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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.11.2013.tde-19122013-103919
Documento
Autor
Nome completo
Fernanda Cristina de Souza Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2013
Orientador
Banca examinadora
Molin, Jose Paulo (Presidente)
Dematte, Jose Alexandre Melo
Souza, Zigomar Menezes de
Título em português
Mensuração direta do pH do solo em campo por meio de eletrodos íon-seletivos
Palavras-chave em português
Agricultura de precisão
Mapeamento em tempo real
Sensoriamento do solo
Resumo em português
Um dos fatores mais limitantes da produtividade das culturas não somente no Brasil, mas em várias partes do mundo é a acidez do solo. Buscando-se a detecção automática da variação de elementos químicos do solo, além de velocidade e economia nas amostragens e análises, diversas técnicas de sensoriamento de solo têm sido estudadas. O presente trabalho estudou o desempenho de um conjunto sensor de íon seletivo de antimônio, para seus dois modos de funcionamento disponíveis, denominados de automático e manual, na determinação do potencial hidrogeniônico (pH) em tempo real em três áreas com solos de diferentes características físicas e químicas, as quais passaram por amostragem de solo em grade, com densidade de 4 amostras ha-1, tendo sido encaminhados a laboratório para a determinação do pH em água e cloreto de cálcio, os quais foram utilizados como referência. Sem intervenção do operador, seguindo-se configurações do fabricante, amostras foram coletadas em campo automaticamente. As amostras determinadas sob acionamento manual foram utilizadas para avaliações dos parâmetros de desempenho do conjunto, definidos como tempo, precisão e acurácia, por meio do cálculo da raiz quadrada do erro médio (RMSE). Um conjunto de amostras de solo foi utilizado na avaliação do grau de influência da umidade na determinação do pH. Diferentes retas de calibração utilizando os dados mensurados via sensoriamento e os valores obtidos em laboratório foram construídas, sendo uma delas elaborada especificamente por área e a outra abrangendo a totalidade de pontos numa reta universal. Por meio de análises geoestatísticas buscou-se definir e comparar a estrutura de dependência espacial dos dados com a construção de semivariogramas e ajuste do modelo para a variável em estudo. Os dados brutos coletados pelo sensor e os calibrados, juntamente àqueles com origem em laboratório foram utilizados na construção de mapas de superfície. Pontos de validação foram tomados para avaliar a qualidade das retas de calibração. As análises estatísticas apresentaram melhor resultado para o modo manual, porém, para ambos os modos de funcionamento foram verificados erros superiores aos determinados como limite, uma vez que as curvas de calibração não foram eficientes. O conjunto apresentou sensibilidade ao íon H+ para ambos os modos de acionamento, porém, verificou-se que a umidade do solo interferiu no resultado das leituras. Os parâmetros geoestatísticos mostraram que as amostragens atuais não exploram integralmente a variabilidade do pH das áreas, confirmando o potencial do sensoriamento em tempo real e a necessidade de aprimoramento dessas técnicas. Como primeiro passo sugere-se o acréscimo de um sensor de umidade ao conjunto e a utilização de ferramentas para padronização e homogeneização das amostras em campo.
Título em inglês
On-the-go soil sensing for pH determination using ion-selective electrodes
Palavras-chave em inglês
Precision agriculture
Real time mapping
Soil sensing
Resumo em inglês
One of the most limiting factors in crop not only in Brazil but in many parts of the world is soil acidity. Aiming to automatic detection of changes in soil chemical elements, as well as speed and economy in the sampling and analysis, various sensing techniques of soil have been studied. The present work studied the performance of a set of sensor selective ion antimony to its two available operating modes, automatic and manual called, in determining the hydrogen potential (pH) in real time on three areas with different soil physical characteristics and chemical, which passed soil sampling grid at a density of 4 samples ha-1 and was sent to the laboratory for the determination of the pH and calcium chloride, which were used as reference. Without operator intervention, following the manufacturer settings, samples were collected in the field automatically. The samples under certain manual actuation were used for evaluation of the performance parameters of the set, defined as time precision and accuracy by calculating the root mean square error (RMSE). A set of soil samples was used to assess the degree of influence of moisture in the pH determining. Different straight calibration using the measured data via sensing and the values obtained in the laboratory were built, one being designed specifically for the area and the other covering the whole of points on a straight universal. Through geostatistical analyzes sought to define and compare the spatial dependence structure of the data with the construction of semi-variograms and model fit for the variable under study. The raw data collected by the sensor and the calibrated along with those originated in the laboratory were used to make surface maps. Validation points were taken to assess the quality of the calibration straight. Statistical analysis showed better results for the manual mode, however, for both operation modes were checked for errors upper limit as determined, since calibration curves are not effective. The set had a sensitivity to the H+ ion for both activation modes, however, it was found that soil moisture affected the outcome of the readings. The geostatistical parameters showed that the samples do not exploit fully the current pH variability areas, confirming the potential of real-time sensing and the need for improvement of these techniques. Initially we suggest the addition of a humidity sensor and use of tools for standardization and homogenization of samples in the field.
 
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Data de Publicação
2014-01-06
 
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