SISTEMA INTELIGENTE PARA CARACTERIZAÇÃO ESPACIAL DO SOLO UTILIZANDO A CONDUTIVIDADE ELÉTRICA APARENTE
DOI:
https://doi.org/10.31413/Palabras clave:
Geoestatística, sensores de baixo custo, dependência espacial, Gerenciamento agrícolaResumen
Caracterizar a variabilidade espacial do solo por meio da condutividade elétrica aparente (CEa) no método convencional pode demandar altos custos e um grande número de amostras, o que dificulta sua aplicação em larga escala. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo avaliar um sistema inteligente de baixo custo, previamente desenvolvido para a aquisição de dados de CEa pelo método de Wenner, com potencial para otimizar a amostragem do solo por meio da identificação da variabilidade espacial. A avaliação foi realizada em bancada e em campo, sob condições de solo seco e úmido, com medição da CEa, do teor de água no solo e da temperatura do solo. Em bancada, o sistema apresentou erro máximo de 6,69% e coeficiente de variação (CV) inferior a 4%, indicando baixa variabilidade das medições. Em campo, a CEa apresentou correlação positiva com o teor de água no solo e negativa com a temperatura, em ambas as condições analisadas. A análise de regressão evidenciou que o teor de água no solo foi a principal variável associada à CEa, especialmente sob condições de solo seco. Conclui-se que o sistema desenvolvido apresenta potencial de aplicação em estudos de variabilidade espacial do solo, contribuindo para a redução de custos e para o suporte à agricultura de precisão.
Palavras-chave: geoestatística; sensores de baixo custo; dependência espacial; gerenciamento agrícola.
An intelligent system for soil spatial characterization using apparent electrical conductivity
ABSTRACT: Characterizing the spatial variability of soil through CEa using the conventional method may require high costs and a large number of samples, limiting its large-scale application. In this context, this study aimed to evaluate a previously developed low-cost intelligent system for CEa data acquisition using the Wenner method, with the potential to optimize soil sampling through the identification of spatial variability. The evaluation was carried out under laboratory and field conditions, considering dry and wet soil conditions, with measurements of CEa, soil water content, and temperature. Under laboratory conditions, the system showed a maximum error of 6.69% and a coefficient of variation (CV) lower than 4%, indicating low measurement variability. In the field, CEa showed a positive correlation with soil water content and a negative correlation with temperature under both analyzed conditions. Regression analysis showed that soil water content was the main variable associated with CEa, especially under dry soil conditions. It was concluded that the developed system has potential for application in studies of soil spatial variability, contributing to cost reduction and supporting precision agriculture.
Keywords: geostatistics; low-cost sensors; spatial dependence; agricultural management.
Referencias
AMARO FILHO, J.; NEGREIROS, R. F. D. de; ASSIS JÚNIOR, R. N. de; MOTA, J. C. A. Amostragem e variabilidade espacial de atributos físicos de um latossolo vermelho em Mossoró, RN. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 31, n. 3, p. 415-423, 2007. https://doi.org/10.1590/S0100-06832007000300001
AVENZA MAPS. App features. Disponível em: https://store.avenza.com/pages/app-features. Acessado em: 20 ago. 2024.
BARROS, T. H. da S.; BENDER, F. D.; SILVA, F. R. B.; JOSÉ, J. V.; COSTA, J. O.; COELHO, R. D. Geoestatística como ferramenta para estudos da variabilidade da precipitação pluviométrica no estado de Pernambuco, Brasil. Agrarian, v. 13, n. 50, p. 513-520, 2020. http://dx.doi.org/10.30612/agrarian.v13i50.11982
BASSOI, L. H.; INAMASU, R. Y.; BERNARDI, A. C. de C.; VAZ, C. M. P.; SPERANZA, E. A.; CRUVINEL, P. E. Agricultura de precisão e agricultura digital. TECCOGS - Revista Digital de Tecnologias Cognitivas, n. 20, p. 17-36, 2019. https://doi.org/10.23925/1984-3585.2019i20p17-36
BUGHICI, T.; SKAGGS, T. H.; CORWIN, D. L.; SCUDIERO, E. Ensemble HYDRUS-2D modeling to improve apparent electrical conductivity sensing of soil salinity under drip irrigation. Agricultural Water Management, v. 272, e107813, 2022. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2022.107813
CALAMITA, G.; BROCA, L.; PERRONE, A.; PISCITELLI, S.; LAPENNA, V.; MELONE, F.; MORAMARCO, T. Electrical resistivity and TDR methods for soil moisture estimation in central Italy test-sites. Journal of Hydrology, v. 454, p. 101-112, 2012. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.06.001
CAVALCANTE, E. G. S.; ALVES, M. C.; SOUZA, Z. M. de; PEREIRA, G. T. Variabilidade espacial de atributos químicos do solo sob diferentes usos e manejos. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 31, n. 6, p. 1329-1339, 2007. https://doi.org/10.1590/S0100-06832007000600012
CORWIN, D. L.; LESCH, S. M. Apparent soil electrical conductivity measurements in agriculture. Computers and Electronics in Agriculture, v. 46, n. 1, p. 11-43, 2005a. https://doi.org/10.1016/j.compag.2004.10.005
CORWIN, D. L.; LESCH, S. M. Characterizing soil spatial variability with apparent soil electrical conductivity: I. Survey protocols. Computers and Electronics in Agriculture, v. 46, n. 1, p. 103-133, 2005b. https://doi.org/10.1016/j.compag.2004.11.002
EMBRAPA SOLOS. Zoneamento Agroecológico do Estado de Pernambuco (ZAPE). Rio de Janeiro: Embrapa Solos, 2001. Ativo cartográfico. Disponível em: https://geoinfo.dados.embrapa.br/catalogue/#/dataset/2993. Acesso em: 13 maio 2026.
FONSECA-CAMPOS, J.; REYES-RAMIREZ, I.; GUZMAN-VARGAS, L.; FONSECA-RUIZ, L.; MENDOZA-PEREZ, J. A.; RODRIGUEZ-ESPINOSA, P. F. Multiparametric system for measuring physicochemical variables associated to water quality based on the Arduino Platform. IEEE Access, v. 10, p. 69700-69713, 2022. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3187422
GOMES, F. P. Curso de estatística experimental. 15. ed. Piracicaba: Nobel, 1985. 466p.
FERREIRA, P. V. Estatística experimental aplicada às ciências agrárias. 1. ed. Viçosa: Editora UFV, 2018. 588p.
GONÇALVES, L. A.; SOUZA, E. G. de; NÓBREGA, L. H. P.; BIER, V. A.; MAGGI, M. F.; BAZZI, C. L.; URIBE-OPAZO, M. G. Spatial and temporal variability of soil apparent electrical conductivity. Precision Agriculture, v. 26, a10, 2025. https://doi.org/10.1007/s11119-024-10209-x
HERCOG, D.; LERHER, T.; TRUNTIC, M.; TEZAK, O. Design and implementation of ESP32-Based IoT devices. Sensors, v. 23, n. 15, p. 6739, 2023. https://doi.org/10.3390/s23156739
INAMASU, R. Y.; BERNARDI, A. C. C.; VAZ, C. M. P.; NAIME, J. de M.; QUEIROS, L. R.; JORGE, L. A. C.; BASSOI, L. H.; FRAGALLE, E. P.; RESENDE, A. V.; VILELA, M. F.; PEREZ, N. B. Agricultura de precisão para a sustentabilidade de sistemas produtivos do agronegócio brasileiro. In: INAMASU, R. Y.; NAIME, J. de M.; RESENDE, A. V. de; BASSOI, L. H.; BERNARDI, A. de C. (Ed.). Agricultura de precisão: um novo olhar. São Carlos, SP: Embrapa Instrumentação, 2011. p. 14-26.
KARUNATHILAKE, E. M. B. M.; LE, A. T.; HEO, S.; CHUNG, Y. S.; MANSOOR, S. The path to smart farming: Innovations and opportunities in precision agriculture. Agriculture, v. 13, n. 8, e1593, 2023. https://doi.org/10.3390/agriculture13081593
KULMÁNY, I. M.; BEDE, L.; STENCINGER, D.; ZSEBO, S.; CSAVAJDA, P.; KALOCSAI, R.; VONA, M.; JAKAB, G.; VONA, V. M.; BEDE-FAZEKAS, Á. Challenges in mapping soil variability using apparent soil electrical conductivity under heterogeneous topographic conditions. Agronomy, v. 14, n. 6, e1161, 2024. https://doi.org/10.3390/agronomy14061161
MAGERSKI, J. M.; VIRGENS FILHO, J. S. Avaliação da técnica de krigagem ordinária utilizando o modelo geoestatístico estável no preenchimento de falhas de séries de precipitação pluviométrica. Revista Brasileira de Geografia Física, v. 14, n. 4, p. 1890-1903, 2021. https://doi.org/10.26848/rbgf.v14.4.p2149-2171
NASCIMENTO, E. F.; BASSOI, L. H.; RABELLO, L. M. Definição da malha de amostragem da condutividade elétrica do solo para obtenção de classes de manejo em pomar de videira. In: EMBRAPA (Org.). Agricultura de precisão: resultados de um novo olhar. Brasília: Embrapa, 2014. p. 413-420.
PEREIRA, G. W.; VALENTE, D. S. M.; QUEIROZ, D. M. de; COELHO, A. L. de F.; COSTA, M. M.; GRIFT, T. Smart-map: an open-source QGIS plugin for digital mapping using machine learning techniques and ordinary kriging. Agronomy, v. 12, n. 6, p. 1350, 2022. https://doi.org/10.3390/agronomy12061350
QUEIROZ, D. M. de; SOUSA, E. D. T. S.; LEE, W. S.; SCHUELLER, J. K. Development and testing of a low-cost portable apparent soil electrical conductivity sensor using a beaglebone black. Applied Engineering in Agriculture, v. 36, n. 3, p. 341-355, 2020. https://doi.org/10.13031/aea.13439
RABELLO, L. M.; BERNARDI, A. C. C.; INAMASU, R. Y. Condutividade elétrica aparente do solo. In: INAMASU, R. Y.; NAIME, J. de M.; RESENDE, A. V. de; BASSOI, L. H.; BERNARDI, A. de C. (Ed.). Agricultura de precisão: um novo olhar. São Carlos, SP: Embrapa Instrumentação, 2014. p. 48-57.
RATSHIEDANA, P. E.; ELBASIT, M. A. M. A.; ADAM, E.; CHIRIMA, J. G.; LIU, G.; ECONOMON, E. B. Determination of soil electrical conductivity and moisture on different soil layers using electromagnetic techniques. Water, v. 15, n. 10, p. 1911, 2023. DOI: https://doi.org/10.3390/w15101911
SANTOS, H. G. dos; JACOMINE, P. K. T.; ANJOS, L. H. C. dos; OLIVEIRA, V. A. de; LUMBRERAS, J. F.; COELHO, M. R.; ALMEIDA, J. A. de; ARAÚJO FILHO, J. C. de; LIMA, H. N.; MARQUES, F. A.; OLIVEIRA, J. B. de; CUNHA, T. J. F. Sistema Brasileiro de Classificação de Solos. 6. ed. rev. e ampl. Brasília, DF: Embrapa, 2025. 393p.
SOUSA, E. D. T. dos S.; QUEIROZ, D. M. de; COELHO, A. L. de F.; VALENTE, D. S. M. Development of signal analysis algorithm for apparent soil electrical conductivity sensor. Biosystems Engineering, v. 211, p. 183-191, 2021. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2021.09.007
SOUSA, E. D. T. dos S.; QUEIROZ, D. M. de; COELHO, A. L. de F.; VALENTE, D. S. M. Development of a portable intelligent system platform for soil mapping. Revista Ciência Agronômica, v. 54, e20217886, 2023. https://doi.org/10.5935/1806-6690.20230008
WHEELAN, C. J. Estatística: O que é, para que serve, como funciona. 1. ed. Rio de Janeiro: Zahar, 2016. 328p.
ZIMBACK, C. R. L. Análise espacial de atributos químicos de solos para fins de mapeamento da fertilidade. 114f. Tese (Livre-Docência) - Universidade Estadual Paulista, Botucatu, 2001.
Descargas
Publicado
Número
Sección
Cómo citar
Licencia
Derechos de autor 2026 Nativa
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Los derechos de autor de los artículos publicados en esta revista pertenecen al autor, con los derechos de primera publicación de la revista. En virtud de aparecer en esta revista de acceso público, los artículos son de libre uso, con sus propias atribuciones, en aplicaciones educativas y no comerciales.
Los artículos publicados en esta revista pueden ser reproducidos parcialmente o utilizados como referencia por otros autores, siempre que se mencione la fuente, es decir, Revista Nativa.
