Pulverização em algodão

Aplicação localizada de insumos em taxa variável em si já é um grande avanço tecnológico para as lavouras e a ajuda de sensores que fazem a leitura das condições do cultivo torna ainda mais eficiente uma operação que já é muito precisa.

A agricultura de precisão envolve três elementos críticos: coleta de informação, aplicação de tecnologia e gerenciamento. Investir em sensores, GPS e em mapeamentos somente eleva o custo de produção se nada for feito com a tecnologia. Assim, a aplicação prática das informações de campo é importante para reverter o investimento em lucro. Uma forma de obter retorno sobre o investimento é pela aplicação localizada de insumos em taxa variável - VRT (Variable Rate Technology). A aplicação em VRT de adubos e corretivos está cada vez mais comum no Brasil, devido ao mapeamento da fertilidade do solo. Todavia, ainda se tem muita dúvida sobre como fazer a aplicação em VRT dos insumos pulverizados.

O algodoeiro é uma planta perene a qual foi adaptada para o cultivo anual, com necessidade de controle do crescimento vegetativo e finalização do ciclo para colheita mecanizada. A aplicação do regulador de crescimento é necessária para gerenciar o crescimento vegetativo e equilibrar ao reprodutivo. A aplicação dos maturadores vegetais possui a função de estimular e uniformizar a abertura das maçãs. Esse texto cita como essas aplicações em VRT podem ser realizadas no algodoeiro.

ÍNDICES DE VEGETAÇÃO NA APLICAÇÃO EM VRT

O algodoeiro tem seu crescimento afetado por uma série de fatores regionalizados no campo, como uma porção mais compactada ou com maior umidade etc. Essa variabilidade no crescimento das plantas dificulta o manejo da cultura, com forte influência nas doses dos insumos aplicados. Pela agricultura convencional as doses desses insumos são definidas uniformemente para o talhão por visitas in loco de forma a observar a fenologia da planta (altura, comprimento de entrenós, taxa de crescimento diária). Independentemente da metodologia para definir a dose dos insumos, não há praticidade em realizar várias amostras em grade, de modo a mapear razoavelmente a variabilidade nos talhões comerciais. Torna-se impraticável a aplicação dessa técnica de VRT se o mapa com a informação de origem (altura da planta, número de maçãs etc) for obtido por amostragens sistemáticas em campo. Para reflexão, imagine uma amostragem por uma malha de dez metros de lado (devido à grande variabilidade fenológica do algodoeiro) em um talhão de 100ha, seria necessário um total de dez mil amostras. Isso é impraticável.

Felizmente, as características fenológicas do algodoeiro são altamente correlacionáveis com Índices de Vegetação (IV) provenientes de sensores multiespectrais (Figura 1), assim, se mapearmos um dado índice de vegetação no talhão é possível inferir sobre a variabilidade espacial da altura da planta, por exemplo. Mapear o índice de vegetação é o ponto-chave da aplicação em VRT de regulador de crescimento no algodoeiro. O NDVI (Índice Vegetativo por Diferença Normalizada) é o IV mais conhecido e utilizado em estudos de caracterização e monitoramento da vegetação. Outros índices de vegetação também podem ser utilizados, como o Savi (IV ajustado pelo solo) e o EVI (IV avançado). Pesquisas indicam que o índice de vegetação que utiliza uma relação entre o infravermelho e o chamado rededge (borda do vermelho) é bastante promissor para o mapeamento do algodoeiro.

Figura 1 - Relação entre a altura do algodoeiro e o índice de vegetação NDVI. Chapadão do Céu/GO - 2015
Figura 1 - Relação entre a altura do algodoeiro e o índice de vegetação NDVI. Chapadão do Céu/GO - 2015

Além disso, essa técnica de mapeamento de índice de vegetação e geração de mapa de aplicação em VRT pode ser aplicada em adubação nitrogenada no milho, maturador na cana, identificação de falhas para análise de replantio de culturas perenes (seringueira, eucalipto, laranja) e semiperenes (cana-de-açúcar), mapeamento de plantas daninhas resistentes, identificação de zonas de manejo diferenciado, ou seja, em atividades que auxiliam o processo de decisão.

Sensores multiespectrais Yara N-Sensor ALS (acima) e Trimble GreenSeeker RT 200 (abaixo) foram instalados em partes fixas do pulverizador.
Sensores multiespectrais Yara N-Sensor ALS (acima) e Trimble GreenSeeker RT 200 (abaixo) foram instalados em partes fixas do pulverizador.

USO DE SENSORES

A forma mais prática do agricultor obter os mapas de índice de vegetação é pelo uso de sensores instalados nas máquinas, coletando dados enquanto fazem pulverizações, frequentes na cultura do algodoeiro. É uma operação simples como no mapeamento da produtividade utilizando colhedoras combinadas, a qual alguns agricultores já estão familiarizados. Há vários fabricantes de sensores comerciais com representação no Brasil. Alguns fabricantes indicam em outros países a instalação desses sensores nas barras dos pulverizadores. Porém, não é recomendado esse procedimento de instalação em pulverizadores aqui no Brasil, principalmente pelo fato das operações em campo cruzarem terraços e pela presença de elevada rugosidade do terreno ou de obstáculos (buracos, tocas de tatu etc). A irregularidade do terreno afeta a estabilidade da barra do pulverizador, que por sua vez altera o posicionamento do sensor em relação ao dossel. Essa variação de posição causa a variabilidade da leitura do índice de vegetação, em função do mau posicionamento do sensor e não pela variabilidade no crescimento da cultura. O ideal, então, é adaptar a instalação do sensor diretamente no chassi do pulverizador, amenizando esse problema.

O mapa de NDVI (índice de vegetação) proveniente do sensor multiespectral possui uma aparência como a ilustrada na Figura 4. Esse mapa foi obtido na mesma área e momento da imagem multiespectral da Figura 2. A etapa seguinte no uso da técnica é a interpolação desses valores no talhão. Há duas recomendações na interpolação: uso somente de três classes nos mapas (legenda); e uso de células com dimensões equivalentes ao tamanho da barra do pulverizador (exemplo 30mx30m). Essas três classes do mapa de IV poderão ser nomeadas zonas de manejo do regulador de crescimento pelo índice de vegetação contendo valores baixos, médios e altos. Zonas de elevado índice de vegetação (NDVI) irão conter plantas de algodoeiro com maior altura, conforme comprovado pela Figura 1, assim, são zonas nas quais deverão ser aplicadas doses maiores do regulador de crescimento. Zonas de menor índice de vegetação são aquelas que deverão receber uma dose menor do regulador de crescimento, permitindo um maior desenvolvimento da planta e, até, dependendo de sua situação fenológica, não aplicar regulador de crescimento, ou dose zero. Vale ressaltar que mapas com muitas classes são mais difíceis de efetivo estabelecimento das doses em campo, assim como causam uma sobrecarga maior ao sistema eletrônico de controlador de vazão do pulverizador autopropelido. O uso de células com dimensões menores às da barra do pulverizador não faz sentido, em função do ponto de instalação do GPS ser no centro transversal da cabine.

O momento da obtenção dos mapas do índice de vegetação dependerá do momento da recomendação da aplicação do regulador de crescimento. Para cada aplicação do insumo é recomendável que seja feito um novo mapeamento desse índice. É recomendável também que o espaço temporal entre a aquisição de dados e a sua aplicação em campo não ultrapasse dez dias, uma vez que há crescimento diário das plantas de algodoeiro. É comum entre três a cinco aplicações de regulador de crescimento no algodoeiro, iniciando-se aos 25-35 DAE e se estendendo até aos 120-140 DAE.

Figura 3 - Mapa bruto de pontos de NDVI (passadas a cada 30m) obtido pelo sensor instalado no pulverizador
Figura 3 - Mapa bruto de pontos de NDVI (passadas a cada 30m) obtido pelo sensor instalado no pulverizador

OBTENÇÃO DO MAPA DE PRESCRIÇÃO EM VRT

A partir dos mapas do índice de vegetação (NDVI) é necessária a recomendação das doses do insumo e elaboração do mapa de prescrição (Figura 4), ou aquele mapa o qual será levado ao controlador eletrônico do pulverizador. No Brasil não é comum pulverizadores equipados com injeção direta de defensivos ou pulverizadores equipados com válvulas PWM individuais nos bicos. Sendo assim, a variação da dose do regulador de crescimento ou outro insumo pulverizado é realizada pela variação da taxa de aplicação. Mas há um problema ao variar a dose do insumo proporcionalmente à variação da taxa de aplicação: a alteração do tamanho de gota, deposição e espalhamento. Isso ocorre porque o aumento da taxa de aplicação é realizado pelo aumento da pressão no circuito hidráulico, causando a diminuição do tamanho de gota e podendo levar a elevada perda por deriva. Dessa forma, mesmo não sendo o ideal para a aplicação em VRT é possível sua aplicação com equipamentos que possuem sistema de variação da pressão. Entretanto, deve haver pouca variação da taxa de aplicação (20%), além do uso de ponta hidráulica que mantenha o tamanho de gota o mais estável possível.

Exemplo de sensores Trimble GreenSeeker RT 200.
Exemplo de sensores Trimble GreenSeeker RT 200.

A recomendação agronômica das doses do regulador de crescimento é realizada de maneira tradicional, normalmente adotada em campo. Ou seja, por visitas nas “manchas” agora mapeadas, determinadas pelas zonas de manejo do índice de vegetação. A diferença é que, normalmente, o técnico em campo adota como referência para definição de dose uniforme as “manchas” com plantas de menor desenvolvimento. Enquanto a utilização da tecnologia em VRT será recomendada dose específica para cada zona de manejo estabelecida (baixo, médio e alto NDVI). Assim, a determinação das doses para a aplicação em VRT deve tramitar pela visitação em campo nas zonas de manejo, seja utilizando um GPS para navegação ou até mesmo pelo simples uso de um mapa colorido impresso. As doses então são associadas às taxas de aplicação no mapa de prescrição via software de SIG. Qualquer software dessa categoria realiza essa operação, mas recomenda-se utilizar aquele que foi comercializado junto ao controlador eletrônico do pulverizador (“monitor”).

Figura 4 - Mapa de prescrição contendo as três taxas de aplicação regionalizadas pelo NDVI
Figura 4 - Mapa de prescrição contendo as três taxas de aplicação regionalizadas pelo NDVI

RESULTADOS DA APLICAÇÃO EM VRT

Em experimentos de campo na “Região dos Chapadões” em anos anteriores já foi possível observar a mesma tendência de resultados alcançados na safra atual do algodoeiro 2014/15. Foi possível uma economia média de 8,55% do ingrediente ativo cloreto de mepiquat. Entretanto, não é essa a grande vantagem do uso de VRT para esse insumo, pois a porcentagem do custo desse insumo sobre o custo total é pequena, mas sim a homogeneização da altura do algodoeiro, beneficiando a produção, reduzindo o apodrecimento de maçãs e facilitando a colheita. Na safra anterior, a variabilidade da altura das plantas de algodoeiro de todas as aplicações em VRT baixou de 15% para 6,6% (CV%), impactando na equivalência estatística sobre a produtividade da cultura em todos os pontos de controle. Com informações da safra corrente, a Figura 5 ilustra a variação da altura das plantas antes e após a primeira aplicação do regulador de crescimento no algodoeiro. O coeficiente de variação da altura das plantas entre os blocos de controle pela primeira aplicação do regulador caiu de 12,4% para 7,3%, uniformizando melhor o talhão.

Figura 5 - Relação entre o índice de vegetação NDVI e a altura das plantas em todos os blocos experimentais antes e após a primeira aplicação do regulador de crescimento no algodoeiro
Figura 5 - Relação entre o índice de vegetação NDVI e a altura das plantas em todos os blocos experimentais antes e após a primeira aplicação do regulador de crescimento no algodoeiro

Os representantes comerciais dos sensores que possibilitam a obtenção de índices de vegetação normalmente oferecem esses equipamentos para a aplicação em VRT de doses de nitrogênio, pois seus fabricantes os desenvolveram para essa finalidade. Sendo essa aplicação também perfeitamente possível no algodoeiro, embora, em função do espaçamento normalmente maior e desenvolvimento vegetativo inicial lento, em comparação ao milho ou trigo, o algodoeiro dos dez aos 20 dias após a emergência (DAE) possui pequeno índice de área foliar. Portanto, em leituras nessa fase o sensor captará maior reflectância do solo do que das plantas, diminuindo o valor do NDVI. Fato que dificulta a sua adoção em aplicações de fertilizantes nitrogenados em VRT realizadas até os 20 DAE, ficando restrito à adoção na segunda aplicação desses fertilizantes, em ocasiões em que essa é adotada.

Apesar desses sensores comerciais não serem projetados para a finalidade de aplicação de regulador de crescimento em algodoeiro em taxa variável, seu uso apresenta resultados significativos, como demonstra pesquisas realizadas pelo grupo de estudos em agricultura de precisão da UFMS, Campus de Chapadão do Sul. Esses sensores são atualmente pouco explorados pelos agricultores e consultores com essa finalidade, pelo fato dessas pesquisas serem recentes. Apesar disso, essa técnica já foi adotada em lavouras comerciais por cotonicultores que apresentam perfil de adoção precoce em tecnologias.

Mais um exemplo do uso de sensores multispectrais utilizados para aplicações localizadas em outras culturas.
Mais um exemplo do uso de sensores multispectrais utilizados para aplicações localizadas em outras culturas.

Obtenção dos mapas do índice de vegetação

Há três formas de se obter esses índices fenológicos da área produtiva: imagens de satélite, fotografia aérea multiespectral ou pelo uso de sensores instalados em máquinas. Mas, há dois problemas críticos para o uso de imagens de satélite na aplicação em VRT no algodoeiro cultivado no Brasil: cultivo em um período onde há elevada intensidade de nuvens, inutilizando as imagens; e pequeno período de tempo para disponibilização e processamento das imagens antes do momento ideal de aplicação de regulador em campo.

A fotografia aérea multiespectral possui vantagem sobre o uso de imagens de satélite, uma vez que a disponibilidade do mapa de IV pode ser alcançada no dia seguinte ao voo, podendo desse ser planejado para o dia mais adequado. Mas a disponibilização do mapa do índice de vegetação para o produtor tende a ser realizada por uma empresa especializada, pela demanda de equipamentos, softwares e muito treinamento. A Figura 2 ilustra uma imagem de um campo de algodão em Chapadão do Céu (GO). Essa imagem multiespectral foi obtida pelo uso de uma câmera Tetracam instalada em um Vant (veículo aéreo não tripulado). É possível identificar manchas em função da variação do tom de cores, mais escuro ou mais claro. Permitindo obter a variabilidade do índice de vegetação e a relação deste com o enfolhamento e a altura da planta. Em fotografias aéreas a resolução espacial é variável pela altura de voo. Entretanto, não faz sentido uma resolução espacial extremamente detalhada, como milímetros, ou mesmo centímetros, enquanto que o pulverizador na aplicação VRT possui barra de 30m e com significativo tempo de resposta (tempo para mudar a dose no bico). O planejamento de voo para uma resolução espacial de 1m é suficiente. Essa definição diminui o número total de fotos necessárias, facilitando o processamento e diminuindo o custo da operação. Indica-se uma sobreposição mínima de 75% entre as fotos, pois caso contrário se tornará impossível mosaicar (sobrepor) as imagens no meio do talhão por falta de pontos de controle. Independentemente de qual a máquina fotográfica utilizada, todas elas são sensores passivos, ou seja, dependentes da luz do sol para operarem. Recomenda-se o sobrevoo no talhão em condições do tempo que permitam luminosidade plena.

Figura 2 - Imagem multiespectral sobreposta com resolução espacial de 0,1m do talhão de algodoeiro obtido pela câmera Tetracam® instalada em um Vant
Figura 2 - Imagem multiespectral sobreposta com resolução espacial de 0,1m do talhão de algodoeiro obtido pela câmera Tetracam® instalada em um Vant


Fábio Henrique Rojo Baio, Aguinaldo José Freitas Leal, Danilo Carvalho Neves, Heloísa Bueno de Souza, Diego Lima Gasparelli, UFMS/Chapadão do Sul/MS


Artigo publicado na edição 154 da Cultivar Máquinas. 

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