Introdução à Agricultura de Precisão

AGRICULTURA TRADICIONAL X AGRICULTURA MODERNA

Agricultura de Precisão (AP) Precision Agriculture Precision Farming Site-Specific Crop Manegement VRT (Variable-Rate Tecnology) Por quê AP?

Agricultura Moderna Mudanças nos sistemas de produção: Cultivo mínimo Plantio Direto MIP MID Manejo ecológico Agroecologia Agricultura orgânica Agricultura sustentável Sistema de Produção Integrada AGRICULTURA DE PRECISÃO

“Há a necessidade do aumento da eficiência de todos os setores da economia” Tschiedel, M., Ferreira, M. F, 2002 Ao longo do desenvolvimento tecnológico da agricultura o produtor buscou: • Aumento da produtividade • Reduzir insumos • Simplicidade e conforto • Rentabilidade Jhon Deere

“Agricultura pela média” (Molin,2008) ou seja análise do solo – média – Kg/ha de fertilizantes produção = produtividade = Kg/ha ou sc/alq.

Agricultura de Precisão Definição “Segundo BATCHELOR et al. (1997) a agricultura de precisão é uma filosofia de manejo da fazenda na qual os produtores são capazes de identificar a variabilidade dentro de um campo, e então manejar aquela variabilidade para aumentar produtividade e os lucros.” Fonte: Tschiedel, M., Ferreira, M. F. Introdução à agricultura de precisão. Ciência Rural, Santa Maria, v.32, n.1, p.159-163, 2002.

Agricultura de Precisão Definição “A agricultura de precisão é uma filosofia de gerenciamento agrícola que parte de informações exatas, precisas e se completa com decisões exatas. Agricultura de precisão, também chamada de AP, é uma maneira de gerir um campo produtivo metro a metro, levando em conta o fato de que cada pedaço da fazenda tem propriedades diferentes (ROZA, 2000).” Fonte: Tschiedel, M., Ferreira, M. F. Introdução à agricultura de precisão. Ciência Rural, Santa Maria, v.32, n.1, p.159-163, 2002.

Agricultura de Precisão Definição “O termo agricultura de precisão engloba o uso de tecnologias atuais para o manejo de solo, insumos e culturas, de modo adequado às variações espaciais e temporais em fatores que afetam a produtividade das mesmas (EMBRAPA, 1997).” Fonte: Tschiedel, M., Ferreira, M. F. Introdução à agricultura de precisão. Ciência Rural, Santa Maria, v.32, n.1, p.159-163, 2002.

Molin, 2008 Definição “Um sistema de gestão ou gerenciamento da produção agrícola” “Um elenco de tecnologias e procedimentos utilizados para que a lavouras e o sistema de produção seja otimizado, tendo como elemento chave o gerenciamento da variabilidade espacial da produção e dos fatores a ela relacionados” “Agricultura nas estrelas”

AGRICULTURA COVENCIONAL PRECISÃO Campo..... Desconsidera a variabilidade espacial Área de produção é considerada homogênea Aplicação generalizada dos recursos em área total no definido tempo PRECISÃO Considera a variabilidade espacial Área total é considerada heterogênea Aplicação localizada dos recursos em taxas variáveis no devido tempo Campo.....

Fonte: Projeto Aquarius - UFSM

Roadmap de AP Sistema de Gestão integrado Tecnologias de pronto uso Barra de Luz Piloto Automático, Corte de seção Sensores, monitores Eletrônica GNSS Gerenciamento da variabilidade Monitoramento de Produtividade, Geração de mapas Interpretação dos mapas Recomendação de aplicação Aplicação em taxa variável ou localizada Sistema de Gestão integrado Software de gestão ERP Produção, compras, RH, etc. Controle financeiro Lucratividade por metro quadrado. Rastreabilidade Certificação Hoje, predominam as tecnologias de pronto uso, migrando para o gerenciamento da variabilidade e alguns poucos casos de gestão integrada em grandes fazendas

Onde Estamos Light Bar Sprayer Control Comutador segmento Auto-pilot Based on Rogers, E. (1962) Diffusion of innovations. Free Press, London, NY, USA. weed seeker Light Bar Auto-pilot Comutador segmento Sprayer Control Marcador espuma Taxa variável

Consultorias de AP

Especialista AP Assistente Técnico Agricultor Fluxograma da relação de trabalho em assistência técnica para Tecnologia AP (Adaptado de Molin, sn.)

AGRICULTURA DE PRECISÃO VANTAGENS DE DESAFIOS

Vantagens (Batchelor et al., 1997) Melhorar os rendimentos de colheita e lucros; fornecer informações para tomar decisões de manejo mais embasadas; prover registros de fazenda mais detalhados e úteis; reduzir custos de fertilizante; reduzir custos de praguicida; e reduzir poluição.

Vantagens (Gentil & Ferreira, 1999) Redução do grave problema de risco da atividade agrícola; Redução dos custos de produção; Tomada de decisão rápida e certa; Controle de toda a situação, pelo uso da informação; Maior produtividade da lavoura; Mais tempo livre para o administrador; Melhoria do meio ambiente pelo menor uso de defensivo.

Vantagens CAMPO (2000) redução de quantidades de insumos; redução dos custos de produção; redução da contaminação ambiental; e aumento no rendimento das culturas.

Realidade da AP (Claudia Brito Silva, Esalq/USP, 2009) http://www. usp 56% das usinas de cana-de-açúcar já utilizam algum tipo de ferramenta de AP 205 usinas da UDOP

Realidade da AP (Claudia Brito Silva, Esalq/USP, 2009) Técnicas mais usadas: 76% - imagem de satélite; 39% - piloto automático; 36% - fotografias aéreas; 31% - amostragem do solo em grade GPS; Tempo médio de uso é de 4 anos; 29% - aplicação a taxa variável; 96% das empresas pretende ampliar o uso da tecnologia.

Realidade da AP (Claudia Brito Silva, Esalq/USP, 2009) Problemas do uso da tecnologia: 96% -altos custos; 94% - a falta de pessoal qualificado; 88% - elevados custos na prestação dos serviços.

Realidade da AP (Claudia Brito Silva, Esalq/USP, 2009) Impactos na empresa: 94% - mudança significativa no gerenciamento; 78% - aumento de produtividade; 73% - redução no impacto ambiental; 71% - redução nos custos de produção.

AGRICULTURA DE PRECISÃO DESAFIOS AGRICULTURA DE PRECISÃO

Ferramentas Sistemas de Informação Gps Imagens Satélites Sistemas de Navegação Eletrônica Embarcada Imagens aéreas

Grande desafio: interpretar os dados gerados EM RECOMENDAÇÕES Desafios Sistema: Solo – Planta – Atmosfera > 60 fatores que interferem na produção Ciência do solo Ecofisiologia Fitopatologia Climatologia Grande desafio: interpretar os dados gerados EM RECOMENDAÇÕES

Tecnologia de máquinas e implementos Tratores agrícolas Mecânicos e automatizados Plantadoras / adubadoras Convencional e direto Pulverizadores Montados , arrasto ou automotrizes Colheitadeiras Com e sem transbordo DESAFIO?

CICLOS AP

Fonte: Arvus

Ciclo AP, Molin (2008) Geração de mapas de colheita Amostragem sistêmica de solo Análise do conjunto de dados Interpretação das Informações contidas nos mapas Medidas de correção da variabilidade Acompanhamento da Lavoura

AGRICULTURA DE PRECISÃO início COLETA DADOS ANÁLISE DADOS INTERPRETAÇÃO DECISÃO PROCESSO VRT ACOMPANHAMENTO MAPA COLHEITA Ciclo AP

AGRICULTURA DE PRECISÃO início COLETA DADOS ANÁLISE DADOS INTERPRETAÇÃO DECISÃO PROCESSO VRT ACOMPANHAMENTO MAPA COLHEITA Ciclo AP Dado + coordenada

Fertilidade do solo Plantas daninhas Pragas e Doenças COLETA DADOS Fertilidade do solo Plantas daninhas Pragas e Doenças Mapa de Produtividade

Solo Fertilidade do solo – análise química Compactação do solo – análise física Umidade do solo – análise física Biologia do solo – análise biológica Pragas de solo Doenças de solo Pedologia do solo – análise física classificação do solo (textura) Outros Condutividade elétrica do solo Temperatura Infiltração de água no solo Aeração do solo Etc...

Fertilidade do solo (análise do solo) pH – H2O ou CaCl2 - potenciometria MO – digestão ácida - titulometria P – resina trocadora de íons e titulometria Ca – absorção atômica Mg – absorção atômica K – absorção atômica (H+Al) - potenciometria SB – calculado = Ca+Mg+K) CTC – calculado = SB+(H+Al) V% - calculado = (SB/CTC)*100 B Zn Cu Fe Mn Mo S Al N?

Análise área convencional FSNT

Café solo fsnt

AGRICULTURA DE PRECISÃO início COLETA DADOS ANÁLISE DADOS INTERPRETAÇÃO DECISÃO PROCESSO VRT ACOMPANHAMENTO MAPA COLHEITA Ciclo AP

Análise de dados e geração de mapas GEOESTATÍSTICA!

HISTÓRICO Daniel Krige (1951) – África do Sul – estudou a importância de correlacionar as variações com as distâncias - Ouro Matheron (1961) – elaborou a teoria das Variáveis Regionalizáveis Krigagem

Teoria Fundamental “Esperança de que, na média, as amostras próximas, no tempo e no espaço, sejam mais similares entre si do que as que estiverem mais distantes” Zimback, 2010

GEOESTATÍSTICA ESTATÍSTICA Independência entre os dados coletados Distribuição normal dos dados Variância e coeficiente de variação constantes GEOESTATÍSTICA Denpendência entre os dados coletados Interpretação baseada na variação natural dos dados Análise dos variogramas

Geoestatística Estatística

Análise de dados SIGs É uma família de programas que permitem armazenar, manipular e mostrar espacialmente (coordenadas geográficas) os resultados colhidos no campo. Podem lidar com vários atributos para um mesmo ponto ao mesmo tempo, podendo estes atributos serem mostrados em camadas, como um mapa em cima do outro. Dado + coordenada + geoestatística = mapa

Análise de dados Sistemas de coordenadas Geoestatística Coordenadas geográficas (Latitude e Longitude) Graus, minutos e segundos UTM (Universal Transverse Mercatur) métrica Geoestatística Interpolação de dados – esparsos Métodos mais comuns: Vizinho próximo Média local Inverso da distância a uma potência Contorno Krigagem – é o mais recomendado (demonstração GS+)

REAL X OBSERVADA X ESTIMADA Análise de dados REAL X OBSERVADA X ESTIMADA ?

observado estimado

Krigagem Interpretar

IDW

Krigagem K no solo IDW

AGRICULTURA DE PRECISÃO início COLETA DADOS ANÁLISE DADOS INTERPRETAÇÃO DECISÃO PROCESSO VRT ACOMPANHAMENTO MAPA COLHEITA Ciclo AP

Aplicação de Fertilizantes, Corretivo e Defensivos em Taxa Variável ou localizada: Aplicações pré-processadas: faz-se a coleta de amostras no campo, análise em laboratório, geração dos mapas de aplicação no escritório e envio destes para as adubadoras efetuarem aplicação na lavoura. Aplicações em tempo real: sensores medem quantidade de nutrientes presentes e variam no mesmo instante a aplicação.

Mapa de velocidade Mapa de aplicação

AGRICULTURA DE PRECISÃO início COLETA DADOS ANÁLISE DADOS INTERPRETAÇÃO DECISÃO PROCESSO VRT ACOMPANHAMENTO MAPA COLHEITA Ciclo AP

Acompanhamento Monitoramento dos processos de agricultura de precisão; Levantamento de dados do cultivo; Pragas Doenças Plantas daninhas Levantamento e acompanhamento dos dados da planta, climáticos e do solo; Correção de imperfeições; Checagem de rendimentos

Planta Nutrição da planta – análise foliar (química) e também assinatura espectral (sensor) (IBN) Problemas bióticos - sensores Tonalidade verde das folhas – clorofilômetro - N Desenvolvimento da plantas - sensor Desenvolvimento de frutos – sensor Fluxo de seiva Análise de seiva Taxa fotossintética – gases (CO2 e O2) - sensor Maturação de frutos – hormônios, taxa respiratória dos frutos – sensores

Planta - Cultivo Pragas Doenças Plantas Daninhas Formas de ataque/alimentação (morfologia), período de ocorrência, toxemia, distribuição Doenças Sistemas de previsão/aviso (fungos), diagnóstico por marcadores moleculares ou assinatura espectral (sensor remoto próximo ou distante) e demarcação de manchas Plantas Daninhas Morfologia, Distribuição espacial, formas de localização (sensoriamento remoto distante em pós-emergência), demarcação de manchas

Fundação MS

Hyperspectral Citrovita experiment 01 in 09/2009 Multispectral image analysis (Citrus) Variety identification, dry plants, diseases Example of diseases -> Greening Assintomatic tree in visible light Dry tree Image obtained with 950-1150nm wavelenghts Visible light

Ocorrência de Spodoptera no milho – aplicação do inseticida somente a partir das áreas verdes. Nas azuis não aplicar inseticida, apenas o fungicida.

Semeadura ou aplicação de precisão Mapa Meloidogyne sp. no solo no milho safrinha (A) e no pré-plantio de verão (B), 2011 A B Semeadura ou aplicação de precisão 3,5 meses após Zona de manejo

AGRICULTURA DE PRECISÃO início COLETA DADOS ANÁLISE DADOS INTERPRETAÇÃO DECISÃO PROCESSO VRT ACOMPANHAMENTO MAPA COLHEITA Ciclo AP

AGRICULTURA DE PRECISÃO início COLETA DADOS ANÁLISE DADOS INTERPRETAÇÃO DECISÃO PROCESSO VRT ACOMPANHAMENTO MAPA COLHEITA Ciclo AP

Produção Feedback Se aquilo que foi executado trouxe retorno quantitativo e/ou qualitativo.

Produção Mapa de colheita Sensores: Instalados em locais apropriados na máquina 500 a 1.300 pontos por hectare (8 a 20 m2) Objetivo: Fluxo de massa Umidade Velocidade Levante da plataforma inclinação Tipo (fluxo de massa):

Molin, 2008

Mapeamento de colheita:

Mapeamento de colheita:

Mapeamento de colheita de café Componentes: GPS Medidor Volumétrico Monitor de Colheita Figure 2. Medidor Volumétrico de Fluxo de Frutos de Café 1 2 3 5 Sensor de Pulsos

Fonte: Faz. Vanguarda

Ponto inteligente!

Gestão integrada

Aplicações Usuais de AP(PA) no Brasil Barra de Luzes Piloto Automático Controle Automático de Seções Sensores Aplicação localizada ou em Taxa Variável Mapeamento de Colheita Telemetria