AGROSOFT 99
II Congresso da SBI-Agro


Sistema para Avaliação da Compactação do Solo em Áreas de Reforma da Cultura da Cana-de-açúcar

 

Autores

Pedro Castro Neto
Email: pedrocn@ufla.com.br
Vínculo: Doutorando em Agronomia/Energia na Agricultura – FCA/UNESP, docente da UFLA
Endereço: Caixa Postal 37-DEG/UFLA, C.E.P. 37200-000 Lavras - MG
Telefone: (035) 829-1481

Kléber Pereira Lanças
Email: kplancas@fca.unesp.br
Vínculo: Docente do Departamento de Engenharia Agrícola da FCA/UNESP
Endereço: Fazenda Experimental Lageado, C.E.P. 18903-970 Botucatu – SP
Telefone: (014) 821-3883

Alberto Kazushi Nagaoka
Email: a2akn@cav.udesc.br
Vínculo: Doutorando em Agronomia/Energia na Agricultura – FCA/UNESP, docente da UDESC
Endereço: Caixa Postal 281-DER/CAV, C.E.P. 88.520-970 Lages - SC
Telefone: (049)225-2866

Resumo

Para o levantamento de dados de campo com a finalidade de avaliar a compactação do solo, a Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista (FCA/UNESP) construiu um penetrômetro hidráulico-eletrônico (Santos, 1998), no qual foi instalado um sistema de posicionamento global diferencial (DGPS). Para facilitar o processamento do grande volume de dados obtidos em campo, foi elaborado um conjunto de programas objetivando importar os dados coletados pelo DGPS e pelo penetrômetro, efetuar a consistência dos mesmos, georeferenciar a resistência à penetração, obter os valores de índice de cone e resistência à penetração em diversas camadas de solo, obter valores extremos, gerar arquivos para elaboração de gráficos e mapas, assim como emissão de relatórios. O sistema permite importar as informações coletadas com o penetrômetro e DGPS, auxilia na análise dos dados, gera relatórios, arquivos com valores médios e extremos de índice de cone e resistência à penetração calculados para diversas profundidades, assim como exporta os dados para planilhas eletrônicas e para sistemas de informação geográfica. Este conjunto de programas mostrou-se ágil e preciso no tratamento dos dados, auxiliando significativamente na elaboração dos inúmeros gráficos e mapas para a tomada de decisão por parte do agricultor.

Abstract

The Agronomic Science College, University of São Paulo State (FCA/UNESP – Botucatu) constructed an hydraulic-electronic penetrometer (Santos, 1998) to evaluate soil compaction field data in which a differential global positioning system (DGPS) has been linked. To make easier the computation of enormous data volume obtained on field it was developed a program set with the target of importing DGPS and penetrometer collected data, making those consistence, geopositioning the soil cone resistance, obtaining cone index and soil cone resistance for several layers, obtaining top values, generating files for map and graphic elaboration, as well as printing reports. The system allows importing collected information from penetrometer and DGPS, helping on data analysis, generating reports, average and top cone index, and soil cone resistance files computed for several layers, as well as to export data to electronic worksheet and to GIS. This program set showed to be agile and accurate on data treatment, helping on elaboration of countless maps and graphics that make easy to farmers taking correct decision.

Palavras Chaves

Compactação do solo; GIS (SIG); Agricultura de Precisão; DGPS.

 

1. INTRODUÇÃO

A compactação do solo é o processo de aumento da densidade e da resistência à penetração, com uma redução da permeabilidade, resultante de cargas aplicadas em sua superfície, resultando em diminuição do volume de poros, principalmente da macroporosidade ou porosidade de aeração. A cultura da cana-de-açúcar, devido ao intenso tráfego de máquinas, propricia um grande incremento da compactação do solo.

Os métodos para detecção da camada compactada do solo podem ser divididos, segundo Lanças (1996), em três grupos principais:

  • visuais, subjetivos ou grosseiros: sulcos de erosão, fendas nos rastros dos rodados, crostas superficiais, sistema radicular raso e espalhado, falhas localizadas de germinação, plantas com tamanhos menores que o padrão, emergência lenta, coloração deficiente, sintomas de carência de N e P e toxidez de Mn mesmo com adubação adequada e análise do perfil do solo pela abertura de trincheiras avaliando-se a "dificuldade" de penetração de um estilete ou canivete ao longo do perfil para "sentir" a camada compactada.
  • Métodos precisos: determinação da densidade do solo, percentagem de macroporos, taxa de difusão de oxigênio ou condutividade hidráulica.
  • Métodos intermediários: resistência à penetração
    •

    A resistência do solo à inserção de uma ponta cônica com ângulo sólido de 30° (ASAE S.313.1,1984) é uma maneira rápida e fácil de medir a resistência à penetração a várias profundidades, sendo esta metodologia muito utilizada para relacionar fatores de resistência do solo à elongação radicular, avaliação da compactação em diferentes sistemas de preparo, predição de tração, resistência ao rolamento e outros.

    A agricultura de precisão é uma filosofia de trabalho para a exploração e administração da produção agrícola, baseando-se na coleção e manuseio de informações a respeito do processo agrícola com o objetivo final de otimizar a produção, reduzir a quantidade de insumos utilizados e preservar o meio ambiente. O DGPS tem se fixado como o sistema padrão para a localização de máquinas no campo, áreas e fatores de produção agrícola.

    O objetivo deste trabalho foi desenvolver um conjunto de programas para permitir o processamento do grande volume de dados obtidos em campo com o penetrômetro hidráulico-eletrônico equipado com um sistema DGPS, efetuando os cálculos e apresentando os resultados da forma necessária a curto espaço de tempo.

     

    2. METODOLOGIA

    O penetrômetro hidráulico-eletrônico é montado em uma carreta rodoviária para facilitar o deslocamento até o campo. É composto por um pistão hidráulico acionado pelo sistema hidráulico do trator (controle remoto) para obtenção da pressão necessária para cravar o cone na direção normal ao solo a uma velocidade constante de 1820 mm.min-1 independente da resistência do solo.

    A obtenção, registro e armazenamento dos dados de resistência à penetração são realizados utilizando-se uma célula de carga (sensor de força), um potenciômetro (sensor de profundidade) e um sistema de aquisição de dados (Microlloger 23-X, Campbell Scientific, Inc. )

    O programa do sistema de aquisição de dados foi desenvolvido de forma a gravar a cada 0,3 s a força e a profundidade sempre que a força medida na célula de carga apresente valor superior a 30 N. Assim, a gravação dos dados é feita de forma automática quando se inicia a penetração do cone no solo.

    Utilizou-se um Sistema de posicionamento Diferencial global AgGPS 132, da Trimble, com dados corrigidos em tempo real por um sinal adquirido da Omnistar. Os dados foram armazenados conectando-se o equipamento DGPS a um microcomputador portátil via interface serial RS-232 C. A cada ponto de observação de resistência à penetração, foram gravados em um arquivo no disco rígido no padrão ASCII cinco leituras de tempo, posição e outros dados relacionados no formato GGA (Trimble, 1998).

    O sistema foi desenvolvido em linguagem Clipper versão 5.x (Nantucket) e contem as seguintes opções, conforme pode ser visto na Figura 1:

  • Importa Leituras: o microlloger gera um arquivo ASCII com a seguinte sequência de dados: constante do aparelho, dia juliano, hora minuto segundo e décimos, força e posição. Esta opção tem a função de ler este, gerar um arquivo de dados no padrão DBF. Após a leitura é acionada uma rotina que calcula os índices para cada penetração do cone no solo.
  • Seleciona dados: para cada amostragem, o pesquisador poderá efetuar uma análise dos dados utilizando esta rotina (ver Figura 2). Ao sair da rotina, caso tenha efetuado alguma alteração nos dados, será automaticamente acionada a rotina de cálculo utilizada na opção anterior.
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    Figura 1 – Tela do menu principal do sistema.

    Figura 2 – Tela da opção seleciona dados mostrando uma amostra.

  • Consulta resumo: esta rotina permite verificar na tela o resumo de cada penetração. São apresentados, além da identificação da amostragem, o dia e hora, profundidade atingida, índice de cone na profundidade de 0 a 150 mm, 0 a 300 mm a 0 até a profundidade total amostrada, maior pressão e profundidade da maior pressão encontrada.
  • Arquivo para Excel: gera um arquivo ASCII para ser utilizado por uma planilha eletrônica para elaboração de gráficos de resistência à penetração em relação à profundidade. A Figura 3 apresenta um exemplo de gráfico confeccionado com a planilha Excel (Microsoft).
  • Imprime resumo: permite a impressão, em impressora ou em arquivo em disco, dos dados calculados para cada penetração.
  • Identificação: rotina para identificar cada penetração com dois parâmetros, sendo utilizada para identificação de amostra em Linha ou Rua e tipo de colheita (crua ou queimada).
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    Figura 3 – Exemplo de gráfico de resistência à penetração em função da profundidade.

  • Importa dados GPS: à semelhança da primeira rotina, importa e calcula as médias das leituras da georeferencia para cada ponto amostrado.
  • Associa GSP/IC: pelo horário da leitura do gps e do penetrômetro, esta rotina relaciona os dois arquivos, acrescentando os dados de longitude, latitude e altitude ao arquivo de resumos.
  • Gera um relatorio da posição geográfica dos pontos amostrados.
  • Arquivos p/ Surfer: esta rotina gera arquivos contendo a longitude, latitude e um dos valores médios utilizados para resistência à penetração (0 a 150 mm, 0 a 300 mm, 0 até a profundidade total amostrada, 0 a 100 mm, 100 a 200 mm, 200 a 300 mm, 300 a 400 mm e de 400 mm até a profundidade) para utilização pelo sistema de informações geográficas. Na Figura 4 é apresentado um mapa de isocompactação elaborado com o auxílio do programa Surfer (Golden Software) para 4 camadas em uma área de 113 ha.
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    3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

    Com o objetivo de conhecer a compactação do solo em uma área total de 664 ha, foram efetuadas avaliações da resistência à penetração em 5.274 pontos, gerando um volume superior a 225.000 dados de penetrometria. O sistema mostrou-se ágil e preciso no tratamento de todos esses dados, auxiliando significativamente na elaboração do inúmeros gráficos e mapas. Esta agilidade se torna importante nos trabalhos de agricultura de precisão para que o agricultor tenha as informações finais em mãos no menor intervalo de tempo possível para que as decisões sejam tomadas no tempo correto.

    A exigência de hardware é pequena, sendo a velocidade de processamento proporcional à velocidade do processador. Para o trabalho de campo utilizando-se microcomputadores portáteis, os relatórios podem ser redirecionados para o disco rígido, permitindo a visualização por qualquer processador de textos disponível.

    Figura 4 – Mapa de isocompactação para 4 camadas do solo.

     

    4. REFERÊNCIAS