Avaliação de Equipamento Dinâmico para Determinação da Acidez no Solo

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Nicolodi, N.M. (IFRS) ; Kreling, B.E. (IFRS) ; Tramontini, A.S. (IFRS) ; Sander, L.S. (IFRS) ; Oliveira, G. (STARA) ; Schafer, A. (STARA) ; Campos, B.C. (IFRS) ; Martins, J.D. (IFRS) ; Rosa, R.S. (IFRS) ; Cruz, S.M. (IFRS)

Resumo

A produção agrícola em larga escala exige novas tecnologias para o manejo sustentável da área de produção. Entre as novas tecnologias, estão os sensores de pH (eletrodos de antimônio) que são acoplados, neste caso, ao equipamento Veris U3, da parceria Stara/Veris, para mapeamento de áreas agrícolas. Este trabalho busca avaliar precisão dos sensores na determinação da acidez ativa (pH) do solo e se há interferência da umidade. Para isto, os dados obtidos com o uso de sensores foram comparados aos resultados obtidos pela metodologia padrão de laboratório (eletrodos de membrana).Estudos prévios indicam que os sensores subestimam os valores de pH em relação à metodologia padrão e há maior concordância entre as metodologias se houver certa umidade no solo analisado pelos eletrodos de antimônio.

Palavras chaves

Eletrodos; pH; Solo

Introdução

Os sensores apresentam forte potencial para o desenvolvimento da agricultura de precisão (AP), de forma sustentável, pouco onerosa e rápida. Os recentes avanços tecnológicos em sensores portáteis, para as medições das características de solo em escala de campo e em tempo real, têm atraído a atenção da pesquisa, na busca pela implementação da agricultura de precisão (Vanden Heuvell, 1996). O pH do solo (acidez ativa) interfere na disposição de vários elementos químicos essenciais ao desenvolvimento vegetal. Este fato é devido à seletividade das células da membrana presentes na raiz, que não permitem a absorção de algumas formas químicas dos elementos (Malavolta et al., 1997). Em laboratório de análises químicas, a determinação de pH é feita utilizando eletrodos de membrana seletiva. Neste caso, o eletrodo seleciona o íon específico H⁺, causador da acidez ativa, e determina o valor de pH através da concentração deste íon na solução do solo. Em contrapartida, eletrodos de Sb determinam o pH da amostra através de uma reação de oxirredução de um filme constituído principalmente de Sb2O3, onde o valor de pH fornecido é a consequência de uma reação deste filme com íons H⁺ na solução (Bates, 1961 citado por Shirrmann, 2011). Os eletrodos de Sb são acoplados ao equipamento Veris devido ao fato de serem mais resistentes em relação aos de membrana, permitindo a determinação de pH de um elevado número de amostras a campo e o mapeamento das áreas agrícolas. O presente trabalho é justificado pela utilização sensores de pH do solo de forma direta e instantânea ainda ser recente no Brasil, tornando necessário estudos mais aprofundados na busca de uma tecnologia que otimize práticas agrícolas para o aumento da produtividade de forma sustentável.

Material e métodos

O trabalho está sendo desenvolvido no Laboratório de Análises de Solo, Água e Tecido Vegetal e no Laboratório de Hidráulica do IFRS – Campus Ibirubá. Foram coletadas amostras de diferentes tipos de solo na área agrícola experimental do Campus Ibirubá. As amostras coletadas foram submetidas às análises com o equipamento Veris U3 utilizando dois eletrodos de Sb e metodologia padrão através de um peagâmetro em bancada. Para a metodologia padrão, as amostras foram secas em estufa com circulação forçada de ar, na temperatura de 40 a 45ºC e moídas em moinho de martelos. A determinação do pH foi realizada na relação solo:água de 1:1 (10 mL de solo com adição de 10 mL de água destilada) e posterior agitação com bastão de vidro. A determinação foi feita em peagâmetro de membrana após 30 min de repouso. Nas determinações com o equipamento dinâmico Veris U3, foram analisadas as mesmas amostras utilizadas no método padrão, também em bancada. Entre cada leitura, os eletrodos foram lavados e secos. Todas as leituras foram feitas individualmente e em duplicatas. Simulando a forma de mensuração do sensor a campo, as amostras assim que coletadas foram analisadas em umidade natural. Após a secagem das amostras para análise pelo método padrão, houve novamente a determinação pelo equipamento sob adição de diferentes quantidades de água destilada para verificar a interferência do teor de umidade do solo durante a determinação de pH, já que os filmes de antimônio também sofrem reação com íons H⁺. Os resultados foram submetidos à análise estatística, por concordância, sendo as mais próximas de 100%, mais concordantes. Foram também calculados o desvio padrão e o desvio padrão relativo.

Resultado e discussão

As determinações feitas pelo equipamento dinâmico tiveram seus resultados comparados com o método padrão. De acordo com a Tabela 1, foi possível observar que os solos analisados logo após a coleta apresentaram faixa de pH com um desvio padrão relativo máximo de 8%, entre as medidas obtidas em ambos os eletrodos. A partir destes dados, foi gerado um gráfico de correlação entre a determinação do pH através dos eletrodos de Sb e metodologia padrão (eletrodo de membrana). Foi observado que o sensor subestimou o pH em relação ao padrão. Houve baixa correlação (R2 = 0,47) entre os métodos de determinação do pH. Para avaliar se há interferência da umidade no solo durante a determinação de pH, através do sensor devido à reação de oxirredução do eletrodo de antimônio para estimar os íons H+, foi realizada a determinação de pH em 20 mL de solo de duas diferentes amostras sob adições de quantidades crescentes de água destilada. Foi possível observar que a partir da adição de 8 mL de água destilada ao solo (20 mL), o resultado foi concordante com o valor obtido pelo método padrão (> 95%). Foi observado também, que o pH não apresentou diferença significativa com adições maiores que 8 mL de água aos 20 mL de solo (Figura 1). Adamchuk et al. (1999) citados por Shirrmann (2011), também verificaram um aumento nas leituras de pH quando a água foi adicionada ao solo na determinação através dos eletrodos de antimônio, e concluíram que não houve efeito significativo dentro da faixa de umidade, típica dos solos do campo. Após a adição de água foi observada correlação de 0,91 entre os métodos de determinação de pH. Entretanto, os resultados obtidos no sensor continuam subestimando os valores de pH, em torno de 10%.

Determinações de pH em amostras de solos realizadas no sensor Veris® sob condições de umidade natural e pelo método padrão.


Avaliação da umidade na medida do pH no sensor (20 mL de solo) e adições crescentes de água. O retângulo em vermelho indica a estabilidade.

Conclusões

Os eletrodos de antimônio subestimam as leituras de pH em relação ao método padrão e é necessário que seja adicionada água ao solo, preferencialmente destilada, para seu melhor desempenho.

Agradecimentos

Ao IFRS Campus Ibirubá pela bolsa segundo o Edital IFRS Nº 78/2017 e à Stara.

Referências

MALAVOLTA, E.; VITTI, G.C. & OLIVEIRA, S.A. Avaliação do estado nutricional das plantas; princípios e aplicações. Piracicaba, POTAFOS, 1997. 319p.
SCHIRRMANN, M.; GEBBERS, R.; KRAMER, E.; SEIDEL, J. Soil pH Mapping with an On-The-Go Sensor. Sensors 2011, 11, 573-598.
VANDEN HEUVEL, R.M. The promise of precision agriculture. Journal of Soil and Water Conservation, v.51, p.38-40, 1996.