Tecnologias para Detecção e Controle em Sítio-Específico de Plantas Daninhas
Introdução
Planta daninha é conceituada como toda e qualquer planta que se localiza em espaços indesejados que causam interferência à atividade, seja em meio ambiental, seja em meio social e agrícola, este último ocasionando diminuição da produtividade de culturas.
Para tanto, o controle de plantas daninhas é de suma importância em atividades agrícolas. O método químico, com o emprego dos herbicidas é o mais utilizado para o controle, devido sua rapidez de ação e elevada eficiência. Porém, agroquímicos de modo geral e, especificamente, os herbicidas possuem alto custo, onerando a produção agrícola. Além do impacto ambiental causado pelo uso intensivo destes produtos.
Shiratsuchi et al. (2002), com a ferramenta de metanálise, analisou um total de 63 artigos sobre a lucratividade de sistemas que adotaram algum tipo de ferramenta de agricultura de precisão, reportando que a aplicação sítioespecífico de herbicidas mostrou-se vantajosa em 73% dos casos, 16% apresentaram resultados mistos e em 11% deles foi desvantajosa.
A pulverização de herbicidas seja ela, em época de pré-semeadura (dessecação), pré-emergência ou pós-emergência é na maioria dos casos realizada em área total, não levando em consideração a variabilidade espacial e temporal da comunidade infestante na área, ou mesmo a variabilidade de atributos de solo que interferem diretamente no residual dos produtos.
Tecnologias que possibilitem a pulverização de forma precisa e eficaz, evoluíram muito ao longo dos anos, através do aprimoramento de bicos, incorporação de condições climáticas, e qualidade dos pulverizadores. Porém, há necessidade de continuar com a evolução visando aumentar o retorno econômico, diminuir as perdas de produtividade ocasionada pela competição das plantas daninhas, como também diminuir o custo com produtos herbicidas e o impacto ambiental.
Técnicas de georreferenciamento com a utilização da ferramenta GNSS (Global Navigation Satellite System) para a espacialização de informações: ocorrência de plantas daninhas, grau de infestação, espécies infestantes, banco de sementes no solo, condições meteorológicas como umidade e temperatura, características microbiológicas do solo, atributos químicos do solo como a acidez do solo, e atributos físicos do solo, como a textura do solo permitem a composição de mapas temáticos das variáveis, que influenciam no manejo de plantas daninhas.
Métodos convencionais de levantamento da comunidade infestante como o método do contorno das infestações e o da amostragem em malha são trabalhosos e onerosos devido a elevada demanda de mão-de-obra para áreas com média e grande extensão, e ainda morosos devido as etapas do processo até a obtenção de mapas temáticos, para posterior prescrição de herbicidas de forma localizada, considerando a variabilidade espacial das plantas alvo.
De maneira que, tecnologias alternativas para levantamento de informações da comunidade de plantas daninhas como imagens aéreas e sensores que trabalhem próximo do referencial solo estão cada vez ganhando mais espaço no mercado agrícola. Estas tecnologias possibilitam com auxílio de computadores de bordo e atuadores a pulverização de herbicidas e controle de plantas daninhas de forma dirigida e/ou em taxa variada de um determinado princípio ativo.
Interferência de plantas daninhas
A interferência ocasionada pela presença de plantas daninhas, seja em ambientes sociais e/ou ambientes agrícolas, possuem vários aspectos negativos. Na figura 1, pode-se observar plantas daninhas em diferentes ambientes e em diferentes fases de desenvolvimento da cultura cultivada.
Especificamente na produção agrícola, as plantas daninhas interferem de forma direta competindo com a cultura de valor comercial por nutrientes, radiação solar, oxigênio, água, gás carbônio (CO2) e espaço físico. Também podem interferir de forma indireta, dificultando processos de tratos culturais e de colheita, podendo ainda ser responsáveis pela produção de compostos que afetam o desenvolvimento de culturas (alelopatia), entre outras.
Diferentes espécies de plantas daninhas possuem características genéticas e morfo-fisiológicas distintas, muitas das quais são de importância para sua classificação. Estas características com a interação genótipo x ambiente proporcionam particularidades de adaptação, agressividade, crescimento e ciclo das espécies, que resultam em diferentes resultados de interferência.
Na figura 2, é representado através da regressão não-linear hipérbole retangular, proposto por Cousens et al. (1987) na qual melhor representa a interferência devido a competição de plantas daninhas em áreas agrícolas, a perda de produtividade em função da densidade de plantas na cultura da soja.
Na equação da figura 2, Pr é a perda de produtividade em %, x é a densidade de plantas daninhas m-2, o valor de a é o limite da função quando a densidade de plantas daninhas m-2 tende a 1, sendo este o valor de perda de produtividade de soja (%) quando há uma espécie de planta daninha m-2. E b é o limite da função quando a densidade de plantas daninhas m-2 tende ao infinito. A partir de uma determinada densidade de plantas daninhas, as próprias plantas daninhas competem entre si, fenômeno denominado competição intraespecífica entre plantas daninhas, tendo um valor máximo de competição com a cultura cultivada.
Na figura 2 é notório a diferença na capacidade de competição de plantas daninhas por recursos naturais, além de que a ocorrência é comumente disposta com uma comunidade de plantas daninhas, ao invés de populações, o que dificulta muitas vezes a determinação dos níveis de dano econômico, como estratégia de decisão de controle de plantas daninhas.
Evolução de tecnologias para pulverização precisa de herbicidas
Ferramentas de processamento de informações desenvolvidas nas últimas décadas e a evolução das tecnologias para pulverização precisa de herbicidas que vão desde a modernização e a elevada presença de eletrônica embarcada nos pulverizadores, a preocupação com utilização de sinal de elevada acurácia visando o direcionamento e alinhamento, proporcionam maior qualidade na pulverização terrestre de agroquímicos.
De fato, as tecnologias desenvolvidas para os pulverizadores como a marcação das linhas de deslocamento com cabo de aço foram substituídas por marcadores de espuma visando identificar os limites da barra de pulverização, para posterior deslocamento paralelo a esta marcação.
Com o avanço da eletrônica embarcada em máquinas e equipamentos agrícolas, controladores de pulverização facilitaram a alteração de taxas de aplicação, velocidade, visualização do volume do tanque, e controle de seções de barra.
A tecnologia de sistema de posicionamento geográfico GNSS, com o sistema de correção diferencial DGPS (Differential Global Positioning System) e RTK (Real Time Kinematic), possibilitou a implantação tanto das barras de luzes como o desenvolvimento do piloto automático para máquinas agrícolas. Esta última, piloto automático, é utilizada também em outras atividades tais como a semeadura, distribuição de corretivos, fertilizantes e colheita.
A barra de luzes, tecnologia que substituiu os tradicionais marcadores de espuma, é um equipamento utilizado para a orientação de pulverizadores em faixas adjacentes, com o propósito de diminuir a sobreposição entre passadas consecutivas e otimizar a eficiência da operação agrícola.
O erro médio das passadas de deslocamento do pulverizador com marcador de espuma é de 0,57 m, porém com o sistema GNSS e barra de luzes é de 0,22 m e, finalmente, com piloto automático é de 0,13 m (Baio, 2000; 2003).
Mapas temáticos de informações relacionadas com a comunidade infestante da área, banco de sementes de plantas daninhas, atributos que interferem no comportamento dos herbicidas no solo, entre outros, são alternativas para o manejo de plantas daninhas e a pulverização de herbicidas de forma dirigida e a taxa variada.
Recentemente, os sistemas sensores e as imagens aéreas são ferramentas muito pesquisadas, principalmente os sensores ópticos para detecção de plantas daninhas visando a prescrição de pulverização em tempo real tanto da decisão de aplicar ou não, quanto da variação da calda e do produto a ser pulverizado.
Na figura 3 destaca-se a distribuição normal de adoção de tecnologia precisa de pulverização por produtores agrícolas dos Estados Unidos da América.
Métodos convencionais de levantamento de plantas daninhas
Método zigue-zague
Consiste em percorrer a área de produção em forma de zigue-zague, obtendo informações ao longo do percurso sobre as espécies presentes, e níveis de infestação. A aquisição dos dados pode ser feita de forma metodológica, como apresentado na figura 4, com a coleta de informações a cada 50 m da distância percorrida na área.
Este método é o mais usual para recomendação da necessidade de controle das plantas daninhas, por se tornar muito fácil, econômico e rápido. Um entrave muito frequente é que a aquisição de informações se restringe às extremidades da lavoura, e estas informações são extrapoladas para a área inteira, podendo subestimar ou superestimar a ocorrência de plantas daninhas por erro amostral grosseiro apresentando valores muito diferentes da realidade.
Em muitos casos, como se trabalha com a média da ocorrência de plantas daninhas da área, este levantamento se torna pouco preciso, visto que considera a área agrícola em termos de ocorrência de plantas daninhas, homogênea.
Método de delimitação de contorno
Baseia-se na seleção de áreas com maiores níveis de infestação e/ou com espécies diferentes para manejos específicos para o controle de plantas daninhas na área de produção. Sua implementação pode-se fazer através da delimitação do contorno da comunidade de invasoras dentro da área, obtendo ambientes relativamente homogêneo quanto a presença de plantas daninhas.
Este método é uma alternativa econômica, de fácil execução e rápida. Porém, é possível que haja variabilidade tanto na composição botânica, quanto do nível de infestação dentro destas áreas.
Na figura 5 é apresentado um mapa temático com a delimitação de contornos da população de diferentes espécies de plantas daninhas. Em relação ao manejo após obtenção desta informação, pode-se utilizar métodos de controle diferente para cada ambiente demarcado, possibilitando um controle de plantas daninhas dirigido.
Método dos pontos georreferenciados
A partir da ferramenta do (SIG) Sistemas de Informações Geográficas, o levantamento georreferenciado da ocorrência e distribuição de plantas daninhas em áreas agrícolas é uma técnica possível de se fazer. Para tanto é necessário percorrer toda a extensão da área com a utilização de um equipamento GNSS, para marcação de pontos georreferenciados na localização da planta infestante. Método que se torna inviável para grandes áreas, a partir de 10 ha, visto a grande demanda por mão-de-obra necessária para o levantamento, resultando em elevados custos.
Após a obtenção da posição espacial da ocorrência das plantas daninhas na área, pode-se confeccionar um mapa temático da variabilidade espacial das plantas daninhas com elevada resolução espacial, e utilizar este para prescrição de mapas de pulverização, possibilitando tratar áreas com maior e menor níveis de infestação de forma diferente.
Na figura 6, os pontos verdes são plantas daninhas ocorrentes na área, e, com a utilização dos polinômios de Thiessen foi possível criar polígonos para representação da distribuição dos pontos, nos quais polígonos menores representam os pontos mais agrupados, e os polígonos maiores os pontos que estão mais dispersos. Isto facilita a análise da ocorrência de plantas daninhas agrupadas em “reboleiras”, e visa orientar o manejo em sítio-específico.
Este método tem sido pouco utilizado em função de ser trabalhoso, do elevado tempo demandado para aquisição dos dados. Porém os polinômios de Thiessen são uma ferramenta eficiente para o manejo de plantas daninhas levando em consideração a variabilidade espacial da sua distribuição na área agrícola.
Método da amostragem na largura de pulverização
Pulverizadores utilizados para pulverização de agroquímicos são compostos por uma largura de barra que varia seu tamanho desde pulverizadores costais com apenas uma ponteira, pulverizadores costais de barra de 1m, até pulverizadores mecanizados terrestres e de pulverização aérea podendo alcançar largura de trabalho superior à 30 m.
Para pulverizadores convencionais, o volume pulverizado é assumido como sendo o mesmo, não tendo variações na taxa de aplicação por bico ao longo da barra de pulverização. Porém, devido às perdas de carga e problemas nas mangueiras e bicos, há diferença no volume pulverizado por bico, mas esta variação é desconsiderada para fins de aplicação a taxa variada.
Considerando que a taxa de aplicação seja constante ao longo da barra de pulverização, torna-se relevante a análise da variabilidade de plantas daninhas ao longo do deslocamento do pulverizador considerando a possibilidade de pulverização a taxa variada em faixas.
Na figura 7 representa-se um exemplo de grade amostral levando em consideração a largura da barra de pulverização de 25 m, com pontos de coleta de comunidade de plantas daninhas ao longo do deslocamento do pulverizador.
Neste caso, para exemplificação foram representadas duas avaliações da infestação de plantas daninhas por passada de pulverizador.
Método de grades amostrais
O método das grades amostrais é muito comum no âmbito de levantamento da qualidade do solo, principalmente atributos químicos e físicos do solo. Porém, para levantamento de plantas daninhas é um método com uso restrito devido a questões de tamanho da grade amostral.
O método consiste na divisão da área agricultável através de uma malha, podendo variar o tamanho e a forma da célula. A mais comumente utilizada é a grade quadriculada, onde essa tem um ponto central georreferenciado, o qual será utilizado como ponto de informação para interpolação em programas computacionais especializados, gerando mapas temáticos.
O tamanho da malha amostral é dependente da área agrícola, disponibilidade de mão-de-obra, tempo destinado a esse serviço, etc. Na medida que diminui o tamanho da malha amostral, aumentando o número de pontos por área, maior a resolução, mais confiável e preciso é a informação.
É notório o trabalho, a onerosidade e o tempo demandado para este levantamento, não sendo em muitas vezes viável para os produtores, os quais possuem inúmeras atividades durante o dia.
Vários tamanhos de malha amostral foram analisados com o intuito de recomendação de um tamanho que seja viável e com satisfatório nível de precisão. Segundo Lutman & Perry (1999), uma malha de (6 x 6) m² foi considerada como sendo o tamanho máximo, pois malhas maiores podem gerar mapas com baixa resolução inviabilizando a técnica.
Para as coletas de informação na grade amostrais são utilizados área mínimas de mapeamento, onde comumente é utilizado quadrados amostrais com dimensões de 0,06m² a 0,38m² (Dessaint et al. 1991; Cardina et al. 1996; Gehards et al. 1996).
Nas figuras 8 e 9 observa-se a variabilidade espacial da ocorrência de plantas daninhas, em uma área de um hectare infestada tanto por azevém (Lolium multiflorum) (figura 8) e buva (Conyza bonariensis) (figura 9), sob diferentes grades amostrais: (6,125 x 6,125) m², (12,5 x 12,5) m², (25 x 25) m², (50 x 50) m², e (100 x 100) m². Obtendo número de pontos amostrais de 256, 64, 16, 4 e 1, respectivamente para as grades amostrais acima.
Pode-se observar que a variabilidade espacial do azevém (figura 10) desta área de 1 hectare possui uma dependência espacial mais nítida, comparada com a variabilidade espacial da buva (figura 11). Porém, este é apenas um caso, tendo em condições de campo a ocorrência de plantas daninhas de forma mais agrupada ou isolada.
Esta ocorrência e distribuição de plantas daninhas é dependente principalmente da forma de propagação e distribuição de sementes da espécie, como também do banco de sementes de plantas daninhas no solo, e condições ambientais que favoreça sua ocorrência.
No exemplo foi notório também a diferença encontrada da ocorrência de plantas daninhas entre as grades amostrais, uma vez que a grade de (6,125 x 6,125) m² representa de forma mais precisa esta variabilidade, diminuindo a precisão a medida que aumenta o tamanho das grades amostrais.
Tendo no caso da grade de (100 x 100) m² no qual tem-se 1 ponto amostral por hectare a informação de não ocorrência de plantas daninhas tanto para azevém, como para buva, podendo gerar uma recomendação de forma equivocada de não controlar estas plantas daninhas nesta área de 1 hectare.
Sistemas sensores
Os sensores são os sistemas responsáveis pela conversão da energia proveniente dos objetos em um registro na forma de imagem ou gráfico, que permita associar a energia captada com as características físicas, químicas, biológicas ou geométricas dos alvos. A partir disto, é possível inferir sobre questões agronômicas como: estado nutricional das culturas, características do solo, estresse hídrico, sanidade, presença de plantas daninhas, entre outras.
Quanto à fonte de energia, os sensores podem ser classificados como passivos que dependem de uma fonte de energia externa, e ativos os quais produzem sua própria energia, para após o coletor, detector e processador gerar o produto de um gráfico, mapa ou imagem.
Os sensores ainda podem ser classificados como imageadores e não-imageadores. Um sistema imageador produz uma imagem bidimensional da energia captada pelo sensor, sendo apto para produzir informações espaciais. Já sistemas não-imageadores permitem medir a energia proveniente de um alvo sem produzir uma imagem, tendo como produto um gráfico associando comprimentos de onda, com a respectiva energia captada.
As aquisições de dados dependem do sistema de suporte, no qual é necessária uma plataforma. Os mais comuns são: satélites e aeronaves, mas também níveis de aquisição de dados em laboratório e a campo.
Sistemas imageadores
Seu produto é uma imagem bidimensional e, em alguns casos, tridimensional da superfície imageada. Câmeras fotográficas muitas vezes utilizadas para registrar alvos agrícolas com intuito de demonstrar as condições da lavoura, solo, ou problemas que ocorrem durante as atividades da produção agrícola, podem ser utilizadas visando o mapeamento de falhas de semeadura, doenças, pragas e plantas daninhas.
As imagens mais comuns são pancromáticas, ou seja, sensível a uma ampla faixa de radiação que se estende do visível ao infravermelho próximo, e imagens coloridas, estas para identificação mais precisa de objetos da superfície.
Estas imagens necessitam ser analisadas a partir de padrões de coloração, textura e forma sendo necessário um determinado tempo de avaliação laboratorial das imagens. (Figura 12).
Para tanto, algoritmos que envolvem padrões predefinidos para imageamento permitem a identificação das plantas daninhas, níveis de infestação podendo ser empregada no manejo de controle das plantas daninhas.
Sistemas não-imageadores
Sistemas não-imageadores são compostos por sensores que geram como produto final um gráfico relacionando bandas ou comprimentos de onda com a energia captada de um alvo.
Podem ser divididos em sensores multiespectrais, os quais consideram uma ampla faixa de comprimentos de onda, e hiperespectrais os quais possuem uma resolução espacial maior, tendo na maioria dos sensores uma resolução espacial de uma unidade de nanômetro.
Espectrorradiômetros são sensores hiperespectrais passivos referentes à fonte de luz que possuem um amplo espectro de comprimentos de onda. Estes possuem alto potencial de distinção de alvos, podendo ser utilizados para distinção de plantas daninhas tanto de solo-palhada-concreto, de diferenciação de plantas daninhas das culturas cultivadas.
Exemplos de espectrorradiômetros são FieldSpect 4 com comprimentos de onda de (350-2500)nm e HandHeld 2 com comprimentos de onda de (325-1075)nm, ambos da marca Analytical Spectral Devices (ASD), com resoluções espectrais de uma unidade de nanômetro.
Características gerais da assinatura espectral da vegetação
A assinatura espectral é a intensidade relativa com que cada corpo reflete ou emite a radiação eletromagnética nos diversos comprimentos de ondas.
O comportamento espectral de alvos é relativo a assinatura espectral com as influências que ocorram devido as interações com o meio que é realizado as leituras, ângulo de medição, entre outros.
As curvas espectrais dos alvos, geralmente são representadas por um gráfico relacionando a variável independente comprimento de onda, com a variável dependente da reflectância do alvo.
Na região do visível de (400-700)nm a reflectância de plantas é baixa, geralmente abaixo de 20%, com maior absorção de energia nos comprimentos de onda de 480 e 620nm, devido a absorção de clorofila. Na faixa do comprimento de onda de 560nm, há maior reflectância explicando, por exemplo, a coloração verde dos vegetais.
Na região do infravermelho próximo de (700-1300)nm a reflectância passa a ser maior, obtendo valores de até 90%. Esta reflectância é governada em sua maioria pela estrutura celular interna dos vegetais.
Já na região do espectro correspondente ao infravermelho médio, a reflectância da vegetação caracteriza-se por um decréscimo dos valores da energia refletida, em razão, principalmente, da quantidade de água líquida presente na folha. Nesta faixa espectral, as bandas que refletem a maior absorção da água ocorrem em 1400, 1900 e 2500nm, (Knipling, 1970; Hoffer, 1978; Guyot et al., 1989).
Na Figura 13, é apresentada uma curva espectral típica de vegetação, com a influência de constituintes do tecido, estrutura e dos conteúdos celulares nas faixas de comprimentos de onda. Destaca-se ainda, a ocorrência de picos de absorção e reflectância ao longo da curva espectral.
Tecnologias para identificação e controle de plantas daninhas
É possível realizar o controle de plantas daninhas em três épocas: présemeadura (dessecação), pré-emergência e pós-emergência das plantas daninhas.
Há vários métodos de controle de plantas daninhas, porém o método mais utilizado é o químico, com utilização de herbicidas nas três épocas citadas.
Na pré-semeadura, o objetivo é eliminar toda e qualquer planta ocorrente na área, para posterior semeadura da cultura econômica com a área livre de plantas daninhas. Na pré-emergência o objetivo é controlar as plantas daninhas através de métodos que interfiram na germinação e na emergência das plantas daninhas, com algum período residual dos produtos químicos. Já em pós-emergência, o objetivo central é o controle seletivo das plantas daninhas, com o mínimo de efeito na planta cultivada.
Pré-semeadura
Para realizar um controle como no caso do método químico, com a pulverização de herbicidas de forma dirigida, na qual pulveriza-se apenas onde há presença de plantas, e não pulveriza áreas sem ocorrência de plantas, é necessário a diferenciação dos alvos de vegetação de alvos de solo, resíduos vegetais, concreto entre outros.
Para tanto faz-se necessário o estudo e análise das curvas espectrais destes alvos biológicos e não-biológicos, com o intuito de determinar comprimentos de onda que possam diferir estes alvos através do espectro de um sensor.
Na figura 14 é representado comportamentos espectrais de vegetais, solos, concreto e vegetação, tendo a média de 30 leituras para cada alvo, e a soma ou subtração do desvio padrão da média, tendo uma ideia da variação existente nas leituras destes alvos realizados em condição de ambiente de campo.
Observando a figura 14 é possível inferir que determinadas faixas de comprimentos de ondas e unidades de comprimentos de onda que possibilitem através do valor de reflectância relativa a estes comprimentos de onda, ou através da composição de índices envolvendo mais de um comprimento de onda, distinguir estes alvos. Com isto, é possível identificar plantas daninhas e com a automação desta tecnologia realizar seu controle em tempo real, chamado tecnologia de pulverização dirigida on-the-go.
Outra alternativa que poderia ser realizada nesta diferenciação é através de uma análise derivativa da curva espectral, onde a vegetação nos comprimentos de onda da transição da faixa do visível para o infravermelho próximo na chamada red-edge, possui um elevado aumento da reflectância, tendo uma taxa de variação da curva naqueles comprimentos de onda elevada, diferindo dos outros alvos que possuem uma taxa de variação da curva próxima a zero, visto que sua regressão aparenta-se próxima de uma regressão linear, conforme apresentado na figura 15.
Em relação à formação da curva espectral obtendo o comportamento espectral dos alvos de vegetação é necessário cuidado com o campo de visão do sensor, chamado field of view, que se relaciona com a angulação e, principalmente, à altura do sensor até o alvo, no qual pode ter influência dos alvos de solo e palhada a exemplo, modificando seu comportamento espectral.
Na figura 16 apresenta-se a variação do comportamento espectral da vegetação cuja espécie é a buva, no qual foi realizado medições com o sensor em diferentes alturas, 0,1m, 0,2m, 0,3m, e 0,4m.
Pode-se observar que nas alturas acima de 0,1m obteve-se uma variação do comportamento espectral típico de vegetação, obtendo curvas espectrais com tendência de alvos de solo e resíduos vegetais, podendo em alguns casos dificultar esta diferenciação.
Pré-emergência
O controle em pré-emergência das plantas daninhas tem como objetivo impedir a emergência destas plântulas invasivas. Tem como princípio a pulverização do solo e/ou resíduos vegetais, para efeito na germinação das sementes.
No entanto, agroquímicos possuem características intrínsecas específicas nos quais a partir de características físicas, químicas e biológicas do solo podem sofrer alterações na disponibilidade do ingrediente ativo no solo, podendo não causar o efeito desejado, podendo ser ineficaz no seu controle ou, por outro lado, gerar através de aplicação excessiva do produto fitotoxidade às culturas cultivadas.
Além das características físicas e químicas que são próprias de cada produto, algumas características do solo que interferem na atuação destes produtos são: textura e estrutura do solo, pH, poder tampão do solo, teor de matéria orgânica do solo, umidade do solo, banco de sementes de plantas daninhas, entre outros.
Neste sentido é possível realizar um controle em pré-emergência das plantas daninhas a taxa variada, visto a variabilidade dos atributos do solo. Estas informações podem ser adquiridas de diversas formas, e com o avanço da agricultura de precisão, a facilidade da aquisição de dados georreferenciado compondo o sistema de informação, seria uma utilidade a mais do grande banco de dados da propriedade, chamado de big data.
Destaca-se na geração de informações destes atributos, as plataformas multi-sensores como a da Veris®, as quais fornece informações de atributos do solo, que podem ser consideradas para controle de plantas daninhas.
O Veris®, utilizado na determinação da condutividade elétrica aparente do solo, do pH em H2O e da matéria orgânica do solo, possui uma resolução espacial alta, considerando uma largura de trabalhos adjacentes em torno de 15m, é uma ferramenta eficiente para conhecimento da variabilidade.
A condutividade elétrica aparente do solo pode ser utilizada em solos com variabilidade espacial de textura do solo, de tal forma que pode ser uma ferramenta para variar a taxa de aplicação visto a adsorção e disponibilidade do produto aplicado nos colóides do solo.
Outra informação importante, porém específica para controle de plantas daninhas, é o banco de sementes de plantas daninhas do solo, no qual pode ser realizado uma coleta de pontos georreferenciados e utilizá-la na prescrição de herbicidas pré-emergentes.
Na figura 17 demostra-se a aquisição da informação do banco de sementes do solo, no qual o solo é coletado no ponto georreferenciado, posto em bandejas e proporcionadas todas as condições necessárias para a germinação e emergência das sementes, avaliando a quantidade e a espécie da comunidade infestante.
Pós-emergência
A pulverização em pós-emergência das plantas daninhas com objetivo de controlá-las evitando interferência ao longo do ciclo da cultura cultivada deve ser realizada nos períodos críticos de interferência específico de cada cultura.
O período crítico de prevenção da interferência (PCPI), segundo estudos com competição de plantas daninhas na soja (Glycine max (L.) Merrill) é de 20 a 50 DAE (dias após emergência). Para a cultura do milho (Zea mays L.), o PCPI está compreendido entre 15 - 20 e 45 - 50 DAE, (Borges, 2011). Para o trigo (Triticum aestivum L.) medidas de controle das plantas daninhas devem ser adotadas no período entre 12 a 24 DAE, (Agostinetto et al., 2008).
Para tanto, é necessário o controle destas plântulas involuntárias que causam perdas nas culturas. Com a tecnologia de sensores, diferente do caso de pulverização em pré-semeadura nos quais a diferenciação é entre solo ou resíduo vegetal, de planta, no caso de pulverização em pós-emergência é necessário a diferenciação da planta cultivada de plantas daninhas.
Como foi visto anteriormente, a vegetação possui uma curva espectral característica, porém certos gêneros, famílias de plantas possuem especificidades em certos comprimentos de ondas que possibilitem esta diferenciação.
Em experimento conduzido em Santa Maria-RS foram avaliadas o comportamento espectral nas regiões do visível e infravermelho próximo de seis espécies de plantas daninhas, as quais são mais comuns no sul do Brasil, e acarretam em perdas por interferência na cultura da soja, são elas: caruru (Amaranthus hybridus var. patulus Thell), picão-preto (Bidens pilosa L.), leiteiro (Euphorbia heterophylla L.), corda-de-viola (Ipomoea grandifolia (D.) O’Donell), capim-colonião (Panicum sp.), papuã (Urochloa plantaginea (Link) R.D.W.) e guanxuma (Sida rhombifolia L.).
As avaliações com o espectrorradiômetro HandHeld 2 (ASD®), com comprimentos de onda de (325-1075)nm, foram realizadas durante o ciclo da cultura da soja. Foram realizadas leituras da cultura, e leituras das espécies infestantes previamente semeadas, concomitante com a semeadura da soja.
As curvas espectrais obtidas são apresentadas na figura 18. Os comportamentos espectrais das espécies de plantas daninhas foram comparados com a cultura da soja para diferenciação desta, nos estádios de leitura.
As leituras com o espectrorradiômetro foram utilizadas com intuito de selecionar comprimentos de onda com maior amplitude de diferenciação quanto a reflectância da cultura cultivada em relação às espécies infestantes.
Na figura 18 pode-se observar que para o estádio II das plantas daninhas em geral, a reflectância na região do espectro verde é maior que a cultura da soja, sendo explicada pela coloração verde mais clara das espécies de plantas daninhas comparada com a da oleaginosa, a qual apresentava cor verde mais escura.
Também se observa no estádio II na região de transição do vermelho para o infravermelho próximo, no red-edge, um deslocamento das curvas espectrais da soja para a direita, sendo este um ponto de diferenciação das plantas daninhas da cultura da soja, já que as espécies de plantas daninhas avaliadas possuem uma taxa de variação da curva alta nos comprimentos de onda menores se comparadas à soja. Desta forma, tem-se em determinados comprimentos da região red-edge, menores valores de reflectância para a cultura da soja em relação as plantas daninhas estudadas.
No entanto para o estádio I demostrado na Figura 18, a diferenciação nestas regiões acima descritas torna-se mais difícil, visto a aproximação das curvas espectrais das plantas daninhas com a da cultura da soja.
Alternativa para este inconveniente é a confecção de índices de vegetação que são amplamente utilizados na avaliação do estado nutricional, e na prescrição de doses de fertilizantes nitrogenados. Estes índices teriam objetivo de aumentar a amplitude de diferenciação da cultura cultivada das plantas daninhas através de cálculos que compusessem reflectâncias de comprimentos de ondas selecionados.
Desta forma a confecção de índices com a sensibilidade de diferenciação das plantas daninhas das plantas cultivadas, tornaria possível a identificação e controle dirigido de plantas daninhas em pós-emergência com culturas estabelecidas, on-the-go.
Na figura 19 tem-se valores de NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) calculado a partir de valores obtidos da reflectância do equipamento espectrorradiômetro utilizando os comprimentos de onda na região do infravermelho próximo, e na região do vermelho, 770 e 660 respectivamente.
Já na figura 20, é demonstrado os valores do índice selecionado com maior amplitude de diferenciação das plantas daninhas da cultura da soja. Índice gerado pela simples razão da reflectância dos alvos das espécies nos comprimentos de onda da região do red-edge, 730nm, e da região do verde, de 550nm.
Realizando uma análise de variância e utilizando teste de separação de média proposto por Tukey (1953), demonstrado na figura 21, pode-se observar a capacidade de alguns índices em diferir a cultura cultivada soja das plantas daninhas, que é o caso do Simple ratio (730:550). Outros índices têm alguma similaridade na reflectância dos comprimentos de onda da soja e das plantas daninhas que compõem a equação do índice, que acarreta em dificuldade de diferenciação dos mesmos.
Tecnologias embarcadas e automação agrícola
Pulverizadores com tecnologias embarcadas tem aumentado muito nos últimos anos, desde tecnologia de posicionamento da pulverização, até tecnologias mais aplicadas com objetivo de aumentar a eficiência e acurácia nos trabalhos.
Tecnologias de desligamento de seção tem ganhado espaço no mercado agrícola, visando a diminuição da sobreposição de produtos pulverizados que geram consequências tanto econômicas, no qual se tem um maior consumo de produto, agronômicas, podendo ocasionar problemas com a utilização do solo e também injúrias na cultura cultivada, e ambientais ocasionando distúrbios na fauna e flora presente.
Neste mesmo sentido a ferramenta de desligamento com controle bico a bico tem-se mostrado vantajosa, visto seu objetivo de diminuição da sobreposição e também da possibilidade de pulverização de forma dirigida para controle de plantas daninhas.
Barras de pulverização com múltiplas ponteiras de distintos bicos também é uma forma de controle de precisão e possibilita mudança facilitada de bicos tanto em um novo trabalho, quanto a partir de mudanças nas condições de pulverização, como a exemplo, nível de dossel de plantas, alterações de produtos e condições climáticas da operação.
Pulverizadores com estação meteorológica embarcada também favorece a precisão da pulverização, visto que as condições climáticas são as variáveis com maior variação durante o trabalho de pulverização. Visto que computadas junto com a recomendação de trabalho, poderá aumentar a capacidade de trabalho diário, e aumentar a eficácia do trabalho.
Outra ferramenta importante a destacar é a utilização de VANT (veículo aéreo não tripulado) para gerar informações da comunidade infestante da área agrícola, bem como atuando com automação, sensores embarcados capazes de diagnosticar a ocorrência de plantas daninhas e com sistema de pulverização instalado obter seu controle de forma dirigida.
No mesmo sentido, robôs com sensores previamente instalados capazes de mapear a ocorrência de plantas daninhas, identificá-las, e realizar o controle com o produto indicado, estão se difundindo nos dias atuais.
Outra perspectiva são equipamentos de plataforma com múltiplos sensores, sensores de plantas daninhas, de vegetação, identificação de insetos, estado nutricional das plantas, sensores de condutividade elétrica aparente do solo, entre outras, para que com um único equipamento seja possível levantar maior quantidade de dados da propriedade, podendo gerenciá-la de forma precisa.
Considerações Finais
O avanço da tecnologia das máquinas agrícolas e o crescente uso de sensores na agricultura possibilitarão o uso mais eficiente de insumos agrícolas, trazendo vantagens no âmbito social, ambiental e econômico.
Os sensores são capazes de diferir alvos agrícolas e não-agrícolas através da distinção na assinatura espectral, possibilitando controle de plantas daninhas em sítio-específico, tanto diferenciando de solo, resíduos vegetais, concreto, quanto da cultura econômica cultivada.
As tecnologias de pulverização dirigida de pré-semeadura e pré-emergência tendem a aumentar rapidamente, enquanto as tecnologias de pulverização em pós-emergência com sensores nas barras de pulverizadores comerciais dado o seu custo demandarão um maior tempo para serem adotadas em escala comercial, porém possuem um forte apelo ambiental.
A utilização de informações contidas no big data, podem aprimorar a prescrição da taxa variada da pulverização em pré-emergência de plantas daninhas.
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Fonte
SANTI, Antônio Luis; SEBEM, Elódio; GIOTTO, Enio; AMADO, Telmo Jorge Carneiro. Agricultura de Precisão no Rio Grande do Sul. 1ª ed. Santa Maria - RS: CESPOL, 2016.
