Evaluation of compacted areas in the culture of bean using remote sensing techniques

O feijão comum (Phaseolus vulgaris, L.) é a leguminosa mais consumida no Brasil, sendo considerado o ingrediente-símbolo da gastronomia brasileira. Junto com o arroz, forma a base da nossa alimentação e contribui significativamente como fonte de proteína e caloria. A importância alimentar do feijão deve-se, especialmente, ao menor custo de sua proteína em relação aos produtos de origem animal. Sabe-se que a produção dessa leguminosa sofre interferência direta de fatores físicos do solo como a compactação no local em que está sendo cultivado. Como a demanda por ganhos na produtividade é cada vez mais intensa, e que se torna mais interessante quando se é realizada com maior eficiência, a adoção de novas tecnologias como as técnicas de agricultura de precisão, tem se tornado realidade no campo. Portanto, usando o sensoriamento remoto para aquisição de dados na agricultura de precisão, esse trabalho teve como objetivo identificar e discriminar áreas contendo solos compactados na cultura do feijoeiro a partir de dados espectrais do dossel da cultura por meio de índices de vegetação, dados de densidade do solo, resistência do solo à penetração, densidade final de plantas, índice de área foliar e dados de produtividade. O experimento foi conduzido na safra da seca de 2009. O delineamento utilizado foi em blocos casualizados, organizado em seis blocos contendo quatro tratamentos, totalizando 24 parcelas experimentais. Os tratamentos foram: quatro níveis de compactação de solo impostos por um rolo compactador de estradas de 750 kg, sendo estes relativos ao número de passadas na unidade experimental; tratamento 1, zero; tratamento 2, uma passada; tratamento 3, três passadas; tratamento 4, cinco passadas. A área experimental sofreu um preparo prévio de solo convencional (uma aração e duas gradagens) caracterizando assim o tratamento zero. Após a montagem do campo experimental foi determinado a densidade do solo pelo método do anel volumétrico e a resistência à penetração por meio de um penetrômetro eletrônico. Os índices de vegetacão foram extraídos de imagens digitais obitidas aos 34 e 63 dias após a emergência das plantas. As imagens foram adquiridas por meio de uma plataforma contendo duas câmeras digitais de uso comercial, que permitiam o imageamento na banda do visível e do infravermelho próximo, ambas acionadas via radiofreqüência, erguidas por um balão inflado a gás hélio a uma altura aproximada de 50 metros. Foram realizadas em cada parcela experimental dez leituras com o Ceptômetro AccuPAR LP-80, obtendo-se uma média para cada parcela do índice de área foliar aos 34 dias após emergência das plantas. Foi realizada análise de variância para os valores de densidade do solo, resistência à penetração, densidade de plantas, índice de área foliar, produtividade e índices de vegetação obtidos por meio do processamento das imagens. A densidade do solo apresentou diferença significativa entre os tratamentos 1 (1,58) e 2 (1,68) g cm-3. Não foi observado diferença entre os tratamentos 3 e 4, os quais apresentaram os maiores valores para densidade do solo, 1,79 e 1,78 g cm-3 consecutivamente. Os valores médios para o índice de cone acompanharam a tendência esperada, que com maiores intensidades de compactação de solo teríamos maiores valores para o índice de cone. A densidade média de plantas por hectare, as médias referentes ao índice de área foliar e a produtividade não diferiram entre si estatisticamente entre os tratamentos (passadas do rolo compactador) ao nível de significância de 5% pelo teste Tukey. Os índices de vegetação utilizados não apresentaram diferença significativa entre tratamentos pelo mesmo teste, portanto não foram capazes de diferir os tratamentos.The common bean (Phaseolus vulgaris L.) is the most widely consumed legume in Brazil and is considered the symbol of the ingredient-Brazilian cuisine. Along with rice, forms the basis of our food and contributes significantly as a source of protein and calories. The importance of eating beans is due especially to the lower cost of its protein in the products of animal origin. It is known that the production of this legume suffers interference from physical factors such as soil compaction in the place that is being cultivated. As demand for productivity gains is increasingly intense, and it becomes more interesting when it is performed with greater efficiency, the adoption of new technologies and techniques of precision farming, has become reality in the field. Therefore, using remote sensing data acquisition in precision agriculture, this study aimed to identify and discriminate areas containing compacted soils at the bean's crop from the spectral data by means of vegetation indices, bulk density, soil resistance to penetration, final plant density, leaf area index and productivity data. The experiment was conducted in the dry season of 2009. The experimental design was randomized blocks, organized into six blocks with four treatments, totaling 24 experimental plots. The treatments were four levels of soil compaction imposed by a compacting road 750 kg, these being related to the number of passes in the experimental unit, treatment 1, zero, treatment 2, one passes, treatment 3, three passes, treatment 4, five passes. The experimental area had a previous preparation of conventional tillage (plowing and disking) characterizing the zero treatment. After mounting the experimental field was determined bulk density by volumetric ring method and the resistance to penetration by means of an electronic penetrometer. The indices of vegetation were extracted from digital images obtained using the 34 and 63 days after plant emergence. The images were acquired by means of a platform containing two digital cameras for commercial use, allowing the imaging in the visible and near infrared, both powered via radio frequency, lifted by a balloon inflated helium gas at a height of approximately 50 meters . Were performed in each experimental plot with ten reads of Ceptômetro ACCUP LP-80, yielding an average for each portion of the leaf area index at 34 days after emergence. Was performed analysis of variance for the values of bulk density, penetration resistance, plant density, leaf area index, yield and vegetation indices obtained by processing the images. The bulk density showed a significant difference between treatments 1 (1.58) and 2 (1.68) g cm-3. There was no difference between treatments 3 and 4, which showed the highest values for density, 1.79 and 1.78 g cm-3 consecutively. The average values for the cone index followed the expected trend that with higher intensities of soil compaction would have higher values for the cone index. The average density of plants per hectare, the average for the leaf area index and productivity did not differ statistically between treatments (passes of the compacting) the significance level of 5% by Tukey test. The vegetation indices used showed no significant difference between treatments for the same test, so were not able to defer treatment.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio