Condutividade elétrica aparente do solo determinada pelo método da resistividade utilizando diferentes frequências

Abstract

A condutividade elétrica aparente do solo (CE a ), determinada pelo método da resistividade elétrica (RE), é um dos atributos mais utilizados para caracterizar o solo na agricultura de precisão. Este atributo é comumente utilizado para delimitar áreas que apresentam solos de características similares. Para determinar a CE a , aplica-se uma corrente elétrica alternada de baixa frequência no solo e determina-se a diferença de potencial em dois pontos pré-estabelecidos, diferença essa resultante da aplicação da corrente elétrica. Embora seja um método muito usado, ainda há incerteza sobre a faixa de frequência ideal a ser utilizada e sobre a influência da frequência do sinal do sensor nos valores obtidos pelo sensor. Dessa forma, esse trabalho teve como objetivos avaliar se a frequência da corrente elétrica influencia o valor da CE a , obtida pelos sensores que utilizam o método da RE, e avaliar se existe uma faixa ideal de frequência da corrente elétrica do sensor, no qual a CE a melhor se correlaciona com os atributos químicos e físicos do solo de interesse agronômico. Para isso, um sensor portátil com opção de variar a frequência da corrente elétrica aplicada ao solo e que utiliza o computador de placa única BeagleBone Black, foi utilizado para medir a CE a do solo. Determinações de CE a foram realizadas em quatro áreas experimentais, utilizando-se seis diferentes frequências de corrente elétrica: 1, 5, 10, 20, 30 e 40 Hz. Para o primeiro objetivo, foram realizadas regressões lineares entre as frequências do sinal de corrente elétrica em estudo e o valor obtido pelo sensor, seguido pelo teste F (p ≤ 0,05). Para o segundo objetivo, foram realizadas amostragens de solo em cinco pontos em cada uma das quatro áreas experimentais. Em seguida, correlações de Pearson (p ≤ 0,05) foram calculadas, de forma a quantificar as correlações entre CE a e os atributos físicos e químicos do solo, para cada frequência do sinal de corrente elétrica do sensor. Com base no número de correlações significativas encontradas para cada frequência, a homogeneidade foi analisada pelo teste de qui-quadrado (p ≤ 0,05). O presente estudo apontou que, à exceção de dois pontos experimentais, o sinal de frequência de umsensor CE a não interfere no valor obtido por ele. Além disso, na faixa de frequência utilizada não se identificou uma faixa em que a condutividade elétrica aparente do solo estivesse mais correlacionada com os atributos químicos e físicos do solo de interesse agronômico, uma vez que todas as frequências utilizadas apresentaram resultados semelhantes de CE a . Entre nove e onze correlações significativas foram observadas entre os atributos químicos e físicos e a CE a do solo, para as diferentes frequências de corrente elétrica testadas. No entanto, não foi observada relação entre o número de correlações significativas e as diferentes frequências. Palavras-chave: Agricultura de precisão. Método da resistividade elétrica. Arranjo de Wenner

The apparent soil electrical conductivity (EC a ) measured by the electrical resistivity method (ER) is one of the most used attributes to characterize soil in precision agriculture. This soil attribute is commonly used to delimit areas that have soils of similar characteristics. To measure EC a , a low-frequency alternating electric current is applied to the soil and the electrical potential difference is measured at two predefined points. This potential difference is resultant from the application of electric current. Even though the EC a is a very common way of characterizing the soil variability, there is still uncertainty about the ideal frequency range to be used and about the influence of the sensor signal frequency on the measured values by the sensor. Thus, the objective of this work was to assess whether the frequency of the electric current influences EC a value, obtained by sensors that use the ER method, and to evaluate whether there is an ideal frequency range for the sensor’s electric current, in which the EC a best correlates with the soil chemical and physical attributes of agronomic interest. For this, a portable ECa sensor where the frequency of the electrical current can be set by user was used to measure the soil EC a . This sensor was built using the single board computer BeagleBone Black. EC a measurements were performed in four experimental areas, using six different frequencies of electric current: 1, 5, 10, 20, 30 and 40 Hz. For the first objective, linear regressions were performed between the frequencies of the electric current signal under study and the value measured by the sensor, followed by the F test (p ≤ 0.05). For the second objective, soil sampling was carried out at five points in each of the four experimental areas. Then, Pearson's correlations (p ≤ 0.05) were calculated to quantify the correlations between EC a and the physical and chemical attributes of the soil, for each frequency of the electric current signal used in the sensor. Based on the number of significant correlations found for each frequency, homogeneity was analyzed using the chi-square test (p ≤ 0.05). The present study pinpointed that, apart from two experimental points, the frequency signal of an EC a sensor does not interfere with the value obtained by it. In addition, in the frequencyrange used, a range was not identified in which the soil apparent electrical conductivity was more correlated with the chemical and physical attributes of the soil of agronomic interest, since all used frequencies presented similar results of EC a . Between nine and eleven significant correlations were observed between EC a and the soils attributes, for different frequencies of electric current. However, there was no relationship between the number of significant correlations and the different frequencies used in the sensor. Keywords: Precision agriculture. Electrical resistivity method. Wenner array