Mecanização e a agricultura de precisão

Transcrição

1 LER 432 Máquinas e Implementos Agrícolas Mecanização e a agricultura de precisão José P. Molin ESALQ/USP jpmolin@usp.br

2 Objetivo Expor o contexto que envolve a agricultura de precisão, a sua conceituação, ferramentas envolvidas e a sua forte interação com as operações mecanizadas

3 BIBLIOGRAFIA BRASIL. Agricultura de Precisão. 36p (Boletim Técnico) ( MOLIN, J. P., AMARAL, L. R., COLACO, A. F. Agricultura de precisão. São Paulo : Oficina de Textos, 2015, 238p.

4 O que é Agricultura de Precisão? AP é gerenciar o sistema considerando que as lavouras não são uniformes.

5 Milho (kg ha -1 )

6 Citros

7 Cana

8 Café

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10 Uma definição simples: AP é gerenciar o sistema de produção considerando a variabilidade espacial e temporal das lavouras......e tirar proveito (econômico, ambiental) dessas desuniformidades......sempre que elas forem relevantes.

11 As duas grandes vertentes da Agricultura de Precisão: Variabilidade espacial Investigação e mapeamento amostragens, sensores e SIG Gestão uso de insumos localizados e em taxas variáveis Tecnologias relacionadas ao GNSS Sistemas de direcionamento, telemetria, controle de tráfego, controle automático de sessões, etc... ( automação das máquinas )

12 Objetivos Otimizar (reduzir?) o uso de insumos Aumentar a produtividade Melhorar a qualidade do produto Melhorar a qualidade das operações Aumentar a lucratividade Minimizar impactos ambientais

13 As ferramentas GNSS SIG Mapeamento de produtividade Amostragens georreferenciadas Sensores e sensoriamento Unidades de gestão diferenciada Mecanização e automação

14 As ferramentas GNSS SIG Mapeamento de produtividade Amostragens georreferenciadas Sensores e sensoriamento Unidades de gestão diferenciada Mecanização e automação

15 Sistemas de Navegação Global por Satélites - GNSS Funcionando: GPS (Global Positioning System) EUA. GLONASS ( GLObal naya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema) Russia. Em construção: Galileo (União Européia) BeiDou Satellite Navigation System (BDS) (Compass) - China

16 Os receptores... Grupo II: Receptores L1; Valores variam de R$ a Grupo I: Receptores C/A, ou de Navegação, ou Autônomos; Valores variam de R$ 500 a 1500 Grupo III: Receptores GPS L1/L2 + Glonass Valores da ordem de R$ 40 a 50 mil (para RTK sao necessarios dois)

17 As ferramentas GNSS SIG Mapeamento de produtividade Amostragens georreferenciadas Sensores e sensoriamento Unidades de gestão diferenciada Mecanização e automação

18 Sistema de Informação Geográfica SIG (GIS) SIG é software Essencialmente permite trabalhar com dados georreferenciados: organização edição análise visualização armazenamento

19 Adaptado de LOPOES, F.A., 2009

20 Adaptado de LOPOES, F.A., 2009

21 Adaptado de LOPOES, F.A., 2009

22 Adaptado de LOPOES, F.A., 2009

23 Adaptado de LOPOES, F.A., 2009

24 As ferramentas GNSS SIG Mapeamento de produtividade Amostragens georreferenciadas Sensores e sensoriamento Unidades de gestão diferenciada Mecanização e automação

25 Os componentes necessários Sensor de fluxo de grãos Sensor de umidade de grãos GNSS monitor Sensor de rotação Sensor de plataforma

26 Sensores gravimétricos Elevador de taliscas Placa de impacto Profi

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29 Sensores de umidade dos grãos

30 Sensores volumétricos Sensor óptico RDS

31 Sensor óptico

32 O mapa básico (de pontos ) é a representação de cada ponto amostral Milho (kg ha -1 )

33 As ferramentas GNSS SIG Mapeamento de produtividade Amostragens georreferenciadas Sensores e sensoriamento Unidades de gestão diferenciada Mecanização e automação

34 Visa regularizar os teores no solo, tendo como foco a Lei dos Mínimos (espacializada).

35 Amostragem de solo (e outros) em grade Raio (2 a 5 m) Amostragem em grade por ponto Qual é a densidade amostral?

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37 Amostragens

38 O processo de amostragem e geração de mapas

39 AP só é vantajosa onde as lavouras são manchadas

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41 As ferramentas GNSS SIG Mapeamento de produtividade Amostragens georreferenciadas Sensores e sensoriamento Unidades de gestão diferenciada Mecanização e automação

42 Sensoriamento e Sensores de solo de planta Mede-se algum parâmetro físico/químico que indiretamente relaciona-se a um parâmetro agronômico de interesse.

43 Sensor de condutividade elétrica do solo por contato VerisThecnologie

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45 Condutividade elétrica aparente do Solo (CEa) Há duas formas de se medir : - Por contato direto - Indução eletromagnético

46 Geoplanta.com.br Profiler EMP 400

47 MOLIN & FAULIN, 2011

48 Sistema sensor de ph...é o mais próximo do conceito de laboratório no campo

49 Como funciona... A haste amostradora desce até o solo A amostra de solo é empurrada contra dois eletrodos de ph que fazem a leitura Os dados são então georreferenciados

50 Espectrorradiometria de campo Espectrorradimetro VerisThecnologie Vista de baixo do sensor

51 Veris OpticMapper para mapeamento dos teores de matéria orgânica do solo VerisThecnologie

52 Sensores de plantas Sensores multiespectrais passivos WERNER, A. (2008)

53 VANT ARP DRONE - UAV Plataformas Aéreas Observação visual Monitoramento dedicado Pulverização Eitelwein, 2015

54 Câmeras RGB detecção de falhas na lavoura, sua evolução, vista panorâmica; identificação de plantas invasoras; modelo digital do terreno Câmeras térmicas detecção de estresse hídrico Câmeras multiespectrais (normalmente de 2 a 8 bandas, visível e infravermelho próximo) índices de vegetação, vigor e biomassa Câmeras hiperespectrais (espectro completo do visível e infravermelho próximo) múltiplos índices de vegetação Sensores ativos sensores dedicados para índices de vegetação LiDAR distâncias com feixes de laser Ativos!

55 Exemplos de produtos obtidos com imageamento NIR NDVI MDT Linhas e Falhas

56 Exemplo de reflectäncia de uma cultura Região do Visível Região do Infravermelho Próximo

57 Sensores multiespectrais Ativos Holland Scientific

58 Valor de sensor (NDVI) Experimentos em parcelas Cana: valor de sensor x dose de N 0,66 0,63 0,6 0,57 0,54 0,51 Pau D alho Sta Amelia CC 2 CC 3 Nova Junq Rio da onça Boiadeira 0,48 0, Dose de N (kg/ha)

59 Stara/Yara Show Rural 2011

60 Kuhn/GreenSeeker Agrishow 2011

61 As ferramentas GNSS SIG Mapeamento de produtividade Amostragens georreferenciadas Sensores e sensoriamento Unidades de gestão diferenciada Mecanização e automação

62 Unidades de gestão diferenciada ( zonas de manejo ) são áreas delimitadas como de mínima variabilidade dos fatores utilizados para lhes definir, dentro de um talhão. Mínima variabilidade dentro das UGDs Diferenças (variabilidade) entre UGDs Os indicadores podem ser únicos ou, preferencialmente, compostos: produtividades vigor das culturas (biomassa) a partir de imagens condutividade elétrica do solo relevo pedologia conhecimento do agricultor

63 UGD Exemplo de determinação: mapas de produtividade de milho normalizados: 2002, 2003 e 2006 Produtividades normalizadas em torno da média anual 0 a 40% da média 40 a 85% da média 85 a 105% da média 105 a 150% da média + 150% da média

64 Unidades em função das produtividades médias normalizadas

65 Unidades de gestão diferenciada em função das produtividades médias normalizadas: , 2 e 3 alto potencial produtivo 4 baixo potencial produtivo 3

66 Alta produtividade Demanda por nutriente Transição Baixa produtividade Falta TAXA FIXA Excesso Demanda por nutriente ALTO POTENCIAL BAIXO POTENCIAL

67 Aumento de produtividade Alta produtividade Demanda por nutriente Transição Baixa produtividade Manutenção de produtividade TAXA VARIÁVEL Demanda por nutriente ALTO POTENCIAL BAIXO POTENCIAL

68 As ferramentas GNSS SIG Mapeamento de produtividade Amostragens Sensores e sensoriamento Unidades de gestão diferenciada Mecanização e automação

69 A mecanização e a automação *aplicação governada por sensor

70 A mecanização e a automação *aplicação governada por mapa

71 soja

72 (6621 kg/ha x 5 kg)/1000 = 33,1 kg/ha (K2O) Média: kg/ha Milho safrinha

73 K2O Expotacao Soja

74 K2O Exportaao Milho

75 Recomendação para aplicação de Min.: 50.0 Kg./ha. KCl com base na exportação do Max.: Kg./ha. milho e da soja Média: 92.6 Kg./ha. Total : Kg. KCl_Cobertura

76 Distribuidor a Lanço Atuadores

77 A mecanização e a automação Recomendações (sensor ou mapa) Receptor GNSS Atuadores Altura da comporta delimitadora (pistão hidráulico ou motor elétrico) Velocidade da esteira dosadora (motor hidráulico) Controlador Sensores acessórios

78 Recomendação KCl KCl Aplicado kg ha Erro de aplicação Monitoramento das aplicações % > 60

79 Preparo localizado do solo - Escarificador de movimento vertical Amazone Centaur WERNER, A. (2008)

80 Taxa variável na irrigação Irrigação de Precisão

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82 Taxa variável na pulverização Pulverização variável

83 Aplicação de agroquímicos: situações e opções Aplicar calda em volume variável Aplicar princípio ativo em volume variável Aplicar ou não aplicar

84 Variação na pressão Aplicar calda em volume variável

85 Aplicar calda em volume variável Variação de volume de calda por meio combinação de número e vazões de bicos

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87 Aplicação de fungicida em taxas variáveis em função da biomassa estimada por imagens de satélite (Alemanha, 2012)

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89 Aplicar princípio ativo em volume variável Variação de doses de princípio ativo com injeção na tubulação de água

90 Scheme of a central direct injection system Scheme of pesticide direct injection in sprayer boom sections Scheme of a pesticide direct injection in sprayer nozzle P. Schulze Lammers and J. Vondricka, 2010

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92 Aplicar ou não aplicar

93 Aplicar ou não aplicar

94 Uma forma de se aprofundar no tema: LEB 447 Agricultura de Precisão (optativa)