Development of Free Space Method for Material Characterisation and GPR Study & A Case Study on Biological Samples

The thesis mainly focuses on material characterization in different environments: freely available samples taken in planar fonn, biological samples available in small quantities and buried objects.Free space method, finds many applications in the fields of industry, medicine and communication. As it is a non-contact method, it can be employed for monitoring the electrical properties of materials moving through a conveyor belt in real time. Also, measurement on such systems at high temperature is possible. NID theory can be applied to the characterization of thin films. Dielectric properties of thin films deposited on any dielectric substrate can be determined. ln chemical industry, the stages of a chemical reaction can be monitored online. Online monitoring will be more efficient as it saves time and avoids risk of sample collection.Dielectric contrast is one of the main factors, which decides the detectability of a system. lt could be noted that the two dielectric objects of same dielectric constant 3.2 (s, of plastic mine) placed in a medium of dielectric constant 2.56 (er of sand) could even be detected employing the time domain analysis of the reflected signal. This type of detection finds strategic importance as it provides solution to the problem of clearance of non-metallic mines. The demining of these mines using the conventional techniques had been proved futile. The studies on the detection of voids and leakage in pipes find many applications.The determined electrical properties of tissues can be used for numerical modeling of cells, microwave imaging, SAR test etc. All these techniques need the accurate determination of dielectric constant. ln the modem world, the use of cellular and other wireless communication systems is booming up. At the same time people are concemed about the hazardous effects of microwaves on living cells. The effect is usually studied on human phantom models. The construction of the models requires the knowledge of the dielectric parameters of the various body tissues. lt is in this context that the present study gains significance. The case study on biological samples shows that the properties of normal and infected body tissues are different. Even though the change in the dielectric properties of infected samples from that of normal one may not be a clear evidence of an ailment, it is an indication of some disorder.ln medical field, the free space method may be adapted for imaging the biological samples. This method can also be used in wireless technology. Evaluation of electrical properties and attenuation of obstacles in the path of RF waves can be done using free waves. An intelligent system for controlling the power output or frequency depending on the feed back values of the attenuation may be developed.The simulation employed in GPR can be extended for the exploration of the effects due to the factors such as the different proportion of water content in the soil, the level and roughness of the soil etc on the reflected signal. This may find applications in geological explorations. ln the detection of mines, a state-of-the art technique for scanning and imaging an active mine field can be developed using GPR. The probing antenna can be attached to a robotic arm capable of three degrees of rotation and the whole detecting system can be housed in a military vehicle. In industry, a system based on the GPR principle can be developed for monitoring liquid or gas through a pipe, as pipe with and without the sample gives different reflection responses. lt may also be implemented for the online monitoring of different stages of extraction and purification of crude petroleum in a plant.Since biological samples show fluctuation in the dielectric nature with time and other physiological conditions, more investigation in this direction should be done. The infected cells at various stages of advancement and the normal cells should be analysed. The results from these comparative studies can be utilized for the detection of the onset of such diseases. Studying the properties of infected tissues at different stages, the threshold of detectability of infected cells can be determined.

Biological control of Rhizoctonia solani Damping-off with a bacterium symbiotically associated with Steinernema abbasi

Rhizoctonia solani is a causal agent of damping-off of may cultivated plants. An isolate of the bacterium Pseudomonas oryzihabitans, symbiotically associated with the entomopathogenic nematode Steinernema abbasi, strongly inhibited the pathogen in vitro. The bacterium was firmly attached onto fungus mycelia and degraded the cell walls of the pathogen. In greenhouse experiments, bacterial suspension in sterile water applied in the soil, effectively controlled damping-off of radish.

Temperatura do solo em função do preparo do solo e do manejo da cobertura de inverno

Com o objetivo de avaliar o efeito do preparo do solo e do manejo da cobertura de inverno (consórcio aveia-preta + nabo forrageiro) sobre a temperatura do solo, realizou-se um experimento em um Nitossolo em Botucatu-SP no outono/inverno de 2000. Utilizou-se um delineamento em blocos casualizados em esquema fatorial 3 x 3 (três preparos e três manejos). O preparo do solo constou de: preparo convencional, preparo conservacionista com escarificação e plantio direto, e o manejo da cobertura: consórcio dessecado, rolado e triturado. Foram avaliados a temperatura do solo (termopares) a 5 cm de profundidade, de hora em hora, aos 7, 14, 30, 45 e 60 dias após a emergência das plantas do consórcio; o teor de água do solo na profundidade de 10 cm, nas mesmas épocas; e a cobertura do solo (massa seca e índice de cobertura), imediatamente após aplicação dos tratamentos. O sistema plantio direto apresentou temperaturas do solo menores que as do preparo convencional, até o 14º dia após emergência (DAE) das plantas. A partir do 30° DAE das plantas, a temperatura não foi mais influenciada pelos tratamentos, devido à cobertura do consórcio e ocorrência de boa disponibilidade de água no solo. Os manejos da cobertura com rolo-faca, triturador e herbicida não influenciaram a temperatura do solo. A temperatura do solo não interferiu no crescimento e desenvolvimento das culturas de cobertura.

Controle fuzzy espacialmente diferenciado para um sistema de irrigação

Traditional irrigation projects do not locally determine the water availability in the soil. Then, irregular irrigation cycles may occur: some with insufficient amount that leads to water deficit, other with excessive watering that causes lack of oxygen in plants. Due to the nonlinear nature of this problem and the multivariable context of irrigation processes, fuzzy logic is suggested to replace commercial ON-OFF irrigation system with predefined timing. Other limitation of commercial solutions is that irrigation processes either consider the different watering needs throughout plant growth cycles or the climate changes. In order to fulfill location based agricultural needs, it is indicated to monitor environmental data using wireless sensors connected to an intelligent control system. This is more evident in applications as precision agriculture. This work presents the theoretical and experimental development of a fuzzy system to implement a spatially differentiated control of an irrigation system, based on soil moisture measurement with wireless sensor nodes. The control system architecture is modular: a fuzzy supervisor determines the soil moisture set point of each sensor node area (according to the soil-plant set) and another fuzzy system, embedded in the sensor node, does the local control and actuates in the irrigation system. The fuzzy control system was simulated with SIMULINK® programming tool and was experimentally built embedded in mobile device SunSPOTTM operating in ZigBee. Controller models were designed and evaluated in different combinations of input variables and inference rules base

Efeito do período de exposição a concentrações de diquat no controle de plantas de Egeria densa, Egeria najas e Ceratophyllum demersum

O período de permanência do herbicida na água pode ser influenciado pelo fluxo da água nos reservatórios e pela adsorção a partículas de argilas em suspensão, bem como pela degradação luminosa e por microrganismos. Objetivou-se com este trabalho avaliar diferentes períodos de exposição a concentrações do herbicida diquat no controle de Egeria densa, Egeria najas e Ceratophyllum demersum. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições, em esquema fatorial 6 x 5, mais uma testemunha. Foram testados seis períodos de exposição das plantas (30, 60, 120, 240, 480 e 960 minutos) a cinco concentrações do herbicida diquat (0,075; 0,15; 0,3; 0,6; e 1,2 ppm produto comercial Reward 240 g L ¹). As avaliações de controle das plantas daninhas imersas foram visuais e, no final do experimento, foi avaliada a massa seca das plantas, para determinar a porcentagem de redução da biomassa. Observou-se que apenas 30 minutos de exposição das espécies imersas E. densa e C. demersum à concentração de 0,075 ppm foi suficiente para proporcionar redução da massa seca em ambas as espécies. Para controle de E. najas aos 7 DAA houve necessidade de um período maior que 120 minutos de exposição, considerando a mesma concentração do herbicida. Esses resultados evidenciam o potencial de uso do diquat no controle de plantas daninhas aquáticas imersas em locais que apresentam rápida renovação de água.

Avaliação de herbicidas para o controle de egéria em laboratório, caixa d'água e represa sem fluxo de água

Este projeto teve por objetivo avaliar a eficácia de herbicidas para controle de plantas aquáticas submersas das espécies Egeria densa e Egeria najas. O estudo foi realizado em três etapas consecutivas: em laboratório, em caixas d'água e numa represa de pequeno porte, sem fluxo de água. Na primeira etapa, avaliou-se a eficiência de 23 herbicidas utilizados em áreas agrícolas e disponíveis no mercado brasileiro. As elevadas concentrações em que os herbicidas foram efetivos inviabilizam programas de controle fundamentados em uma única aplicação. No experimento em caixas d'água, foram avaliados os efeitos de doses crescentes de fluridone, nas formulações líquida e granulada, no controle de Egeria densa e Egeria najas. Foram testadas as concentrações de 10, 20, 40, 80 e 150 ppb de fluridone na formulação líquida e 20, 40, 80 e 150 ppb na granulada. Após uma única aplicação, os resultados indicaram que o fluridone, nas concentrações de 80 e 150 ppb, em ambas as formulações, foi eficaz no controle dessas duas espécies. No experimento em represa de pequeno porte sem fluxo de água, avaliou-se o efeito da manutenção das concentrações de fluridone no controle de Egeria najas. Uma represa de 1.980 m² foi tratada com sete aplicações de fluridone, na formulação líquida, visando a manutenção das concentrações do ingrediente ativo na água entre 10 e 20 ppb. Os resultados indicaram que o controle proporcionado pelo herbicida foi superior a 99%. Não houve modificação significativa nas características relacionadas à qualidade da água.

Condutância estomática em folhas de feijoeiro submetido a diferentes regimes de irrigação

O controle estomático é importante propriedade fisiológica por meio da qual as plantas limitam a perda de água, ocasionando reduções na condutância estomática e, geralmente, reduzindo as trocas gasosas como forma de resposta das plantas a diversos fatores, incluindo o estresse hídrico. O objetivo deste trabalho foi determinar a condutância estomática em folhas de feijoeiro submetido a diferentes regimes de irrigação. O experimento foi conduzido no Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias de Jaboticabal - SP. As irrigações nos tratamentos foram determinadas em função do esgotamento de água no solo: T1 - irrigado quando esse atingiu 40% da capacidade de água disponível (CAD); T2 - quando atingiu 60% da CAD; T3 - quando atingiu 80% da CAD, e T4 - não irrigado (irrigado somente para favorecer a emergência das plântulas). As medições de condutância estomática foram realizadas diariamente no campo, nas duas faces da folha, utilizando-se de um porômetro. em todos os tratamentos, em diversas medições, foi observada redução da condutância estomática em resposta a baixos valores de potencial mátrico e a altos valores de déficit de pressão de vapor e vice-versa. As folhas das plantas do tratamento T4, que foram submetidas a menor disponibilidade hídrica no solo, apresentaram os menores valores de condutância estomática durante os estádios do florescimento e enchimento de grãos.

Efeito da presença das plantas daninhas no microclima da cultura da cevada

Um experimento foi realizado com cevada (Hordeum vulgare L.) em condições de campo, com o objetivo de avaliar , durante um período de estiagem (82 e 89 dia após a emergência da cevada), o microclima formado pela cultura mantida na presença ou ausência de plantas daninhas desde o início do ciclo. Foram avaliados o teor de água do solo, umidade relativa, temperatura, tensão de vapor d'água, déficit de saturação de vapor d'água, potencial água e teor de água do ar nos períodos da s 8: 30 às 9:00, 11:30 às 12:00, 14:30 às 15:00 e 17:30 às 18:00 horas a 0,0m, 0,10m, 0,20m, 0,30m, 0,40m, 0,50m, 0,60m e 0,70m de altura na entrelinha da cultura. A presença das plantas daninhas na cultura durante o período de estiagem contribuiu para reduzir as perdas de água do solo para a atmosfera. Nos três primeiros períodos do dia e nas áreas mais próximas do solo, a cultura mantida no mato os menores valores de temperatura e déficit de saturação de vapor d'água do ar, e os maiores valores de umidade relativa, tensão de vapor d'água, potencial água e teor de água do ar, que proporcionaram redução do consumo de água do solo.

Variabilidade espacial da resistência do solo à penetração e do teor de água em sistema de plantio direto na cultura da soja

A harmful and limiting factor regarding culture productivity is soil compaction, a parameter that can be quantified by the resistance of the soil to penetration and highly influenced by water content. These variables present spatial and temporary variability, characteristics which can be determined by the geostatistical technique. In the light of the above, the present work had as its objective the study of spatial variability of soil resistance to penetration (RP) and water content in the soil (U) in soy culture. The RP values at depths of 0,00-0,10; 0,11-0,20 and 0,21-0,30 m varied from 2,9 to 4,28 MPa and are considered harmful to the root development of legumes, although they have not influenced soy productivity which was 3887 kg ha(-1). The medium water content of the soil was between 0,210 and 0,213 kg kg(-1) for the three depths studied. The resistance of the soil to penetration, expressed through semivariograms, presented spatial dependence at all depths, being adjusted to the spherical model at depths of 0,00-0,10m and exponential at depths of 0,110,20 and 0,21-0,30 m. The spatial variability for all studied layers presented a range of about 20m. The water content in the soil did not present spatial dependence for the depths, presenting randomized distribution.

Variação entre a lâmina de irrigação aplicada e armazenada no solo sob condições de irrigação com baixa uniformidade de distribuição de água

In sprinkler irrigation is important to have a good uniformity of application so that the water in the root zone does not show areas with little available water while others have percolating beyond the plant roots, even though the soil allows a lateral redistribution of water. A usual way to obtain the uniformity of irrigation is by measures of dispersion. The aim of this work was to evaluate the uniformity of water stored in a sand soil before and after non uniformity depth irrigation applied from one sprinkler, as well the variation of storage in a 0-0,45 m layer soil using a neutron probe. The statistical design was completely randomized, and for the variable Christiansen uniformity coefficient modified (CUCHH) were 10 treatments (the irrigation depth, 8 intervals of readings storage, more the existing one before irrigation added to the irrigation depth). For the variable soil water, the treatments were the same, excepting the irrigation depth. Despite the low surface uniformity (16.3%), there was not significantly difference between the storage uniformity before, after irrigation and the potential, however there was from these to the surface uniformity. From de irrigation depth, 15.3 mm, only 6.1 mm remained in the layer from 0 to 0.45 m. There was not significantly difference between the water stored in the soil before and after irrigation within a period of up to 134 hours, being the increase in storage due to irrigation was just 11.7%.

Avaliação de quatro métodos de restauração florestal de áreas úmidas degradadas no Município de Mineiros do Tietê - SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Doses de N e K aplicadas via fertirrigação e espaçamento entre plantas influenciando o desenvolvimento, a produtividade e as relações hídricas em melancieira com e sem sementes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Curva de retenção de água no solo estimado pelo método da câmara de Richards e psicrômetro

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Avaliação das técnicas TDR (Reflectometria por Domínio do Tempo) e moderação de nêutrons, na determinação do teor de água em diferentes classificações do solo

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Avaliação dos parâmetros hídricos do solo em um plantio adensado de Eucalyptus urograndis

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA