Interpretar a enorme quantidade de dados coletados, entender as causas e propor estratégias para gerenciar a variabilidade do campo, freqüentemente são apontados como alguns dos principais problemas para o avanço da agricultura de precisão, AP. Os sistemas de informação tornam-se fundamentais na solução desses problemas, mas apesar de existirem muitos pacotes de software disponíveis no mercado, variando de muito simples a muito sofisticados e diversos sistemas originados de experiências de pesquisas, a natureza proprietária e monolítica das soluções impedem o uso em larga escala. A AP envolve uma grande variedade de técnicas de análise, fontes e formatos de dados, perfis de usuário, e muitos outros aspectos que tornam uma aplicação muito complexa do ponto de vista da engenharia de software. Com o objetivo de fornecer a base para o desenvolvimento de sistemas de informação para AP baseados em padrões abertos e plataformas de software livre, uma infra-estrutura de desenvolvimento de sistemas de informação para a agricultura de precisão é proposta. Com base nas idéias seminais dessa proposta, são desenvolvidos protótipos para a condução de experimentos, os quais exploram caminhos de evolução para a infra-estrutura, com especial atenção sobre aspectos de arquitetura de software. Como estudo de caso, uma aplicação web que realiza filtragem de dados de monitores de produtividade é apresentada. Usando a metodologia de desenvolvimento em espiral, sucessivas versões dessa aplicação foram criadas e os resultados usados para propor melhoramentos à infra-estrutura. A infra-estrutura final contém cinco componentes: uma arquitetura de referência para sistemas de informação orientados a serviços para AP, uma linguagem padrão para troca de dados entre serviços agrícolas, um barramento para conexão de serviços agrícolas, um provedor de serviços geoespaciais e um portal para serviços agrícolas. Ela se mostrou adequada para a criação de sistemas de informação para AP interoperáveis, de baixo custo e com capacidade de evolução, mudando o paradigma dos sistemas para AP preponderantemente proprietários e monolíticos para abertos e orientados a serviços distribuídos. / Interpreting the huge amount of data collected, understanding the causes and being able to propose sound strategies for the field variability management are frequently pointed out as major issues for the advance of precision agriculture. Therefore, the information systems become fundamental for the solution of these problems. Although there are many available software packages in the market, varying from simple to very sophisticated and diverse systems deriving from experiences of research, the monolithic and proprietary nature of the solutions hinder their use in wide scale. Precision agriculture involves a great variety of techniques of data analysis, data sources, data formats, user profiles, and many other aspects that make it a complex application from the software engineering point of view. Aiming to supply the base for the development of open standards-based precision agriculture information systems and free software platforms, an infrastructure for developing precision agriculture information systems is proposed. Based on the fundamentals of that proposal, prototypes are developed which explore different evolutionary paths for the infrastructure, with special attention to software architecture aspects. As a case study, a yield monitor data filtering web application is presented. Using the spiral development methodology, successive versions of this application were created and the results used to improve the infrastructure. The final infrastructure contains five components: a service-oriented reference architecture for precision agriculture information systems, a standard language for data exchange between agricultural services, a service bus for connecting agricultural services, a geospatial services provider, and an agricultural services portal. It revealed to be adequate for the creation of precision agriculture interoperable systems, of low cost and with capacity for evolution, moving the paradigm of systems for AP preponderantly monolithic and proprietary to open and distributed service-oriented.

During the last years, the application of Precision Agriculture (PA) has been a research object worldwide, and the understanding of the factors related to it becomes crucial for the development of strategies that can meet the needs of dissemination and use of such technologies. This work's objective was to identify the level of PA tools adoption in the south corner of Rondonia, a region that produces soy and corn, it the Brazilian Amazon, as well as the intention to contribute for the state of the art use of these technologies in Brazil. Data gathering was done through applying a questionnaire on 37 PA adopting farmers in this region. The statistical processing of the data was based in two methodologies, Descriptive Statistics, wich displayed percentual, average, and standard diversion. And Matching Analysis, for variable matchings. Intending to compare the indexes of PA adoption in Rondonia to the indexes of adoption in other Brazilian regions where it has been studied, 5% significance intervals of Confidence Intervals (CI) were raised, and hypothesis tests to correlate different populations were applied. The results pointed that PA in Rondonia finds itself at initial adoption phase, being the main restrictive factors to adoption the machinery high cost and the post sale technical assistance low service quality. The automatic pilot, the soil geo-referenced sampling, the fertility map confection and soil correlation at variable rate were the most used tools in the studied region, due to have displayed similar indexes compared to other Brazilian regions. The harvester with yield sensor was the most found PA machine on farms, being the harvest mapping through the productivity map pointed as the next service to be adopted in Rondonia. PA shows great use potential in the region, especially to most of the largely disseminated tools in Brazil, once they are already present in Rondonia's farming activities, added to the expected Rondonian farmers intention of intensifying its use. / Nos últimos anos, o fenômeno da adoção da Agricultura de Precisão (AP) tem sido objeto de pesquisa no mundo todo e o entendimento dos fatores a isso relacionados torna-se crucial para o desenvolvimento de estratégias que possam vir ao encontro da necessidade de disseminação e uso dessas tecnologias. O objetivo deste trabalho foi identificar o nível de adoção das ferramentas de AP no Cone Sul de Rondônia, região produtora de soja e milho, localizada na Amazônia brasileira, bem como pretendeu contribuir com o esboço do estado da arte do uso dessas tecnologias no Brasil. A coleta de dados foi realizada a partir da aplicação de questionário a 37 agricultores adotantes dessa região. O tratamento estatístico dos dados foi baseado em duas metodologias, a estatística descritiva, que apresentou percentual, média e desvio padrão e a Análise de Correspondência (AC), para associação de variáveis. Com o intuito de comparar os índices de adoção da AP em Rondônia com os índices de adoção de outras regiões do Brasil onde se estudou o fenômeno da adoção da AP, foram calculados Intervalos de Confiança (IC) ao nível de 5% de significância e realizados testes de hipóteses para correlacionar diferentes populações. Os resultados indicaram que a AP em Rondônia encontra-se em fase inicial de adoção, sendo que os principais fatores apontados como restritivos à adoção foram o alto custo das máquinas e a baixa qualidade do serviço de assistência técnica pós-venda. O piloto automático, a amostragem georreferenciada de solo, a confecção de mapa de fertilidade e a correção de solo em taxa variável foram as ferramentas mais adotadas na região de estudo, por apresentarem índices semelhantes aos de outras regiões do Brasil. A colhedora com sensor de rendimento foi a máquina de AP mais frequente nas propriedades rurais, sendo que o mapeamento da colheita através do mapa de produtividade foi apontado como o próximo serviço a ser adotado em Rondônia. A agricultura de precisão apresenta grande potencial de uso na região, sobretudo para a maioria das ferramentas amplamente difundidas no Brasil uma vez que já estão presentes nas lavouras de Rondônia e tendo em vista a intenção dos agricultores rondonienses em intensificar o seu uso.

In farming operation, machinery represents a major cost; therefore, good fleet management can have a great impact on the producer’s profit, especially considering the increasing costs of fuel and production inputs in recent years. One of the tasks to be accomplished in order to improve fleet management is planning the path that the machine should take to cover the field while working. Information such as distance traveled, time and fuel consumption as well as agricultural inputs wasted due to off-target-application areas are crucial in the path planning process. Parameters such as field boundary size and geometry, machine total width as well as control width resolution present a great impact on the information necessary for path planning. Researchers around the world have proposed methods that approach specific aspects related to path planning, the majority addressing machine field efficiency per-se, which a function of total time spent in the field as well as effective working time. However, wasted inputs due to off-target-application areas in the maneuvering regions, especially in oddly shaped agricultural fields might be as important as field efficiency when it comes down to the total operation cost. Thus, the main purpose of this research was to develop a path planning method that accounts for not only machinery field efficiency, but also the supply inputs. This research was accomplished in a threefold approach where in the first step an algorithm for computing off-target application area was developed, implemented and validated resulting in a computational tool that can be used to evaluate potential savings when using automatic section control on agricultural fields of complex field boundary. This tool allowed accomplishment of the second step, which was an investigation and better understanding of field size and shape as well as machine width of the effects on off-target application areas resulting in an empirical method for such estimations based on object shape descriptors. Finally, a path planning algorithm was developed and evaluated taking into consideration the aspects of machine field efficiency as well as off-target application areas.

A variabilidade espacial do desenvolvimento das plantas cultivadas em áreas extensas pode ser caracterizada com diversas estratégias, havendo sensores específicos e aqueles que indiretamente permitem inferir sobre o porte e biomassa. O uso de sensores de reflectância embarcados em plataformas orbitais, aéreas ou terrestres são fontes importantes de informação, mas não permitem obter informações de forma direta sobre a altura das plantas além de apresentarem alta sensibilidade às condições de iluminação no momento da coleta. Sensores ultrassônicos para mensurar a distância até o topo das plantas cultivadas são empregados comumente em operações nas quais se deseja manter uma distância entre órgãos das máquinas e as plantas, porém não permitem obter informações precisas sobre o porte das plantas, uma vez que usualmente são fixados em partes móveis, além de serem também sensíveis a variáveis do ambiente como poeira e ventos. Os radares são sensores ativos amplamente utilizados em aplicações em que se deseja mensurar distâncias. Há sistemas orbitais capazes de empregar radiação que penetra em dosséis de vegetações permitindo o cálculo de sua altura. O uso de radares em curtas distâncias requer dispositivos com capacidade de mensurar o tempo em alta resolução o que os torna caros. Através da modulação de sinais é possível o emprego de dispositivos mais simples mantendo a efetividade na determinação da distância. O objetivo deste trabalho foi investigar o uso de um tipo de sistema radar, de baixo custo, que pode ser acoplado a veículos terrestres para a mensuração de distâncias curtas. Foi desenvolvido um sistema de mensuração de distância baseado em micro-ondas moduladas. A modulação em duas frequências distintas permitiu obter medidas até alvos com características distintas e.g. alvos representativos do topo do dossel e da superfície do terreno. Houve uma relação exponencial entre a distância aos alvos e a frequência de batidas do sinal modulado. O sistema foi acoplado em um trator e caracterizou-se seu desempenho em alvos com dimensões conhecidas, demonstrando haver efeito do formato e tamanho do alvo sobre a qualidade da medida de distância. Também foi realizada a comparação com um sensor de reflectância do infravermelho em uma lavoura de milheto (Pennisetum glaucum). Os resultados demonstraram o potencial da técnica, com boas relações entre as leituras de frequência de batidas e distância do alvo quando este apresenta dimensões superiores ao campo de visada do sensor. As leituras de distância até o terreno na presença de um obstáculo foram, entretanto influenciadas pela distância do obstáculo ao sensor. Uma comparação com leituras de um sensor de reflectância foi realizada em uma lavoura que apresentava variabilidade espacial identificando uma relação inversa entre as leituras do sensor com as de reflectância. / Spatial variability of growth for row crops cultivated in extensive areas can be characterized using several strategies from specific sensors and those that allow indirectly infer about height and biomass. The use of reflectance sensors embedded in orbital, aerial or terrestrial platforms are important sources of information but do not allow direct information on plant height, besides being highly sensitive to lighting conditions at the time of collection. Ultrasonic sensors can be employed for the measurement of distances and are already used in many agricultural operations in which there is a requirement to maintain a distance between machine components and plants. Such sensors, however, doesn\'t allow to obtain information about the size of the plants, since they are usually fixed in moving parts, as well as being sensitive to environmental variables such as dust and wind. Radars are active sensors widely used in applications where distances should be measured. Many orbital radar systems are capable of employing radiation that penetrates vegetation canopies allowing the calculation of its height. The use of radars at short distances requires devices with the ability to measure time at a high resolution which make them expensive. Through the modulation of signals, it is possible to use simpler devices while maintaining the effectiveness in determining the distance. The objective of this research was to investigate the use of a low-cost radar system, which can be attached to terrestrial vehicles for the measurement of short distances. A distance measurement system based on modulated microwave radiantion was developed. Signal modulation in two frequencies allowed obtaining measurements from targets with distinct characteristics e.g. targets representative of the top of the canopy and terrain surface. There was an exponential relationship between distance to the targets and the beating frequency of modulated signals. The system was installed on a tractor and its performance was characterized in targets with known dimensions, demonstrating the effect of the size and shape of the target on the quality of the distance measurement. Comparison was also made with a reference infrared reflected sensor in a millet (Pennisetum glaucum) crop. The results demonstrated the potential of the technique, with good relations between the signal beating frequency and target distance readings when the target is larger than the sensor\'s footprint. Distance to the ground measurements when in the presence of an obstacle were influenced by the distance from the obstacle to the sensor. A comparison with readings of a reflectance sensor was performed in a crop that had spatial variability, an inverse relationship between sensor and reflectance readings was found.

O Brasil é um dos maiores produtores de grãos, considerado como celeiro mundial. Para se manter na liderança da produção agrícola, em consonância com anseios da sociedade, busca continuamente praticar uma agricultura sustentável no âmbito da preservação dos recursos naturais, mantendo-se economicamente viável. Para isso é fundamental melhorar a compreensão da climatologia e de como os elementos meteorológicos influenciam a produção agrícola. Com base nisso, o objetivo do trabalho foi avaliar a variabilidade espaço-temporal da precipitação pluvial e umidade do solo na produtividade atingível (Ya) da soja. Para isso foi instalada uma malha com nove pluviômetros distantes 200 metros em si, totalizando uma área de 36,0 ha monitorados, a fim de identificar através de simulações o efeito sobre a produtividade da cultura da soja. Com o modelo agrometeorológico foi possível determinar a perda produtiva relativa (Ygrel., em %) causada por deficiência hídrica para cada data de semeadura simulada e pontos de amostragem da chuva. Em relação ao ciclo simulado com início em 15 de novembro de 2016, a distribuição temporal regular da chuva que determinou baixos valores de deficiência hídrica ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura da soja resultou em (Ygrel., em %), médio de 6,8%. Perdas produtivas maiores foram simuladas para as duas datas de semeadura mais tardias (15 de dezembro de 2016 e 15 de janeiro de 2017), com médias de 16,8% e 17,2%. A redução dos volumes de chuva em relação ao ciclo, em especial coincidindo com os subperíodos mais críticos da cultura à deficiência hídrica, além de acentuar as perdas produtivas expôs o efeito espacial da variabilidade de chuva. / Brazil is one of the largest grain producers, considered as a world granary. In order to keep its leadership in agricultural production, focus on the society aspirations, it continuously seeks to practice sustainable agriculture in the context of the preservation of natural resources, while remaining economically viable. For this, it is fundamental to improve the understanding of climatology and how meteorological elements influence agricultural production. Based on this, the objective of the study was to evaluate the spatial-temporal variability of rainfall and soil moisture in the attainable yield (Ya) of soybean. For this, a mesh with nine pluviometers distant 200 meters was installed, totaling an area of 36.0 ha monitored, in order to identify through simulations, the effect on the productivity of the soybean crop. With the agrometeorological model it was possible to determine the relative productive loss (Ygrel., In%) caused by water deficiency for each simulated seeding date and rain sampling points. In relation to the simulated cycle beginning on November 15, 2016, the regular rainfall distribution that determined low water deficiency throughout the soybean development cycle resulted in Ygrel of just 6.8%. Larger productive losses were simulated for the two later sowing dates (December 15, 2016 and January 15, 2017), with averages of 16.8% and 17.2%. The reduction of the rainfall volumes in relation to the cycle, especially coinciding with the most critical subperiods of the crop to the water deficit, increases the productive losses and exposes the spatial effect of rainfall variability.

A citricultura tem um papel importante para a agricultura brasileira, porém enfrenta hoje desafios econômicos e fitossanitários que tem restringido a sua sustentabilidade. Dessa forma, novas estratégias de gerenciamento que proporcionem maior eficiência e menores custos de produção têm sido buscadas. Nesse sentido, a Agricultura de Precisão (AP) é considerada como uma das alternativas para aumentar a competitividade do setor. A AP tem como princípio conduzir produções agrícolas de acordo com a sua variabilidade espacial e, portanto as ações de manejo devem ser aplicadas de maneira localizada dentro de uma mesma unidade de produção. Na citricultura, embora essa tecnologia tenha sido abordada pela pesquisa no final da década de 1990, a adoção ainda é baixa no Brasil. A principal técnica do manejo localizado é a aplicação de insumos em taxas variáveis, porém, ainda não é conhecido o seu efeito em parâmetros agronômicos da cultura da laranja, especialmente durante um longo período de observação. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar nessa cultura o efeito de aplicações em doses variadas de fertilizantes e calcário no consumo dos insumos, na produtividade, fertilidade do solo, nutrição das plantas e na qualidade dos frutos e do suco, em contraste ao manejo convencional. Dois pomares foram utilizados para a implantação dos tratamentos \"dose variável\" (DV) e \"dose fixa\" (DF). Eles foram intercalados a cada par de fileiras de plantas ao longo dos dois talhões. No tratamento DV as aplicações de nitrogênio, fósforo, potássio e calcário foram conduzidas a partir de mapas de recomendação baseados em amostragens georreferenciadas de solo e folhas e em mapas de produtividade. Já no tratamento DF, as aplicações foram realizadas em doses fixas e baseadas no método convencional de recomendação, a partir de uma amostra de solo e folha em toda a área e da estimativa da produtividade. Os tratamentos foram conduzidos durante quatro anos, de 2008 a 2011. Foi observada significativa redução no uso de insumos, especialmente dos adubos nitrogenados (37 e 51% de redução em cada área) e potássicos (41 e 18% de redução em cada área). Em uma das áreas melhor adequação dos níveis de fertilidade foi observada no tratamento variável, pois regiões com excesso de nutrientes foram reduzidas, aumentando áreas com nível adequado de potássio e saturação de bases. Ganhos de até 13,1% na produtividade também ocorreram nessa área. Na segunda área avaliada prejuízo à fertilidade do solo e à produtividade foi obtido no manejo localizado em dois dos quatro anos avaliados. Melhor qualidade do suco foi proporcionada pelo tratamento variável referente à acidez e à relação entre sólidos solúveis e acidez. A nutrição foliar das plantas não foi afetada pelos tratamentos. A AP possibilitou principalmente a otimização e aumento na eficiência de uso de fertilizantes. Esse estudo também demostrou o potencial da tecnologia em aumentar a produtividade e aprimorar o manejo da fertilidade do solo. / Citrus has an important role in the Brazilian agriculture, however it now faces economical and fitossanitary challenges that restricts its sustainability. So, new management strategies that provide higher efficiency and lower production cost has been searched. In this context, Precision Agriculture (PA) is considered as one of several alternatives to increase competitiveness in the production sector. PA relies on the management of crops based on their special variability therefore managing actions must be applied site specifically within a production field. In citrus, although this technology has been approached by research in the late 1990\'s, adoption is still low in Brazil. The main technique of the site-specific management is the variable rate application of inputs however the effects on citrus agronomical aspects are still unknown, especially during long periods of observation. Thus, the objective of this work was to evaluate the effects of the variable rate application of fertilizers and lime on input consumption, yield, soil fertility, plant nutrition and on fruit and juice quality on citrus. Two citrus groves were used to allocate the variable rate (VR) and fixed rate (FR) treatment. They were placed in intercalated pairs of tree rows along the two fields. On the VR treatment applications of nitrogen, phosphorus, potassium and lime were carried according to prescription maps, which were based on soil and leaf georeferenced sampling and on yield mapping. In the FR treatment application followed the conventional prescription method, based on a single soil and leaf sample and on yield estimation. Treatments were conducted during four years, from 2008 to 2011. Significant reduction on input consumption was observed, mainly for nitrogen (37 and 51% less on each area) and potassium fertilizers (41 and 18% less on each area). In one of the two fields better fertility levels were found on the VR treatment, once it reduced regions with excess of nutrients and enlarged areas of adequate levels of potassium and bases saturation. Yield gains up to 13.1% occurred on this field. In the second field loss on soil fertility and yield was found on the sitespecific management in two of the four years evaluated. Better juice quality occurred on the variable treatment regarding acidity and soluble solids and acidity ratio. Leaf nutrition was not affected by the treatments. PA allowed optimization and higher fertilizer use efficiency. This study also showed the potential of this technology to increase yield and improve soil fertility management.

Norteado pela necessidade de evolução do mercado agrícola, o desenvolvimento da agricultura de precisão atinge o nível de gerenciamento escalar de uma única planta, utilizando robôs agrícolas autônomos, os quais deverão trabalhar por longos períodos, ser ambientalmente corretos, atender às necessidades dos clientes, e ainda, com qualidade, confiabilidade e segurança. Este trabalho tem como objetivos pesquisar, discutir e apresentar os requisitos da qualidade em robôs agrícolas, focando a satisfação do usuário final. Tais objetivos serão atingidos por meio do detalhamento da aplicação de ferramentas utilizadas durante o desenvolvimento do produto, e da avaliação de um robô existente, quanto ao atendimento dos requisitos definidos pelo usuário final. O estudo conclui que, a melhor metodologia a ser utilizada para satisfazer as necessidades do usuário final de um robô agrícola, é aplicação da ferramenta QFD durante o desenvolvimento do projeto do produto. Quanto à avaliação do robô existente, a conclusão foi de que, por se tratar de um robô desenvolvido com finalidade experimental para execução de pequenas atividades e com recursos financeiros limitados, sua nota média obtida pode ser considerada apropriada. / Guided by agricultural market evolution demand, precision agriculture development reaches scalar management level of one only plant, through the usage of autonomous agricultural robots, which must work in long shifts, environmentally friendly, meet customer requirements, all this with quality, reliability and safety. This work aims the research, discussion and presentation of quality requirements of agricultural robots, focusing on the satisfaction of final user. These objectives are reached through the tools application detailing used during the product development and evaluation of an existent robot on the requirements defined by the final user. The study concludes that the best methodology to be used to satisfy agricultural robots final user needs is through the application of QFD tool during the product design. As for the evaluation on the existent robot, the conclusion was that, as a robot developed for an experimental execution of small activities and with limited budget, his average score may be considered appropriated.

A adoção da Agricultura de Precisão é crescente na agricultura brasileira. É notório o aumento de informações e aplicações desses conceitos, porém, para culturas perenes que não possuem importância econômica nos Estados Unidos e em outros países desenvolvidos, não são realizadas pesquisas e informações suficientes para a obtenção de soluções tecnológicas viáveis, que possam ser aplicadas na geração de mapas de produtividade para o monitoramento da produção. A Agricultura de Precisão baseia-se no conhecimento e no gerenciamento da variabilidade espacial dos fatores de produção, sendo que o mapeamento da produtividade das culturas é considerado uma das etapas fundamentais e indispensáveis. Este trabalho teve como objetivo o mapeamento da produtividade na colheita mecanizada do café por meio da adaptação, construção e utilização de um sistema automático de pesagem de grãos, constituído de uma estrutura de ferro apoiada sobre quatro células de carga e suportando um "bigbag" utilizado como depósito dos grãos colhidos. Um sistema de posicionamento global diferencial (DGPS) foi utilizado na colhedora para o posicionamento georreferenciado, sendo o sinal de correção diferencial recebido por meio de ondas de rádio.O sistema utilizado permitiu a obtenção do mapa de isolinhas da produtividade do café, em uma área de 4 ha. A produtividade média da área foi de 4226 kg.ha -1 , sendo a menor produtividade de 1284 kg.ha -1 , e a produtividade máxima de 6326 kg.ha -1 . As principais vantagens do sistema automático de pesagem utilizado neste trabalho referem-se à possibilidade da obtenção direta do peso dos grãos de café, sem que haja necessidade da utilização de sensores para a determinação da umidade e densidade do material colhido e a facilidade e simplicidade de calibração do sistema. / The adoption of the Precision Agriculture concepts has been growing in Brazil. Precision Agriculture is based on the knowledge and management of space variability of all production factors. The yield mapping is considered an essential and indispensable step in the process to optimize production through application of crop information and advanced technology. The objetive of this research was to obtain a yield map for a coffee crop an automatic weighing system, by adapting, constructing and using the system was made of a steel structure supported by four load cells containing a big bag, which served as a grain tank. A real time DGPS was used with a rover antena and a GPS recever on the harvester and a base antenna and GPS recever to calculate the differential correction signal, wich was received by an FM radio.With this system the yield map for a coffee crop was obtained for an area of 4 ha. The average yield of the area was 4226 kg.ha -1 , the lowest and highest productivities were 1284 kg.ha -1 and 6326 kg.ha -1 respectively.The main advantages of the automatic weighing system developed in this study were the possibility of direct obtaining the coffee beans weight without the need of sensors to determine the moisture or density of the harvested material, and the easyness and simplicity to calibrate the system.

O capim Tanzânia (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia) tem sido amplamente utilizado em áreas de pastagem no Brasil. O aumento da participação das hastes na produção, no entanto, têm efeito negativo sobre a qualidade da forragem e a eficiência do pastejo, principalmente durante o florescimento. O objetivo deste trabalho foi gerar informações sobre o perfilhamento e a dinâmica interna de nitrogênio, de modo a permitir a proposição de estratégias de manejo visando o controle do desenvolvimento das hastes. Para isso foram realizados dois experimentos. O primeiro em área de capim Tanzânia irrigado na ESALQ/USP, em Piracicaba-SP, entre outubro/1999 e junho/2000. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com três tratamentos (intensidade de pastejo alta, média e baixa) e quatro repetições. Foram avaliados: número; peso; porcentagem de folhas; participação na produção total, de folhas e de hastes; e a DIVMO das gerações de perfilhos. O segundo experimento foi realizado em câmaras de crescimento no MLURI, em Aberdeen-Escócia. O capim Tanzânia foi cultivado em vasos, recebendo solução nutritiva completa até que a 7a folha estivesse expandida. A partir de então, passou a receber solução nutritiva semelhante, alguns com 15N e outros com zero N. As plantas foram coletadas no momento da completa expansão das folhas 7, 8 e 9, e separadas em suas partes constituintes. As amostras foram secadas, pesadas, moídas e depois analisadas quanto às concentrações de N total e de 15N, utilizando-se espectrômetro de massa de fluxo contínuo. Nenhuma geração de perfilhos destacou-se em termos de participação na massa de forragem total, não sendo possível programar o manejo do capim Tanzânia com base nas caraterísticas de uma única geração. A porcentagem de folhas dependeu, principalmente, do estádio de desenvolvimento do capim e do ciclo de pastejo. Não é possível, portanto, controlar o desenvolvimento das hastes através de cortes estratégicos que eliminem determinadas gerações de perfilhos. A participação das gerações de perfilhos na produção de hastes dependeu da intensidade de pastejo, sendo a participação das gerações mais novas maior no pastejo mais intenso. A DIVMO das gerações diminuiu com a idade e, de modo geral, foi maior nas áreas submetidas a alta intensidade de pastejo. Estratégias de manejo que promovam maior renovação de perfilhos a partir de fevereiro parecem boas alternativas para reduzir os efeitos negativos do florescimento. No entanto, é preciso observar suas conseqüências sobre a produção animal e a perenidade do pasto. No capim Tanzânia, os principais drenos de nitrogênio foram as folhas em expansão, seguidas dos perfilhos laterais e raízes. As folhas expandidas mais novas representaram a principal fonte de nitrogênio para mobilização. A alocação da maior parte do nitrogênio em órgãos de fácil acesso à colheita demonstra a necessidade de estudos sobre a dinâmica de nitrogênio em plantas submetidas a desfolha. Este processo pode limitar a adoção de práticas de manejo que promovam maior renovação na população de perfilhos. A absorção radicular foi a principal fonte de N, demonstrando a necessidade de estudos sobre o sistema radicular e a dinâmica de nitrogênio no sistema solo-planta. / Tanzânia grass (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia) is widely used for grazing in Brazil. The increase in stem production, mainly during flowering, has a negative impact over forage quality and grazing efficiency. The aim of this work was to study tillering and nitrogen dynamics in order to propose management alternatives for the control of stem production. Two experiments were done. The first was on an irrigated Tanzânia grass pasture at ESALQ/USP, in Piracicaba-SP, between October/1999 and June/2000. The experiment was on a complete block design with three treatments (high, medium and low grazing intensities) and four replicates. Tiller cohorts were identified by coloured plastic coated wire. The number weight leaf percentage contribution to total production and to leaf and stem production, and IVOMD of each cohort were evaluated throughout the experiment. The second experiment was conducted on the MLURI, in Aberdeen-Scotland. Tanzânia grass plants were grown in sand culture in controlled environment rooms and supplied with a complete nutrient solution until the 7th leaf was fully expanded. From then on, the plants received either an identical solution containing 15N or a complete nutrient solution containing zero N. They were destructively harvested and separated into various components when the 7th, 8th and 9th leaves were fully expanded. All plant material was weighted after oven drying at 65oC, and then ball-milled prior to analysis. The total N and 15N concentrations of the samples were determined using a continuous flow mass spectrometer. No tiller cohort was identified as responsible for most of dry mass production, so it is not possible to base Tanzânia grass management on the characteristics of a single cohort. The percentage of leaves was mainly related to plant development stage and grazing cycle. The contribution of tiller cohorts to stem production was influenced by grazing intensities: the participation of the youngest cohorts was higher on heavily grazed areas. The IVOMD of tiller cohorts decreased over the grazing cycles and was higher on heavily grazed areas. Obtaining a higher tiller turnover through management practices seems to be the best way to reduce the negative effects of flowering over forage quality and grazing efficiency. The consequences of these management strategies over pasture persistence and animal production need to be established. The main sinks of nitrogen on Tanzânia grass were expanding leaves, followed by side tillers and roots. The youngest fully expanded leaves were the main sources of nitrogen for mobilisation. As most nitrogen is allocated to plant compartments easily harvested by grazing, studies about nitrogen dynamics on defoliated plants are necessary to verify these effects over pasture regrowth and persistence. This process may limit the adoption of management strategies that increase tiller turnover. Root uptake was the main source of nitrogen for new growth, indicating the necessity of more studies on root development and nitrogen dynamics on soil-plant system.

Plant canopy sensors have emerged as a new tool for in field on-the-go spatially localized prediction of plant biomass and nitrogen (N) uptake by crops in an indirectly and plant indestructible way as base for N variable rate fertilization. Sensors based on the combination of specific reflectance bands from the electromagnetic spectrum constitute the vast majority of canopy sensors, and this principle has already been validated in many crops. Alternatively to this concept, the use of ultrasonic distance sensors to measure crop canopy height has been presented as an option to estimate biomass. Based on that, the aim of this thesis was to validate and refine canopy sensor systems on automated diagnosis of plant parameters aimed the application of N fertilizer according sugarcane needs. Therefore, it was necessary to: 1) validate the prior calibration made for the reflectance sensor (Portz et al., 2012) and to establish the best time to use the sensor over the crop; 2) test the use of the reflectance sensor in comparative strips trials of uniform and sensor based N variable rate application testing algorithms with positive and negative slope and measuring productivity at the end of the season; 3) obtain the relationship between crop canopy height with accumulated biomass and N uptake by the crop during the initial growing season; 4) explore the plant height measured with an ultrasonic sensor comparing the results of biomass and N uptake prediction with those obtained with the reflectance sensor. The experiments were conducted on commercial sugarcane fields, and in strips of the crop with N variable rate application. The experiments were installed over clayey and sandy soils in dry and rainy seasons being all evaluated with the reflectance sensor Yara N-Sensor model ALS (N-Sensor® ALS, Yara International ASA) and partly in comparison with an ultrasonic sensing system Polaroid 6500 (Polaroid, Minnetonka, MN, USA), when the crop had stalk height between 0.2 and 0.9 m. The reflectance sensor calibration fitted with the previous published data showing the interval between 0.3 - 0.5m as the most appropriate to use this sensor over sugarcane. The positive slope algorithm was superior to the negative, except in the situation of clayey soil in rainy season where the response from the negative slope algorithm was higher. The sugarcane plant height was highly correlated with biomass and N uptake by the crop, being possible to estimate the plants canopy height indirectly by the use of an ultrasonic sensor. Comparing the sensor systems, canopy reflectance was better in the early stages of crop as canopy height was more suitable for estimating the cultural parameters when the plants already covered soil in between the rows (+ 0.6 m stalk height), being the sensor systems complementary when fertilization is widely spread in the early crop growth period. / Sensores de dossel tem se apresentado como uma nova ferramenta para a predição espacialmente localizada, em tempo real, de forma indireta e indestrutiva da biomassa vegetal e extração de nitrogênio (N) pelas culturas como base para a aplicação de fertilizantes nitrogenados em taxas variáveis. Sensores baseados na combinação de faixas específicas de reflectância do espectro eletromagnético constituem a grande maioria dos sensores de dossel sendo este princípio já validado para uso em muitas culturas. Alternativamente a este conceito, a medição da altura do dossel cultural com o uso de sensor ultrassónico se apresenta como uma alternativa para a estimativa de biomassa vegetal. Com base nisso o objetivo desta tese foi de validar e aperfeiçoar sistemas sensores para a automação do diagnóstico visando à aplicação de fertilizante nitrogenado em função da necessidade da cana-de-açúcar. Para tanto, foi necessário: 1) validar a previa calibração feita ao sensor de reflectância (PORTZ et al., 2012) assim como estabelecer o melhor momento para uso do sensor na cultura; 2) ensaiar o uso do sensor em faixas comparativas entre taxa fixa e variável testando algoritmos de aplicação com inclinação positiva e negativa para dose de N mensurando produtividade; 3) obter a relação entre altura de dossel da cultura com, biomassa acumulada e extração de nitrogênio pela planta; 4) explorar a altura de plantas mensurada com um sensor ultrassónico comparando os resultados de predição de biomassa e extração de nitrogênio com aqueles obtidos com sensor de refletância. Os experimentos foram conduzidos em talhões comerciais de cana-de-açúcar e em forma de faixas da cultura, com aplicação em taxa variada de doses de N. Os experimentos foram instalados em solos de textura argilosa e arenosa nas épocas seca e chuvosa do ano sendo todos avaliados com o sensor Yara N-Sensor, modelo ALS (N-Sensor® ALS, Yara International ASA), e em parte comparando com um sistema sensor ultrassónico Polaroid 6500 (Polaroid, Minnetonka, MN, EUA) quando a cultura apresentava altura de colmos entre 0,2 e 0,9 m. Os dados coletados para a calibração do sensor de reflectância se encaixaram exatamente aos dados já publicados mostrando-se o intervalo entre 0.3 e 0.5 m o mais indicado ao uso deste sensor. O algoritmo com inclinação positiva se mostrou superior ao negativo exceto na situação de solo argiloso em estação chuvosa onde a resposta do algoritmo negativo foi maior. A altura de planta de cana-de-açúcar se mostrou altamente correlacionável com biomassa e extração de nitrogênio pela cultura, sendo possível estimar a altura do dossel das plantas de forma indireta pelo uso do sensor ultrassónico. Comparando-se os sistemas sensores, reflectância de dossel se mostrou melhor em estádios iniciais da cultura enquanto altura de dossel se mostrou mais indicada para estimar os parâmetros culturais quando as plantas já recobriam as entrelinhas (+0.6 m colmo), mostrando-se os sistemas sensores complementares quando o período de fertilização for mais amplo na fase inicial da cultura.