Aplicação de técnicas de agricultura de precisão

Aplicação de técnicas de agricultura de precisão

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Marcelino João Knob

Santa Maria, RS, Brasil 2006

Por Marcelino João Knob

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia

Agrícola, Área de Concentração em Mecanização Agrícola, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Agrícola.

Orientador: Prof. Dr. José Fernando Schlosser

Santa Maria, RS, Brasil 2006

Knob, Marcelino João, 1977-

K72a

Aplicação de técnicas de agricultura de precisão em pequenas propriedades; por Marcelino João Knob; orientador José Fernando Schlosser. – Santa Maria, 2006. 129 f. : il.

Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Santa

Maria,Centro de Ciências Rurais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, RS, 2006.

1. Engenharia agrícola 2. Agricultura familiar 3.

Máquinas agrícolas 4. Variabilidade espacial 5. Georeferenciamento por GPS I. Schlosser, José Fernando I. Título

Ficha catalográfica elaborada por Luiz Marchiotti Fernandes – CRB 10/1160 Biblioteca Setorial do Centro de Ciências Rurais/UFSM

© 2006 Todos os direitos autorais reservados a Marcelino João Knob. A reprodução de partes ou de todo deste trabalho é permitida desde que citado o autor como fonte da referência. Endereço: Núcleo de Ensaios de Máquinas Agrícolas – NEMA, Campus Universitário da UFSM, Bairro Camobi, Santa Maria, RS, 97105-900. Fone (0xx) 5 3220.8175; E-mail: knob@mail.ufsm.com.br _

Universidade Federal de Santa Maria

Centro de Ciências Rurais Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola

A Comissão Examinadora, abaixo assinada, Aprova a Dissertação de Mestrado

Elaborada por Marcelino João Knob

Como requisito parcial para obtenção de grau de Mestre em Engenharia Agrícola

José Fernando Schlosser, Dr. (Presidente/Orientador)

_ Marcos Alves dos Reys, Dr. (UFSM)

_ Airton dos Santos Alonço, Dr. (UFSM)

Santa Maria, Fevereiro de 2006.

“Pelo menos por mais cem anos temos de simular para nós e para os demais que o justo é injusto e o injusto é justo, pois o injusto é útil e o justo não o é.

Avareza, usura e precaução ainda têm de ser nossos Deuses por um pouco mais.”

Lorde Keynes

Dissertação de Mestrado

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola Universidade Federal de Santa Maria

APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE AGRICULTURA DE PRECISÃO EM PEQUENAS PROPRIEDADES AUTOR: MARCELINO JOÃO KNOB ORIENTADOR: JOSÉ FERNANDO SCHLOSSER Santa Maria, 24 de Fevereiro de 2006.

A adoção de técnicas associadas à agricultura de precisão encontra grande limitação devido ao seu elevado custo implantação, nem sempre garantindo o retorno esperado. Entre as conseqüências deste elevado custo está a restrição do uso dessa tecnologia em pequenas propriedades, caracterizadas pela agricultura familiar. O presente trabalho inicialmente aborda um estudo bibliográfico sobre o retrato da situação da agricultura familiar no Brasil e apontando para enfoques regionais. Complementam este estudo um diagnóstico sobre a frota de máquinas agrícolas existente e os índices de mecanização nas diversas regiões do Rio Grande do Sul, levando à reflexão sobre o papel da indústria de máquinas agrícolas para pequenas propriedades. O trabalho foi dedicado à aplicação de técnicas de agricultura de precisão em uma pequena propriedade, onde se preocupou em gerenciar uma área de 10,9 hectares com ferramentas e tecnologia de informação mais adequada ao perfil agrosocioeconômico do produtor. Para atender este proposto, os objetivos específicos foram: a) identificar a variabilidade espacial horizontal dos atributos de solo através de mapas de fertilidade; b) aplicar fertilizantes em diferentes doses por zonas de manejo; c) medir resistência à penetração do solo e clorofila na folha de trigo; d) confeccionar mapa de produtividade; e) apontar os custos de produção e elaborar mapa de receita líquida da cultura do trigo; e f) avaliar o desempenho operacional das máquinas agrícolas através de rastreamento por GPS. Entre os principais resultados, encontrou-se variabilidade horizontal dos teores de fósforo e potássio no solo e de clorofila no trigo; foi possível aplicar diferentes doses de fertilizantes utilizando semeadora e distribuidor centrífugo de taxa fixa. A produtividade média de trigo na área foi de 2427 kg.ha-1, oscilando entre 1915 e 3151 kg.ha-1. Considerando a relação produtividade e custo, a receita líquida variou de R$ 14,0 a 358,0 por hectare e em média R$ 183,48 por ha. O cruzamento individual entre modelos digitais evidenciou correlação de 48,6% entre produtividade e receita líquida. De uma forma geral, as ferramentas de agricultura de precisão podem ajudar ao produtor a conhecer melhor e mais detalhadamente cada parcela de sua área destinada à atividade agrícola, permitindo aumentar a eficiência produtiva através do manejo e do uso racional dos insumos, diminuindo custos, e por vezes, aumentando a produtividade.

Palavras-chave: agricultura familiar, máquinas agrícolas, variabilidade espacial, georreferenciamento por GPS.

Master Dissertation

Agricultural Engineering Post-Graduation Course Federal University of Santa Maria

APPLICATION OF PRECISION AGRICULTURE TECHNIQUES IN SMALL FARMERS AUTHOR: MARCELINO JOÃO KNOB ADVISER: JOSÉ FERNANDO SCHLOSSER Santa Maria, February 24, 2006.

The adoption of precision agriculture techniques finds great limitation because of the high cost, not always guaranteeing the expected economic return. Among the consequence of this elevated cost it is the restriction use of this technology in small farmers, characterized by the family farm. The present work approaches a bibliographical study about the situation of the family farm in Brazil, pointing to regional focuses. In order to complement this study was made a diagnosis on the existing agricultural machines park and the mechanization used intensity in the state of Rio Grande do Sul, aiming a reflection about the role of the agricultural machine industries for small farmers. This work was dedicated to apply precision agriculture techniques in a small farmer where an area of 10,9 hectares was managed with precision agriculture tools and appropriate information technology to the socioeconomic farmer profile. In order to reach this general objective it was proposed the following specific objectives: a) to identify the horizontal spatial variability of the soil attributes through fertility maps; b) to apply fertilizers in different doses for each handling zones; c) to measure soil resistance to penetration and wheat leaf chlorophyll; d) to make yield map; e) to take note of production costs and to elaborate liquid revenue map for wheat culture; f) to evaluate performance of agricultural machines using GPS tracker. As some results, it was found horizontal spatial variability in soil for phosphorus and potassium and chlorophyll in wheat leaf; it was possible to apply different quantities of fertilizer using seeding and centrifugal broadcaster spreaders without automatic variable rate. In this area, the average of wheat yield was 2427 kg.ha-1, changing from 1915 to 3151 kg.ha-1. Considering the relationship between productivity and production costs, the liquid revenue varied from R$ 14,0 to 358,0 per hectare and had average of R$ 183,48 per ha. The individual crossing among digital models evidenced correlation of 48,6% between productivity and liquid revenue. In general way, precision agriculture tools can help the farmer to know better and more precisely each part of area destined to agricultural activity. It allows to increase the production efficiency through a better soil handling and rational use of the inputs, reducing costs, and other times, increasing productivity.

Keywords: family farm, agricultural machines, spatial variability, global-positioningreference.

estabelecimentos familiares, área ocupada e valor bruto da produção21
Figura 2 - Índice de mecanização e frota de tratores no Brasil31
nos anos de 1980 1985 e 19963
Figura 4 - Meso-regiões geográficas do estado do Rio Grande do Sul, segundo IBGE34
Figura 5 - Ciclo das tecnologias e máquinas envolvidas na Agricultura de Precisão46
Figura 6 - Esquema ilustrativo das formas e equipamentos de aplicação à taxa variável49
produtividade52

Figura 1 - Agricultores Familiares: Participação percentual das regiões no número de Figura 3 - Número de tratores segundo classe de potência no Estado do Rio Grande do Sul Figura 7 - Unidades de manejo estabelecidas com informações baseadas no mapa de

em malha regular5
agricultura de precisão evidenciando a coleta de subamostras em cada ponto5
Figura 10 - Ferramentas utilizadas na coleta de solo56
cones de penetrômetros e penetrógrafos58

Figura 8 - Exemplos de amostragem de solo: aleatória e amostragem sistematizada Figura 9 - Grade de pontos para coleta de amostras de solo no sistema preconizada pela Figura 1 - Dimensões padronizadas pela recomendação ASAE R313.2 para hastes,

Figura 13 - Variograma típico de um atributo obtido por amostragem georeferenciada65
Figura 14 - Fuso da projeção Universal Transversa de Mercator67
Figura 15 - Constelação de satélites de GPS em órbita em torno do Globo Terrestre68
Precisão para Pequenas Propriedades72

Figura 12 - Espectro de clorofila em 2 regiões de comprimento de onda para folhas A e B..61 Figura 16 - Mapa de localização da área geográfica da área do projeto Agricultura de

levantado por GPS de navegação73
Figura 18 - Malha de amostragem do solo de um ponto por hectare75
penetrometria a campo78

Figura 17 - Mapa da área da propriedade em Cerro Largo onde foi realizado o projeto Figura 19 - Penetrômetro digital georeferenciado DLG modelo PNT-2000 e operação de

Teor de Clorofila79

Figura 20 - Malha de amostragem de 50 x 50 m para determinação do Índice de Cone e

navegação para localização de pontos georeferenciados80

Figura 21 - Clorofilômetro digital utilizado nas avaliações de clorofila no trigo e GPS de

comparativa do teor de clorofila no trigo80

Figura 2 - Malha de amostragem de 50 x 50 m e de 25 x 25 m para determinação

na área experimental81
acondicionadas em embalagens individualizadas82
Figura 25 - Janela de abertura do software de gerenciamento rural CR-Campeiro 5®83
valores fornecidos pelo laudo da análise do solo8

Figura 23 - Malha hexagonal com 2 pontos para amostragem de produtividade de trigo Figura 24 - Corte das espigas de trigo maduras num quadro de 50 cm de lado e Figura 26 - Modelo digital da concentração de fósforo, em mg.L-1, gerado a partir dos

valores fornecidos pelo laudo da análise do solo89
Figura 28 - Modelo digital do pH em água (acidez do solo) da área experimental89

Figura 27 - Modelo digital da concentração de potássio, em mg.L-1, gerado a partir dos Figura 29 - Modelo digital do percentual de saturação de bases em CTC pH7 da área experimental .........................................................................................................90

da área experimental92
adicional93

Figura 30 - Modelo digital da concentração de Alumínio + Hidrogênio (cmol.L-1) do solo Figura 31 - Zonas de manejo com diferentes doses de adubação fostafata e cloretada para a cultura de soja e rastreabilidade do descolamento da aplicação a lanço da dose

georeferenciado na área experimental95

Figura 32 - Mapa do índice de cone médio determinado com penetrômetro digital

na área experimental96

Figura 3 - Perfil da resistência à penetração na camada de 0 a 500 m determinado Figura 34 - Fotografia da área experimental de soja na fase de enchimento de vagem, mostrando as conseqüências da estiagem que comprometeram a produtividade..96

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