Atualmente observa-se um aumento significativo do uso de sistemas eletrônicos no maquinário agrícola, proporcionando melhora significativa na eficiência em campo e melhores rendimentos operacionais. Na aplicação de produtos fitossanitários, a utilização de equipamentos que controlam automaticamente as seções da barra e a pulverização já é realidade, entretanto ainda não há resultados que demonstrem a sua eficácia. Por esse motivo, este trabalho teve por finalidade desenvolver uma metodologia para a avaliação de um equipamento comercial que controla automaticamente as seções da barra de pulverizadores e a pulverização. Para a avaliação do controlador foram utilizados três níveis de acurácia do sinal de GPS (Firmware, VBS e RTK), três ângulos para a simulação de entrada e saída da barra de pulverização em relação a borda do talhão (0, 45 e 60°) e três velocidades de trabalho ( 1,66, 5,00 e 8,33 m s-1). O pulverizador autopropelido foi instrumentado com diversos sensores a fim de se determinar os tempos de abertura ou fechamento das seções da sua barra de pulverização em relação à linha delimitadora da borda do talhão. O controlador automático de seção e pulverização avaliado foi o AgGPS® EZBoom Trimble, modelo 2010, montado em um pulverizador autopropelido da marca comercial UNIPORT 2500 STAR®. A metodologia proposta possibilitou a determinação dos tempos para a abertura e fechamento das válvulas de acionamento elétrico das seções. Os coeficientes de variação calculados para os tempos e distâncias de abertura e fechamento das válvulas de acionamento elétrico, e início ou término da pulverização, indicaram uma variação considerável entre os valores para as diferentes repetições, sendo mais expressivos nos tratamentos com simulação de entrada e saída da barra de pulverização em ângulos de 45 e 60°. Foram identificadas algumas interações significativas em função do tipo de sinal GPS utilizado, entretanto, não se pode dizer qual foi o melhor sinal de GPS no âmbito geral. As interações entre as diferentes velocidades e ângulos, tendem a aumentar a variação dos tempos e distâncias de início e término da pulverização. A configuração recomendada pelo fabricante e adotada para a avaliação do controlador automático de seções e pulverização, não atende a todas as situações simuladas, sendo necessária para cada velocidade uma configuração específica, a fim de se reduzir o início prematuro, falhas e sobreposições excessivas durante a pulverização. / Currently there is a significant increase in the use of electronic systems in agricultural machinery, providing significant improvement in field efficiency. In the application of pesticides, the use of equipment that automatically controls the sections of the boom and the spray is already reality. However there are no results to show its effectiveness. Therefore, this work was to develop a methodology for the evaluation of commercial equipment which automatically controls the sections of the boom and the spraying. For the evaluation of the controller were used three levels of GPS accuracy signal (Firmware, VBS and RTK), three angles for the simulation of entrance and exit of the spray boom crossing the field boundary (0, 45 and 60 °) and three working speeds (1.66, 5.00 and 8.33 m s-1). The self-propelled sprayer was instrumented with various sensors in order to determine the time of opening or closing sections of the spray boom when crossing the field boundary. The automatic boom section and spraying controller evaluated was an AgGPS® EZ-Boom Trimble, model 2010, mounted on a self-propelled sprayer Uniport 2500 STAR®. The proposed methodology allowed the determination of opening and closing times of the electric valves. The coefficients of variation calculated for the times and distances of opening and closing the electric valves, and start or stop spraying, indicated a considerable variation among the values for the different replications, and more significant in the treatments with simulation of entrance and exit of the boom at angles of 45 and 60°. Significant interactions have been identified depending on the type of GPS signal used, however, it cannot be said what was the best GPS signal. The interactions between different speeds and angles, tend to increase the variation in times and distances of the start and stop spraying. The recommended configuration by the manufacturer, used for the evaluation of the automatic boom sections and spraying controller, does not meet all the simulated situations, being required a specific configuration for each speed in order to reduce gaps and overlaps in the spraying.

Dentre os fatores que afetam a uniformidade de aplicação de água, cita-se a variação de pressão no sistema, causada principalmente pela topografia do terreno e pela inexistência ou operação inadequada de reguladores de pressão. Nesse sentido, têm-se empregado válvulas reguladoras de pressão nos projetos de irrigação com variações topográficas. Contudo, a pressão de saída na válvula nem sempre será correspondente a apresentada no catálogo do fabricante. Com o avanço da eletrônica e a modernização da agricultura irrigada, justifica-se a busca para o aperfeiçoamento das técnicas de controle de pressão em sistemas de irrigação, visando à redução das perdas e o atendimento dos preceitos da irrigação sustentável. Portanto, a automação de reguladores de pressão deve torná-lo capaz de manter constante a pressão de saída, independente da pressão de entrada, além de possibilitar estabelecer a pressão de saída de acordo com as necessidades específicas de cada sistema de irrigação. De acordo com o que foi exposto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um regulador de pressão microprocessado. O sistema de regulação desenvolvido foi composto por uma válvula hidráulica, um transdutor de pressão, duas válvulas solenóides, um aspersor e um circuito microprocessado. Baseado na leitura do transdutor de pressão de saída, o controlador eletrônico acionava as válvulas solenóides para pressurizar ou para aliviar o diafragma da válvula hidráulica. O tempo de abertura da válvula solenóide era função da pressão instantânea na tubulação. Avaliou-se o equipamento atuando até uma diferença entre pressão de entrada e de saída de 250 kPa. As pressões de entrada foram alteradas em intervalos de 49,03 kPa a cada 60 segundos, sendo estas avaliadas em um primeiro momento de forma crescente, e posteriormente de forma decrescente. As pressões de ajuste avaliadas foram de 98,06 kPa, 196,13 kPa, 294,19 kPa e 392,26 kPa. A faixa de vazão avaliada foi de 0,75 m3 h-1 a 3,74 m3 h-1, tendo o respectivo intervalo de velocidade de 0,42 m s-1 a 2,12 m s-1. Os resultados mostraram um tempo de ajuste entre 10 s e 20 s nos ensaios com pressão de entrada crescente e de 15 s e 30 s nos ensaios com pressão de entrada decrescente. Ao se avaliar a atuação do regulador eletrônico operando em toda a faixa de vazão estudada, verifica-se que este foi capaz de manter a pressão ajustada dentro dos limites aceitáveis ao valor estabelecido no dispositivo eletrônico, enquadrando-se, em um contexto geral, como controlador com nível de exatidão A (± 10% de desvio). Dessa forma, pode-se concluir que o controlador, operando nas condições definidas acima, apresentou um bom desempenho ao regular à pressão de saída. / The pressure variation is an important factor that affects the uniformity of water application in irrigation systems. This variation is caused by topography, the lack or improper operation of pressure regulators. Pressure regulating valves have been used in irrigation projects where there are problems of uneven topography. However, the output pressure on the valve will not be always corresponding to the manufacturer\'s catalog. Researches on techniques improvement for pressure controlling in irrigation systems are necessary to reduce losses in accordance with sustainable irrigation. The automation of pressure regulators must assure a constant outlet pressure independent of input pressure, and flexibility to set output pressures according to different conditions. Based on the previous content, the aim of this study was to develop a microprocessed pressure regulator. The developed system has a hydraulic valve, a pressure transducer, two solenoid valves, a sprinkler, and a microprocessed circuit. Based on data gathered from pressure transducer, the electronic controller triggered solenoid valves for pressurizing or relieving the hydraulic valve diaphragm. The opening time of the solenoid valve was a function of the instantaneous pressure in the pipe. We evaluated the operating equipment in a difference up to 250 kPa between input and output pressure. The inlet pressures were tested at intervals of 49.03 kPa every 60 seconds. We performed tests increasing and decreasing inlet pressure. The desired and evaluated output pressures were 98.06, 196.13, 294.19, and 392.26 kPa. The flow rate evaluated range was from 0.75 m3 h-1 to 3.74 m3 h-1, which the respective speed range was from 0.42 m s-1 to 2.12 m s-1. The results presented a required adjustment time between 10 to 20 seconds in tests with increasing inlet pressure, and from 15 to 30 seconds in tests with inlet pressure decreasing. The pressure regulator was able to maintain the preset output pressure within desired limits, when evaluating the performance of the electronic regulator operating in the flow range specified. Considering the results, the electronic developed device can be considered a controller that belongs in accuracy level A (± 10% deviation). Thus, we conclude that the controller was successful on controlling the output pressure, when operating under the conditions defined above.

A produtividade de uma determinada cultura, anteriormente tida como principal objetivo de uma propriedade rural, hoje passa a dividir espaço com múltiplos objetivos. O impacto ambiental das culturas e sistemas produtivos, qualidade dos produtos, baixo custo de produção e, conseqüentemente o aumento da eficiência no uso do nitrogênio, já fazem parte desses objetivos. Novas tecnologias vêm sendo desenvolvidas constantemente para otimizar o manejo de fertilizantes na agricultura. Os sensores óticos são uma dessas ferramentas que tem potencial para contribuir para o manejo do nitrogênio. Este trabalho consistiu em avaliar o comportamento do NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) gerado pelo sensor ótico ativo terrestre GreenSeeker Hand HeldTM (NTech Industries, Inc., Ukiah, CA) nas culturas de milho, trigo, triticale e cevada sob diferentes condições. Este sensor emite radiação ativa em dois comprimentos de onda centralizados no vermelho (660 nm) e no infravermelho próximo (770 nm). Em uma primeira etapa foram realizados ensaios alterando classes de solo, doses de nitrogênio, fontes de nitrogênio e variedades. A análise estatística dos dados foi feita por regressão, correlação e teste de Tukey. Notou-se que o NDVI tem maior potencial para uso nas culturas de trigo, triticale e cevada, por serem culturas que possuem menos biomassa. Na cultura do milho, o NDVI saturou mesmo com baixas doses de N devido à grande quantidade de biomassa. Uma possibilidade é substituir a banda do vermelho pela banda do verde, ou testar outros índices de vegetação que tenham uma correlação mais linear com a quantidade de biomassa. A segunda etapa teve objetivo de mostrar a variabilidade espacial do NDVI nas culturas de trigo e milho e realizar a aplicação de nitrogênio em taxa variável na cultura do trigo, com base nas leituras de um sensor ótico ativo. Foram montados experimentos em faixas, com doses crescentes de N, e foram coletados dados do NDVI com o mesmo sensor ótico ativo, agora conectado a um receptor de GPS, possibilitando a geração de mapas do NDVI. Para o trigo, devido a maior correlação entre a biomassa com o NDVI do que o milho é possível identificar visualmente, no mapa, as faixas com doses diferentes, entretanto, é visível também a variabilidade dentro de cada faixa, mostrando que a absorção e aproveitamento do N pela cultura não é uniforme. Para a aplicação em taxa variável foi montado um experimento com faixas de 120 kg ha-1 de N, que serviram de calibração para o sensor, e faixas com 18,4 e 52,4 kg ha-1 de N que foram complementadas a partir das leituras do sensor ótico ativo. Os resultados mostram que, mesmo com uma considerável economia no consumo de fertilizantes nitrogenados, utilizando a tecnologia de aplicação em taxa variável, as produtividades foram semelhantes, ou seja, a produtividade dos tratamentos com aplicação em taxa variável não foram diferentes estatisticamente dos tratamentos com aplicação em taxa fixa. / The yield of a crop, until recently was the main objective of a farm, and today it begins to share importance with multiple objectives. The environmental impact of crops and productive systems, product quality, low production costs and, consequently the increase of the nitrogen use efficiency are already part of these objectives. New technologies have been developed constantly to optimize the fertilizer management in agriculture. Optical sensors are one of these tools that have potential to contribute to the nitrogen management. This work consisted in evaluating the NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) behavior, generated by the terrestrial active optical sensor GreenSeeker Hand HeldTM (NTech Industries, Inc., Ukiah, CA) in corn, wheat, triticale and barley crops, under different conditions. This sensor emits active radiation in two wavelengths centered in the red (660 nm) and in the near infrared (770 nm). In the first stage several tests were conducted changing soil classes, nitrogen rates, nitrogen sources and varieties. Statistical analysis of the data was made by regression, correlation and Tukey test. It was noticed that the NDVI has more potential use in wheat, triticale and barley crops, because they produce less biomass. In corn, the NDVI saturated even under low nitrogen rates, due to its high level of biomass. One possibility is to substitute the red band for the green band, or test other vegetation indices that have a correlation more linear with the crop biomass. The second stage had the objective of showing the NDVI spatial variability in wheat and corn crops, and apply nitrogen on variable rates in wheat, based on the readings of the same active optical sensor. Field experiments in strips, with different nitrogen rates, were conducted and the data were collected with the sensor connected to a GPS receiver, allowing the generation of NDVI maps. For wheat, due its higher correlation between biomass and NDVI than the corn, it is possible to visually identify the strips with different nitrogen rates. However, it is also notable the variability inside each strip, showing that the nitrogen absorption and use by the crop is not uniform. For the variable rate application, an experiment was established with 120 kg ha-1 strips, used as reference to the sensor calibration, and strips with 18,4 and 52,4 kg ha-1 of nitrogen, that were complemented based on the active optical sensor readings. The results show that even with a considerable economy of nitrogen fertilizer consume, using the variable rate technology, yields were similar, i.e., the yield of the treatments with variable rate application were not different statistically of the treatments with uniform rate application.

O gerenciamento agrícola no âmbito da Agricultura de Precisão visa explorar o potencial da lavoura considerando as diferenças existentes em cada local. Deste modo, é necessário um grande número de informações, como a quantidade produzida ou renda obtida, sendo que estas devem ser coletadas de maneira rápida, automatizada e georreferenciada. No entanto, no caso da cana-de-açúcar, a qualidade ou teor de açúcares também irá influenciar diretamente na renda do produtor. Diversos estudos propõem métodos de automatização da colhedora visando ao monitoramento da produtividade na cultura, mas poucos consideram a análise da qualidade no processo. Dentre os métodos existentes para medição do teor de açúcar o que mais se adequa a esta necessidade é a espectrometria. Deve-se, portanto, avaliar a possibilidade de seu uso e com qual forma de amostragem se obtêm as melhores calibrações. Para isso, espectros obtidos de diferentes formas físicas da amostra (corte, lasca, casca, caldo e fibras) foram correlacionados com resultados laboratoriais com Brix, Pol, ATR, pureza e teor de fibras. Para as correlações, foram utilizadas análises multivariadas do tipo PLSR. Dentre os espectros obtidos diretamente nos colmos, as medições na lasca foram as que resultaram em melhores correlações com o Brix. No entanto, ao se utilizar espectros obtidos diretamente dos colmos para prever resultados vindos de amostras compostas, as diferenças entre os colmos reduzem a capacidade de predição do método. Assim, espectros obtidos das amostras compostas de caldo ou fibras foram as que melhor se correlacionaram com os dados de laboratório. O teor de fibras foi o parâmetro que menos se correlacionou com as medições espectrais. Ressalta-se que foram encontradas diferenças de qualidade entre diferentes alturas no colmo. Foi realizado também o mapeamento da qualidade em um talhão comercial e, neste, observou-se a dependência espacial entre as amostras. A espectrometria foi eficaz em mapear regiões com padrões de qualidade diferentes ao longo do talhão. Obteve-se coeficiente de variação de 5% do teor de qualidade em um talhão de 16,5ha, o que poderia justificar o gerenciamento de ações localizadas. / Site specific farm management aims to explore the potential of the crop considering the differences within the field. Thus, a large amount of information is necessary, as yield or obtained income, this information shall be collected in a fast, automated and georreferenced way. However, in the case of sugarcane, quality, or sugar content will also directly influence farmer\'s income. Several studies suggest harvester automation aiming to monitor yield, but few consider the quality analysis in the process. Among the existing methods for measuring sugar content the one that is best suited to this need is the spectroscopy. Therefore, it is necessary to assess the feasibility of its use and which form of sampling will obtain better calibrations. So, spectra that were obtained from different sample forms (cross sectional surface, transverse sectional surface, skin, juice and fiber) were related to laboratory results of Brix, Pol, ATR, Purity and fiber content. For the correlations, multivariate analyzes using PLSR were used. Among the spectra obtained directly in the stalks, the measurements on the transverse sectional surface were the ones with better correlations with Brix. However, when using spectra directly from the stalks to predict results obtained from composite samples, the differences between the stalks reduce the predictive capacity of the method. So spectra obtained from composite samples like juice or fibers were those with best capacity to predict laboratory data. The fiber content was the parameter that less correlated with spectral measurements. Quality differences were found between different heights in the stem. Quality parameters were also mapped in a commercial field and spatial dependence between samples was found. The spectrometry was effective in mapping regions with different quality levels over the field. A coefficient of variation of 5% was obtained in a 16.5 ha field, which could justify local management actions.

Trata-se do estudo da dinâmica de um sistema dosador de adubo para semeadora-adubadora. Com este trabalho desenvolve-se um modelo matemático capaz de descrever o comportamento de um sistema de controle para adubação a taxa variável acionado hidraulicamente, voltado para aplicações na agricultura de precisão. Utilizando-se um modelo de dosador comercial de fertilizantes do tipo helicoidal por transbordo, que é muito comum nos equipamentos convencionais de adubação. A modelagem matemática é realizada por meio da técnica da caixa branca, que se baseia na utilização de princípios físicos para formulação do modelo. Após a formulação matemática e definição do modelo, utiliza-se uma bancada instrumentalizada de testes equipada com sensores de pressão e de deslocamento angular para aquisição de dados experimentais e ajuste dos parâmetros utilizados na modelagem matemática. O sistema de aquisição de sinais e controle é composto por uma placa dSPACE 1104 montada em um microcomputador. A partir dos dados experimentais, realizaram-se simulações computacionais para validar o modelo matemático de controle de adubação à taxa variável. Os resultados demonstram boa acurácia do modelo descrito, diante do controle preciso da velocidade angular, atendendo os objetivos propostos. Essa pesquisa tem o propósito de contribuir com a mecanização da agricultura de precisão de baixo custo e auxiliar no desenvolvimento de inovações tecnológicas que possibilitem produções limpas e sustentáveis. / 115 f.

Desenvolveu-se a modelagem matemática da dinâmica de um sistema dosador de adubo à taxa variável acionado por um motor elétrico de corrente contínua, considerando a não linearidade do atrito. O objetivo é desenvolver a formulação matemática a partir de um protótipo montado em uma bancada experimental instrumentalizada. A modelagem matemática foi realizada por meio da técnica da caixa branca, que se baseia na utilização de princípios físicos para formular o modelo matemático do sistema. Utilizou-se uma bancada experimental instrumentalizada para identificação das características e dos parâmetros do modelo matemático para um dosador helicoidal de transbordo. Também um protótipo de adubadora à taxa variável para os testes de validação, voltado para Agricultura de Precisão e em especial, para aplicações na agricultura familiar. Realizou-se a aquisição de dados experimentais e posteriormente a validação do modelo matemático proposto, comparando-se os resultados experimentais com as simulações computacionais. A partir dos resultados obtidos, tem-se como principal contribuição a sistematização da modelagem matemática do sistema de dosagem à taxa variável acionado por um motor elétrico de corrente contínua. Pretende-se assim contribuir para mecanização da agricultura de precisão e para o desenvolvimento de inovações tecnológicas que viabilizem a produção de máquinas precisas e de baixo custo voltadas para a Agricultura Familiar. / 91 f.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:19:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ronan Assumpcao.pdf: 1635695 bytes, checksum: 084afb104dd339cbac6751edc1408418 (MD5) Previous issue date: 2012-08-17 / Agriculture demands for various computing solutions, especially when refers to the Precision Agriculture (PA). Data Mining is one of the computing resources that can benefit the analysis of data from AP, which usually are georeferenced. However, there are limitations of algorithms and computational tools when it is need to group different characteristics also considering its geographical position. In this context, the aim of this work was to develop and implement algorithms that consider clustering and visualization of georeferenced attributes along with various attributes in the agricutural database. It was created a new computational tool for georeferenced agricultural data mining called Dager. The algorithms PAM, CLARA and CLARANS were implemented and, based on these two new algorithms, and GCLARA GCLARANS were developed and implemented in the tool. Besides the algorithms it was implemented a module for graphical visualization of clusters. For the experiments, a database obtained by Precision Farming and evaluation groups were employed statistical methods ANOVA and MANOVA. The result showed the mapping and visualization of regions within a field with similar characteristics, achieving the proposoal objectives. / A agricultura demanda de soluções computacionais diversas, especialmente quando refere-se ao segmento da Agricultura de Precisão (AP). A Mineração de Dados é um dos recursos computacionais que pode beneficiar a análise de dados de AP, os quais normalmente são georreferenciados. Porém, há limitação de algoritmos e ferramentas computacionais quando se tem necessidade de agrupar características diversas considerando também sua posição geográfica. Nesse contexto, o objetivo desta dissertação foi desenvolver e implementar algoritmos de agrupamentos e visualização que considerem atributos georreferenciados juntamente com atributos diversos em base de dados agrícolas. Para tanto, foi criada uma nova ferramenta computacional para mineração de dados agrícolas georreferenciados, denominada DAGER. Os algoritmos PAM, CLARA e CLARANS foram implementados e, com base nesses, dois novos algoritmos, GCLARA e GCLARANS foram desenvolvidos e implementados na ferramenta. Além dos algoritmos, foi implementado um módulo de visualização gráfica dos agrupamentos. Para a realização dos experimentos, foi utilizada uma base de dados agrícola obtida por processos de Agricultura de Precisão e para a avaliação dos grupos foram empregados os métodos estatísticos ANOVA e o MANOVA. O resultado apresenta o mapeamento e visualização de regiões dentro de uma lavoura com características semelhantes, atendendo aos objetivos propostos

Conhecer a resposta da cultura do algodoeiro (Gossypium hirsutum L var. latifolium Hutch) à variabilidade espacial de atributos físicos e químicos do solo e seu comportamento espectral mediante doses variadas de fertilizantes pode ajudar a estabelecer estratégias de manejo do solo e da cultura, com melhor uso de corretivos e fertilizantes. Dentro deste contexto, este trabalho foi desenvolvido para: a) estudar a variabilidade espacial da fertilidade do solo, estado nutricional, população de plantas, número de estruturas reprodutivas e produtividade do algodoeiro em uma lavoura comercial; b) verificar as relações de causa e efeitos entre as variáveis estudadas; c) avaliar o efeito da variação de doses de nitrogênio na detecção do teor de nitrogênio foliar do algodoeiro utilizando propriedades de reflectância através de um sensor óptico ativo. Para isso, foram conduzidos dois experimentos diferenciados. O primeiro foi realizado numa lavoura comercial, localizada em Chapadão do Céu, GO. Os dados foram coletados numa área de 90 hectares, dividida numa malha com espaçamento regular de 100 m entre pontos, formando um retângulo com 10 colunas e 11 linhas. Para detectar a variação na pequena escala, foram feitas amostragens mais intensas com espaçamento de 33 m, formando 5 "ilhas", constituindo um total de 170 amostras. Os dados foram submetidos às análises estatísticas descritivas, geoestatística, interpolação através de krigagem ordinária e regressão pelo método "stepwise". A variabilidade expressa pelo coeficiente de variação foi baixa a moderada para todas as variáveis analisadas, com exceção de maçãs retidas e P no solo. Os resultados da análise geoestatística indicaram que os fatores de produção da cultura do algodoeiro apresentam, em sua maioria, dependência espacial e esta deve ser considerada quando da definição de esquemas de amostragem e práticas de manejo do solo e da cultura. A produtividade do algodoeiro foi significativamente afetada por N, P, Ca e Mg no tecido foliar e fração areia e argila do solo. O segundo experimento foi realizado na área experimental da USP/ESALQ, em Piracicaba, SP. O delineamento experimental foi o aleatorizado em blocos, com cinco tratamentos (0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1 de N) e quatro repetições. Os dados do índice de vegetação da diferença normalizada (NDVI) e da razão simples vermelho/infravermelho próximo (V/IVP) foram coletados no período de 23 a 92 dias após a emergência (DAE) totalizando nove datas de coleta. Foram coletados também dados referentes ao índice de clorofila, índice de área foliar (IAF) e altura de plantas. Os valores do NDVI apresentaram uma tendência crescente ao longo do período das leituras, enquanto a relação V/IVP teve comportamento inverso, e a partir de 45 DAE, foram afetados significativamente pelas doses de N aplicadas. Relações significativas foram observadas entre os valores do NDVI e índice de clorofila e IAF. Aos 92 DAE o NDVI apresentou relação linear positiva e altamente significativa com o teor foliar de N. Os resultados obtidos indicam que as técnicas de geoestatística e sensoriamento remoto podem auxiliar na tomada de decisões sobre as práticas de calagem e adubação em taxa variada na cultura do algodoeiro. / Know the cotton answer (Gossypium hirsutum L. var. latifolium Hutch) to the spatial variability of soil physical and chemical attributes and its spectral behavior by means of varied rates of nutrients can help to establish soil and crop management strategies, with better use of lime and fertilizers. This work was developed to: a) study the spatial variability of soil fertility, nutritional state, plants population, reproductive structures number and cotton yield in a commercial field; b) to study the relationships among those variables; c) to evaluate the effect of the variation of nitrogen levels on the detection of its content on cotton leaves using reflectance properties by an active optical sensor. Two differentiated experiments were conducted; the first one was located in a commercial field in Chapadão do Céu, GO. Data were collected in a area of 90 hectares, divided in a regular grid of 100 m with 10 columns and 11 lines. In order to detect the variation in the small scale, more intense samplings with spacing of 33 m were conducted forming 5 islands, constituting a total of 170 samples. The data were submitted to the descriptive statistical analysis, geostatistic, interpolation through ordinary kriging, and stepwise regression analysis. The variability expressed by variation coefficient were low to moderated for all analyzed variables, except for healthy bolls and soil P. Geostatistics analysis indicated that the crop cotton factors of production present, in its majority, spatial dependence and this should be considered when of the definition of sampling schemes and soil and crop management practices. Cotton yield was affected significantly by N, P, Ca and Mg in the leaves, as well as sand and clay fraction of the soil. The second experiment was accomplished in an experimental area at USP/ESALQ, in Piracicaba, SP. The experiment was conducted as a randomized block design and treatments consisted on five levels of nitrogen fertilization (0, 50, 100, 150 and 200 kg of N ha-1) with four replications. The readings of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI and the ratio Red/Near infrared (RED/NIR) were collected between 23 to 92 days after the emergency (DAE), with the total of 9 visits. Data referred to the chlorophyll index, leaf area index (LAI) and plants height were also collected. The values of NDVI presented a growing tendency along the period, while RED/NIR had an inverse behavior, being significantly affected by the rates of applied N, starting from 45 DAE. At 92 DAE, NDVI presented a positive linear relationship with leaves N content. Significant relationships were observed between the values of NDVI and chlorophyll index and LAI. The results obtained indicate that geostatistic techniques and remote sensing can help on management decisions for variable rate application of lime and fertilizers in cotton.

O Smart Farming (SF) é um novo conjunto de tecnologias que podem ser usadas para melhorar a tomada de decisões e a automação em atividades agrícolas. Para isso, alguns agricultores começaram a utilizar a Internet das Coisas (IoT), que é uma tecnologia que permite que os objetos sejam detectados ou controlados remotamente em infraestruturas de rede existentes. Esse processo tende a criar oportunidades para uma integração mais direta do mundo físico com sistemas baseados em computador, gerando maior eficiência, precisão e benefícios econômicos para os usuários de SF. Além das novas áreas como IoT, Computação em Nuvem, Cognitive Computing e Big Data, dois campos contribuíram para o desenvolvimento de SF: Agricultura de Precisão (AP) e Tecnologia da Informação (TI).A presente tese analisou o processo de inovação no contexto da SF, desde a produção de conhecimento científico até a fase de difusão dessas tecnologias na agricultura, sendo que, o objeto de estudo contemplou as propriedades rurais de grãos. A discussão e análise realizadas no trabalho têm como base teórica o aporte da economia evolucionária e o paradigma tecnoeconômico usado para analisar revoluções tecnológicas. O trabalho consistiu de três etapas metodológicas distintas A primeira, de caráter exploratório, foi realizada por meio de entrevistas com especialistas de diferentes áreas, visando melhor compreender o tema estudado. Na segunda etapa, realizou-se um levantamento na literatura científica acerca do tema. De posse dessas informações, operacionalizou-se uma pesquisa empírica para analisar a adoção dessas tecnologias no ambiente real. Para isso, foram aplicados 119 questionários com produtores de grãos da região Sul do Brasil (Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul), sendo adotada amostragem estratificada, pois foram considerados produtores cujas propriedades produzissem 50% ou mais da receita bruta em grãos.Com base nos resultados, foi possível inferir que as tecnologias de SF encontram-se no processo de gestação e emergência. Observou-se um intenso desenvolvimento científico em tecnologias como IoT e ambientes inteligentes, bem como um forte efeito de "spillover" de outras indústrias para a agricultura. Entretanto, espera-se que nos próximos anos, o número de inovações disponíveis ao mercado na área de SF cresça. Os principais fatores de adoção de SF observados no trabalho foram: a) aumento de produtividade, b) melhor qualidade de processo, c) redução de custos, e d) maior conhecimento de áreas cultivadas. Da mesma forma, alguns fatores aumentaram a adoção de tecnologias em diferentes intensidades e maneiras. A educação teve o efeito significativo e positivo na adoção de tecnologias georeferenciadas de amostragem de solo A adoção do piloto de pulverização do piloto automático e softwares de gerenciamento teve influência positiva do tamanho da área. Os resultados da tese sinalizaram que um maior grau de escolaridade, tende a aumentar probabilidade de adoção dessas tecnologias. As principais barreiras que atrasam a entrada dos produtores de grãos na SF foram: a) o preço dos equipamentos, b) baixa qualificação do trabalho rural c) a precariedade do acesso à Internet nas regiões rurais brasileiras, e d) necessidade de inserir muitos dados e informações em software. Verificou-se assim que as máquinas empregadas nos sistemas produtivos de grãos estão passando pelo processo de digitalização, especialmente pelo aumento da disponibilidade de equipamentos com sensores e processos automatizados. No entanto, na percepção do produtor rural, grande número de técnicos e consultores ainda não está adaptado ao novo contexto da agricultura. Com isso, permanece o questionamento acerca da capacidade do produtor e dos consultores técnicos de acompanhar e aproveitar o potencial das tecnologias de SF na tomada de decisão na propriedade rural. Os resultados desse trabalho, inéditos no contexto brasileiro, avançam no sentido de compreender a difusão da SF no contexto brasileiro. / Smart Farming (SF) is a modern set technologies that can be used to improve decision making and automation throughout agricultural activities. To accomplish this, some farmers are using the Internet of Things (IoT), which is new technology that allows objects to be sensed or controlled remotely across existing network infrastructures. Further, it can create opportunities for more direct integration of the physical world into computer-based systems, which can result in improved efficiency, accuracy, and economic benefits for SF users. Besides the new areas such as IoT, Cloud Computing, Cognitive Computing and Big Data, two fields have contributed to the development of SF: Precision Agriculture (PA) and Information Technology (IT). The present study analyzed SF’s innovative processes, beginning with the production of scientific knowledge through to SF’s final diffusion of these technologies into agriculture. The discussion and analysis are based on the theoretical contributions of the evolutionary economy and the techno-economic paradigms and were used to analyze technological revolutions. The work consisted of three distinct methodological steps First, to better understand the subject being studied, interviews were conducted with researchers and market professionals, from different areas, such as agriculture, electronics engineering and mechanization. During the second stage, text mining was used to analyze scientific literature on SF. In the third step an empirical research was carried out to analyze the adoption of SF technologies in real environment. To operationalize this step, a questionnaire was sent to grain farmers from the southern region of Brazil, which included Paraná, Santa Catarina, and Rio Grande do Sul. Since these grain' farmers produced 50% or more of the gross revenue in grains were included in the database. After the surveys were completed, the empirical data was used to analyze the adoption of these technologies. Based on the results, it was possible to infer that SF technologies are in the process of gestation and emergence. There has been intense scientific development in technologies, such as IoT and smart environments. Additionally, there has been a strong spillover effect from industries to agriculture. Because of this, it is expected that the number of SF innovations available to the market will grow over the next several years The study indicated main factors that a farmer chose to adopt SF were: potential increase in productivity, better process quality, cost reduction, and a greater knowledge of cultivated areas. Additionally, adding in these factors, education had the positive effect on the adoption of georeferenced soil sampling. The adoption of an autopilot spray pilot and management software was positively influenced by the size of the area. The results of the study have indicated that a higher level of schooling tends to increase the probability of adopting these technologies. It was also found that high equipment costs, the low qualification of rural workers, the precariousness of Internet access in Brazilian rural regions, and the need to insert a lot of data and information in specific programs available to take advantage of SF technologies are the main barriers faced by grain producers, which contribute to their delay in implementing SF technologies. Additionally, it has been verified that the machines used in the grain production systems are becoming digitalized—the availability of equipment with sensors and automated processes are rapidly increasing. However, from the famers’ perception, many technicians and consultants, such as agronomists and agricultural engineers, have not yet adapted to the new context of agriculture, with growing implementation of SF technologies amongst farmers. Thus, the question remains whether farmers and technical consultants can take advantage of available SF technologies and, if so, whether they can use these technologies to help them make decisions and monitor their farming practices. The results of this research can be used to further understand how SF technologies are being used among Brazilian grain producers.

Orientador: Célia Regina Lopes Zimback / Resumo: Com o crescente interesse de produtores rurais e grandes empresas no ramo da agricultura de precisão, muito tem sido feito e desenvolvido para adequar essa tecnologia, na sua maioria estrangeira, para as condições tropicais. Aplicadores de insumos à taxa variável são cada vez mais comuns, otimizando as operações e reduzindo seu impacto ambiental. Mas para que isso funcione de maneira dinâmica como ocorre no solo, é necessário conhecer a dependência espacial entre os parâmetros analisados, aplicando a geoestatística uni e multivariada no lugar da estatística tradicional. Assim, mapas mais condizentes com a realidade podem ser elaborados por krigagem, com auxílio de um Sistema de Informações Geográficas (SIG). O objetivo desse trabalho foi investigar o comportamento de variáveis ligadas à química do solo por meio de técnicas geoestatísticas, a fim de entendê-lo e obter mapas de fertilidade da área, auxiliando na elaboração de um mapa final de aplicação de fertilizantes em formato digital. A área estudada foi de 71,79 ha em uma propriedade rural localizada em Araguari-MG, utilizando-se como metodologia amostragens com grade conhecida e amostras georreferenciadas. Pôde-se concluir que a amostragem em malha (grid) regular de 60 m possibilitou a caracterização geoestatísticas das variáveis estudadas da fertilidade do solo, exceto para P e K; a análise de corregionalização foi uma ferramenta eficaz no estudo do comportamento das variáveis envolvidas em diferentes processos no solo; a krigagem mostrou-se um interpolador eficaz na confecção de mapas de fertilidade quando detectada a dependência espacial entre as amostras; quando não detectada a dependência espacial, o Inverso do Quadrado da Distância foi uma boa alternativa de interpolação para a construção de mapas de fertilidade;...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Following the great interest of farmers and big companies in precision farming, lot of things have been done to adapt this technology, in majority foreigner, for tropical conditions. Agrotoxics variable rate applicators are each time more commons, optimizing operations and reducing environmental impact. But to make that work dynamically as the soil as, is necessary to know spatial dependence among analyed parameters, using univariate and multivariate geostatistics instead of traditional statistics. In this way, maps can be elaborate with Geografical Informations Systems (GIS). The area studied covers 71,79 ha of a rural property at Araguari-MG, in which georeferrenced samples were taken allow a known grid. It could be concluded that 60m grid soil sampling allowed geostatistic characterization of the studied soil fertility variables, excepted P and K; corregionalization analysis was a efficient tool on studied variables behavior involved in different soil process; kriging has proved to be a efficient interpolator for fertility maps when there was spatial correlation; otherwise inverse distance weight was used as an good alternative for fertility maps; finally Geographic Information System (GIS) optimize data management process, helping maps preparation for the prescription of fertilizers and liming. / Mestre