Departamento de Engenharia de Biossistemas ESALQ/USP UNIDADES DE MANEJO: UMA OPÇÃO DESAFIADORA E MAIS INTELIGENTE V Seminário de Agricultura de Precisão Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz 9 de Outubro de 2015 Leandro M. Gimenez lmgimenez@usp.br 2015
Árvore de Decisão para Manejo da Variabilidade Espacial Existe variabilidade na produtividade? Sim Não Taxa fixa Não Não Podem ser caracterizados? Podem ser manejados? Sim Sim Os fatores que geram variabilidade espacial oscilam temporalmente? É factível o manejo em tempo real/quase real? Sim Não Sim Taxa variável/ações de convívio
Presença de Variabilidade e Ferramentas Há ferramentas que permitem aplicações localizadas. Região previamente aplicada Variabilidade espacial ocorre, sem dúvidas... Área preservada 3
350 D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a d e B i o s s i s t e m a s E S A L Q / U S P Objetivos do manejo localizado Impacto econômico -1000-1500 -2000-2500 -3000-3500 -4000-4500 -5000 Impacto ambiental -500 500 0 1000 2500 2000 1500 3000 Margem Líquida (R$/ha) Gimenez, L. M., Fundação MT (2012) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0-500 -1000-1500 -2000-2500 -3000-3500 -4000-4500 -5000 4
Impedimentos para manejo da variabilidade espacial Caracterização da Variabilidade Aplicação de Fertilizante Variabilidade induzida Baixa produtividade Distribuição de palha na colheita Alta produtividade
Impedimentos para manejo da variabilidade espacial Caracterização da Variabilidade Amostragem Esparsa Inv. Dist. 0.50 am/ha V% Inv. Dist. 6.4 am/ha Inv. Dist. 0.9 am/ha Inv. Dist. 0.26 am/ha Gimenez, L. M., Fundação MT (2011)
Impedimentos para manejo da variabilidade espacial Variabilidade Temporal Spekken et al. (2015)
Impedimentos para manejo da variabilidade espacial Equipamentos Gimenez, L. M., Fundação MT (2012)
Impedimentos para manejo da variabilidade espacial Interpretação Conhecimento Teor de potássio Gimenez, L. M., Fundação MT (2014) Produtividade
Unidade de manejo Meio termo entre o manejo em taxa única e o VRT contínuo Agronomicamente adequado Operacionalmente viável
Região em um campo que apresenta uma combinação homogênea de fatores para a qual uma estratégia ótima de manejo pode ser adotada
Nutrientes f(unidade de solo) Tipos de Solo CXbd2 (26.6 ha.) LBd1 (8.2 ha.) LBd2 (9.8 ha.) LBd3 (0.4 ha.) 100 0 100 200 Meters Gimenez & Dos Anjos (2003)
Exemplo: regulador de crescimento em algodão CEa Área aplicada - Regulador Total = 90,2 ha Aplicado = 46 ha Gimenez, L. M., Fundação MT (2014)
Unidade de manejo para: Fertilizantes Corretivos Agrotóxicos PRODUTIVIDADE Água Sementes Preparo de solo
Unidade de manejo para produtividade Região em um campo que apresenta uma combinação homogênea de fatores que limitam a produtividade, para a qual manejos/doses únicas de insumos podem ser utilizadas
Exemplo: mapas de produtividade para definir adubação
Ferramentas Alta densidade amostral através do uso de sensores Sensores para parâmetros direta ou indiretamente relacionados à produtividade
18 D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a d e B i o s s i s t e m a s E S A L Q / U S P Parâmetros para estabelecer UMP: Propriedades temporalmente estáveis que condicionam a produtividade: Posição no relevo, Granulometria, Matéria Orgânica, Condutividade Elétrica Produtividade ou medidas indiretas do desempenho das culturas: mapas de produtividade e diversas plataformas e sensores para refletância: 3 ou 4 safras para contemplar efeito da variabilidade temporal
Produtividade + Altimetria Algodão Fibra @/ha 154 139 124 109 94 79 64 49 34 19 4 Gimenez, L. M., Fundação MT (2012) 19
Posição no relevo 350m MATERIAL RENDIMENTO (kg/ha) 1 11010 2 11716 3 12625 4 12463 5 13593 6 10386 7 11671 8 11285 9 11172 10 11499 11 11367 12 10805 13 11145 14 10735 15 12294 16 10175 17 11253 18 10992 1000m Gimenez, L. M. (2008) Gimenez, L. M., Fundação abc (2003)
Declividade D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a d e B i o s s i s t e m a s E S A L Q / U S P Gimenez, L. M., Fundação abc (2008)
Condutividade Elétrica e Classificação de Solo Shaner et al. (2008) The zone-based soil sampling could provide agronomical useful soil information as compared to grid soil sampling, without having the need to acquire a large number of soil samples as is the case of grid soil sampling which is time consuming, labor intensive, and cost prohibitive for most farmers
Definição de unidades de manejo Mapeamento da variabilidade na produtividade ou vigor de plantas Mapeamento da variabilidade em propriedades temporalmente estáveis do solo Análise de agrupamento Amostragens direcionadas pelas unidades Manejo
Definição de unidades de manejo Mapeamento da variabilidade na produtividade ou vigor de plantas Cuidado com fontes de variabilidade: induzida, temporal Manejos distintos na mesma área dificulta a definição das unidades
Definição de unidades de manejo Mapeamento da variabilidade na produtividade ou vigor de plantas Gimenez, L.M. (2012) Fundação MT
Definição de unidades de manejo Mapeamento da variabilidade na produtividade ou vigor de plantas Cuidado com a qualidade da informação
Definição de unidades de manejo Condutividade Elétrica Aparente Mapeamento da variabilidade em propriedades temporalmente estáveis do solo
Definição de unidades de manejo Granulometria Mapeamento da variabilidade em propriedades temporalmente estáveis do solo
Definição de unidades de manejo Empilhamento de mapas e operações entre mapas Análise de agrupamento Exemplo Produtividade alta 20 a 30% > Média Intermediária Produtividade baixa 20 a 30% < Média Instável CV > 30% Gimenez, L. M., Fundação abc (2002)
Definição de unidades de manejo Análise de Agrupamento Clustering Fuzzy Clustering Algoritmo para classificação, supervisionada ou não supervisionada de um conjunto de dados Redução da variabilidade dentro da classe e maximização das diferenças entre as classes Análise de agrupamento FuzME Australian Centre for Precision Agriculture (ACPA) http://sydney.edu.au/agriculture/p al/software/fuzme.shtml MZA USDA http://www.ars.usda.gov/services/ software/download.htm?softwarei d=24
Definição de unidades de manejo Amostragem estratificada composta Durante o ciclo para acompanhamento da cultura e estabelecimento das relações efeito-causa Solo identificação dos fatores restritivos, obtenção dos teores, monitoramento Menos amostras e mais detalhadas: física, química, patógenos Amostragens direcionadas pelas unidades Caracterização da estratificação Estabilidade temporal
Amostragem no interior de cada classe de CEa
Argila D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a d e B i o s s i s t e m a s E S A L Q / U S P Amostragem no interior de cada classe de CEa Nutrientes x cargas no solo x CEa 700 600 500 400 300 200 100 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Argila < 150 g kg -1 CEa < 1,6 ms m -1 120 amostras em diversos talhões Primavera do Leste CEa Amostras coletadas na camada de 0 a 10 cm Gimenez, L. M., Fundação MT (2014)
Uso da CEa para manejo de nutrientes Nutrientes x cargas no solo x CEa 120 amostras em diversos talhões Primavera do Leste Amostras coletadas na camada de 0 a 10 cm Gimenez, L. M., Fundação MT (2014)
Uso da CEa para manejo de nutrientes Nutrientes x cargas no solo x CEa 120 amostras em diversos talhões Primavera do Leste Amostras coletadas na camada de 0 a 10 cm Gimenez, L. M., Fundação MT (2014)
Finalidade das unidades de manejo Apenas insumos visando economia Objetivo médio prazo compreender as necessidades de cada unidade para maximizar a rentabilidade global Na maior parte dos casos fácil diagnóstico Experimentos/testes para ajustar Manejo
# # # # REP 1 # # D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a d e B i o s s i s t e m a s E S A L Q / U S P Definição dos manejos em cada região 12000 Produtividade (kg/ha) 10000 8000 6000 4000 2000 9420a 8781b 7698c COMPOSTO GESSO ESTERCO 0 Alto Médio Baixo Potencial produtivo REP 3 REP 2 CALCÁRIO 1,5 t/ha CALCÁRIO 0 POP POP POP 100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Meters Gimenez, L. M. (2006)
Produtividade (kg/ha) LSD 5% 12000 10000 8000 6000 4000 2000 Gimenez, L. M. (2006) D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a d e B i o s s i s t e m a s E S A L Q / U S P 0 Produtividade de acordo com o histórico e dose de calcário aplicado 10102a Alto 10012a 7776a Baixo 0 t/ha 1,5 t/ha Produtividade (kg/ha) LSD 5% 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 9111a Produtividade de acordo com o histórico e dose de composto aplicado 9975a Alto 10033a 7497b Baixo 0 t/ha 1,5 t/ha 8506a
Gimenez, L. M., Fundação MT (2014) 39
Baixa Produtividade Alta Produtividade Gimenez, L. M., Fundação MT (2014) 40
Alta Produtividade Baixa Produtividade Gimenez, L. M., Fundação MT (2014) 41
Manejo adubação e população de plantas Produtividade Milho CEa Gimenez, L. M., Fundação MT (2014) 42
Mobilização Aplicação de fósforo Adubação CROQUI PARA IMPLANTAÇÃO DE EXPERIMENTO - FAZ. ANA PAULA TALHÃO 47 Região de Maior Condutividade Eletrica CURVA DE NÍVEL Região de Menor Condutividade Eletrica Incorporado/Facão G E F C A B D A F B D C E G G E D C B F A E D A B C F G 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Em Superfície G F D B C A E E B D A C F G G B F C A D E A F B C D E G 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Incorporado/Facão G E B C D A F E A D B C F G G C B D E A F D C B F E A G 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 Em Superfície G E D A B C F B A D F C E G G E A D B C F A F B C D E G 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 Incorporado/Facão G D C F B A E E A F D C B G G F D B C A E E B D A C F G 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 Em Superfície G A F B C D E C B D E A F G G B D C F A E A C E D B F G 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 CORREDOR CORREDOR TALHÃO 45 Legenda Incorporado Superfície 0 kg de supersimples 250 kg/ha de supersimples A KCL = 0 B 150 kg/ha de KCL em superfície na semeadura C 75 kg/ha de KCL semeadura + 75 cobertura D 1000 kg/ha de gesso + 75 kg/ha de KCL semeadura + 75 cobertura E 7000 kg/ha de esterco F 390 kg/ha de uréia + 1150 Supersimples + 292 Kcl G 10000 kg/ha de casquinha de algodão X Número da parcela MATO Gimenez e Cortinove, Fundação MT (2015) 43
4500 4000 Cea A B Produtividade, kg/ha 3500 3000 2500 2000 1500 0 5000 10000 15000 Biomassa V3, kg/ha Gimenez e Cortinove, Fundação MT (2015) 44
0 kg de supersimples 250 kg/ha de supersimples A KCL = 0 B 150 kg/ha de KCL em superfície na semeadura C 75 kg/ha de KCL semeadura + 75 cobertura D 1000 kg/ha de gesso + 75 kg/ha de KCL semeadura + 75 cobertura E 7000 kg/ha de esterco F 390 kg/ha de uréia + 1150 Supersimples + 292 Kcl G 10000 kg/ha de casquinha de algodão X Número da parcela D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a d e B i o s s i s t e m a s E S A L Q / U S P Gimenez e Cortinove, Fundação MT (2015) 45
Nematoides Gimenez e Cortinove, Fundação MT (2015) 46
47 D e p a r t a m e n t o d e E n g e n h a r i a d e B i o s s i s t e m a s E S A L Q / U S P Nematoides Parâmetro Local A M B Massa de plantas aos 60 dias, g 918 a 861 ab 783 b Altura de plantas aos 60 dias, cm 56 a 49 b 47 b Produtividade, kg/ha 3927 a 3422 b 3406 b *Médias seguidas de mesmas letras na linha não diferem segundo o teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro Parâmetro Nematicida Sem Com População inicial de plantas, pl/ha 196.091 a 178.272 b População final de plantas, pl/ha 191.782 187.212 Produtividade, kg/ha 3.435 3.584 *Médias seguidas de mesmas letras na linha não diferem segundo o teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro Gimenez e Cortinove, Fundação MT (2015)
Nematoides Parâmetro Local A M B Pratylenchus no solo aos 60 dias 138 ab 149 a 70 b Pratylenchus na raiz aos 60 dias 1966 a 1341 b 913 b Meloidogyne na raiz aos 30 dias 448 ab 719 a 241 b Meloidogyne no solo aos 60 dias 270 a 185 ab 84 b Meloidogyne na raiz aos 60 dias 662 a 644 a 233 b Ovos na raiz aos 60 dias 4522 a 3531 a 2469 b *Médias seguidas de mesmas letras na linha não diferem segundo o teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro Parâmetro Meloigogyne no solo aos 60 dias Heterodera no solo aos 30 dias Local x Nematicida A M B Sem Com Sem Com Sem Com 144 b 396 a 229 140 66 101 13 b 86 a 26 36 10 b 35 a Ovos no solo aos 60 dias 473 735 671 317 325 390 Produtividade, kg/ha 3906 3948 3346 3503 3310 3498 *Médias seguidas de mesmas letras na linha dentro de cada local não diferem segundo o teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro Gimenez e Cortinove, Fundação MT (2015) 48
Visão de Sistema melhoria dos ambientes restritivos Condutividade Elétrica ms m -1 Gimenez, L. M., Fundação MT (2011)
Considerações Finais Curto prazo: Manejo de insumos mais eficiente com amostragem adequada estratificada, compostas, menos amostras mais parâmetros Médio prazo (3 a 5 safras): Manejo do sistema de produção estabelecendo relações causa-efeito amostragens estratificadas durante o ciclo 50
OBRIGADO Leandro M. Gimenez lmgimenez@usp.br