Semeadura De Taxa Variável: Benefícios E Aplicação

O Que É A Semeadura De Taxa Variável?

A Semeadura de Taxa Variável (STV) é uma tecnologia de agricultura de precisão que pode ajustar de forma adequada e precisa a taxa de semeadura de acordo com a variabilidade das propriedades do solo, terreno, condições meteorológicas e outros fatores ^{Šarauskis, E., Kazlauskas, M., Naujokienė, V., Bručienė, I., Steponavičius, D., Romaneckas, K., & Jasinskas, A. (2022). Variable Rate Seeding in Precision Agriculture: Recent Advances and Future Perspectives. Agriculture, 12(2), 305.}.

A semeadura de taxa variável existe pelo menos desde a década de 90, no entanto, está disponível principalmente para a academia e grandes fabricantes de máquinas agrícolas. No momento, ele está se tornando disponível para um público mais amplo de produtores agrícolas graças à disponibilidade geral de análise de big data. De acordo com Vasyl Cherlinka, cientista do solo da EOS Data Analytics, para alcançar rendimentos ideais da maneira mais econômica, é melhor empregar a tecnologia de semeadura de taxa variável com base na combinação do conhecimento dos campos e dados de imagens de satélite com as informações de semeadura ^{Cherlinka, V. (2017). Using Geostatistics, DEM and Remote Sensing to Clarify Soil Cover Maps of Ukraine. Soil Science Working for a Living. Springer, Cham.}.

Vasyl diz que as práticas de semeadura de taxa variável recentemente atingiram um nível totalmente novo. Embora possa haver muitas maneiras de implementar taxas variáveis de plantio de precisão sem usar métodos de transformação digital e análise de big data, no entanto, os resultados serão mais previsíveis e satisfatórios se a tecnologia de ponta for levada em consideração. Mais dados significam maior disponibilidade para chegar a conclusões precisas. Felizmente, coisas como imagens de satélite com as informações de semeadura tornaram-se disponíveis para um público amplo.

No entanto, a semeadura de taxa variável pode ficar ainda melhor. Os cientistas de dados levam a semeadura para o próximo nível, usando ferramentas e algoritmos para alinhar precisamente a taxa variável de semeadura com a variabilidade das propriedades do solo, topografia, condições meteorológicas e outros fatores. Como coisas como germinação de sementes, desenvolvimento de culturas e potencial produtivo podem variar dependendo dessas condições, a semeadura a taxa variável permite que as sementes sejam distribuídas de acordo, otimizando assim a produtividade. Usando esse método, os agricultores podem gerenciar melhor os riscos e se concentrar em investir em áreas com maior potencial.

Como Melhorar A Semeadura De Taxa Variável Com Imagens De Satélite

A análise científica é uma das formas comuns de verificar a validade e ampliar os limites da perícia teórica. A equipe de ciência da EOSDA testou algoritmos baseados em análises obtidas digitalmente e propôs melhorias para os processos de semeadura de taxa variável.

Um exemplo pode ser demonstrado com o uso de dados de sensoriamento remoto da plataforma de agricultura de precisão baseada em satélite EOSDA Crop Monitoring. Ou seja, os cientistas consideraram índices de vegetação e solo de diferentes faixas espectrais. Mudanças drásticas nesses valores permitiram identificar áreas de interesse onde as estratégias agrícolas para plantio de precisão com taxas variáveis deveriam ser reajustadas.

Idealmente, é melhor complementar os dados de satélite com medições terrestres, como:

• Dados sobre o potencial genético da variedade e germinação de sementes
• Séries temporais com dados de satélite sobre um conjunto completo de índices de vegetação
• Indicadores agroquímicos, agrofísicos e físico-químicos de solos, mapa de solos, derivados de DEM (modelo digital de elevação)
• Mapas de produtividade dos últimos anos para todas as rotações de culturas
• Informações sobre irrigação/drenagem e esquemas de disposição de drenagem, se necessário.

Por exemplo, nos resultados do estudo experimental, que são mostrados na Figura 1, eles realizaram um conjunto completo de procedimentos analíticos para identificar os fatores que têm maior impacto na produtividade das culturas, no caso, o milho, na safra de 2022. Na imagem, você pode ver uma saída: um modelo 3D do terreno com uma série de preditores que foram selecionados para exploração posterior, como inclinação e aspecto, curvaturas superficiais, índice de molhamento topográfico (Fig. 1) e uma análise de risco de erosão (Fig. 2).

Como a modelagem preditiva da cobertura do solo mostrou, os solos predominantes são complexos de Phaeozems Luvic Greyzems e chernozems com textura franco-clara. Para esses solos, o intervalo de umidade para um cultivo de alta qualidade e aceitável agrotecnicamente é de 15-25% e 15-18%, respectivamente.

Vasyl Cherlinka

Cientista do Solo na EOS Data Analytics

Os dados obtidos do EOSDA Crop Monitoring permitiram aos cientistas identificar o momento ideal para a semeadura variável, analisando o teor de umidade e a temperatura do solo. Durante a estação de crescimento, eles usaram análises de imagens de satélite com as informações de semeadura para analisar melhor as razões para a variação de produtividade. Por fim, registraram algumas observações interessantes:

• Há uma correlação direta entre NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada), TWI (Índice Topográfico de Umidade) e produtividade do solo
• Há uma correlação inversa entre NDVI, TWI e declividade, bem como a curvatura tangencial e média da superfície topográfica

Essas observações combinadas com outras fontes de dados mencionadas acima levaram os cientistas da EOSDA a conclusões valiosas:

1. Os fertilizantes minerais são distribuídos de acordo com os padrões do terreno. Eles parecem ser transferidos das áreas elevadas para áreas de baixo relevo, enquanto nas áreas horizontais eles estão distribuídos de forma mais uniforme. Consequentemente, nas áreas mais baixas e horizontais, identificou-se aumento da vegetação.
2. Imagens de satélite com as informações de semeadura mostram pontos mais leves em solos moderada e fortemente erodidos, o que é cruzado com os resultados da modelagem da erosão.

Considerando todos esses fatores, a equipe da EOSDA formulou uma semeadura de taxa variável melhorada para a próxima safra de cultivo de milho no campo em questão. A taxa anterior (uniforme) de semeadura de 77,5 mil sementes/ha foi alterada para 91 mil sementes/ha como taxa média.

Também é importante notar que essa taxa foi proporcionalmente diminuída de acordo com as condições deterioradas do solo. Essas foram as áreas de solos mais erodidos com os menores valores de indicadores agroquímicos, agrofísicos e físico-químicos. Em outras palavras, a redução da taxa de semeadura variável em áreas com características de rendimento declinante aumenta a área de nutrição das plantas, o que ajuda a alcançar uma produtividade próxima da média para o campo. No caso de uma taxa de semeadura variável uniforme (e da competição das plantas pelos recursos), a obtenção de uma taxa de rendimento semelhante parece ser inatingível. Os resultados foram benéficos tanto do ponto de vista do negócio quanto da sustentabilidade. Espera-se que o efeito económico estimado aumente nada menos do que 5-10%.

Vasyl Cherlinka

Cientista do Solo na EOS Data Analytics

Como Aplicar A Semeadura De Taxa Variável No EOSDA Crop Monitoring

Fazer um mapa de plantio de taxa variável é possível usando uma ferramenta de zoneamento para semeadura variável e aplicação de entrada. Esta é uma maneira prática de implementar o plantio de taxa variável se você já tiver a análise de imagens de satélite com as informações de semeadura e/ou análises complexas, conforme descrito acima. As zonas definidas podem ser transferidas para máquinas agrícolas através de arquivos ISO-XML ou SHP. Este último formato também é adaptado aos requisitos técnicos de marcas de máquinas como Trimble, Amazone e John Deere.

O zoneamento pode ser usado no contexto de mapas de produtividade ou mapas multicamadas.

Os mapas de produtividade executam um algoritmo EOSDA patenteado que seleciona imagens de satélite sem nuvens com as informações de semeadura por um período selecionado e fornece análises NDVI com base nas informações obtidas. O uso desse tipo de mapa possibilita a realização de semeadura em taxa variável, pois é possível visualizar zonas mais ou menos produtivas em termos da média estatística do crescimento da safra anterior.

O recém-adicionado Multilayer Maps é um exemplo de software de semeadura de taxa variável que permite aos usuários combinar vários tipos de análise em um mapa para explorar uma imagem completa do que está acontecendo no campo. Isso pode ser uma combinação de índices de vegetação, índices de umidade e elevação topográfica (amostras de solo e mapas de produtividade que podem ser baixados de máquinas serão implementados nas próximas iterações). Existe a possibilidade de ajustar o peso (importância) de cada parâmetro para um algoritmo e ajustar visualmente a opacidade para a conveniência da exploração visual para o plantio de taxa variável.

Esses mapas podem ser usados não apenas para a semeadura de taxa variável de VRA, mas também para o aplicativo de entrada de VRA. Por exemplo, adicionando a camada de elevação às camadas NDVI e NDMI e, em seguida, colocando a aplicação com base em locais de terreno alto/baixo, você pode evitar o escoamento de fertilizantes.

Como você pode ver, a taxa variável de plantio de precisão e/ou distribuição de insumos pode ser aplicada após a realização da identificação de Zonas em uma plataforma de software como o EOSDA Crop Monitoring. Dividir o campo por Zonas é altamente flexível: você pode fazer as Zonas com base em Mapas de Produtividade ou optar por Mapas Multicamadas que incluem um monte de parâmetros. Quando você estiver confiante sobre o que deseja fazer em cada zona, basta especificar a unidade de medida por hectare/acre e baixar a saída como um arquivo. Então, ao carregar esse arquivo em equipamentos agrícolas, você automatiza a prescrição de plantio de taxa variável de acordo com essas especificações. Como resultado, a agricultura de precisão torna-se simples e prática. Além disso, a produção agrícola torna-se mais econômica devido à otimização dos gastos com sementes e insumos.

Rendimentos Futuros Garantidos Com Análise De Imagens De Satélite

O plantio de taxa variável provou ser uma solução mais eficaz do que a abordagem unificada tradicional, porque várias propriedades locais da terra e do clima nunca são as mesmas. De fato, as propriedades do solo podem ter características variáveis mesmo dentro de um mesmo campo, dependendo do terreno, das condições agroquímicas e de outros fatores importantes. A germinação das sementes, o desenvolvimento da cultura e o potencial produtivo também são variáveis. Para otimizar os rendimentos, os cientistas da EOSDA descobriram que os produtores precisam ajustar o número ideal de plantas por unidade de área, que corresponde às características únicas observadas em cada unidade de área de campo.

Todo empreendimento agrícola precisa ser econômico, portanto, a semeadura de taxa variável ajuda a economizar fertilizantes, controle de pragas e eliminação de ervas daninhas.

Além disso, a análise preliminar para taxa variável de plantio de precisão, incluindo análise de imagens espaciais, mostrou-se potencialmente mais precisa do que os métodos convencionais baseados em solo, pois leva em conta a dinâmica de vários anos de uma grande variedade de dados, minimizando os erros cometidos como resultado da falta de dados.

Na prática europeia, os investimentos em máquinas de semeadura a taxa variável regressam no primeiro ano, em média, quando são utilizadas em 400 hectares de terras aráveis, e o benefício médio é de cerca de 100 euros por hectare. Ao prever o ROI ao longo de um determinado período de tempo, concluímos que a semeadura em taxa variável é eficiente quando o tamanho da fazenda é de pelo menos 150 hectares em média. Ao mesmo tempo, há uma variabilidade bastante alta de indicadores econômicos dependendo da cultura cultivada, características do solo, dados de sensoriamento remoto e, o mais importante, análises adicionais.

Vasyl Cherlinka

Cientista do Solo na EOS Data Analytics

Formas De Começar A Semeadura De Taxa Variável

Em resumo, as imagens de satélite com as informações de semeadura fornecem um conjunto valioso de dados que podem ser usados para análise preditiva em semeadura de taxa variável com plantio de precisão. As imagens de satélite com as informações de semeadura podem ser usadas em um nível básico, analisando índices de vegetação, ou em um nível avançado, realizando uma análise científica completa de um determinado local. Quando se trata de detalhes, os cientistas de dados podem formular uma avaliação abrangente dos parâmetros do solo, bem como dos fatores de crescimento e desenvolvimento de certas culturas. Quanto mais dados estiverem disponíveis, mais rápido eles poderão melhorar os métodos de análise para encontrar a melhor solução e desenvolver recomendações práticas para a semeadura de taxa variável. As taxas de semeadura variável baseadas em pesquisas individuais podem ser transferidas por meio de arquivos de computador e acessadas em computadores e máquinas agrícolas. Ao aplicar a taxa variável de plantio de precisão dessa forma, os produtores podem minimizar os gastos, otimizando a produtividade da colheita e preservando a saúde do solo.

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