dissertação
Aplicação de propriedades eletromagnéticas no diagnóstico da compactação do solo
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Resumo
A compactação do solo é um processo em que ocorre redução dos poros, devido à reacomodação e aproximação das partículas, tornando o solo mais denso, sendo o principal fator de degradação física dos solos agrícolas. Os métodos mais precisos para o diagnóstico da compactação, demandam equipamentos e pessoal treinado, além de serem demorados e trabalhosos. Como alternativa, os métodos geofísicos, são rápidos e práticos, não destrutivos, e podem representar uma alternativa eficaz para este fim. As propriedades eletromagnéticas do solo se relacionam com diversos atributos do mesmo, e, apontam padrões que podem ser interpretados quanto a alterações na estrutura do solo. Assim, o objetivo deste trabalho é diagnosticar a compactação com base em propriedades eletromagnéticas do solo. O experimento foi desenvolvido na Fazenda Muquém – UFLA em um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico típico de textura argilosa, com o delineamento experimental em 3 blocos casualizados em esquema fatorial 3x2 (3 níveis de compactação e 2 manejos do solo). Os níveis de compactação foram obtidos por meio de compactação adicional utilizando-se um trator, e os manejos foram Subsolagem (S) e Controle (C) – Ausência de subsolagem. Foram realizadas coletas de amostras indeformadas para avalição da Densidade do solo (Ds) e porosidade, e deformadas, para análises químicas e suscetibilidade Magnética (SM). Em campo, foi medida a resistência do solo à penetração (RP) e Resistividade elétrica (ρ). RP e ρ foram avaliadas em diferentes condições de umidade do solo e até 60 cm de profundidade. Foram realizadas correlações entre as diferentes profundidades avaliadas, em que os dados de entrada foram os dados das propriedades eletromagnéticas (ρ e SM), e como dado de entrada auxiliar foram utilizados os resultados das análises químicas do solo, e como dados de saída, teremos os atributos físicos que servem como base para diagnosticar a compactação do solo, sendo eles, a Ds, a RP e a macroporosidade. A modelagem foi realizada com base em 4 modelos de predição (Linear, Linear generalizado, Random Forest e Random Forest categórico), sendo esses dois últimos, utilizando o Machine learning. Os modelos de Machine learning se mostraram mais promissores, tanto para predição das propriedades físicas, quanto da predição categórica se o solo estava ou não compactado, a condição de umidade do solo e a profundidade de avaliação influenciaram nos resultados, com maior destaque para a umidade na faixa de 28% e a profundidade de 20-30cm.
Abstract
Soil compaction is a process in which pores are reduced, due to the relocation and approximation of particles, making the soil denser, being the main factor in the physical degradation of agricultural soils. The most accurate methods for diagnosing compaction require equipment and trained personnel, in addition to being time-consuming and laborious. Alternatively, geophysical methods are fast and practical, non-destructive and can represent an effective alternative for this purpose. The electromagnetic properties of the soil are related to several attributes of the soil, and point out patterns that can be interpreted regarding changes in the soil structure. Therefore, the objective of this work is to diagnose compaction based on electromagnetic properties of the soil. The experiment was carried out at Fazenda Muquém – UFLA in a typical dystrophic Red Yellow Oxisol with a clayey texture, with the experimental design in 3 randomized blocks in a 3x2 factorial scheme (3 levels of compaction and 2 soil management). Compaction levels were obtained through additional compaction using a tractor, and the managements were Subsoiling (S) and Control (C) – Absence of subsoiling. Undisturbed samples were collected to evaluate soil density (Ds) and porosity, and deformed samples were collected for chemical analyzes and Magnetic Susceptibility (SM). In the field, soil resistance to penetration (RP) and electrical resistivity (ρ) were measured. RP and ρ were evaluated under different soil moisture conditions and up to 60 cm depth. Correlations were carried out between the different depths evaluated, in which the input data were data on electromagnetic properties (ρ and SM), and as auxiliary input data the results of chemical analyzes of the soil were used, and as output data, we will have the physical attributes that serve as a basis for diagnosing soil compaction, namely Ds, RP and macroporosity. The modeling was carried out based on 4 prediction models (Linear, Generalized Linear, Random Forest and Categorical Random Forest), the latter two using Machine Learning. Machine Learning models were presented as more promising, both for the prediction of physical properties and the categorical prediction of whether or not the soil was compacted, the soil moisture condition and the evaluation depth influenced the results, with greater emphasis on the humidity in the range of 28% and depth of 20-30cm.
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SANTOS, J. de J. Aplicação de propriedades eletromagnéticas no diagnóstico da compactação do solo. 2023. 64 p. Dissertação (Mestrado em Ciência do Solo)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.
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