................... 30

3.2.1 Equipamentos eletrnicos do sistema Duas Pontas..................... 31

3.3 Sistema utilizado como referncia nas comparaes.................. 34

3.4 Caracterizao das reas experimentais e recursos auxiliares.... 36

3.5 Atributos do solo............................................................................ 36

3.6 Anlise dos dados......................................................................... 37

3.6.1 Anlise descritiva e exploratria ................................................... 38

3.6.2 Anlise geoestatstica ................................................................... 39

3.6.3 Interpolao e mapas de superfcie.............................................. 40

3.6.4 Anlise da correlao e da regresso........................................... 41

4 RESULTADOS E DISCUSSO..................................................... 43

4.1 Os sistemas desenvolvidos........................................................... 43

4.2 Anlise descritiva e exploratria dos dados amostrados.............. 45

4.3 Anlise geoestatstica dos dados amostrados.............................. 50

4.4 Mapas de superfcie dos dados interpolados................................ 52

4.5 Anlise da correlao dos dados interpolados.............................. 64

4.6 Anlise da regresso linear mltipla dos dados interpolados....... 68

5 CONCLUSES............................................................................. 73

ANEXOS................................................................................................. 74

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS........................................................ 87

vii

LISTA DE FIGURAS

Pgina

1 Amostra retangular para definir a resistividade eltrica atravs da

resistncia eltrica do material........................................................... 3

2 Amostra de um material para definir a resistividade eltrica do

material pelo mtodo das duas pontas............................................... 4

3 Amostra de um material para definir a resistividade eltrica pelo

mtodo das quatro pontas.................................................................. 5

4 Semivariograma experimental, modelo terico e o semivariograma

tpico e seus componentes (adaptado de Oliveira, 2003).................. 16

5 Fluxograma da metodologia de desenvolvimento dos sistemas....... 18

6 Acoplamento das rodas limitadoras aos discos de corte................... 20

7 Disco de corte na vista em perfil e decomposio das suas reas... 21

8 Esquema do circuito regulador da tenso......................................... 22

9 Esquema do circuito de mensurao da resistncia eltrica do

solo.................................................................................................... 23

10 Forma simplificada do circuito de mensurao da resistncia

eltrica do solo.................................................................................. 23

11 Coletor de dados do sistema Resistncia Eltrica do Solo.............. 26

12 Tela do computador mostrando o sistema Resistncia

Eltrica do Solo:(A) identificao dos parmetros, (B) coleta de

dados............................................................................................... 27

viii

13 Desenho esquemtico do equipamento composto pela barra

porta-ferramentas e os quatro discos de corte............................... 27

14 Esquema do isolamento dos discos de corte por placas de PVC.. 28

15 Estrutura mecnica acoplada a barra porta-ferramentas que

permitiu a conduo do prottipo por arrasto................................ 28

16 Disposio final da barra porta-ferramentas do sistema

Resistncia Eltrica do Solo.......................................................... 29

17 Linhas do campo eltrico formado na rea da semicircunferncia

entre dois eletrodos........................................................................ 30

18 Tela do computador mostrando o sistema Duas Pontas:

(A) identificao dos parmetros e (B) coleta dos dados.............. 32

19 Disposio final da barra porta-ferramentas do sistema Duas

Pontas........................................................................................... 33

20 Equipamento comercial Veris 3100 : (A) disposio do

equipamento para funcionamento e (B) coletor de dados............. 34

21 Disposio dos seis discos no equipamento Veris 3100 ........... 35

22 Prottipo montado demonstrando a disposio dos discos de

corte na barra porta-ferramentas................................................... 43

23 (A) e (B) isolamento e fixao do disco de corte na barra porta-

ferramentas................................................................................... 44

24 (A) suporte de conduo por arrasto e (B) circuito estabilizador

de tenso dos sistemas RES e DP montado em uma placa......... 44

25 Mapas de superfcie das propriedades do solo: (A) umidade a

0,1 m, (B) umidade a 0,3 m, (C) argila a 0,1 m e

(D) argila a 0,3 m.......................................................................... 54

25 Mapas de superfcie das propriedades do solo: (E) areia a

0,1 m, (F) areia a 0,3 m, (G) silte a 0,1 m e (H) argila a 0,3 m..... 55

26 Mapas de superfcie de condutividade eltricado solo: (A) Veris

de 0 a 0,3 m, (B) Veris de 0 a 0,9 m, (C) DP a 0,6 m e 27 ohm

e (D) DP a 0,6 m e 47 ohm............................................................ 56

ix

26 Mapas de superfcie de condutividade eltricado solo: (E) DP a

0,6 m e 220 ohm, (F) RES a 27 ohm e 0,3m, (G) RES a 27 ohm

e 0,6 m e (H) RES a 27 ohm e 0,9 m............................................ 57

27 Mapas de superfcie das propriedades do solo: (A) umidade a

0,1 m, (B) umidade a 0,3 m, (C) argila a 0,1 m e

(D) argila a 0,3 m.......................................................................... 59

27 Mapas de superfcie das propriedades do solo: (E) areia a

0,1 m, (F) areia a 0,3 m, (G) silte a 0,1 m e (H) argila a 0,3 m..... 60

28 Mapas de superfcie de condutividade eltricado solo: (A) Veris

de 0 a 0,3 m, (B) Veris de 0 a 0,9 m, (C) DP a 0,6 m e 27 ohm

e (D) DP a 0,6 m e 47 ohm............................................................ 61

28 Mapas de superfcie de condutividade eltricado solo: (E) DP a

0,6 m e 220 ohm, (F) RES a 27 ohm e 0,3m, (G) RES a 27 ohm

e 0,6 m e (H) RES a 27 ohm e 0,9 m............................................ 62

x

LISTA DE TABELAS

Pgina

1 Indicadores da anlise descritiva para as amostras de umidade

(%),textura (%) e para o sistema de referncia (mS.m-1)............. 45

2 Indicadores da anlise descritiva para o sistema Resistncia

Eltrica do Solo (mS. m-1) e Duas Pontas (mS. m-1).................... 46

3 Sistemas de mensurao de condutividade eltrica do solo e os

respectivos pontos discrepantes detectados ............................... 49

4 Resultado da anlise geoestatstica para as variveis umidade,

textura e condutividade eltrica do solo na rea 1....................... 50

5 Resultado da anlise geoestatstica para as variveis umidade,

textura e condutividade eltrica do solo na rea 2....................... 51

6 Matriz dos coeficientes de correlao de Pearson entre as

variveis em estudo na rea 1..................................................... 66

7 Matriz dos coeficientes de correlao de Pearson entre as

variveis em estudo na rea 2..................................................... 67

8 Modelos de regresso linear mltipla para as variveis de CE

na rea 1..................................................................................... 69

9 Modelos de regresso linear mltipla para as variveis de CE

na rea 2..................................................................................... 70

xi

LISTA ABREVIATURAS E SMBOLOS

= Resistividade eltrica. R = Resistncia eltrica.

L = Comprimento da amostra.

I= Corrente eltrica.

A = rea da seo transversal.

ADP = rea da semicircunferncia.

dXdV = Relao entre a leitura de tenso e a distncia entre os eletrodos.

V = Leitura de tenso eltrica.

S = Distncia entre eletrodos.

= Condutividade eltrica. r = Raio do disco de corte.

= ngulo de formao do setor circular.

b = Base do tringulo.

h = Altura do tringulo.

Re = Resistncia eltrica padro.

Ve = Potencial eltrico entre os eletrodos.

a = Alcance.

Co/Co+C1 = Relao entre Efeito pepita e Patamar.

AI = Amplitude Interquartlica.

AM = Amplitude.

ARE 10 = amostra de Areia a 0,1 m.

xii

ARE 30 = amostra de Areia a 0,3 m.

AG 10 = amostra de Argila a 0,1 m.

AG 30 = amostra de Argila a 0,3 m.

AS = Assimetria.

C = Patamar.

CE = Condutividade eltrica.

Co = Efeito pepita.

CV = Coeficiente de variao.

CT = Coeficiente de curtose.

DGPS = Sistema de Posicionamento Global Diferencial.

DP = Sistema Duas Pontas.

DP 27 = Sistema Duas Pontas com 0,6 m de distncia entre eletrodos e 27 ohm

de resistncia padro.

DP 47 = Sistema Duas Pontas com 0,6 m de distncia entre eletrodos e 47 ohm

de resistncia padro.

DP 220 = Sistema Duas Pontas com 0,6 m de distncia entre eletrodos e 220

ohm de resistncia padro.

DV = Desvio padro.

GPS = Sistema de Posicionamento Global.

LS = Limite Superior.

LI = Limite Inferior.

QS = Quartil Superior.

QI = Quartil Inferior.

MA = Mximo.

ME = Mdia.

MD = Mediana.

MI = Mnimo.

MO = Moda.

RES = Sistema Resistncia Eltrica do Solo.

xiii

RES 30 = Sistema Resistncia Eltrica do solo com 0,3 m de distncia entre

eletrodos e 27 ohm de resistncia padro.





SIG = Sistema de Informao Geogrfica.

SIL 10 = amostra de Silte a 0,1 m.

SIL 30 = amostra de Silte a 0,3 m.

UM 10 = amostra de Umidade a 0,1 m.

UM 30 = amostra de Umidade a 0,3 m.

VR = Sistema de referncia de 0 a 0,3 m.

VP = Sistema de referncia de 0 a 0,9 m.

xiv


AUTOR: ANDR LUIS SACOMANO PINCELLI

Orientador: Prof. Dr. Jos Paulo Molin

RESUMO

A correlao entre as medidas de condutividade eltrica e propriedades

fsico-qumicas do solo uma das linhas de estudo que vem sendo exploradas

onde os conceitos de agricultura de preciso esto mais avanados. Este estudo

teve como objetivo avaliar a eficincia do monitoramento da condutividade eltrica

do solo a partir do desenvolvimento de dois sistemas. O primeiro, denominado de

Resistncia Eltrica do Solo (RES), consiste em definir a condutividade eltrica

de um material atravs de uma amostra de dimenses conhecidas, para medir

a sua resistncia eltrica utilizando dois eletrodos. O segundo, denominado de

Duas Pontas (DP), consiste em definir a condutividade eltrica de um material

aplicando uma corrente eltrica em uma amostra para medir a alterao no

potencial eltrico, gerado pelo meio em que a corrente eltrica transitou,

utilizando dois eletrodos dispostos linearmente. Para a avaliao dos resultados

obtidos pelos sistemas desenvolvidos foi utilizado como referncia um sistema

comercial de origem norte americana e algumas propriedades do solo. Os

xv

equipamentos de condutividade eltrica do solo foram aplicados em duas reas

pertencentes Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz e em poca

distintas. Na rea 1, com 4,97 ha, o levantamento dos dados foi feito na primeira

quinzena de Agosto de 2003 e na rea 2, com 1,3 ha, o levantamento dos dados

foi feito na segunda quinzena de Dezembro de 2003. Aps a aquisio dos dados

experimentais foram feitas anlises estatsticas descritivas e exploratrias,

anlises geoestatsticas, construo de mapas de superfcie, anlises de

correlao e regresso linear mltipla a fim de avaliar os sistemas. De acordo

com a metodologia desenvolvida e anlises de funcionamento dos

equipamentos, foi possvel verificar que os sistemas construdos para a coleta,

transformao e armazenagem dos dados foram eficientes no levantamento

dos pontos amostrais. No entanto os sistemas de condutividade eltrica do solo

no apresentaram a eficincia desejada no monitoramento das propriedades do

solo em ambas as reas experimentais. Quando os sistemas desenvolvidos

foram comparados ao sistema comercial, tambm foi possvel observar que no

houve correlao no monitoramento, o que sugere a necessidade da

continuidade e aprofundamento no desenvolvimento desses sistemas.

xvi

DEVELOPMENT AND FIELD EVALUATION OF A SOIL ELECTRICAL CONDUCTIVITY MEASURING SYSTEM

AUTHOR: ANDR LUIS SACOMANO PINCELLI

Adviser: Prof. Dr. Jos Paulo Molin

SUMMARY

The correlation between electrical conductivity and physical-chemical

properties of the soil is one of the research areas that have been explored where

precision agriculture concepts are more advanced. This study had the objective of

evaluating the soil electrical conductivity mapping efficiency of different measuring

systems. The first one, known as Electrical Resistance of the Soil consists in

defining the electrical conductivity of any given material using a sample of known

dimensions, to measure its electrical resistance using two electrodes. The second

one, the Two Edges method, consists in defining the electrical conductivity of a

material applying an electric current in a sample to measure any change on the

electric potential, generated by the environment in which the electric current

transited through, using two linearly displaced electrodes. To evaluate the results

obtained by the developed systems some soil properties and a commercial soil

electrical conductivity measuring system where used as guidelines. The soil

electrical conductivity equipments mapped two fields, at the Escola Superior de

xvii

Agricultura Luiz de Queiroz. In Field 1 (4,97 ha) the data collecting process took

place in the first fortnight of august 2003, and, in Field 2 (1,3 ha), the sampling

process took place in the second fortnight of December 2003. After the acquisition

of the experimental data, descriptive and exploratory statistical and geostatistical

analysis were made, electrical conductivity surface maps were obtained and

correlation and multiple linear regression analysis, in order to evaluate both

systems, were made. In accordance to the developed methodology and analysis

of the equipment, it was possible to check that the systems developed to acquire,

transform and store the data were efficient in mapping the sampling points.

However, the soil electrical conductivity systems did not show the desired

efficiency in mapping the soil properties in both experimental fields. When the

developed systems were compared to a commercial one it was also possible to

observe that there was no correlation in the measurements, which suggests the

necessity of new developments on these systems.

1

1 INTRODUO

Os elevados nveis de produtividade agrcola esto associados ao uso

intenso de insumos. Diante isto, h a necessidade de se encontrar novos

conceitos que permitam reduzir o uso de insumos e conseqentemente dos

custos de produo e o impacto ambiental e incrementar a produo. A busca a

esse novo meio de produo agrcola tem levado ao conceito de agricultura de

preciso, conceito segundo o qual o gerenciamento da atividade agrcola feito

levando-se em conta a variabilidade espacial e temporal da cultura alm das

demais variveis no processo de produo.

O conceito de gerenciamento localizado defendido pela agricultura de

preciso faz uso de novas tecnologias, que esto constantemente sendo

geradas para a investigao de fatores relacionados ao ambiente solo-planta-

atmosfera. O gerenciamento localizado em uma lavoura exige a construo de

mapas das propriedades do solo para identificar a variabilidade da

produtividade e os fatores a ela relacionados. Esses mapas so gerados com

grande quantidade de dados, conseguidos atravs de tcnicas de amostragem

em grande nmero.

As tcnicas de amostragem em grande nmero provocaram o

surgimento de uma srie de sistemas, alguns em carter experimental e outros

j em utilizao comercial, na tentativa de desenvolver tcnicas de medidas

indiretas das propriedades do solo atravs do estudo de sistemas pticos,

eletromagnticos, eletroqumicos, mecnicos, fluxo de ar e acsticos

(Adamchuk & Jasa, 2003). Os pases mais desenvolvidos nesses conceitos

vm utilizando h alguns anos a condutividade eltrica como um indicador no

2

monitoramento de caractersticas do solo como textura, umidade, salinidade,

entre outras.

A condutividade eltrica definida como sendo a capacidade que um

material possui em conduzir corrente eltrica e a sua utilidade na rea agrcola

provm do fato que os diferentes componentes fsicos existentes no solo,

apresentam diferentes nveis de condutividade eltrica (Lund et al.,1998).

Sendo assim, o mapeamento da condutividade eltrica tornou-se uma

ferramenta eficiente na investigao do comportamento e da variabilidade

espacial de propriedades do solo, pois permite identificar reas com

propriedades semelhantes e delimitar unidades de gerenciamento diferenciado

(Lck & Eisenreich, 2001). Na agricultura de preciso os sistemas de

condutividade eltrica so aplicados prioritariamente como indicadores

qualitativos de propriedades fsico-qumicas de solo.

Alguns pases que desenvolveram as tcnicas de mapeamento da

condutividade eltrica esto utilizando comercialmente alguns sistemas na

investigao da distribuio espacial dos componentes do solo e,

posteriormente, na aplicao localizada de insumos. No Brasil, as linhas que

envolvem a aplicao destes conceitos esto sendo realizadas de forma

experimental.

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de

mensurao e mapeamento da condutividade eltrica do solo e avaliao do

seu desempenho no monitoramento, em condio de campo, utilizando como

parmetro de referncia um sistema de condutividade eltrica comercial, por

contato, de origem norte americana e algumas propriedades do solo.

3

2 REVISO DE LITERATURA 2.1 Resistividade e Condutividade Eltrica

Segundo Runyan (1975), uma das formas de se definir a resistividade

eltrica de uma material utilizar uma amostra retangular de dimenses

conhecidas (Figura 1) para medir a sua resistncia eltrica, com dois eletrodos,

conforme a relao:

LAR = (1)

onde: = resistividade eltrica (.m); R = resistncia eltrica (); L = comprimento da amostra (m);

A = rea seo transversal (m2).

ELETRODO A ELETRODO B

L

A

R

Figura 1 - Amostra retangular para definir a resistividade eltrica atravs da resistncia eltrica do material

4

A resistividade eltrica tambm pode ser determinada atravs do

mtodo que utiliza dois eletrodos na captao dos dados, denominado mtodo

das duas pontas. A configurao desse sistema consiste em colocar dois

eletrodos em linha, afastados por uma distncia (S), e aplicar uma corrente

eltrica (I) na amostra (Figura 2), a fim de medir a alterao no potencial eltrico

(V), gerada pelo meio em que a corrente eltrica transitou. Este mtodo

definido pela equao:

dxdV

IA = (2)

onde: = resistividade eltrica (.m); I = corrente eltrica (A);

A = rea da seo transversal (m2);

dXdV = relao entre a leitura de tenso e a distncia entre os eletrodos.

S

I

I

V

ELETRODO BELETRODO A

Figura 2 - Amostra de um material para definir a resistividade eltrica pelo

mtodo das duas pontas

A forma mais utilizada para medir resistividade eltrica atravs do

mtodo que utiliza quatro eletrodos em sua configurao, denominado mtodo

5

das quatro pontas. A geometria habitual desse sistema colocar os quatro

eletrodos em uma linha (Figura 3) e utilizar espaamentos iguais (S) entre os

mesmos. A corrente eltrica (I) passada pelos dois eletrodos externos e o

potencial eltrico (V) medido pelos dois eletrodos internos. A equao desse

mtodo representada por:

( ) ( )

+++

=

322131

1111

2

SSSSSS

IV

(3)

onde: = resistividade eltrica (); V = leitura de tenso (v);

I = corrente eltrica (A);

321 ,, SSS = distncias entre eletrodos (m).

S1

S3S2

I

I

ELETRODOS

V

Figura 3 - Amostra de um material para definir a resistividade eltrica pelo

mtodo das quatro pontas

Os espaamentos entre os eletrodos , e so respectivamente

as distncias em entre o primeiro e o segundo, o segundo e o terceiro e o

1S 2S 3S

6

terceiro e o quarto eletrodos. Quando as distncias ( ) entre os

eletrodos forem iguais, a equao 3 fica reduzida a:

321 ,, SSS

IVS= 2 (4)

onde: = resistividade eltrica (); V = leitura da tenso (v);

I = corrente eltrica (A);

S = distncia entre os eletrodos (m).

A partir da definio da resistividade eltrica de um material a sua

condutividade eltrica facilmente encontrada, pois so relaes inversamente

proporcionais. Assim:

1= (5)

onde: = condutividade eltrica (S.m-1); = resistividade eltrica (.m).

A condutividade eltrica definida como a capacidade que um material

possui em conduzir corrente eltrica. A utilidade dessa corrente eltrica no meio

agrcola provm do fato que os componentes fsicos existentes no solo,

apresentam diferentes nveis de condutividade eltrica (Lund et al.,1998). A

corrente eltrica pode ser conduzida atravs da gua intersticial que contm

eletrlitos dissolvidos e atravs dos ctions trocveis que residem perto da

superfcie de partculas de solo carregadas e so eletricamente mveis em

vrios nveis (Nadler & Frenkel, 1980).

7

A condutividade eltrica depende principalmente da soluo eletroltica

existente no solo. Solos com baixo teor de umidade apresentam resistncia

eltrica muito alta. Alguns minerais presentes aparecem como isolantes, apesar

de que em alguns solos pode existir uma pequena corrente sendo conduzida

atravs da superfcie das partculas. Portanto, o valor obtido para a

condutividade eltrica de um solo principalmente devido ao seu teor de gua

e de sais dissolvidos (Freeland, 1989).

Os pases mais desenvolvidos na aplicao das tcnicas de

agricultura de preciso vm utilizando h alguns anos os conceitos de

condutividade eltrica como uma ferramenta de trabalho no monitoramento de

um maior nmero de caractersticas do solo como textura, umidade, salinidade,

entre outras. Existem vrios equipamentos sendo utilizados para mapeamento

da condutividade eltrica aparente do solo, disponveis comercialmente, como

MuCEP (Panissod et al., 1998), Veris 3100, EM 38, GEM 300 e o Soil Doctor

(Lck & Eisenreich, 2001), Geocarta (Dabas, 2001) e ERM-01 (Landviser,

2004).

O mapeamento da condutividade eltrica uma ferramenta eficiente

na investigao do comportamento e da variabilidade espacial de propriedades

do solo em grandes reas. Ela permite identificar reas com propriedades

semelhantes e delimitar unidades de gerenciamento para agricultura de

preciso (Lck & Eisenreich, 2001).

Para mensurar a condutividade eltrica, geralmente so utilizados os

sistemas de induo eletromagntica e o de contato direto (Rhoades &

Corwin,1984). A induo eletromagntica uma tcnica para medir a

condutividade eltrica em solos sem contato com o mesmo, sendo um mtodo

de amostragem no destrutiva (Davis et al., 1997). Esse mtodo utilizado em

reas, onde o revolvimento no desejvel por algum motivo, como por

exemplo, alguma forma de contaminao (Brevik & Fenton, 2000). O sistema

por induo eletromagntica trabalha a uma distncia de 0,30 m em relao

superfcie, realizando uma medida de condutividade eltrica a uma

8

profundidade mxima de 1,20 m na configurao vertical e a uma profundidade

de 0,30 m na configurao horizontal.

O sistema por contato direto penetra no solo, geralmente utilizando

como eletrodos de fluxo de corrente eltrica, discos de corte lisos, e capta a

condutividade eltrica a uma profundidade diretamente proporcional aos

espaamentos entre os eletrodos. Esse sistema fornece valores de

condutividade eltrica sem nenhuma calibrao, sendo dependente apenas das

caractersticas fsico-qumicas do solo. O solo sob condies de baixa umidade

provoca um aumento na resistncia eltrica dos eletrodos, o que resulta em

leituras equivocadas durante o mapeamento (Lck & Eisenreich, 2001).

Em pesquisa realizada por Fritz et al. (1998) comparando as

tecnologias do mtodo de induo eletromagntica e do mtodo por contato

direto, concluram que a condutividade eltrica est relacionada com a

topografia do terreno, onde, nas reas de menor altitude a condutividade

eltrica era maior que nas reas de maior altitude. O equipamento por induo

eletromagntica apresentou leituras de maiores valores nas reas mais secas e

leituras de menores valores nas mais midas, comparado com o equipamento

de contato direto. Mesmo assim, os autores afirmam que ambos equipamentos

fornecem dados similares.

Durante dcadas de estudos, os pesquisadores se empenharam na

descoberta dos fatores que afetam a condutividade eltrica do solo. O teor de

gua, as propriedades fsicas e as propriedades qumicas podem ser citados

como fatores de grande influncia na condutividade eltrica (Nadler & Frenkel,

1980; Fritz et al. 1998; Rhoades, 1993). As mudanas de temperatura tambm

influenciam a condutividade eltrica do solo (Rhoades et al., 1976; Brevik &

Fenton, 2000). O aumento da temperatura provoca uma diminuio na

viscosidade do lquido, o que aumenta a facilidade com a qual os ons se

movimentam na soluo (Harstock et al., 2000).

As principais linhas de estudo da condutividade eltrica e os fatores

que influenciam sua mensurao, esto concentradas em trs propriedades:

9

textura, umidade e salinidade. Isso devido a uma boa correlao existente na

distribuio destes fatores no solo com o mapeamento da condutividade eltrica

(Rhoades, 1993).

Shea & Luthin (1961) foram os precursores na utilizao do mtodo

dos quatro eletrodos no desenvolvimento do monitoramento da salinidade do

solo.

Um mtodo de campo para avaliar a salinidade apresentado por

Rhoades & Ingvalson (1971), no qual foram feitas medidas de condutividade

eltrica com quatro eletrodos, situados sobre a superfcie do solo. A partir das

medidas coletadas, foi elaborada uma srie de representaes grficas do

campo analisado, que definiram os vrios nveis de salinidade. Os resultados

apresentaram uma excelente relao entre a condutividade eltrica e a

salinidade. Rhoades & Van Schilfgaarde (1976), aps anos de pesquisa,

desenvolveram uma sonda para obteno de medidas de salinidade.

A utilidade do monitoramento da condutividade eltrica para avaliao

do teor de argila vem do fato que a areia tem baixa e a argila alta condutividade.

Assim, a condutividade eltrica se correlaciona fortemente textura (Lund et al.,

1998). Os testes realizados em laboratrio por Banton et al. (1997), indicaram

boas correlaes entre a condutividade eltrica e a textura do solo.

A pesquisa realizada por Menegatti (2002), na tentativa de definir a

condutividade eltrica a partir da resistncia eltrica de uma seco de solo,

obteve um sistema de simples construo, fcil operao e sensvel s

variaes de resistncia eltrica do solo.

10

2.2 Agricultura de preciso

A agricultura de preciso pode ser entendida como um conjunto de

tcnicas que permite o manejo diferenciado das reas agrcolas, segundo suas

reais necessidades, atravs do uso das tcnicas agronmicas e a aplicao

localizada de insumos. As tcnicas de agricultura de preciso surgiram com a

finalidade de otimizar a produo agrcola, no s reduzindo os custos como

aumentando a produtividade.

Shueller (1992) definiu a agricultura de preciso como um mtodo de

administrao cuidadosa e detalhada do solo e da cultura para adequar as

diferentes condies encontradas em cada ponto da lavoura. Para Goering

(1993) a agricultura de preciso tem como meta final aplicar sementes,

fertilizantes, e outros insumos variavelmente em cada talho, nas taxas

adequadas produtividade do solo em cada ponto do talho. Segundo Searcy

(1995) a agricultura de preciso a tecnologia que possibilita modular a

aplicao dos insumos agrcolas numa base pontual em resposta a

necessidade localizada das plantas.

Segundo Balastreire (1994), na aplicao localizada, as quantidades

de cada insumo so determinadas em funo da anlise dos mapeamentos dos

atributos do solo e das plantas, do conhecimento agronmico e do histrico da

rea a ser cultivada e a sua utilizao visa alocao dos insumos em funo

dos requisitos especficos do local.

Dessa forma, a agricultura de preciso pode ser analisada como um

sistema de gesto das atividades agrcolas que se fundamenta no princpio da

variabilidade de fatores relacionados ao solo e cultura, permitindo o

tratamento individualizado de pequenas reas dentro do campo de produo.

Seus objetivos so a otimizao do retorno financeiro pela racionalizao do

uso de insumos e energia e a reduo dos impactos ambientais (Mantovani et

al., 1998).

Do ponto de vista ambiental, os benefcios podem ser contabilizados

11

pela reduo na quantidade de insumos, desperdiados em reas de baixa

necessidade (Balastreire, 1999). Esse fato de grande importncia para a

comunidade mundial devido s aplicaes de insumos ser efetuada de forma a

satisfazer as necessidades de cada ponto da lavoura, evitando a contaminao

de ambientes por excesso dos mesmos.

Os primeiros esforos para o desenvolvimento dos conceitos da

agricultura de preciso foram feitos em 1929, quando dois pesquisadores

americanos sugeriram a aplicao localizada de calcrio, como forma de

economizar, na quantidade necessria desse insumo. Devido s dificuldades de

se aplicar o insumo de forma localizada em mdias e grandes reas, uma vez

que no existiam equipamentos para aplicao, estes conceitos ficaram no

esquecimento (Balastreire, 2000).

No incio da dcada de 70, o Departamento de Defesa dos Estados

Unidos criou o Sistema de Posicionamento Global - GPS (Global Positioning

System), um sistema de navegao via satlite (Molin, 1998). O GPS trata-se

de um sistema militar altamente estratgico, todavia com potencial muito grande

para as aplicaes civis (Searcy, 1995).

Segundo Blitzkow (1995), o sistema GPS composto por trs

segmentos: espacial, controle e usurio. O segmento espacial constitudo por

uma constelao de 24 satlites, dos quais 21 ativos e 3 de reserva,

distribudos em 6 rbitas distintas. Com esta configurao, em qualquer ponto

da superfcie do planeta Terra h no mnimo 4 satlites acima da linha do

horizonte 24 horas por dia. O segmento de controle formado por diversas

estaes de rastreamento espalhadas pelo mundo, cuja funo determinar a

rbita exata de cada um dos satlites e atualizar seus sinais de navegao. O

segmento usurio formado pelo receptor GPS, que converte os sinais vindos

do satlite em informao de posicionamento. O princpio de funcionamento

desse sistema considera a medio do tempo de deslocamento de um sinal

entre um satlite e um receptor utilizado pelo usurio. Como os relgios do

satlite e do receptor esto sincronizados possvel medir a distncia exata

12

entre dois pontos.

No trabalho realizado por Han et al. (1995), afirmam que para se

aumentar a acurcia do sistema GPS, pode ser utilizada uma tcnica de

correo das posies, denominada correo diferencial. Assim, para o perfeito

funcionamento do sistema GPS diferencial (Differential Global Positioning

System DGPS), um segundo receptor, denominado estao de base, deve

ser instalado em um ponto fixo sob coordenadas conhecidas. Com isso,

possvel calcular e determinar um fator de correo (vetor) que armazenado

para uso posterior. Esse procedimento chamado de correo diferencial pode

diminuir o erro para centmetros ou at milmetros.

De acordo com Balastreire e Baio (2002), uma outra forma de correo

de posicionamento em tempo real so os algoritmos otimizados, j disponveis

no mercado. So programas instalados nos receptores GPS que calculam a

posio correta sem a necessidade de sinais de correo. Os autores

concluram ser vivel sua utilizao em agricultura de preciso, ao compararem

esse equipamento a um GPS com correo diferencial por meio de sinais de

satlite.

O surgimento destes sistemas de navegao e localizao, GPS, em

inmeras situaes, provocou grande avano tecnolgico nos diversos

segmentos voltados agricultura. O segmento que mais se destacou nessa

etapa foi o setor computacional, auxiliado pelo desenvolvimento de circuitos

eletrnicos no controle de sistemas localizados nas mquinas agrcolas e a

criao de programas computacionais para a manipulao de dados levantados

em campo.

Os Sistemas de Informao Geogrfica SIG (Geographic Information

System GIS) so programas computacionais utilizados para a armazenagem,

anlise, interpretao e exibio de dados referenciados a uma posio na

superfcie da Terra, ou seja, so sistemas destinados ao tratamento de dados

referenciados espacialmente. Com um SIG possvel manipular e mostrar

espacialmente os resultados colhidos em campo e atravs da interao deste

13

sistema com outros programas computacionais pode-se produzir a digitalizao

de mapas que permitem analisar diversas camadas de dados referentes a um

mesmo talho (Molin, 2001).

Os SIG`s manipulam dados de diversas fontes como mapas, imagens

de satlites, cadastros entre outras, permitindo recuperar e combinar

informaes e efetuar os mais diversos tipos de anlises sobre os dados

(Alves,1990). Essa tecnologia esta relacionada com vrias disciplinas e campos

tecnolgicos em desenvolvimento, sendo cada vez mais utilizada nos processos

de planejamento econmico, territorial e ambiental (Fernandes, 1997b). Estes

sistemas de informao geogrfica possuem basicamente dois bancos de

dados: o espacial responsvel pelo armazenamento da localizao espacial de

todas as entidades encontradas e o de atributos, em que as informaes so

armazenadas (Santana, 1999).

Na agricultura, a utilizao mais intensa do SIG se deu em decorrncia

da adoo das tcnicas de agricultura de preciso, que preconizam o

conhecimento e realizao de um tratamento detalhado de cada rea da

propriedade (Molin, 1997b). Vrios estudos vm sendo conduzidos com sua a

utilizao; por exemplo, na aplicao localizada de defensivos, o SIG

demonstrou seu papel fundamental na gerao dos mapas de plantas daninhas,

gerao dos mapas de prescrio e no estudo das correlaes entre os mapas

gerados (Baio, 2001).

Scott e Randy (2000) comentam que o SIG tem como principal objetivo

agregar dados de diferentes fontes de um mesmo local. Em agricultura de

preciso estes dados so integrados e contribuem para a tomada de decises,

embasada em um conjunto de informaes de um determinado local.

Uma rea que obteve bastante destaque no contexto da agricultura de

preciso tem sido o sensoriamento e suas aplicaes podem relacionar-se s

atividades de levantamento e caracterizao dos solos ou de culturas. Molin

(1997a) classifica o sensoriamento em trs grupos: (i) sensoriamento por meio

do deslocamento do sensor no campo, com a finalidade de obter medidas

14

continuamente; (ii) sensoriamento por coleta de amostras com base em

quadriculado; (iii) sensoriamentos remotos, que consiste na obteno de dados

distncia.

Assim como no caso do GPS, o sensoriamento remoto tambm foi

desenvolvido para a aplicao da inteligncia militar. Essa tecnologia comeou

com a obteno de fotografias da disposio de trincheiras obtidas por bales

durante a Guerra Civil Americana (Drury, 1990). Senay et al. (1998) comentam

que estudos tm demonstrado que o sensoriamento remoto relaciona-se

intimamente com a agricultura de preciso, mas necessrio o

desenvolvimento de tcnicas para extrair informaes das imagens.

Na aplicao dos conceitos da agricultura de preciso existe a

necessidade de se utilizar mtodos de clculo e gerenciamento da variabilidade

espacial do solo. Conhecer a variabilidade espacial de propriedades do solo

um fator indispensvel na implantao da agricultura de preciso (Cora e

Marques Junior, 1998).

Segundo Gonalves (1997), propriedades do solo podem apresentar

dependncia espacial em escalas que variam da ordem de poucos milmetros a

alguns quilmetros. As propriedades do solo, alm de variarem no espao,

podem variar no tempo (Bernoux et al., 1998a). Essa variao decorrente da

ao de agentes naturais, assim como da ao do homem (Bragato e

Primavera, 1998). A variabilidade das propriedades tem sido abordada por

vrios autores, sendo atribuda a diversos fatores, tais como, caractersticas do

material de origem e os fatores de formao, os quais no atuam pontualmente,

mas sim segundo um determinado padro.

Webster e Oliver (1990) afirmam que muitas propriedades do solo

variam continuamente no espao e, conseqentemente, os valores em locais

mais prximos tendem a ser mais semelhantes que aqueles tomados mais

distantes entre si, at uma distncia limite, correspondente ao domnio destas

propriedades. Caso isto ocorra, os dados no podem ser tratados como

independentes e um tratamento estatstico mais adequado necessrio.

15

Na ampla diversidade da cincia agronmica, a estatstica se fez

necessria, na avaliao de diferentes ensaios. Enquanto que na estatstica

clssica as amostras so coletadas ao acaso, ignorando-se sua posio

geogrfica, na geoestatstica os locais de amostragem so importantes. Em

ambos os casos, a mdia e a varincia podero ser calculados; todavia,

somente a geoestatstica promove a obteno da estrutura da varincia, porque

considera a dependncia entre as medidas, o que no acontece com a

estatstica clssica. E por tal razo que a geoestatstica se apresenta como

uma ferramenta na cincia agronmica, capaz de descrever a variabilidade das

propriedades do meio fsico de um sistema (Libardi et al., 1986).

Segundo Landim (1998), a geoestatstica um tpico da estatstica

aplicada que trata os problemas referentes s variveis regionalizadas, as quais

tm um comportamento espacial que mostra caractersticas intermedirias entre

as variveis verdadeiramente casuais e as totalmente determinsticas. Matheron

(1963) afirma que a geoestatstica uma funo que varia de um lugar a outro

no espao com certa aparncia de continuidade. So variveis que podem

tomar valores diferentes em diferentes lugares de observaes, cujos valores

esto relacionados com a posio espacial que ocupam. Segundo Warrick e

Nielsen (1980), a geoestatstica oferece ferramentas que permitem quantificar

esta correlao espacial.

O variograma uma funo que expressa a variabilidade de uma dada

propriedade entre dois pontos separados por uma distncia h, em funo

dessa distncia h (Fanha, 1994). Oliveira (2003) afirma que o nvel de

dependncia entre duas variveis regionalizadas representado pelo

variograma.

O semivariograma expressa a dependncia espacial entre amostras

atravs de um grfico da semivarincia pela distncia de separao entre os

pontos amostrados, sendo necessrio o ajuste desses dados a uma funo ou

modelo matemtico. Segundo Gonalves (2000), o semivariograma

experimental ajustado curva que proporcione a mxima correlao possvel

16

com pontos plotados. O modelo ajustado chamado de modelo terico do

semivariograma. Na regio onde se observa a continuidade espacial, a

geoestatstica aplicada com eficincia (Figura 4).

Alcance (a)

Con

tribu

io

(C1)

Efeito Pepita (Co)

2,0

1,0

0 20

8,0

6,0

4,0

7,0

5,0

3,0

(h)

40 60 80 100 120 140 (h)

Patamar (C) = Co + C1

Continuidade Espacial Aleatoriedade

Geoestattistica Estatstica Clssica

Semivariograma Experimental

Modelo Terico

Figura 4 - Semivariograma experimental, modelo terico e o semivariograma

tpico e seus componentes (adaptado de Oliveira,2003)

Quando h dependncia espacial definida pelo semivariograma,

possvel utilizar a tcnica de interpolao chamada krigagem (Gonalves et al,

1999). A krigagem uma tcnica de interpolao para estimativa dos valores de

uma propriedade em locais no amostrados, a partir de valores vizinhos

resultantes da amostragem realizada. Diversas outras tcnicas esto

disponveis para este propsito. A krigagem, no entanto, faz uso de um

interpolador linear no tendencioso e de varincia mnima que assegura a

melhor estimativa (Gonalves, 2000). Segundo o autor, as estimativas no

tendenciosas significam que, em mdia, as diferenas entre os valores

estimados e verdadeiros para o mesmo ponto devem ser nulas; e varincia

17

mnima significa que esses estimadores possuem a menor varincia dentre

todos os estimadores no tendenciosos.

Gonalves et al. (1999) define que as ferramentas da geoestatstica

permitem no s avaliar e modelar a estrutura de dependncia espacial atravs

de interpolao geoestatstica (krigagem), mas tambm avaliar a correlao

espacial existente entre propriedades em estudo.

Para Vieira (2000) a geoestatstica aplicada a agricultura de preciso

tem por finalidade projetar estimativas de valores de locais no amostrados a

partir de alguns valores conhecidos na populao; identificar, na aparente

desordem entre as amostras, uma medida de correlao espacial e permitir o

estudo de padres de amostragens mais adequados.

18

3 MATERIAL E MTODOS

Para a realizao deste trabalho foram construdos dois sistemas

envolvendo duas metodologias de mensurao de condutividade eltrica do

solo: o sistema Resistncia Eltrica do Solo (RES) e o sistema Duas Pontas

(DP). Na concepo desses sistemas foi necessria a utilizao de

equipamentos mecnicos, de sistema de posicionamento, de equipamentos

eletrnicos, de programas computacionais e de outros materiais. A Figura 5

apresenta o fluxograma da metodologia de desenvolvimento dos sistemas para

a realizao deste trabalho.

Sistemas de condutividade eltrica desenvolvidos

configurao:27 ohm e 0,60 m


Resistncia Eltrica do Solo (RES)



Anlise dos dados


Duas Pontas (DP)


Raso: 0 a 0,3 m Profundo: 0 a 0,9 m

Sistema comercial para comparao

Figura 5 Fluxograma da metodologia de desenvolvimento dos sistemas

19

3.1 Desenvolvimento do sistema Resistncia Eltrica do Solo

O primeiro sistema desenvolvido, Resistncia Eltrica do Solo, uma

adaptao dinmica de se obter a condutividade eltrica de um material atravs

da sua resistncia eltrica, descrita por Runyan (1975). O princpio dessa

metodologia esta definido conforme a equao 1. Este sistema tambm foi

idealizado atravs da metodologia definida por Menegatti (2002), na tentativa de

definir a condutividade eltrica a partir da resistncia eltrica de uma seco de

solo.

Segundo Malvino (1987) a resistncia eltrica pode ser determinada

atravs da aplicao de uma determinada corrente eltrica em um meio e a

mensurao do potencial eltrico entre os eletrodos, segundo a equao:

IVR = (6)

onde: R = resistncia eltrica (); V = leitura de tenso eltrica (V);

I = corrente eltrica (A).

Atravs da definio da resistncia eltrica na equao 6 e com o

comprimento e rea transversal da amostra tm-se a resistividade eltrica da

amostra em questo (equao 1), e com isso, pode-se determinar a

condutividade eltrica do solo atravs da equao 5.

3.1.1 Equipamentos mecnicos

Para a implementao desse sistema foi necessria a construo de

20

um prottipo mecnico e o desenvolvimento de dois equipamentos eletrnicos,

um para definir os parmetros relativos as medidas de condutividade eltrica e

outro para coleta e armazenagem dos dados geograficamente referenciados.

O sistema Resistncia Eltrica do Solo constitudo de dois eletrodos,

sendo eles discos de corte lisos de 0,40 m de dimetro, que penetram no solo,

dispostos linearmente em uma barra porta-ferramentas. Foram utilizadas rodas

de borracha limitadoras penetrao, acopladas de forma concntrica aos

discos de corte, permitindo a mxima penetrao de 0,10 m, conforme Figura 6.

0,10

m

Nvel do solo

Disco de corte

Roda limitadora

Barra porta-ferramentas

Figura 6 - Acoplamento das rodas limitadoras aos discos de corte

Com essa implementao foi permitido considerar a geometria de um

bloco de solo entre os eletrodos, definido pela distncia entre os eletrodos e a

rea do setor semicircular do disco de corte dentro do solo. A Figura 7

apresenta o disco de corte em perfil e a decomposio de suas reas para

aplicao dos fundamentos da geometria analtica (Cunha, 1992) na

determinao da rea do setor semicircular do disco de corte.

21

rea de penetrao

Solo

Setor circular

Tringulo

Figura 7 - Disco de corte na vista em perfil e decomposio das suas reas

A rea de penetrao do disco de corte definida pela geometria

como sendo a rea do setor circular menos a rea do tringulo.

( )2.

21 2 hbrA

= (7)

onde: A = rea da seo transversal (m2);

r = raio do disco de corte (m);

= ngulo de formao do setor circular (rad);

b = base do tringulo (m);

h = altura do tringulo (m).

22

3.1.2 Equipamentos eletrnicos

3.1.2.1 Sistema de alimentao e mensurao da condutividade eltrica

Uma fonte de tenso estabilizada foi projetada para a alimentao do

sistema Resistncia Eltrica do Solo no Laboratrio de Instrumentao do

Departamento de Engenharia Rural da ESALQ USP. Este circuito foi proposto

com a primeira finalidade de baixar e estabilizar a tenso eltrica de 12 volts,

adquirida de uma bateria, para o funcionamento do sistema em 5 volts, a fim de

evitar qualquer oscilao na tenso da bateria provocada com o consumo de

sua carga, conforme ilustrado na Figura 8.

VI

1000

mF

C1

GND

+12 VDC

3

GND

CC

W

5K

R1

W

CW

sada da tenso = 5 VDC

+5 VDC

LM317HA

1A

VO

220R R2

2

U1

Figura 8 - Esquema do circuito regulador de tenso

Tambm montou-se um circuito paralelo ao estabilizador de tenso

que possibilitou a mensurao da resistncia eltrica do solo. Foram utilizados

capacitores e resistncias eltricas e as definies dos conceitos eltricos

(Malvino, 1987), na montagem desse circuito. A Figura 9 apresenta a forma

esquemtica do circuito e a Figura 10 apresenta a forma simplificada do

mesmo.

23

entrada da tenso = 5 VDC

100m

F

100m

F

C2

C3

sada de sinal

220R

GND

10R

Jumper

GND GND

R8

R5

27R

47R

R6

R4

470RR7

R S

olo

R3

Figura 9 - Esquema do circuito de mensurao da resistncia eltrica do solo

sada do sinal

GND

Ve Re

ebtrada de tenso = 5 VDC

Vsol

o

Rso

lo

Figura 10 - Forma simplificada do circuito de mensurao da resistncia eltrica do solo

24

Com a forma simplificada do circuito eltrico pode-se estabelecer que a

partir da equao 6, tem-se:

IVR solosolo = (8)

onde:

esolo VV = 5 (9)

Novamente, a partir da equao 6, tem-se:

e

e

RVI = (10)

substituindo a equao 10 na equao 8, tem-se:

e

e

solosolo

RVVR = (11)

substituindo a equao 9 na equao 11, tem-se:

e

eesolo V

VRR )5( = (12)

25

e, por fim, substituindo a equao 12 na equao 1, juntamente com os

parmetros dimensionais (distncia entre eletrodos e rea de penetrao),

pode-se determinar a equao que define a resistividade eltrica do solo para

esse sistema, assim:

( )SA

VVR

e

ee = 5 (13)

onde: = resistividade eltrica (.m); Re = resistncia eltrica padro (); Ve = leitura da tenso eltrica padro (V);

A = rea da seo transversal (m2);

S = distncia entre os eletrodos (m).

3.1.2.2 Sistema de aquisio e armazenamento da condutividade eltrica

O coletor de dados do sistema Resistncia Eltrica do Solo,

apresentado na Figura 11, foi desenvolvido pela empresa Enalta Inovaes

Tecnolgicas, So Carlos, SP, com a funo de captar as medidas analgicas

de resistncia eltrica, referenciadas geograficamente por um receptor GPS

com correo diferencial, e envi-las no formato digital para um sistema

computacional, no caso um computador de mo (palm top).

O processo de captao e envio dos dados de resistncia eltrica do

solo foi dividido em trs etapas. A primeira etapa consiste na recepo do

formato de dados do GPS em formato GGA a cada um segundo. Em seguida o

conversor A/D (analgico / digital) faz a mdia das dez ltimas leituras de

resistncia eltrica por segundo e envia esse dado para o computador de mo,

26

concomitantemente com o dado GGA. Na ltima etapa, a cada dado GGA

enviado so armazenadas a latitude, a longitude e a condutividade eltrica em

formato digital no palm top.

Figura 11 - Coletor de dados do sistema Resistncia Eltrica do Solo

Posteriormente, o sinal digital enviado a um programa computacional

que foi desenvolvido pela mesma empresa Enalta, com a funo de converter

as medidas de resistncia eltrica do solo, referenciadas geograficamente por

um receptor GPS com correo diferencial, em medidas de condutividade

eltrica e armazen-las em linguagem no formato texto (txt). Esse programa foi

especificado para computadores de mo que utilizam o sistema operacional

Windows CE.

Para o correto funcionamento do programa necessrio gerar um

nome para armazenamento do arquivo e indicar a resistncia eltrica que o

sistema estar operando e a distncia entre os discos de corte. Aps esta

etapa, inicia-se a captao dos dados, onde pode-se acompanhar o

desenvolvimento das leituras atravs do quadro central. A identificao dos

parmetros e a coleta dos dados podem ser vistas na Figura 12.

27

A.

B.

Figura 12 - Tela do computador mostrando o sistema Resistncia Eltrica do

Solo: (A) identificao dos parmetros e (B) coleta de dados

3.1.3 Montagem do equipamento

A montagem do equipamento foi feita em uma barra porta-ferramentas

de 2,0 m de comprimento, onde foram fixados quatro discos de corte lisos,

dispostos linearmente e com espaamentos de 0,30 m entre o segundo e o

terceiro, 0,60 m entre o primeiro e o segundo e 0,90 m entre o segundo e o

quarto disco, conforme a Figura 13.

1 2 3 4

0,60 m 0,30 m 0,60 m

Figura 13 - Desenho esquemtico do equipamento composto pela barra porta-

ferramentas e os quatro discos de corte

28

Como os discos foram aproveitados de outra mquina, inicialmente

foram desmontados, limpos, lubrificados e isolados da barra porta ferramentas

por placas de PVC moldadas a quente sobre a barra, entre esta e a braadeira

do disco de corte, conforme Figura 14, para evitar que nenhuma resistncia

interna do mecanismo interferisse nos resultados encontrados e no houvesse

curto circuito em algum componente eletrnico.

Barra porta-ferramenta

Isolamento c/ placa de PVC

Figura 14 - Esquema do isolamento dos discos de corte por placas de PVC

Para o deslocamento do equipamento no campo foi construda uma

estrutura que acoplada a barra porta-ferramenta permitiu a conduo por

arrasto de todo o sistema, para melhorar a penetrao dos discos de corte at o

ponto delimitado pela roda de borracha, conforme Figura 14.

0,80

m

1,20 m

Figura 15 - Estrutura mecnica acoplada a barra porta-ferramentas que permitiu

a conduo do prottipo por arrasto

29

Para o posicionamento no campo e a referncia geogrfica dos pontos

amostrais de condutividade eltrica do solo, utilizou-se um receptor de GPS

com correo diferencial via satlite (DGPS) em tempo real, da marca

OminiStar, modelo 3000 L.

Os espaamentos entre os discos de corte foram determinados para

que, com o deslocamento do equipamento no campo, fosse possvel alterar os

eletrodos entre os discos e, conseqentemente, a realizao de trs ensaios

com esse sistema, produzindo blocos com o comprimento de 0,30 m entre o

segundo e o terceiro, 0,60 m entre o primeiro e o segundo e 0,90 entre o

segundo e o quarto disco; neste caso, com a retirada do terceiro disco.

A Figura 16 mostra a disposio final da barra porta ferramentas do

sistema Resistncia Eltrica do Solo e os blocos de solo formados entre os

discos de corte.

0,30 m0,60 m 0,60 m

Solo

Blocos de solo (rea de atuao do campo eltrico)


Roda lim itadora

Figura 16 - Disposio final da barra porta-ferramentas do sistema Resistncia Eltrica do Solo

30

3.2 Desenvolvimento do sistema Duas Pontas

O segundo sistema desenvolvido foi o equipamento de coleta da

condutividade eltrica do solo, denominado de Duas Pontas (DP). Esse

equipamento obedece metodologia dos dois eletrodos ou duas pontas, de se

obter a condutividade eltrica de um material, descrita por Runyan (1975). Para

a realizao do levantamento de dados com o equipamento Duas Pontas no

foi necessria nenhuma limitao quanto penetrao dos discos de corte ao

solo, mas somente a garantia de uma poro do disco estar introduzida no solo.

No entanto, essa metodologia acabou utilizando o mesmo prottipo mecnico,

montado em uma barra porta-ferramentas, para o sistema Resistncia Eltrica

do Solo, inclusive com as rodas de borracha que limitaram a penetrao dos

discos de corte no solo. A frmula que descreve os conceitos dessa

metodologia dada pela equao 2.

A resistividade eltrica definida atravs da derivao da distncia

entre os eletrodos (dx), o seu respectivo potencial eltrico (dV) mensurado,

atravs de uma corrente eltrica (I) aplicada ao sistema e as linhas de campo

eltrico formado na rea (ADP) de uma semicircunferncia, entre os dois

eletrodos, conforme a Figura 17.

L

r

I (ampres) I (ampres)

V

Figura 17 - Linhas de campo eltrico formado na rea da semicircunferncia

entre dois eletrodos

31

Quando fixada a distncia entre os eletrodos, tem-se a equao 2 da

forma da equao 1. Nessa configurao a rea da semicircunferncia

definida pela geometria como na equao 14:

2

2rADP=

(14)

O raio (r) da semicircunferncia pode ser substitudo, neste caso, pela

metade da distncia entre os eletrodos (S/2), assim, substituindo na equao 1

os parmetros dimensionais (distncia entre eletrodos e rea da

semicircunferncia), pode-se determinar a equao da resistividade eltrica do

solo para esse sistema, atravs da equao 15:

8. 2SR = (15)

onde: = resistividade eltrica (.m); R = resistncia eltrica (); S = distncia entre eletrodos (m).

3.2.1 Equipamentos eletrnicos do sistema Duas Pontas A resistncia eltrica do solo, nesse sistema, ficou convencionada pelo

circuito estabilizador de tenso eltrica, como a mensurao da alterao no

potencial eltrico entre os dois eletrodos atravs de uma resistncia eltrica.

Por tal motivo, o circuito foi construdo com cinco resistncias eltricas ligadas

em paralelo, onde, por meio de um jumper, essas resistncias pudessem ser

32

trocadas para a realizao de diferentes ensaios e, conseqentemente,

houvesse o estudo da melhor sensibilidade de leitura de condutividade eltrica

do solo, entre as resistncias. No entanto, das cinco resistncia, foram

escolhidas trs (27, 47 e 220 ohm) que definiram o nmero de ensaios com

esse sistema.

O coletor de dados e o circuito estabilizador de tenso eltrica do

sistema Duas Pontas foram os mesmos equipamentos utilizados pelo sistema

Resistncia Eltrica do Solo. A nica modificao foi realizada no programa

computacional, sendo necessrio, alm de gerar um nome para

armazenamento do arquivo, indicar a resistncia eltrica que o sistema estaria

operando e indicar a distncia entre os discos de corte; a indicao do raio da

semicircunferncia foi pedida para a determinao da rea de ao das linhas

do campo eltrico. Aps esta etapa, inicia-se o processo de captao de dados,

onde possvel acompanhar a coleta das leituras atravs do quadro central. A

identificao dos parmetros e coleta dos dados podem ser vista na Figura 18.

A.

B.

Figura 18 - Tela do computador mostrando o sistema Duas Pontas: (A) identificao dos parmetros e (B) coleta dos dados

O sistema Duas Pontas no utilizou como varivel os espaamentos

33

entre os discos de corte, mas sim a troca de resistncia eltrica no circuito

estabilizador de tenso. Para isso, foi estabelecida a utilizao das resistncias

de 27, 47 e 220 ohm, determinando a realizao de trs ensaios com esse

sistema, variando apenas as resistncias eltricas em um espaamento de 0,60

m entre os discos. Esse espaamento foi escolhido para possibilitar a medida

da condutividade eltrica do solo atravs das linhas de campo eltrico descrito

pela semicircunferncia da distncia entre os dois eletrodos, ocasionando uma

coleta de condutividade na profundidade de 0 a 0,30 m.

A Figura 19 mostra a disposio final da barra porta-ferramentas do

sistema Duas Pontas e a rea da semicircunferncia formada entre os discos

de corte.

0,60 m0,30 m0,60 m

rea de atuao do campo eltrico

Solo


Figura 19 - Disposio final da barra porta-ferramentas do sistema Duas Pontas.

34

3.3 Sistema utilizado como referncia nas comparaes

O equipamento utilizado como referncia na coleta de dados de

condutividade eltrica do solo foi o sistema Veris 3100 , apresentado na

Figura 20. Esse equipamento, de origem norte-americana, vem sendo utilizado

comercialmente no levantamento de dados para a prescrio de mapas.

A.

B.

Figura 20 - Equipamento comercial Veris 3100 : (A) disposio do

equipamento para funcionamento e (B) coletor de dados

As caractersticas dimensionais, apresentam o comprimento de 2,40 m,

a largura de 2,30 m e a altura de 0,80 m. Segundo seu fabricante o

equipamento necessita de uma potncia de 15 a 20 kW para ser tracionado e

sua velocidade de operao de at 7,0 m.s-1, dependendo das condies de

trafegabilidade.

Esse equipamento tem como princpio de funcionamento o mtodo das

quatro pontas, apresentando como eletrodos trs pares de discos de cortes

lisos que penetram no solo a uma profundidade de aproximadamente 0,06 m,

dispostos linearmente conforme Figura 21.

35

654321

0,72 m 0,72 m0,225 m 0,225 m 0,225 m

Figura 21 Disposio dos seis discos no equipamento Veris 3100

Com o deslocamento do equipamento no campo, os eletrodos

intermedirios (2 e 5) aplicam uma corrente eltrica no solo, enquanto que os

pares internos (3 e 4) e os pares externos (1 e 6) medem a alterao na

diferena de potencial entre os mesmos. Com essa disposio, os eletrodos do

equipamento esto projetados para medir a condutividade eltrica transmitida

pelo solo a uma profundidade de 0 a 0,30 m (leitura rasa) e a uma profundidade

de 0 a 0,90 m (leitura profunda), devido aos seus espaamentos.

O coletor de dados do sistema Veris 3100 , apresentado na Figura

20, tem a funo de converter as medidas de resistncia eltrica do solo,

referenciadas geograficamente por um receptor GPS com correo diferencial,

em condutividade eltrica. Para o armazenamento das leituras referenciadas

geograficamente de condutividade eltrica do solo no formato digital o coletor

possui um microprocessador 386SX, com capacidade de leitura contnua de

dados obtidos no campo de 26 horas. O coletor de dados grava a latitude e

longitude, alm dos valores de condutividade eltrica do solo, expressos em

mS.m-1, para as leituras rasas e leituras profundas, em intervalos de 1 segundo.

Os dados so ento extrados do coletor por meio de disquetes.

36

3.4 Caracterizao das reas experimentais e recursos auxiliares

O primeiro experimento ocorreu na primeira quinzena do ms de

Agosto de 2003 em uma rea no campo experimental da Escola Superior de

Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ USP), pertencente ao Departamento de

Gentica, situada no municpio de Piracicaba, SP. A rea experimental total

possui 4,97 ha e suas coordenadas centrais so: latitude 22 70 39S e

longitude 47 64 01 W.

O segundo experimento ocorreu na segunda quinzena do ms de

Dezembro de 2003 em uma rea da Fazenda Experimental Areo, pertencente

Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ USP) situada no

municpio de Piracicaba, SP. A rea experimental total possui aproximadamente

1,3 ha e suas coordenadas centrais so: latitude 22 69 34S e longitude 47

64 68 W. c

Em ambas as reas tanto o equipamento experimental quanto o

sistema de referncia foram operados com um trator agrcola modelo MF 285

da marca Massey Ferguson , com uma velocidade aproximada de 2,0 m.s-1,

operando na 7 marcha, em passadas adjacentes de aproximadamente 4 em 4

m.

3.5 Atributos do solo

A incluso da varivel textura nesse trabalho foi feita considerando-se

o objetivo maior da aplicao da condutividade eltrica para aplicaes

agrcolas que definir padres de solo baseados em sua textura. J a incluso

da varivel umidade do solo associada textura e tambm um fator que

influencia a condutividade eltrica.

Na determinao da umidade e composio textural do solo foram

37

levantados pontos amostrais nas duas reas experimentais. O primeiro

experimento foi composto de quinze pontos amostrais, onde foram retiradas

amostras de solo deformadas na profundidade de 0,10 m e 0,30 m. Em cada

ponto amostral, num raio de 1 m ao redor do ponto referenciado

geograficamente, foram coletadas trs sub-amostras para as duas

profundidades. Essas amostras foram colocadas em recipientes especficos

para coleta de amostra de solo, identificados pelo nmero do ponto amostral e

levados ao laboratrio. A mdia dos valores das sub-amostras obtidos em

laboratrio, representou o valor de cada ponto amostral. No mesmo raio, para a

definio da textura foram retiradas cinco sub-amostras em cada ponto

amostral para as duas profundidades. Essas amostras foram colocadas em

sacos plsticos especficos para coleta de amostra de solo, identificadas pelo

nmero do ponto amostral e levadas ao laboratrio. No laboratrio, cada grupo

de sub-amostras foi colocado em um recipiente de onde retirou-se a amostra

que representou o valor de cada ponto amostral. No segundo experimento

foram coletadas doze amostras e respeitando as mesmas condies de coleta

da rea anterior.

As anlises de umidade foram feitas pelo mtodo gravimtrico

(Bernardo, 1987) e a textura pelo mtodo de Bouyoucos (Bouyoucos, 1937) no

Laboratrio do Departamento de Engenharia Rural da ESALQ USP.

3.6 Anlise dos dados

A anlise dos dados consistiu inicialmente em uma descrio geral,

sem considerar as posies das amostras, para a identificao de tendncias e

pontos discrepantes, utilizando a estatstica descritiva e exploratria. Outras

etapas consideraram as posies das amostras, onde as anlises

semivariogrficas amostrais foram aplicadas para estudar a magnitude e a

estrutura da variabilidade espacial das variveis, com avaliao no ajuste do

38

modelo de semivariogramas e interpolaes de reas no amostradas por meio

da krigagem e na confeco de mapas de superfcie de valores. A ltima etapa

de anlise dos dados consistiu na determinao dos coeficientes de correlao

e de regresso linear mltipla entre as variveis.

3.6.1 Anlise descritiva e exploratria

Com os dados dos atributos da umidade, textura e condutividade do

solo, foi realizado um resumo estatstico, com medidas de posio e disperso,

e uma anlise exploratria dos dados, utilizando o programa estatstico

Statistica (Statsoft Inc., 1999).

Foram realizadas as anlises de medidas de posio (mdia, mediana,

moda, valores de mximo e mnimo), de disperso (desvio padro e coeficiente

de variao) e da forma de disperso (simetria e curtose). O clculo dos

momentos de terceira e quarta ordens (simetria e curtose) permitiu a

caracterizao da tendncia normalidade das variveis mensuradas.

Em adio utilizou-se o teste de verificao de normalidade dos dados

amostrados dado pela estatstica W, pelo mtodo de Shapiro-Wilk em Shapiro &

Wilk (1965). Este mtodo tem como resultado o valor da estatstica W, podendo

variar de 0 a 1, e o valor da probabilidade (p-value), que descreve quo

duvidosa a idia de normalidade , tambm variando de 0 a 1. Valores para W

prximos de 1 e p-values altos caracterizam normalidade. A estatstica W e o

p-value devem ser analisados em conjunto.

A anlise exploratria foi utilizada para a identificao de tendncias,

possveis pontos discrepantes, forma da distribuio, escolha da anlise a ser

aplicada, deciso do tipo de estacionalidade que pode ser assumida e

caracterizao da variabilidade. Uma criteriosa anlise exploratria dos dados

deve anteceder a anlise geoestatstica. Deve-se verificar a normalidade dos

dados, verificar se h candidatos a dados discrepantes ou se h necessidade

39

de transformao dos dados para sua normalizao (Gonalves et al., 1999).

O clculo dos quartis da distribuio dos valores das variveis

mensuradas auxiliou na identificao dos dados discrepantes das distribuies

normais (outliers). A identificao dos dados candidatos a pontos discrepantes

foi realizada pelo critrio dos limites inferior e superior de uma distribuio

normal (Tukey, 1977; Libardi et al., 1986; Gonalves et al., 1999). Os limites

inferiores e superiores foram obtidos pelas equaes:

QIQSAI = (16) ).5,1( AIQSLS += (17)

).5,1( AIQILI = (18)

sendo:

AI a Amplitude Interquartlica;

LS o Limite Superior;

LI o Limite Inferior;

QS e QI os Quartis Superior e Inferior.

A estatstica clssica no permite testar a independncia entre as

amostras; portanto, ao aplic-la, se est assumindo independncia entre elas.

Porm, a quantificao de caractersticas e propriedades do solo so

influenciadas pela variabilidade espacial. Assim, existe uma certa dependncia

entre amostras. Nesse caso, mais indicado o uso de estimativas que levem

em considerao a posio espacial dos valores amostrados (Oliveira, 2003).

3.6.2 Anlise geoestatstica

Na aplicao da geoestatstica foram utilizados os dados amostrais das

variveis umidade, textura e condutividade eltrica do solo para a construo

40

dos semivariogramas tericos, que so curvas ajustadas que proporcionam a

mxima correlao entre os pontos dos semivariogramas experimentais. A

anlise do semivariograma uma etapa muito importante no estudo das

variveis regionalizadas, pois o modelo de semivariograma escolhido a

interpretao da estrutura de correlao espacial.

O processo de validao do modelo do semivariograma uma etapa

que precede as tcnicas de krigagem. Seu objetivo avaliar a adequao do

modelo proposto que envolve a reestimao dos valores amostrais conhecidos.

A escolha do melhor modelo terico ajustado foi atravs do programa

computacional Vesper 1.5 (Minasny et. al, 2002). Os semivariogramas foram

construdos e caracterizados por este programa devido grande quantidade de

dados amostrais, no suportada por programas computaciomais mais comuns

em nosso meio.

Aps o ajuste dos semivariogramas tericos, foram tomados todos os

parmetros necessrios para a realizao da interpolao dos mapas pelo

processo de krigagem, utilizando-se os parmetros dos semivariogramas

calculados.

A relao entre o efeito pepita e o patamar foi calculada para cada

modelo ajustado. Assim, definiu-se uma dependncia espacial forte quando o

efeito pepita corresponde a um valor menor ou igual a 25% do patamar,

dependncia espacial moderada, quando corresponde a um valor menor que

25% e menor ou igual a 75%, e fraca quando maior que 75% (Cambardella et

al., 1994).

3.6.3 Interpolao e mapas de superfcie

Conhecido o semivariograma da varivel em estudo e havendo

dependncia espacial entre as amostras, a etapa seguinte a obteno de

informaes de pontos no amostrados no campo atravs da interpolao por

41

krigagem.

Os parmetros dos modelos dos semivariogramas obtidos na anlise

geoestatstica foram utilizados para a realizao da interpolao dos dados. O

tipo de krigagem escolhido para a realizao da interpolao das variveis

mapeadas foi a krigagem ordinria em blocos de 5 x 5 m. Esta krigagem leva

em considerao a estacionalidade somente nas vizinhanas do ponto

amostral, sem a perda de informaes em relao krigagem simples. A

interpolao em blocos mais adequada, pois no perde em qualidade em

relao a pontual, reduz a varincia de krigagem e proporciona uma estimativa

mais confivel (Gonalves et al., 1999).

No programa SSToolbox (SSTools Development Group ) foram feitas

as interpolaes por Krigagem e construdos os mapas de superfcie de valores.

3.6.4 Anlise da correlao e regresso linear mltipla

Na anlise dos dados, o que deve ser considerado a existncia,

muitas vezes, de uma estrutura de dependncia e correlao entre os

parmetros envolvidos no sistema. A correlao entre dois parmetros pode ser

estimada pela correlao de Pearson (Seber, 1977), a qual pode ser utilizada

como anlise de um conjunto de dados antes do ajuste de um modelo de

regresso simples ou modelos de regresso mltipla; o que bastante popular

na anlise de dados espacializados comuns em estudos de agricultura de

preciso.

A anlise de correlao expressa o grau de relacionamento entre duas

variveis (Oliveira, 1999). Segundo Seber (1977) o coeficiente de correlao

pode variar de 1 a +1; -1 significa que h uma relao perfeitamente negativa

entre as duas variveis; +1 significa que h uma correlao perfeitamente

positiva entre as duas variveis e 0 (zero) significa a inexistncia de correlao.

Spiegel (1985) afirma que o coeficiente de correlao pode ser classificado,

42

considerando seu valor numrico, em cinco categorias: desprezvel (0,00 a

0,29); baixo (0,30 a 0,49); moderado (0,50 a 0,79); alto (0,80 a 0,99) e perfeito

(1,00).

O coeficiente de determinao da regresso linear mltipla entre uma

varivel independente e outras variveis dependentes tem por objetivo avaliar a

qualidade do ajuste da reta aos pontos observados (Iemma, 1992). Seu valor

fornece a proporo da variao total de uma varivel, explicada por outra

varivel atravs da funo ajustada (Seber, 1977). Normalmente um

ajustamento entre 65 e 75 % pode ser considerado regular; entre 75 e 85 %

pode ser considerado bom e acima de 85 % pode ser considerado timo.

Abaixo de 60 % demonstra que a varivel independente no explica com

segurana a variao da varivel dependente. Nesse caso deve ser encontrada

outra causa que melhor explique ou justifique a variao da varivel

dependente (Vanni, 1998).

Ambas as anlises, de correlao e de regresso linear mltipla, foram

feitas a partir dos dados de condutividade eltrica, umidade e textura, extrados

da interpolao realizada na confeco dos mapas pelo programa SSToolbox

(SSTools Development Group ). Esses dados foram analisados pelo programa

Statistica (Statsoft Inc., 1999) e seus resultados foram confrontados para a

verificao na qualidade das informaes apresentadas entre os atributos de

umidade, textura e os sistemas de mensurao da condutividade eltrica do

solo.

4 RESULTADOS E DISCUSSO 4.1 Os sistemas desenvolvidos

O sistema mecnico desenvolvido para ser utilizado nos ensaios de

condutividade eltrica do solo, apresentado na Figura 22, foi eficiente no

funcionamento para o levantamento dos dados experimentais, devido ao fcil

manuseio de seus componentes.

Figura 22 - Prottipo montado demonstrando a disposio dos discos de corte

na barra porta-ferramentas

Os quatro discos de corte lisos utilizados como eletrodos foram fixad s o

44

e isolados da barra porta-ferramentas. A Figura 23 mostra a fixao e o

isolamento dos discos de corte na barra porta-ferramentas.

A. Isolamento com placas de PVC

B.

Figura 23 - (A) e (B) Isolamento e fixao do disco de corte na barra porta-

ferramentas

O suporte construdo para o deslocamento do prottipo por arrasto

permitiu a penetrao do disco de corte no solo at a roda limitadora, devido

fora de trao exercida pelo trator e pela influncia dos pesos alocados na

barra porta-ferramentas (Figura 24A). A montagem do circuito estabilizador de

tenso eltrica e mensurao da resistncia eltrica do solo atravs de

componentes eletrnicos em uma placa, pode ser visto na Figura 24B.

A.

B.

Figura 24 (A) suporte de conduo por arrasto e (B) circuito estabilizador de

tenso dos sistemas RES e DP montado em uma placa

45

4.2 Anlises descritiva e exploratria dos dados amostrados

A estatstica descritiva para as amostras de umidade, textura e para os

dados amostrados do sistema de condutividade eltrica do solo de referncia,

nas duas reas experimentais, esto representadas na Tabela 1 e para os

dados amostrados dos sistemas de condutividade eltrica do solo Duas Pontas

e Resistncia Eltrica do Solo, nas duas reas experimentais, esto

representadas na Tabela 2.

Tabela 1. Indicadores da anlise descritiva para as amostras de umidade (%), textura (%) e para o sistema de referncia (mS.m-1)

Indicadores

ME MD MO DV CV CT AS AM MI MA

rea 1 0,1 m 8,38 8,30 8,10 0,68 8,11 -1,13 0,06 2,10 7,30 9,40

Umidade 0,3 m 9,17 9,40 9,40 0,86 9,37 -0,56 -0,23 3,10 7,60 10,70

rea 2 0,1 m 9,93 9,20 9,80 2,21 22,25 3,95 2,08 7,70 8,10 15,80

0,3 m 11,90 12,00 10,30 1,37 11,51 -1,37 0,23 3,80 10,30 14,10

Argila 0,1 m 40,79 42,01 --- 9,65 23,65 0,46 0,75 33,37 30,03 63,40

0,3 m 44,32 43,92 --- 8,57 19,33 2,01 -0,94 33,96 22,30 56,26

rea 1 Silte 0,1 m 18,64 15,62 --- 6,42 34,44 2,14 1,67 21,68 13,59 35,28

0,3 m 19,79 17,01 --- 8,55 43,20 3,48 1,78 32,43 11,10 43,54

Areia 0,1 m 40,55 40,75 --- 8,35 20,59 2,14 -0,53 36,32 19,94 56,26

Textura 0,3 m 35,87 36,27 --- 8,67 24,17 1,05 -1,20 28,62 17,27 45,89

Argila 0,1 m 35,53 34,15 --- 11,43 32,16 3,59 1,73 42,15 24,10 66,25

0,3 m 33,15 37,72 --- 12,46 37,58 1,96 -1,73 45,18 3,12 48,30

rea 2 Silte 0,1 m 31,23 32,19 --- 3,34 10,69 0,75 0,04 13,24 25,12 38,36

0,3 m 26,76 26,22 --- 3,46 12,92 -0,27 0,49 11,13 21,98 33,11

Areia 0,1 m 37,61 38,16 --- 6,06 16,11 1,07 -0,77 22,62 24,60 47,22

0,3 m 35,91 36,50 --- 5,99 16,68 -0,94 -0,22 19,08 26,03 45,11

rea 1 0 - 0,3 m 5,44 5,30 4,70 1,31 23,99 -0,14 0,36 7,50 1,50 9,00

Sistema referncia 0 - 0,9 m 9,11 9,10 8,40 2,23 24,44 -0,27 -0,01 12,20 3,00 15,20

rea 2 0 - 0,3 m 7,88 7,60 7,10 1,99 25,25 0,07 0,62 10,30 3,80 14,10

0 - 0,9 m 7,09 6,50 6,40 2,15 30,32 2,21 1,52 11,00 3,10 14,10

ME = mdia; MD = mediana; MO = moda; DV = desvio padro; CV = coeficiente de variao; CT = coeficiente de

46

curtose; AS = assimetria; AM = amplitude; MI = mnimo e MA = mximo.

Tabela 2. Indicadores da anlise descritiva para o sistema Resistncia Eltrica do Solo (mS. m-1) e Duas Pontas (mS. m-1)

Indicadores

ME MD MO DV CV CT AS AM MI MA

Duas Pontas

27 ohm e 0,60 m 2,91 2,49 2,49 1,08 36,91 -0,45 0,35 3,99 1,02 5,01

rea 1 47 ohm e 0,60 m 3,51 2,92 2,92 1,23 35,07 -0,40 0,37 4,70 1,20 5,89

220 ohm e 0,60 m 5,46 5,42 5,14 1,57 28,80 -0,08 0,17 8,61 1,16 9,76

27 ohm e 0,60 m 4,27 4,00 4,00 1,71 40,04 0,12 0,82 7,50 1,40 8,90

rea 2 47 ohm e 0,60 m 4,52 4,25 4,60 1

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