A
Agricultura de Precisão consiste de um ciclo de análise
da produtividade do solo (através da colheita), análise
das características do solo (através de coleta de
amostras ou imagens de satélite), controle preciso da aplicação
de insumos e correção da terra e controle preciso
da plantação e da aplicação de agrotóxicos.
As vantagens de sua aplicação são muitas
como: (a) economia de insumos agrícolas (agrotóxicos,
fertilizantes, corretivos agrícolas); (b) aumento da produtividade
(devido à otimização dos recursos do solo)
e (c) sustentabilidade da terra em longo prazo, explorando-a de
forma otimizada e não depredadora. Estas vantagens são
comprovadas no campo científico e prático. Experimentos
comprovaram aumentos de produtividade de 20% a 29%, e economias
de 13% a 23% de insumos agrícolas, com relação
a médias nacionais. A Figura 1 mostra simplificadamento
os ciclos de agricultura convencional e Agricultura de Precisão.
Figura 1 - Ciclo de Agricultura de Precisão
A
incorporação da tecnologia da informação
na produção e práticas agrícola começou
no inícios da década de 80, e recentemente tem se
aumentado sensivelmente. Apesar desta tecnologia não ser
nova, tem-se experimentado uma quantidade de informações
disponível e uma variedade de informações
muito maior do que se imaginava no inicio do processo. Esta aplicação
de tecnologia na agricultura tem se identificado pelo termo, "agricultura
de precisão". Varias são as definições
para o termo agricultura de precisão, a mais usada foi
definida por Balstreire, (1998) da seguinte forma "um conjunto
de técnicas que permite o gerenciamento localizado das
culturas"; ou "uma estratégia de gerenciamento
que se utiliza da tecnologia da informação para
coletar dados de múltiplas fontes, afim de auxiliarem nas
decisões relacionadas a plantação" (Steven
T. Sonka, 1997).
Segundo Sonka et al. (1997), a agricultura de precisão
se divide em três componentes, aquisição de
dados,analise dos dados e implementação de uma política
de gerenciamento, baseada nas informações e janelas
de tempo adequadas. Fatores com clima são gerenciados em
escalas maiores que fatores com fertilidade e distribuição
de pragas, estes sim são abordados pelos componentes da
agricultura de precisão.
AGRICULTURA DE PRECISÃO E O GERENCIAMENTO AGRÍCOLA
Os avanços na tecnologia da informação e
sua aplicação na produção agrícola,
que são aqui chamados de agricultura de precisão,
estão criando uma mudança no processo decisório
da administração agrícola. Segundo Sonka
et al. (1997), essas mudanças dependiam do avanço
nas tecnologias, que hoje são realidade, pois em 1997 sensores
e atuadores não tinham os preços atraentes e a facilidade
que têm-se atualmente. Mesmo assim o futuro previsto por
Sonka et al. (1997) pode não ser a realidade de hoje, visto
que os processos não estão totalmente aprimorados
e muito do que encontramos nas fazendas modernas são esforços
isolados para melhorar algumas partes do processo produtivo.
Inúmeras escalas podem caracterizar a colheita atualmente,
sendo vistas como um fluxo contínuo de informações
desde a planta como objeto individual, passando por campos, fazendas
e regiões. Lewin-Kolb propôs um modelo de hierarquias
contínuas para estudar fenômenos complexos como quantidade
de pesticidas e a diversidade do "agroecosistema" (Olson
et al., 1995). Este modelo considera esta continuidade numa espiral
espacial ascendente, começando nos talhões e indo
até a esfera geográfica nacional. A medida que move-se
para cima na espiral, passa-se de planta individuais para campos
e regiões, conforme Figura 2.
Figura 2- modelo das hierarquias continuas
Fresco et al (1995) mostra a necessidade de relacionar os fenômenos
que ocorrem em todos os níveis, para determinar a escala
ótima em que cada processo deve ser estudado. Por exemplo,
se a população de uma determinada planta depende
de pequenas variações das propriedades químicas
e físicas do solo, a variação da taxa de
plantio requer tanto informações adequadas quanto
um hardware igualmente adequado, sendo capaz de variar a taxa
para cada centímetro do solo. Em uma escala maior, subindo
a espiral, têm-se a necessidade da informação
do clima, em tempo real, para prover irrigação.
O que mais anima os proprietários e que mostra o maior
potencial imediato para agricultura de precisão, é
o gerenciamento de pequenas áreas. A habilidade de repetidamente
localizar um talhão especifico e dele medir a produtividade
e o rendimento financeiro, prove uma oportunidade de otimizar
a produtividade e o lucro para cada área. Subdividir o
campo em pedaços menores e gerenciáveis, o torna
economicamente e ambientalmente sustentáveis.
Os produtores ao tentarem controlar áreas menores, esbarram
na lei do limite. Para cada talhão dado, ano após
ano, os fatores limitantes podem mudar: nutrientes disponíveis,
doenças, pragas, clima. De fato, o fator limite, pode atuar
mesmo durante o crescimento da plantação. Para poderem
decidir sobre o gerenciamento do talhão, os produtores
devem estar atentos ao fator limitante de cada talhão e
serem capazes de modificar as técnicas aplicadas na mesma
escala. Ainda, assim o que determina é o custo desta informação,
pois a tecnologia disponível existe. Assim, muitas vezes
é possível utilizar a informação,
mas o custo é proibitivo, ou então é mais
fácil levantar a informação que efetivamente
utilizá-la.
INFORMAÇÃO GEORREFERENCIADA
A georreferência se refere aos dados baseados em informações
geográficas. Esta ênfase espacial implica em uma
nova maneira de olhar a informação agrícola
e a variabilidade dos locais de plantio. A comparação
de dados de locais específicos, os quais são obtidos
usando os métodos de agricultura de precisão, será
umas das técnicas mais importantes no melhoramento do gerenciamento
das propriedades.
O valor da informação para a agricultura de precisão
aumenta quando as camadas de dados podem ser referenciadas espacialmente
entre elas. O registro destes dados simultaneamente será
critico quando os espaços de gerenciamento tornem-se menores
e mais precisos se tornarem os dados. Espera-se que a referência
dos dados aos locais possibilite a que diferentes tipos de informação
de um mesmo local sejam comparáveis e qualitativamente
analisáveis para múltiplos locais. Por exemplo,
dados físicos do solo podem ser comparados com dados dos
sensores de colheita (produtividade), dados sobre irrigação,
aplicação de pesticidas, etc.
SISTEMAS GPS E AGRICULTURA DE PRECISÃO
Não se pode falar em dados georreferenciados sem falar
no sistema GPS, descrito anteriormente. O uso do GPS permite associar
a informação de latitude e longitude aos dados obtidos
de um local específico do campo. Também é
usado largamente para guiar a navegação pelo campo,
provendo ao produtor a possibilidade de revisitar um determinado
local, afim de comprovar a eficácia do gerenciamento escolhido.
Assim o GPS se torna um componente essencial para a maioria das
aplicações de agricultura de precisão baseadas
em mapeamento do solo. Ainda as aplicações de sensoriamento
em tempo real e posicionamento em tempo real podem usufruir do
sistema GPS.
O uso deste recurso tende a crescer exponencialmente nos próximos
anos, e não apenas na agricultura, mas também em
outras setores. As limitações do uso do GPS não
provem diretamente de sua precisão normal, mas de situações
onde o sinal é degradado, seja pelo governo americano ou
por condições climáticas. Existem ainda problemas
relacionados com a velocidade de aquisição e correção
do sinal, que ainda devem ser superados, mas para evoluir a situação
atual, de pouco de desenvolvimento, estes problemas não
serão proibitivos.
GIS (GEOGRAFICAL INFORMATION SYSTEM) E SOFTWARE DE MAPEAMENTO
Os dados geográficos digitais que podem ser armazenados,
analisados e mostrados de diferentes maneiras, formam o núcleo
da agricultura de precisão. Os pacotes de software que
são usados para manusear estes dados chamados GIS, sistema
de informações geográficas, estão
disponíveis em uma gama de capacidades e custos, mas todos
apresentam a capacidade de mostrarem graficamente dados.
Estes sistemas variam de simples mostradores de mapas até
sistemas complexos capazes de analisar e integrar diferentes tipos
de dados de diferentes bases de dados. Uma limitação
comercial destes produtos é a relação espacial
entre as camadas de dados, relação esta que não
pode ser quantificada, apenas constatações visuais
podem ser obtidas. Esta limitação está sendo
mudada pelos fabricantes de software que estão desenvolvendo
programas com todas as funcionalidades, tornando-os mais fáceis
de usar e possibilitando ao usuário observar esta relação
entre as camadas de informações.
SISTEMA DE MAPEAMENTO DE COLHEITA
Os sistemas de mapeamento da colheita são capazes de armazenar
as informações relativas à produtividade
durante o processo da colheita, georreferenciando os dados e adicionando
as características da safra colhida. Os mapas resultantes
mostram explicitamente as áreas de variação
de produtividade, como a produtividade é o fator determinante
nas decisões de gerenciamento, estes mapas são desejados
para ratificar as decisões de gerenciamento e manejo do
campo.
Desde 1992, a colheita de grãos tem sido mapeada nos EUA
usando sensores de massa e sistemas GPS para armazenar a posição.
Estes sensores medem a umidade dos grãos, a mistura dos
tipos de grãos e a colheita por área, determinado
a quantidade de grãos da produtividade por acre. Baseado
neste sistema a Massey Ferguson possui um sistema GIS de gerenciamento
de produtividade no campo, que abrange todas as fases da plantação
e se torna um dos completos do mercado.
TÉCNICAS DE TAXA VARIÁVEL
A agricultura de precisão foi pioneira na indústria
norte americana na utilização do conceito de taxa
variável (VRT - Variable-Rate Technology). Os aplicadores
de insumos a taxa variável variam entre espalhadoras de
sementes, espalhadores de fertilizantes (adubadeiras), pulverizadores
de pesticidas e os espalhadores de corretivos (calcalhadeiras),
este abordados neste projeto. Os VRTs são controles especializados,
que variam a quantidade de material depositado, concentração
do insumo ou ainda proporção entre diferentes materiais.
Os VRTs são projetados de maneira a atender o insumo que
será controlado e a fonte de informação utilizada
para as taxas locais, podendo ser esta fonte de informação
das seguintes maneiras:
1. Baseadas em mapas, sendo necessários o georreferenciamento
por sistema GPS/DGPS e uma unidade de comando que armazene esta
informações para o plano de aplicação
de insumos em cada local ser atendido, ou
2. Baseados em sensores, que não necessitam do georreferenciamento,
porém incluem sistemas em tempo real de analise da informação
e comando, para cada local que vai sendo adentrado.
Historicamente os métodos de taxa variável foram
introduzidos pela indústria nos meados dos anos 80. O nitrogênio,
fósforo e o potássio tinham sua taxa de aplicação
variada em aplicadores comercias, com a quantidade baseada em
um levantamento prévio. Esse mapeamento era, e ainda é,
feito atualmente com amostra de partes do solo e posterior interpolação
dos dados. As máquinas eram equipadas com VRTs para controlarem
a quantidade de insumos que eram depositados. Existe uma pequena
variação no uso de VRTs para corretivos e agrotóxicos,
no caso dos corretivos o levantamento do solo é essencial,
já para os agrotóxicos pode-se optar por sistemas
de visão em tempo real.
Os proponentes da metodologia de monitoramento em tempo real com
sensoriamento observaram que as condições do solo
e da colheita são menos constantes que os dados constatados
pelo levantamento mapeado. Os sistemas GPS/DGPS limitam-se a uma
amostra por segundo, o que limita a ação do controle
a uma ação por segundo. Os sistemas em tempo real
oferecem alguns benefícios sobre o sistema de mapeamento,
pois é direta e continua a relação medição
e atuação, reduzindo a área não amostrada.
O mapeamento é baseado em um número limitado de
amostras, podendo gerar um erro nas localidades estimadas. Apesar
disso o sistema baseado em sensores é utilizado para alguns
casos onde os requisitos são mais apurados, pois muitas
vezes o custo não justificaria a adoção deste
método.
VRTs com sensores são utilizados em equipamentos agrícolas
para:
- variar a aplicação de amônia anídrica,
em resposta as variações do solo.
- variar a aplicação de sementes, população,
em resposta as propriedades do solo.
- variar a aplicação de herbicidas, em resposta
as variações de pragas na lavoura.
- variar a aplicação de nitrogênio, em resposta
aos níveis de nitrogênio no solo.
Os sistemas baseados em mapas são empregados em aplicações
de alto volume, que corresponde especificamente a correção
do solo, antes do plantio, com fósforo e potássio.
Apesar disto este método também está disponível
para insumos citados acima.
Os custos para automatização deste processo não
são proibitivos, porém deve-se atentar para a gama
de funções que podem ser requisitadas. Basicamente
os VRTs representam uma interface entre hardware e software, porém
este conjunto deve ser capaz de receber e processar os dados vindos
dos sistema GPS/DGPS, integrando com as informações
mapeadas. Os requisitos podem então crescer conforme o
grau de sofisticação e complexidade do sistema.
Podem ser incorporados múltiplos insumos, para casos de
aplicação de mais um tipo de agrotóxico,
ou ate mesmo um sistema GPS/DGPS embutido no produto. Alem de
todas essas variações, os custos devem ser levantados
considerando o custo para o mapeamento do solo, treinamento do
pessoal de operação e ainda custo de desenvolvimento
de novas tecnologias, quando necessário.
SENSORES DE SOLO
Moran et al (1996) conclui que as informações dos
sensores de solo são necessárias para levantar dos
dados de mistura do solo, nitrato de nitrogênio, compactação,
textura, salinidade, resíduos da colheita, número
de sementes, etc. Estes parâmetros, juntamente com o PH
do solo e a quantidade de fósforo e potássio não
podem ser levantados por sensores remotos, porém os dados
em tempo real que os sensores de solo disponibilizam não
são factíveis com os mapeamentos via satélite
ou avião.
Sensores para medir a condutividade do solo, nível de nutrientes
e mistura do solo já foram desenvolvidos, juntamente com
sensores de quantidade de nitrato. Na universidade de Pordue,
em 1996 já se falavam em sensores em tempo real para textura
e compactação do solo, porém estes métodos
ainda não são realidade no Brasil. Quando falamos
em agricultura de precisão usando VRTs, deve-se sempre
pensar em mapeamento por GPS e apenas em alguns casos, raros,
aplicação de agrotóxicos em tempo real.
SENSORES REMOTOS
Os métodos remotos consistem em aviões ou satélites;
que é um potencial importante na agricultura de precisão
para aquisição de dados. Apesar disto melhorias
são necessárias para os sensores remotos entregarem
a precisão devida a pratica agrícola, mas desde
os experimentos de Colwell em 1956 muito se evoluiu e espera-se
que logo os satélites sejam mais atuantes no planejamento
da produção agrícola.
EFEITOS DA POPULARIZAÇÃO DA AGRICULTURA
DE PRECISÃO
A agricultura de precisão tem chamado atenção
nos últimos tempos, pelo fato de afetar não apenas
os fatores diretamente relacionados com a agricultura, mas por
influenciarem a estrutura agrícola como um todo, abrangendo
os trabalhadores rurais e o meio ambiente.
EFEITOS NOS EMPREGOS RURAIS
Como toda modernização de processos esta também
influi nas pessoas a volta. Mas diferente da indústria,
onde muitas vezes a máquina substitui o homem, no campo
os processos de agricultura de precisão estão gerando
novos ramos para diversas atividades existentes.
O trabalhador rural terá de se adaptar as novas técnicas
de manuseio das máquinas, diferente do que aconteceu a
agricultura familiar, que foi substituída por máquinas
e grandes propriedades, estas técnicas apenas fazem com
que estas propriedades grandes se tornem mais competitivas no
mercado.
Para atender a demanda por novos produtos e novos serviços,
estão surgindo empresas e profissionais especializados
em agricultura de precisão. Para atender o ramo de serviços
especializados, como mapeamentos dos solos e levantamentos de
dados, existem empresas de caráter regional, focadas em
atender os clientes que estão próximos. Já
para atender o lado de produtos prontos, como GPSs agrícolas
e controladores existem as grandes fabricantes de implementos
e outras empresas que estão apostando neste mercado, como
a Arvus Tecnologia.
Um exemplo claro de como existe um novo mercado é o caso
de um sistema desenvolvido sob demanda para uma propriedade de
Goiás, onde a integração entre GPS e PDA
permitiu o controle digital de pragas pelo administrador da fazenda.
Isto permitindo uma tomada de decisão juntamente com os
agrônomos mais eficiente e consistente.
IMPLICAÇÕES AMBIENTAIS
A agricultura de precisão tende a cria uma situação
virtuosa, pois a redução no uso de agrotóxicos
e insumos provoca uma conservação melhor da terra
cultivada e limita a degradação do meio ambiente.
Assim quando mais áreas com estas técnicas, menos
degradação ambiental e mais produtividade nestas
terras.
FONTES BIBLIOGRÁFICAS
BALASTREIRE,
L.A., ELIAS, I. A. , AMARAL, J.R. Agricultura de Precisão:
Mapeamento da Produtividade da Cultura do Milho. Engenharia Rural,
ESALQ/USP, 1998.
SONKA, S. T., M. E. BAUER and E. T. CHERRY, et al Precision Agricultureinthe
21st Century Geospatial and Information Technologies in Crop Management
OLSON, R. K., C. A. Francis, and S. Kaffka, eds. 1995. Exploring
the Role of Diversity in Sustainable Agriculture. Madison, Wis.:
American Society of Agronomy.
FRESCO,
L. O. 1995. Agro-ecological knowledge at different scales. Pp.
133-141 in EcoRegional Approaches for Sustainable Land Use and
Food Production, J. Bouma, A. Kuyvenhaven, B. H. A. M. Bouman,
J. C. Luyten, and H. G. Zandstra, eds. Dordrecht, The Netherlands:
Kluwer Academic Publisher.
Manual
de referência para Sensores,Allen Bradley, Junho 2000
MORAN,
M. S., T. R. Clarke, J. Qi, and P. J. Pinter, Jr. 1996. MADMAC:
A test of multispectral imagery as a farm management tool. Pp.
612-617 in Proceedings of the 26th International Symposium on
Remote Sensing Environment, March 25-29, Vancouver, Canada.
AKRIDGE,
J. T., and L. D. Whipker. 1996. Precision agriculture services
dealership survey results. Staff Paper No. 97-10. Lafayette, Ind.:
Center for Agricultural Business, Purdue University.
R.
M. ZILLER, Microprocessadores: Conceitos Importantes - Florianópolis,
2000
J.
Vetorazzi, Teaching geotechnologies in the agricultural sciences
Careers, 2002
L.
J. ADAMS, P. AXELRAD, J. D. BOSSLER, The Global Positioning System:
A Shared National Asset NATIONAL ACADEMY PRESS, Washington, D.C.1995
