Integração de dados do quickbird e atributos do terreno no mapeamento digital de solos por redes neurais artificiais

No presente estudo, foi realizada uma avaliação de diferentes variáveis ambientais no mapeamento digital de solos em uma região no norte do Estado de Minas Gerais, utilizando redes neurais artificiais (RNA). Os atributos do terreno declividade e índice topográfico combinado (CTI), derivados de um modelo digital de elevação, três bandas do sensor Quickbird e um mapa de litologia foram combinados, e a importância de cada variável para discriminação das unidades de mapeamento foi avaliada. O simulador de redes neurais utilizado foi o "Java Neural Network Simulator", e o algoritmo de aprendizado, o "backpropagation". Para cada conjunto testado, foi selecionada uma RNA para a predição das unidades de mapeamento; os mapas gerados por esses conjuntos foram comparados com um mapa de solos produzido com o método convencional, para determinação da concordância entre as classificações. Essa comparação mostrou que o mapa produzido com o uso de todas as variáveis ambientais (declividade, índice CTI, bandas 1, 2 e 3 do Quickbird e litologia) obteve desempenho superior (67,4 % de concordância) ao dos mapas produzidos pelos demais conjuntos de variáveis. Das variáveis utilizadas, a declividade foi a que contribuiu com maior peso, pois, quando suprimida da análise, os resultados da concordância foram os mais baixos (33,7 %). Os resultados demonstraram que a abordagem utilizada pode contribuir para superar alguns dos problemas do mapeamento de solos no Brasil, especialmente em escalas maiores que 1:25.000, tornando sua execução mais rápida e mais barata, sobretudo se houver disponibilidade de dados de sensores remotos de alta resolução espacial a custos mais baixos e facilidade de obtenção dos atributos do terreno nos sistemas de informação geográfica (SIG).

Balanço hídrico em Neossolo regolítico cultivado com braquiária (Brachiaria Decumbens Stapf)

Um dos principais fatores de produção para as culturas é a disponibilidade de água no solo, de forma que a quantificação das entradas e saídas dessa água, por meio do método do balanço hídrico, pode ser um instrumento valioso para melhorar o manejo dado a ela. Desse modo, este trabalho teve como objetivo analisar os componentes do balanço hídrico (variação do armazenamento de água no solo, drenagem, ascensão capilar e evapotranspiração) e o perfil do sistema radicular em Brachiaria decumbens, em nove meses do ano de 2011 (março a novembro). Também foi avaliada a razão entre evapotranspiração (ET) e evapotranspiração de referência (ETo). Esta pesquisa foi realizada na fazenda Riacho do Papagaio, em São João, na mesorregião do Agreste do Estado de Pernambuco, onde foram instalados sensores automatizados para medição da umidade volumétrica do solo nas profundidades de 0,10; 0,20; 0,30; e 0,40 m. A precipitação pluvial foi monitorada por meio de um pluviógrafo automatizado instalado numa torre no centro da área. Para a determinação da drenagem e da ascensão capilar, foram realizados ensaios de infiltração para obtenção da condutividade hidráulica do solo, além da determinação da curva de retenção, em laboratório. A ET foi obtida como termo residual da equação do balanço hídrico e a ETo, pelo método de Penman-Monteith. O volume de controle utilizado para o balanço hídrico teve como limite superior a superfície do solo e como limite inferior a profundidade de 0,30 m. Também foi analisado o perfil do sistema radicular da braquiária, mensalmente. Observou-se que os períodos com elevadas pluviosidades resultaram num maior armazenamento de água no solo, em maiores valores de drenagem e de evapotranspiração. O fluxo de água no limite inferior (z = 0,30 m) do solo ocorreu somente no sentido descendente, sendo perdidos 103,14 mm de água por drenagem, o que representa 24,12 % de toda a água fornecida à cultura. A evapotranspiração total da Brachiaria decumbens Stapf foi de 324,96 mm, com valor médio de 1,2 mm d-1. A pastagem sofreu estresse hídrico, em quase todo período experimental, tendo em vista os valores da relação ET/ETo serem inferiores a 1. Os baixos valores da razão ET/ETo indicaram a necessidade de se realizar irrigação para se diminuir o déficit hídrico. No entanto, em razão dos elevados valores de drenagem, recomendam-se práticas de manejo que aumentem a retenção de água pelo solo.

DESENVOLVIMENTO, AUTOMAÇÃO E DESEMPENHO DE UM CONSOLIDÔMETRO COM INTERFACE HOMEM-MÁQUINA

O ensaio de consolidação preconiza a utilização de um consolidômetro. Esse equipamento, até então, não era produzido e comercializado no Brasil. Os modelos não automatizados disponíveis para importação, apesar da proposta de baixo custo, ainda são rústicos e necessitam de contínua calibração dos níveis de pressão durante a realização do ensaio. A exclusividade e intervenção de um técnico durante todo o ensaio, associada à precária coleta de dados nesses modelos, ainda são os principais fatores que têm inviabilizado a consolidação desse ensaio na ciência do solo brasileira. Como alternativa a esses problemas, este trabalho teve por objetivos desenvolver e automatizar um consolidômetro a partir de um Controlador Lógico Programável (CLP) com interface homem-máquina (IHM). O equipamento é constituído de um gabinete de metal que aloja conjuntos de dispositivos pneumáticos, eletrônico-digital e atuadores de força e posição. O funcionamento de cada dispositivo de forma isolado ou conjugado é gerenciado por meio de um software em linguagem de programação ladder, que, a partir de um CLP com IHM incorporada, possibilita armazenar instruções e implementar funções. A interface entre o PC e o consolidômetro é feita pelo software CA-Linker, v 1.0, projetado especificamente para o equipamento. O uso do CLP com IHM incorporada permitiu o desenvolvimento e a automação do consolidômetro. O desempenho e a eficiência do conjunto de dispositivos (pneumáticos, eletrônico-digital e atuadores de força e pressão) foram comprovados pelos excelentes resultados dos valores de deformação e pressão obtidos em função do tempo e, principalmente, do comportamento da curva de compressão, gerada pelos ensaios de compressão.

ÍNDICE DE VEGETAÇÃO POR DIFERENÇA NORMALIZADA E PRODUTIVIDADE DE CULTIVARES DE TRIGO SUBMETIDAS A DOSES DE NITROGÊNIO

RESUMO O manejo da adubação nitrogenada na cultura do trigo tem se evidenciado fator limitante à produtividade da cultura na Região Sul do Brasil, e a utilização de novas técnicas como o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) pode auxiliar na estimativa do potencial produtivo da cultura e, consequentemente, na determinação da adubação nitrogenada. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso do NDVI, obtido por sensores passivo e ativo, como ferramenta para estimar a produtividade de grãos de cultivares de trigo submetidas a doses de nitrogênio. O experimento foi conduzido em Guarapuava, PR, em blocos ao acaso, seguindo o esquema fatorial 4 × 5, com quatro cultivares e cinco doses de N. As avaliações realizadas compreenderam leituras de NDVI, matéria seca (MS) de parte aérea, nos estádios fenológicos de afilhamento, emborrachamento e florescimento, teor foliar de N e produtividade de grãos. Nas leituras de NDVI, constataram-se diferenças significativas entre cultivares em todos os estádios fenológicos e doses, assim como entre as doses e os estádios fenológicos, para ambos os sensores. Verificaram-se efeito da MS e do teor foliar de N nas leituras de NDVI, sendo possível gerar modelos para a estimativa desses atributos com base no NDVI e, ainda, estimar a produtividade no início de desenvolvimento da cultura.

Modelo de distribuição de água e de potencial matricial no solo sob gotejamento com extração de água por raízes

A maior dificuldade em descrever e estimar a distribuição de água no bulbo molhado sob gotejamento reside na extração de água pelo sistema radicular, que é mais complexa devido à geometria de fluxo tridimensional. Os modelos existentes são, na maioria, unidimensionais ou multidimensionais de acessibilidade limitada. Este trabalho propõe um modelo semi-analítico para distribuição bidimensional de umidade ou de potencial no bulbo molhado, através da superposição da solução analítica de Warrick, para ponto-fonte em condições de regime não-permanente, com um modelo paramétrico de extração de água pelas raízes, considerando o balanço de água num volume unitário do solo. O modelo foi ajustado com sucesso a dados experimentais para a cultura do milho num solo franco-siltoso. Simulações de distribuição de água no bulbo molhado mostraram que o modelo permite estimar ou descrever a dinâmica de água do solo no bulbo molhado em qualquer tempo ao longo do ciclo de irrigação, o que pode contribuir significativamente na avaliação do manejo da irrigação, no estudo de posicionamento de sensores de umidade ou de potencial matricial, e em estudos relacionados à atividade das raízes no bulbo molhado.

Determinação da tensão de água em solo agrícola usando um sensor de dissipação de calor

Um estudo foi realizado sob condições de laboratório e de campo objetivando avaliar um sensor de solo utilizado para determinação da temperatura e da tensão da água no solo. Devido à solubilidade do gesso, material poroso utilizado na fabricação dos sensores, houve redução em área da seção transversal e volume, e aumento da porosidade efetiva desses sensores, em relação aos valores observados antes do início dos testes. Os valores médios da temperatura observados com os sensores foram praticamente iguais aos observados com um termômetro de referência com precisão de 0,1°C. Quando sensores saturados foram instalados a 5 cm de profundidade em um solo franco-argilo-siltoso secado ao ar, em relação a valores de Delta T, o tempo de resposta do sensor à secagem foi um pouco superior a 24 horas. Valores de Delta T observados, tanto no laboratório quanto no campo, apresentaram maior variabilidade na faixa representativa de solo seco, em comparação com o solo úmido. Sob condições de campo, não houve diferença estatística (teste F; 5%) entre as médias de Delta T obtidas com os sensores de dissipação de calor instalados a 10 cm de profundidade e as médias de tensão obtidas com tensiômetros e transformadas para Delta T.

Caracterização mineralógica de solos tropicais por sensoriamento remoto hiperespectral

Dados hiperespectrais coletados no Brasil pelo sensor AVIRIS (Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer) foram utilizados para a caracterização espectral de uma típica cena agropastoril e para testar o uso da técnica Spectral Feature Fitting (SFF) na identificação de minerais argilosos na imagem. Utilizou-se um modelo linear de mistura espectral, usando como membros de referência a vegetação verde e seca, a água, e os solos Nitossolo Vermelho, Latossolo Vermelho e Neossolo Quartzarênico órtico. Na identificação dos minerais, foram selecionados espectros de referência da biblioteca espectral do JPL/NASA. Os espectros dos pixels e das referências foram normalizados pelo método do contínuo espectral, entre 2.100 e 2.330 nm, e depois comparados quanto à similaridade com o uso da técnica SFF. A caulinita predomina na cena, cuja identificação remota é dependente do tipo de solo e das proporções dos componentes da cena no interior do pixels. Os melhores resultados foram obtidos em solos de reflectância intermediária a alta e em pixels com valor de abundância da fração solo superior a 70%. Isto ocorreu devido, respectivamente, à menor quantidade de substâncias opacas nestes solos e à redução nos pixels dos efeitos espectrais da lignina-celulose. Estes fatores tendem a mascarar as bandas de absorção das argilas.

Distribuição de raízes de laranja "Pêra" sob sequeiro e irrigação por microaspersão em solo arenoso

O trabalho teve por objetivo avaliar a distribuição de raízes de laranja "Pêra" sob condições não-irrigadas e irrigadas por microaspersão em solo arenoso de tabuleiro costeiro. As raízes foram extraídas em trincheiras, a partir do tronco, nas direções longitudinal e ortogonal à fileira de plantas, pelo método do monolito. Uma vez separadas, foram digitalizadas com uso de computador e scanner, para obter, com o uso do software Rootedge, os comprimentos e diâmetros dos segmentos de raízes de todas as amostras, que foram mapeados nos perfis amostrados. O sistema radicular sob irrigação por microaspersão apresentou maior expansão, tanto em profundidade como em distância radial do tronco, do que o sistema radicular sob condições não-irrigadas. Houve maior porcentagem de raízes finas nos perfis de solo sob microaspersão, em relação à condição não-irrigada, indicando a possibilidade de maior atividade do sistema radicular nesse sistema de irrigação. As posições mais adequadas para instalação de sensores de água do solo para a cultura da laranja sob microaspersão estão entre 0 e 2,5 m de distância radial a partir do tronco, em profundidades entre 0 e 1,0 m.

Determinação indireta do teor de hematita no solo a partir de dados de colorimetria e radiometria

A cor do solo é uma propriedade que deriva de alguns atributos do próprio solo, entre eles, do teor de óxidos de ferro. Desse modo, o estabelecimento de relações funcionais entre dados referentes à caracterização da cor e teores de óxidos de ferro apresenta-se como uma alternativa simples e rápida para a semiquantificação dos teores dos referidos óxidos. O objetivo do presente trabalho foi semiquantificar os teores de hematita na fração argila, em laboratório, a partir da avaliação automatizada das cores de amostras de solos do Estado de São Paulo, utilizando um colorímetro e um espectrorradiômetro. Os dados obtidos por radiometria serviram de base para a determinação da cor nos sistemas L*a*b* e Munsell, bem como para o cálculo de índices de avermelhamento (IAVs). Os IAVs apresentaram dependência funcional dos teores de hematita e foram as melhores relações verificadas com os índices determinados a partir de cores no sistema L*a*b*. Modelos exponenciais, baseados em dados obtidos por sensores, mostram-se adequados na predição dos teores de hematita.

Análise espectral e temporal da cultura do café em imagens Landsat

A definição da resposta espectral da cultura do café é uma das etapas na identificação de lavouras cafeeiras em imagens de satélites de sensoriamento remoto, para fins de mapeamento e estimativa de área plantada. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial das imagens adquiridas pelos satélites da série Landsat, no mapeamento da cultura do café para a previsão de safras. Foi feita uma análise temporal do comportamento espectral de lavouras de café-formação e café-produção por meio de imagens livres de nuvens adquiridas nos anos de 1999 e 2001. Também foi analisado o comportamento espectral das classes pastagem e mata, que compõem os alvos de maior ocupação na área de estudo. As imagens do período seco foram mais eficientes no mapeamento de lavouras de café-formação e café-produção. As imagens da banda 4 dos dois sensores apresentaram melhor diferenciação espectral entre café e os demais alvos da cena. A reflectância do café-produção apresentou grande variabilidade entre lavouras, que pode ser atribuída à idade, espaçamento de plantas, cultivar, indicando a necessidade de trabalho em campo para a correta identificação das lavouras de café nas imagens Landsat.

Mapeamento da condutividade elétrica e relação com a argila de Latossolo sob plantio direto

O objetivo deste trabalho foi mapear e avaliar a variabilidade espacial da condutividade elétrica do solo (CE), obtida por meio de sensor de contato de campo, num Latossolo Vermelho distroférrico, sob plantio direto de grãos, e relacionar a CE com os teores de argila medidos pelo método do densímetro, em amostras georreferenciadas de solo. As amostras foram coletadas numa área de 13 ha, por meio de uma grade de 40x40 m e de grades de 20x20 m, 10x10 m e 5x5 m. A continuidade espacial da CE e do teor de argila foi modelada com o uso de semivariogramas. A CE variou de 1,9 a 13,7 mS m-1, com valor médio de 5,2 mS m-1 e coeficiente de variação de 48%. O mapa interpolado mostrou tendência de aumento da CE com o aumento dos teores de argila. Os coeficientes de determinação foram de 0,78 e 0,77 entre CE e teor de argila, camadas 0-5 e 5-10 cm, respectivamente. O mapa da CE reflete suficientemente a variação espacial dos teores de argila para uso na delimitação de zonas de manejo.

Uso da radiação solar pelo milho sob diferentes preparos do solo, espaçamento e disponibilidade hídrica

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de interceptação e de uso da radiação fotossinteticamente ativa (RFA) pela cultura do milho em diferentes sistemas de manejo do solo, arranjos de plantas e disponibilidade hídrica. O milho foi cultivado em plantio direto e preparo convencional, na combinação com duas disponibilidades hídricas (irrigado e sequeiro) e espaçamentos de 40 e 80 cm entre fileiras de plantas. Em cada tratamento, foram instalados sensores para medida da RFA transmitida pela cultura, na superfície do solo, ao passo que a RFA incidente foi medida acima da cultura. A redução da distância entre fileiras aumentou a eficiência de interceptação em todos os tratamentos. Sob plantio direto, a cultura apresentou maior eficiência de interceptação em relação ao preparo convencional. O deficit hídrico diminuiu a eficiência de interceptação devido ao enrolamento foliar, e esse efeito foi mais pronunciado em preparo convencional, em ambos espaçamentos estudados. Embora a eficiência de interceptação tenha sido maior no espaçamento de 40 cm, a eficiência de uso não diferiu entre espaçamentos, mas diminuiu em condições de deficit hídrico.

Viabilidade de uso de imagens do Landsat em mapeamento de área cultivada com soja no Estado do Paraná

O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade do uso de imagens do Landsat, para o mapeamento da área cultivada com soja, nas safras de 2000/2001 a 2006/2007, no Estado do Paraná. A análise dos "quick looks" das imagens dos sensores TM e ETM+ foi feita para selecionar as imagens úteis para o mapeamento da cultura da soja. Os "quick looks" foram classificados de acordo com a presença ou a ausência de nuvens e de problemas técnicos. Conforme os resultados, em nenhum dos sete anos teria sido possível mapear a área cultivada com soja, em todo o Estado, mesmo nos três anos-safra em que os satélites Landsat 5 e 7 operaram em conjunto. A presença de nuvens, detectada pelos sensores ópticos, deve ser levada em conta no mapeamento sistemático da área cultivada com culturas de verão, no Brasil.

Resolução espacial de um modelo digital de elevação definida pela função wavelet

O objetivo deste trabalho foi definir a resolução espacial mais apropriada para representar a variabilidade da elevação, declividade, curvatura em perfil e índice de umidade topográfica de um terreno, por meio de avaliações com a transformada wavelet. Os dados utilizados no estudo têm sua origem em três transectos de 27 km, posicionados em áreas do Planalto, Rebordo do Planalto e Depressão Central na região central do Estado do Rio Grande do Sul. As variáveis - elevação, declividade, curvatura em perfil e índice de umidade topográfica - foram derivadas de um modelo digital de elevação Topodata com resolução de 30 m. A avaliação da resolução com a máxima variabilidade foi realizada pela aplicação da wavelet-mãe, denominada Morlet. Os resultados foram analisados a partir do isograma e do escalograma dos coeficientes wavelet e indicaram que sensores remotos com resolução espacial próxima a 32 e 40 m podem ser utilizados em pesquisas que considerem os atributos de terreno, como declividade, curvatura em perfil e índice de umidade topográfica, ou, ainda, fenômenos ambientais correlacionados a eles. No entanto, não foi possível estabelecer um valor conclusivo para a resolução espacial mais adequada para a variável elevação.

DISTRIBUIÇÃO DO SISTEMA RADICULAR DA MANGUEIRA SOB IRRIGAÇÃO LOCALIZADA EM SOLO ARENOSO DE TABULEIROS COSTEIROS

O trabalho teve por objetivo avaliar a distribuição de raízes de mangueiras sob irrigação localizada (gotejamento e microaspersão) em solo arenoso de Tabuleiros Costeiros. Foram feitas trincheiras a partir do tronco nas direções longitudinal e ortogonal à fileira de plantas e, pelo método do monólito, as raízes puderam ser extraídas do solo e, uma vez separadas, foram digitalizadas com uso de computador e "scanner". Com uso do software Rootedge, foi possível a obtenção dos comprimentos e diâmetros dos segmentos de raízes de todas as amostras, permitindo um mapeamento desses parâmetros nos perfis amostrados. Os resultados mostraram distribuições de raízes assimétricas em relação ao tronco para os dois sistemas de irrigação localizada com possibilidade de maior atividade do sistema radicular para as plantas sob gotejamento (oito gotejadores de 4L.h-1 por planta) em relação às plantas sob microaspersão (um emissor por planta de vazão 70L.h-1). Os resultados enfatizaram o uso da fertirrigação como a maneira mais adequada de fertilização em irrigação localizada e permitiram definir regiões do sistema radicular para instalação adequada de sensores de água do solo.