Soil-MobiNet: A Convolutional Neural Network Model Base Soil Classification to Determine Soil Morphology and Its Geospatial Location.

Scholars have classified soil to understand its complex and diverse characteristics. The current trend of precision agricultural technology demands a change in conventional soil identification methods. For example, soil color observed using Munsell color charts is subjective and lacks consistency among observers. Soil classification is essential for soil management and sustainable land utilization, thereby facilitating communication between different groups, such as farmers and pedologists. Misclassified soil can mislead processes; for example, it can hinder fertilizer delivery, affecting crop yield. On the other hand, deep learning approaches have facilitated computer vision technology, where machine-learning algorithms trained for image recognition, comparison, and pattern identification can classify soil better than or equal to human eyes. Moreover, the learning algorithm can contrast the current observation with previously examined data. In this regard, this study implements a convolutional neural network (CNN) model called Soil-MobiNet to classify soils. The Soil-MobiNet model implements the same pointwise and depthwise convolutions of the MobileNet, except the model uses the weight of the pointwise and depthwise separable convolutions plus an additional three dense layers for feature extraction. The model classified the Vellore Institute of Technology Soil (VITSoil) dataset, which is made up of 4864 soil images belonging to nine categories. The VITSoil dataset samples for Soil-MobiNet classification were collected over the Indian states and it is made up of nine major Indian soil types prepared by experts in soil science. With a training and validation accuracy of 98.47% and an average testing accuracy of 93%, Soil-MobiNet showed outstanding performance in categorizing the VITSoil dataset. In particular, the proposed Soil-MobiNet model can be used for real-time soil classification on mobile phones since the proposed system is small and portable.

Método de avaliação visual da qualidade da estrutura aplicado a Latossolo Vermelho Distroférrico sob diferentes sistemas de uso e manejo / Visual assessment soil quality structure methodology applied to Oxisol under different soil use and management

O aumento da demanda pela avaliação da qualidade da estrutura do solo para o adequado crescimento de plantas tem motivado pesquisadores a desenvolverem técnicas visuais de avaliação, a campo, simples e confiáveis para esse fim. No Brasil, um número reduzido de estudos foi realizado empregando métodos visuais de diagnóstico do estado estrutural de solos no campo. Esse trabalho testou a hipótese de que o método de Avaliação Visual da Qualidade da Estrutura do Solo desenvolvido por BALL et al. (2007) para solos de clima temperado pode ser aplicado na identificação de campo da qualidade estrutural de um Latossolo Vermelho Distroférrico sob diferentes sistemas de uso e manejo. Para isso, foram avaliadas amostras indeformadas coletadas de mata preservada (M), sistema de integração lavoura-pecuária (ILP) e sistema plantio direto (SPD). A avaliação da estrutura apoiou-se na aparência, na resistência e nas características das unidades estruturais de blocos de solo e foi definida por cinco escores visuais de classificação de qualidade. O método empregado permitiu distinguir a qualidade do solo de diferentes sistemas de uso e manejo a partir da avaliação da estrutura da camada estudada.

The increasing demand for assessing soil structure for crop growth has motivated researchers to develop simple and reliable visual indicators to assess soil structure at the field. There are a few records in Brazil indicating the use of visual techniques for assessing soil physical quality. This paper tested the hypothesis that the Visual Soil Structure Quality Assessment methodology developed by BALL et al. (2007) is reliable for identifying the structural quality of tropical and subtropical soils under different soil management systems. Therefore, the overall objective of this paper was to visually identify the structural quality of an Oxisol under forest, crop-livestock rotation and no-till system. The structure evaluation was based on appearance, strength and characteristics of structural units from soil blocks, and was defined by five visual scores from the classification quality. The method allows distinguishing soil quality of the different soil use and management systems from the evaluation of the layer sampled.

Relação da granulometria do solo e morfologia do saprolito com a infiltração de água em Neossolos Regolíticos do rebordo do Planalto do Rio Grande do Sul / Relationship between soil size particle distribution and saprolite morphology with water infiltration in Neossolos Regolíticos (Regossols) in the Rio Grande do Sul Plateau edge

Os Neossolos Regolíticos apresentam baixo potencial de uso devido a sua pequena profundidade efetiva, à presença de pedregosidade/rochosidade, ao contato lítico próximo à superfície e à ocorrência frequente em terrenos declivosos. Análises mais detalhadas são necessárias para a melhor interpretação desses solos, visto que a filtragem da água de percolação, retenção de solutos e fluídos e sua possível transformação são de interesse ambiental. Nesse sentido, este estudo gerou informações sobre a infiltração de água em cinco áreas de Neossolos Regolíticos, na região do Rebordo do Planalto do Rio Grande do Sul. Para cada área foram descritos e analisados três perfis, sendo a infiltração de água determinada pelo método dos duplos anéis concêntricos. Mesmo com idêntica classificação taxonômica até o quarto nível categórico, os Neossolos apresentaram variações no seu comportamento hídrico, inclusive quando comparados entre os perfis do mesmo ponto de coleta. Os dados sugerem que a infiltração, nesses Neossolos, é influenciada pela configuração de fraturas do saprolito, granulometria, condições de relevo e uso do solo.

Neossolos Regolíticos (Regosols) are fragile from a natural resource perspective because of their small depth, stones and/or rocks presence, near surface lithic contact, fractures in saprolite and frequent occurrence in steep slopes. These soils requires more specific analysis for a better interpretation of their capacity to filtrate water, retain and transform solute and fluids, contributing to the maintenance of the water quality that reaches the groundwater. In that sense, this study generates information on water infiltration in five areas from the the Rio Grande do Sul plateau edge. Three profiles were described and analyzed for each Regosol and the water infiltration was performed whit the double rings method. Even showing the same taxonomic classification, the Regosols showed hydraulic variation behavior, even though when compared among the profiles from the same location. The data suggest that the water infiltration in the Regosols is affected by the saprolite fracture configurations, granulometry, relief conditions and soil use.

Características de solos construídos após mineração de carvão relacionadas ao processo de construção e à composição do material utilizado / Constructed soils characteristics after coal mining related to construction process and to material composition utilized

A mineração de carvão a céu aberto envolve a remoção do solo e de camadas geológicas, que devem ser repostos na seqüência original, visando a reabilitação das áreas mineradas. Este processo altera as características originais do solo e da paisagem. Neste sentido, perfis de solos construídos há 24 e 2 anos, em duas áreas mineradas no município de Minas do Leão (RS), foram avaliados quanto ao processo e à composição dos materiais utilizados na construção. Quanto ao processo de construção, foram determinadas as características morfológicas, a densidade, a condutividade hidraulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. Em relação à composição dos materiais, determinaram-se granulometria, capacidade de traoca de cátions (CTC), teor de carbono orgânico (CO) e potenciais de neutralização e acidificação. Em ambas as áreas reconstituídas, o processo de construção aumentou a densidade e diminuiu a condutividade hidráulica saturada e a capacidade de infiltração de água no solo. A granulometria, a CTC e o teor de CO foram similares nas duas áreas amostradas, indicando que o processo de construção e os materiais utilizados foram semelhantes. A diminuição dos potenciais de neutralização e acidificação nos perfis de solos construídos há 24 anos indicou um avanço da sulfurização com o tempo de construção dos solos. Os solos em ambas as áreas apresentam sérias limitações para o desenvolvimento de vegetação, influindo negativamente para a recuperação dessas áreas e de áreas adjacentes.

Coal stripmining involves the removal of upper soil and geological layers, which must be relocated in a similar way that in the original profile when reconstructing the landscape. As this process changes soil and landscape characteristics, this study evaluated changes related to composition of materials and construction process in soils reconstructed 2 and 24 years ago, in Boa Vista Coal Mining, in Minas do Leão, Rio Grande do Sul, Brazil. The construction processes were evaluated by morphologic characteristics, soil density, saturated hydraulic conductivity, soil water infiltration capacity, particle size distribution, cation exchange capacity, carbon content, and neutralization and acidification potential. In both reconstructed areas, the construction process increased soil density and reduced both saturated soil hydraulic conductivity and soil water infiltration. No significant difference was found between sample sets of 2 and 24 years for particle size distribution, cation exchange capacity and carbon content, indicating that construction processes and the materials were similar. The decrease of neutralization and acidification potentials in soils built 24 years ago indicated an increase in sulfurization as time since soil reconstruction increases. Due to alterations in soils, both areas present serious limitations for vegetation development, influencing negatively the recovery of mining sites and adjacent areas.