Agricultura de Precisão baseada em zonas de manejo

Transcrição

1 Agricultura de Precisão baseada em zonas de manejo Prof. Dr. Aguinaldo José Freitas Leal Prof. Dr. Fábio Henrique Rojo Baio UFMS Universidade Federal de Mato Grosso do Sul Campus de Chapadão do Sul

2 Histórico na Área de AP Formação: Eng. Agrônomo 2003; Doutor em Sistema de Produção 2008 Unesp Ilha Solteira SP Inicio na Agricultura de Precisão (AP) 2008: Usuário Recomendação de Adubação em Taxa Variável; Consultor Fundação Chapadão 2007 a (Três Anos Agrícolas- Recomendação em 15 mil ha) Pesquisa AP: UFMS Início 2010/11

3 Equipe UFMS - Campus de Chapadão do Sul Prof. Dr. Fábio Baio - Mecanização Prof. Dr. Aguinaldo Leal Fertilidade/Adubação e Fitotecnia Prof. Dr. Ulcilea Leal Modelagem Matemática Prof. Dr. Cassino Garcia Roque Física do solo/fertilidade Profa. Dra. Karina Kamimura Pedologia / Física do solo Prof. Dr. Ricardo Gava Armazenamento de água no solo UFMS - Campus sede (FACOM) Campo Grande Prof. Dr. Edson Matsubara Esalq/USP Prof. Dr. Paulo Molin UNB Brasília (Eng. Florestal) Prof. Dr. Eder Miguel

4 Reflexão: Evolução Tecnológica Passado

5 A Democratização de Inovações é Rápida Foto Internet: Marcha das Margaridas 11/08/2015

6 Foto Internet: Marcha das Margaridas 11/08/2015

7 Evolução de Tecnologias na Agropecuária??

8 Evolução do serviço - GPS Global Positioning System Constelação de 24 satelites 1920 Desenvolvimento da Radio navegação; 1959 Primeiro satélite de sistema de navegação Transito de navegação de submarinos USA; Testes dos conceitos GPS; 1984 Inicio do oferecimento do serviço GPS para topografia, primeiros GPS produzidos para uso civil Uso GPS na Gerra do Golfo Operação Tempestade no deserto; 1991 Inicio da liberação para uso civil, erro adicional proposital, em função de controle USA; 1994 Lançado o 24 º Satelite completando a constelação 1995 Liberação para uso civil - Presidente Bill Clinton;

9 Novas páginas web sobre AP no Google entre 1997 e Ano Baio, 2012

10 Mecanização da Agricultura: Escala de Produção, Redução do Monitoramento e Precisão? Fonte: <

11 O que é agricultura de precisão? um exemplo Convencional Teor do nutriente no solo da propriedade AP Teor de nutriente no solo da propriedade Áreas com falta de fertilizante Áreas com excesso de fertilizantes Cada área recebe a quantidade recomendada

12 Agricultura de Precisão

13 Agricultura de Precisão - Atual

14 Robôs e Drones Chegam ao Campo Fonte: Estadão 06/04/2014

15 A curva de adoção de tecnologia Segundo o Planejamento de Produto Drones Pico de expectativa exagerada AP Platô de produtividade Inclinação de esclarecimento Desilusão Lançamento da tecnologia

16 O que é Agricultura de Precisão? Gerenciamento localizado dos Insumos: Princípio que a lavoura ou mesmo a área agrícola não apresenta-se uniforme.

17 Amostragem em Zona: Convencional

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19 NÚMERO DE AMOSTRAS SP: área homogênea de 10 a 20 ha, 1 am. Composta por 12 a 20 amostras simples PR: área de 10 a 20 ha, 1 am. comp. de 20 am. simples MG área (ha) N o am.simples até 3 15 de 3 a 5 20 de 5 a 7 25 a 30 RS 10 m 2-20 ha 1 am. Comp. por 10 a 20 a simples Cerrado???

20 Amostragem: Agricultura de Precisão Ancora: Talhão 18 e 9, 2008 ( ha) - Gride de Amostragem Cerrado Talhoes de 100 a 200 ha??? # 1.0 # 2.0 # # 3.0 # # # # 17.0 # 5.0 # # # 6.0 # # # # # # # # # # # # # 12.0 # # # # # # # # # # # # # 28.0 # Meters

21 Luiz Evandro Loeff - Elo ha. Th 14; ha. Th ; ha. Fazenda: Elo 1 Cliente: Luiz Evandro Loeff Talhões: 6 Total Hectares: (Análisados: 749,9) Anterior 16 talhões, atual 12 (1308 ha), cultivo de soja, época de semeadura ideal 15/10 a 5/11. N W E Th ; ha. Th ; ha. 09 Th 10; ha. Parar a máquina para substituir fertilizante ou mesmo modificação Th e ha. 7; 09 de doses entre talhões?? S (749.9ha.)Elo 1; 09 (1308.4ha.)Elo 1; Meters

22 Sistema de Informação Geográfica (SIG)

23 Amostragem Por Célula

24 Mapa de Teores e de Aplicação em Células Fonte: Luciano Rosolem (2011)

25 Wollenhaupt (1991).

26 Foto: Molin, 2012

27 Equipamentos de Coleta

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30 Tendência é a Amostragem regionalizada - Indicadores da variabilidade: - Mapa de Classes de Solo??? - Mapa de Teor de Argila - Mapa de Produtividade - Sensor - Planejamento prévio - Redução do esforço amostral e custo de analise química

31 Mapa de Amostragem: Tipos de solo Indiana USA 37,7 ha

32 Solo Preparado Indiana (USA)

33 Mapa de Aplicação: Zona de Manejo (USA)

34 Mapa de Aplicação: Coleta Georeferênciada por Zona de Manejo

35 Exemplo: Cultura do algodoeiro

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37 Quais as no mapeamento de variáveis? 1. Esforço amostral enorme; 2. Grande variabilidade temporal; 3. Tomada de decisão rápida

38 Esforço Amostral: -Talhões no cerrado: 100 ha (~200) -Equipamento custa ~ R$ 700 mil -Projetado para uso > ha

39 Uma SAÍDA: - Sensores para medir Índice de Vegetação

40 NDVI Normalized Difference Vegetation Index Infra-vermelho Visível

41 Figura 3. Posição instalada dos sensores multiespectrais Yara N-Sensor Trimble GreenSeeker RT 200 (no chassi) em um pulverizador JD ALS (acima) e

42 NDVI Algodoeiro Figura 4. Mapa bruto de pontos de NDVI (passadas a cada 30 m) obtido pelo sensor instalado no pulverizador.

43 Relação Altura x NDVI 1,20 Altura do algodoeiro (m) 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Alt = 1,1708(NDVI) - 0,2367 r² = 0,9463 F. regressão = 1184,0219 p<0,0001 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 NDVI mensurado na planta (admensional)

44 Correlações entre NDVI e índices fenológicos da planta de algodão 140,0 Altura (cm) 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 y = 0,715x + 90,59 R² = 0,631 0,0 20,0 40,0 60,0 Índice de Vegetação MS Folha y = 0,274x - 1,500 R² = 0,904 0,0 20,0 40,0 60,0 Índice de Vegetação % Abertura 150,0 100,0 50,0 0,0 y = -2,141x + 110,1 R² = 0,902 0,0 20,0 40,0 60,0 Índice de Vegetação

45 Correlação entre NDVI (Índice de Vegetação) e produtividade Figura. Correlação linear entre o NDVI mensurado aos 90 DAE e a produtividade do algodão em caroço kg/ha. NDVI

46 NDVI X Prod. Algodoeiro

47 MAPEAMENTO DA PRODUTIVIDADE DE ALGODÃO E DEFINIÇÃO DE UNIDADES DE MANEJO UTILIZANDO SENSOR ÓPTICO ATIVO Tabela 13. Porcentagens de acertos e erros entre as leituras de NDVI e com a produção. Safra 2011/2012. Relação de nível de acerto e erro entre as variáveis NDVI 13 NDVI 13 NDVI 72 Produção Produção Produção x x x x x x NDVI 32 NDVI 72 NDVI 32 NDVI 13 NDVI 32 NDVI 72 Células coincidentes(%) 42,07 43,32 62,84 37,06 43,53 41,13

48 NDVI X Produção de Algodão em Caroço Tabela 14. Porcentagens de acertos e erros entre as leituras de NDVI Baixo e Baixo Potencial de produção. Safra 2011/2012 Relação de nível de acerto e erro entre as variáveis PRODUÇÃO PRODUÇÃO PRODUÇÃO Baixo Potencial de Produção X X X NDVI 13 NDVI 32 NDVI 72 Celulas coincidentes (%) 61,06 67,32 66,38 Dificuldades: Método de interpolação adotado? Modelagem adequada de NDVI X Produção do algodoeiro?

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50 Desafios Dados de Campo Adoção Ciência do solo Ecofisiologia Fitossanidade Climatologia Fitotecnia Grande desafio: Interpretar os dados e Gerar Recomendações e Soluções Eficientes

51 Aplicações do NDVI no Algodoeiro? Quando ler e mapear? Δ Dose N 20 a 35 DAE Δ Dose Maturador ~ 160 DAE 30 a 110 DAE ~ 180 DAE Δ Regulador de Crescimento Δ Dose Desfolhante

52 Mensurar altura para ajustar dose do regulador de crescimento

53 Mapas de altura das plantas do algodoeiro

54 Ilustração: Recomendação de Aplicação de Regulador de Crescimento em VRT Figura 5. Mapa de prescrição contendo as três taxas de aplicação regionalizadas pelo NDVI.

55 Definição de Zonas de Manejo usando Índice de Vegetação Imagem Multiespectral Mapa Classificado (NDVI) Baixa Médio Alta ANTUNIASSI, U.R.; BAIO, F.H.R.; SHARP, T. Agricultura de Precisão. In: Freire, E.C.. (Org.). Algodão no cerrado do Brasil. 2ed. Aparecida de Goiânia: Mundial Gráfica, 2011, p

56 Definição de Zonas de Manejo PE = Produção Esperada ZA = Zona de Alta ZE = Zona de Estresse

57 Nitrogênio e Pix para a combinação de NDVI vs. potencial de produção NDVI Produti -vidade Identifi -cação Zona de manejo Dose de N Dose de Pix Comentário sobre a dose de nitrogênio (N) Alto Alta 1 PE - Alta Alta Média Dose de N: baseada na produtividade esperada Médio Média 2 PE - média Baixo Baixa 3 PE - Baixa Baixa Não aplicar Alto Baixa 4 ZA máx Não aplicar Média Baixa Dose de N: baseada na produtividade esperada Alta Dose de N: baseada na produtividade esperada Dose de N: ZA extrema: não aplicar Alto Média 5 ZA Baixa Alta Dose de N: ZA moderada: um nível abaixo da podutividade média esperada Médio Baixa 6 ZA Não aplicar Média Baixo Alta 7 ZE-máx Alta Não aplicar Médio Alta 8 ZE Alta Não aplicar Baixo Média 9 ZE Média Não aplicar Dose de N: ZA moderada: um nível abaixo da produtividade baixa, ou não aplicar Estresse desconhecido: dose normal do produtor ou dose conservadora = dose baseada na produtividade esperada. Estresse desconhecido: dose normal do produtor ou dose conservadora = dose baseada na produtividade esperada. Estresse desconhecido: dose normal do produtor ou dose conservadora = dose baseada na produtividade esperada.

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59 Posição em relação ao dossel cm

60 NDVI = 0,84 (sombra) NDVI = 0,87 (sol)

61 Sensores montados: Podem diminuir o erro amostral Fonte: internet

62 E os Drones????

63 -Resolução Espacial = 10 cm -Interessante para algumas finalidades

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65 MAPEAMENTO DO NDVI DE UM SENSOR PASSIVO EM DIFERENTES ALTITUDES E DE UM SENSOR ATIVO CORRELACIONADOS COM ÍNDICES FENOLÓGICOS DA CULTURA DO ALGODÃO

66 Sensor passivo: câmara multiespectral TETRACAM ADC Lite Sensor ativo: GreenSeeker RT 200

67 Imagens falsa cor do sensor passivo Tetracam a 4 m NDVI = 0,50 NDVI 0,60 Resolução espacial de 0,002 m

68 Variação das leituras de diferentes sensores 100% 1,00 90% 0,90 Variação Percentual 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Altuta Crop Circle GreenSeeker Tetracam GS Portátil Clorofi Log IRGA 28/fev 21/mar 10/abr 25/abr 09/mai Coleta de Dados

69 Essa trabalheira toda dá resultado?

70 Variação do Nitrogênio e impacto sobre o NDVI (safra 2012/2013)

71 Variação do Regulador (safra 2013/2014) Tabela 1. Análise estatística dos dados de altura, antes e depois da aplicação em VRT do regulador de crescimento. Chapadão do Céu, GO, VRT DAE ALTO MÉDIO BAIXO F DMS CV% Curtose Assimetria Altura (m) Antes Aplic. Depois Aplic. 51 0,52 a 0,46 a 0,40 b 0,0001 5,6 10,84 1,83 0, ,01 a 0,97 a 0,87 b 0,0002 7,58 7,18-0,23-0,44 Souza (2014)

72 Variação do Maturador (safra 2013/2014) Tabela 2. Análise estatística dos dados porcentagem de abertura antes e depois da aplicação de maturador em VRT e dados de produtividade de algodão em caroço. Chapadão do Céu, GO, VRT DAE ALTO MÉDIO BAIXO F DMS CV Curtose Assimetria Abertura de maçãs (%) Antes Aplic. Depois Aplic ,55 a 44,97 a 30,29 b 0, ,63 32,48 0,11 0, ,38 a 91,94 a 87,99 a 0,3141 7,87 7,97 4,55-1,67 Produtividade (kg ha) Algodão em caroço 3947,53 a 3571,84 a 3572,40 a 0, ,91 23,38 0,16-0,33 Souza (2014)

73 Porque Adotar AP? Ponto de vista econômico: Investimento nas faixas de maior retorno; Economia nas faixas com teor ou desenvolviemnto adequado; Ponto de Vista Ambiental: Uso de acordo com a demanda, menor impacto; Uso Racional de Insumos Fertilizantes e Corretivos

74 A curva de adoção de nova tecnologia Segundo o Marketing Classificação das pessoas em 5 categorias: Inovadores (Innovators) Adotadores iniciais (early-adopters) Maioria inicial (Early majority) Maioria tardia (Later majority) Retardatários (Laggards)

75 Futuro??? Continuaremos a fazer as mesmas coisas; Entretanto: Melhor Mais rápido Mais barato

76 A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho original. Albert Einstein

77 Obrigado! Aguinaldo José Freitas Leal (67)

78 Souza et al. (2014)