Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Soil compaction has been induced in the no-tillage (NT), mainly due to machinery traffic conditions in soils with high humidity. This traffic is essential for crop management, impossible to put out of the field. Alternatively to try to solve this problem the concept of controlled traffic system (CTF) of machines, which is the containment and permanent separation of local traffic machine of free traffic. In most incipient case of disciplined traffic system of the machines is an initial alternative to full deployment. In this sense an experiment was conducted during two crop years in a commercial area, managed under the NT using techniques of AP in the Não Me Toque city, RS state. The soil is Red Latossol with Cfa climate following Koppen classification. The treatments were: a) No Traffic (ST) b) traffic Spray (TP) c) Traffic Tractor (TT) and d) Maximum Traffic (TM). The assessments were: bunk density, macroporosity, microporosity, total porosity in the soil layers: 00-0.05; 0.05 0.10; 0,10 0.20 e 0.20 -0.30 m , water infiltration, penetrometer resistence (PR), root systems and yeld in the corn and soybean. In Céu Azul city, PR state, have another experiment was also conducted to study the traffic discipline within the commercial fields,but only soyebean field and with similar treatments to those used in RS. The results obtained in Paraná was observed that treatments with control traffic farming had 8% less yeld. Changes in soil physical properties not change significantly after the traffic. In the two case investigated it was found that the controlled traffic has feasibility in implementation and improvement in soil physical properties and increased yeld of corn and soybeans in southern Brazil. / A compactação do solo tem sido induzida no sistema de plantio direto (SPD), principalmente devido ao tráfego de máquinas em condições de solos com elevada umidade. Este tráfego dentro da lavoura é essencial para o manejo das culturas, impossível de ser extinto de dentro da lavoura. Como alternativa para tentar solucionar este problema surge o conceito do sistema de tráfego controlado de máquinas, que é o confinamento e a separação permanente dos locais de tráfego de máquinas dos locais livre de tráfego. Neste sentido foi conduzido um experimento com duração de dois anos em uma área comercial, manejada sob o SPD utilizando técnicas de AP no município de Não Me Toque, RS. O solo do local é um Latossolo Vermelho com clima subtropical do tipo Cfa úmido segundo a classificação de Koppen. A precipitação média oscila entre 1.500 a 1.700 mm e a temperatura média anual é de 18.7ºC. Os tratamentos investigados foram: a) Sem tráfego (ST); b) Tráfego do pulverizador (TP); c) Tráfego do trator (TT) e d) Tráfego máximo (TM). As principais avaliações foram: densidade do solo (Ds), macroporosidade (Ma), microporosidade (mi), porosidade total (pt), nas camadas 00-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m, infiltração de água, resistência a penetração (RP), avaliação do sistema radicular e produtividade da culturas de milho e soja. Na cidade de Céu Azul, PR também foi realizado um experimento visando estudar o disciplinamento do tráfego dentro de uma lavoura comercial, com tratamentos similares aos utilizados no RS, porém com a cultura da soja. Os resultados obtidos no RS demonstraram que o tráfego de máquinas ocasionou o aumento da Ds e da RP, a redução da Ma e infiltração de água no solo, além de causar uma redução de até 24,0 e 42,0% na produtividade da cultura do milho e soja respectivamente. Foi obtida uma relação positiva (r2= 0,70) entre o aumento do número de passadas do trator e a RP. Os resultados obtidos no Paraná foram observados que os tratamentos com o tráfego de máquinas apresentaram 8% a menos na produtividade das culturas, embora as alterações nos atributos físicos do solo não sofreram alterações significativas após o tráfego. De acordo com os dois experimentos investigados, constatou-se que o sistema de tráfego controlado possui viabilidade na sua implementação e proporcionou melhoria nas condições físicas do solo e aumento na produtividade da cultura do milho e da soja no sul do Brasil.

The improvement of subsoil chemical quality trough the broadcast lime on soil surface of no-till in Não Me Toque, Rio Grande do Sul State, hasn t been verified. This work was carried out in a farm associated to Cooperativa Agropecuária e Industrial sob Red Oxisol. This work aim to evaluate the efficiency of gypsum and fidagran in single use and mixed in improve chemical soil quality and reduce aluminium toxicity. The work was carried out in long-strips with xx x yy m including the following treatments: a) Check Plot; b) Fidagran; c) Gesso e d) Gesso + Fidagran. The rates of gypsum and fidagran followed the clay content in variable rate. The yields were recorded with a combine equipped with yield sensor. The soybean and maize yields followed the order: check plot, plot<fidagran<gypsum<gypsum+fidagran. In relation to check plot the increases were: fidagran 7 and 21.5%, gypsum 33 and 75.1% and fidagran+gypsum 54 and 125% to soybean and corn, respectively. Therefore, the increase was higher to corn in relation to soybean. Yet, the sum of yield increments when the inputs were applied single were lower than the yield increments when they were mixed. / A melhoria da qualidade química de camadas subsuperficiais através da aplicação superficial de calcário no sistema plantio direto é pouco provável. Este trabalho foi conduzido em um produtor associado da Cotrijal Cooperativa Agropecuária e Industrial sob Latossolo Vermelho. Este trabalho avaliou a eficiência do fidagran e do gesso aplicados isoladamente e combinados na melhoria da qualidade química e redução da toxidez de alumínio. O trabalho foi conduzido em longas faixas com xx e yy m incluindo os seguintes tratamentos: a) Testemunha; b) Fidagran; c) Gesso; d) Fidagran + Gesso. As doses dos insumos foram determinadas com base no teor de argila e aplicadas a dose variada. A produtividade foi recordada com colhedora equipada com sensor de produtividade. A produtividade de soja e de milho seguiu a seguinte ordem: testemunha<fidagran<gesso<fidagran+gesso. Em relação a parcela testemunha os incrementos de produtividade foram: fidagran 7 a 21.5%, gesso 33 a 75.1% e fidagran+gesso 54 a 125% para soja e milho, respectivamente. Portanto, o incremento de produtividade foi maior no milho do que na soja. Em ambas as culturas houve efeito interativo dos insumos, uma vez que a somatória dos incrementos de produtividade quando os insumos foram aplicados isoladamente foi inferior ao incremento da produtividade dos insumos combinados.

Orientadores: Bárbara Janet Teruel Mederos, Neucimar Jerônimo Leite / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-27T18:36:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santiago_WesleyEsdrar_D.pdf: 3166190 bytes, checksum: 2b92c9e10c657873f3a49bbd80582db3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O aumento da produção sem causar danos ao meio ambiente é um dos maiores desafios da agricultura moderna. Na produção de cana-de-açúcar, isso se torna mais nítido quando se trata do manejo de plantas daninhas, uma vez que o uso de herbicidas configura-se como a técnica mais adotada. Plantas daninhas causam interferência na produção agrícola, provocando redução na qualidade do produto e na produtividade da lavoura. Portanto, a identificação da espécie infestante, bem como o nível de infestação torna-se de grande importância para que estratégias adequadas de manejo possam ser definidas. Este trabalho foi realizado visando desenvolver e avaliar o desempenho de um sistema de processamento de imagens RGB, para identificar plantas daninhas na cultura de cana-de-açúcar e estimar a área de solo coberta por elas, uma vez que a existência de uma ferramenta computacional para reconhecimento de espécies de plantas é de grande auxílio para a tomada de decisão acerca do manejo de comunidades infestantes. A abordagem adotada para identificar plantas daninhas e cultura, baseou-se na metodologia do dicionário de palavras. Nesta metodologia, pontos invariantes e característicos de várias imagens são usados para criar um dicionário de características, o dicionário é usado depois para averiguar quais palavras dele estão presentes nas imagens a serem processadas. A quantização do número de palavras do dicionário presentes na imagem foi realizada através de uma função densidade de probabilidade e o modelo matemático de classificação foi construído por meio de máquinas de vetores de suporte. Considerando as seguintes medidas de desempenho: exatidão global e coeficiente de Kappa, o sistema desenvolvido processou 435 imagens RGB, as quais foram obtidas de três cultivos experimentais contendo plantas de cana-de-açúcar, milho e seis espécies de plantas daninhas (Urochloa plantaginea, Urochloa decumbens, Panicum maximum, Euphorbia heterophylla, Ipomoea hederifolia e Ipomoea quamoclit). Os resultados obtidos demonstram que a metodologia possui alto poder para identificar e discriminar plantas daninhas e cultura, alcançando exatidão global e coeficiente Kappa de até 94% e 0,94, respectivamente. Estes resultados suportam a premissa de que um sistema de processamento de imagens é capaz de identificar plantas daninhas na cultura de cana-de-açúcar, estimar o nível de infestação e ainda servir como ferramenta para auxílio à tomada de decisão quanto ao manejo das espécies infestantes / Abstract: The increase in production without causing damage to the environment is one of the biggest challenges of modern agriculture. In the production of sugarcane, this becomes clearer when it comes to the weed management, since the use of herbicides to configure most widely adopted technique. Weeds cause interference in agricultural production, causing reduction in product quality and crop yields. Therefore, the identification of weed species and the level of infestation becomes very important so that appropriate management strategies can be defined. This study sought to develop and evaluate the performance of an image processing system to identify weeds in sugarcane and estimate their level of infestation, since the existence of a computer tool to recognize plants species should give a great support to decision-making about the management of weed communities. The approach taken to identify weeds and crop plants was based on the methodology of bag-of-words. On this methodology, invariant feature points and multiple images are used to create a dictionary of features, the dictionary is then used to ascertain what his words are present the images to be processed, the quantization of the number of words in the dictionary is present in the image made by a probability density function and the mathematical model of rank was made by support vector machine. Considering the performance measures: overall accuracy and Kappa coefficient, the developed system has processed 435 RGB images, what were obtained from three experimental cultives having plants of sugarcane, corn and six weed species (Urochloa plantaginea, Urochloa decumbens, Panicum maximum, Euphorbia heterophylla, Ipomoea hederifolia and Ipomoea quamoclit). The results show that the method has high power to identify and discriminate weed and crop, reaching overall accuracy and Kappa coefficient of up to 94% and 0.94, respectively. These results give support to premise that an image processing system is capable to identify weeds in sugarcane, estimate the infestation level and to be yet a tool for support the decision-making about the management from the weed species / Doutorado / Maquinas Agricolas / Doutor em Engenharia Agrícola

A aplicação de defensivos químicos em áreas agrícolas é de primordial importância para o rendimento de lavouras. O uso de aeronaves é cada vez mais comum em tal tarefa, principalmente pelo fato de aumentar a agilidade na operação. Entretanto, características climáticas, como intensidade e orientação do vento, podem causar prejuízo aos produtores (e.g. aplicação sobreposta dos defensivos e multas por aplicação de defensivos na borda exterior da lavoura). Essa lacuna motivou este trabalho de mestrado, que tem por objetivo avaliar um sistema integrado de veículos aéreos não tripulados (VANTs) e redes de sensores sem fio (RSSFs) para aumentar a eficiência da aplicação de defensivos químicos em campos agrícolas. Um VANT é utilizado para percorrer o campo enquanto aplica defensivos químicos. Uma RSSF com nós capazes de sensoriar a concentração de defensivos químicos é instalada no solo do campo. Os nós da RSSF e o VANT são equipados com módulos de rádio, possibilitando a troca de informação entre eles. Desse modo, o VANT consegue obter a distribuição de defensivos químicos aplicados no campo, podendo então tomar decisões para aumentar a eficiência da aplicação. Para análise desse sistema, dois experimentos foram realizados utilizando o simulador OMNeT++ e o framework MiXiM. Em um primeiro experimento é comparada a eficiência do sistema proposto com o sistema tradicional de pulverização agrícola, mostrando que é possível aumentar, em média, 16% a quantidade de defensivos químicos aplicados dentro do campo agrícola. E, em alguns casos, é possível obter um aumento de até 118,25%. No segundo experimento são analisados cinco diferentes protocolos de comunicação, mostrando que é possível otimizar o uso da bateria nos nós sensores sem fio em até 10 vezes, sem diminuir a eficiência do sistema / The use of chemical defensives in crop fields is important for the agricultural production. Often airplanes are used for spraying these products, because it adds agility in such task. But climatic characteristics, such as wind speed, may cause loss to farmers (e.g. superimposed application and fines for environment contamination). This text details an integrated system of unmanned aerial vehicle (UAV) and wireless sensor network (WSN) with the purpose of letting the aerial spraying process more precise. An UAV is used to spray chemicals in the crop field. A WSN composed of sensor nodes capable of sensoring quantities of chemical defensives is installed in the crop. Both UAV and sensor nodes are equipped with radio modules, this way they can communicate each other. Thus, the UAV may obtain the information of where the chemicals are being applied, then the UAV may take some action to performs a better spraying. This system were developed in the simulator OMNET++ using the framework MiXiM and two experiments were executed. In the first experiment the objective is to compare the efficiency of this system with the tradicional system, without the WSN. Results shown that the proposed system can improve the spraying process in 16% on average, and 118.25% on some cases. In the second experiment, five different WSN protocols were evaluated in means of battery usage of the sensor nodes. Results shown that its possible to reduce the battery usage in 10 times without intervene in the system efficiency

Entre os avanços tecnológicos que visam recuperar o trato da variabilidade espacial e temporal nas culturas agrícolas está a Agricultura de Precisão que busca, além de outros benefícios, melhorar o aproveitamento dos insumos aplicados e a rodutividade, e reduzir o custo de produção e o impacto ambiental causado pelo excesso desses insumos. Para alcançar estes benefícios, recursos de tecnologia da informação e comunicação estão disponíveis em equipamentos agrícolas, tais como sistemas computacionais, sistemas de comunicação de dados sem fio, orientação por satélite por meio dos sistemas de posicionamento global e redes ISO 11783. Também as Redes de Sensores Sem Fio têm sido introduzidas para monitoração do ambiente agrícola. Acredita-se que o desempenho dessas tecnologias possa ser melhorado com a interconexão de ambas as redes, de modo que os dados dos sensores possam ser coletados diretamente pelo computador embarcado no veículo, a partir do instante que este entre no alcance do sinal dos sensores. Neste contexto, este trabalho tem por objetivo propor e demonstrar a viabilidade da interconexão dessas duas redes dentro do contexto da Agricultura de Precisão. Apoiando-se em pesquisa bibliográfica, realizou-se uma comparação entre os modelos ISO/OSI de ambas as redes e identificou-se quais dispositvos de interconexão seriam mais adequados, propondo-se, então, a interconexão. Para demonstrar a sua viabilidade à Agricultura de Precisão, desenvolveu-se um simulador que permitiu realizar um grande número de simulações que consideraram mais de sessenta cenários distintos. Os resultados foram apresentados sob a forma de gráficos, os quais foram analisados considerando-se as limitações impostas por uma aplicação agrícola. Da análise pôde-se concluir que há viabilidade na interconcxão de forma que unidades computacionais ISO 11783 recebam, em tempo real, dados do ambiente obtidos de Redes de Sensores Sem Fio. / Precision Agriculture is one of the technological advances used to recoup the treatment of spatial and temporal variability in agricultural crops. Besides other benefits, it tries to improve the exploitation of applied inputs, improve the productivity and reduce production cost as well as lessen the impact on environment caused by excess of input. To achieve these benefits, information and communication technology are available in agricultural equipment such as computational systems, wireless communication, satellite orientation by the global positioning systems and ISO 11783 networks. Recently, Wireless Sensor Network has been introduced for agricultural environment monitoration. It is believed that the performance of these technologies can be improved with the interconnection of both networks. In this way, sensor data can be collected by the computer embedded in the vehicle, at the moment that the vehicle goes into the sensor signal area. The objective of this work is to propose and demonstrate the viability of this interconnection between the networks ISO 11783 and WSN in the Precision Agriculture context. Based on bibliographical research, both network ISO/OSI models were compared, the most adequate interconnection devices were identified and the interconnection was proposed. To demonstrate the interconnection viality in Precision Agriculture systems a simulator was denveloped which permited hundreds of simulations to be done in dozens of distint scenes. The results were shown in graphs which were analysed considering the agriculture application limitations. From this analisis, it was possible to conclude that the interconnection is viable, so that ISO 11783 computation units receive environmental data obtained by the Wireless Sensor Network in real time.

Orientador: Norian Marranghello / Banca: Adilson Gonzaga / Banca: Rodrigo Capobianco Guido / Resumo: A presença de sistemas automatizados é cada vez mais comum para as pessoas. Seus exemplos vão desde máquinas de lavar, que executam praticamente todo o processo de lavagem e secagem de roupas, até linhas de produção em fábricas dos mais diversos produtos. Esses são exemplos de aplicações que exigem pouca interferência humana no processo, já que as etapas realizadas pelos sistemas são bem definidas e iterativas. Porém, outros tipos de processos podem exigir capacidade de discernimento daquele - ou daquilo - que os executam. Para automatizar esse tipo de processo uma das alternativas é o uso de técnicas de inteligência artificial. Esse trabalho visa realizar uma análise comparativa entre técnicas de inteligência artificial, quais sejam Redes Neurais Artificiais e Máquinas de Vetores de Suporte. Com essa análise espera-se estabelecer qual técnica é mais vantajosa para implementação em hardware de sistemas inteligentes, por meio do uso das principais métricas de projeto de circuitos digitais: tamanho do circuito gerado, consumo de energia e desempenho. Para tanto, foram realizados diversos testes com técnicas de pré-processamento e extração de características das imagens para determinar requisitos necessários para o funcionamento do sistema. A partir desses requisitos foram implementadas diversas arquiteturas de sistemas inteligentes para obter-se o classificador mais adequado para resolver o problema. Por fim, o classificador escolhido foi implementado em FPGA na forma de um módulo, o qual se integrará a um sistema maior, para interpretação de imagens digitais para detecção de ervas daninhas em plantações de soja / Abstract: Automated systems have become common for people. Examples range from washing machines, which perform almost the entire cloth washing and drying process, to the production of many products. These are examples of applications that require modest human interference, since the steps taken by the systems are well defined and iterative. However, other processes may require a capacity of judgment of the natural or artificial system performing them. An alternative to automate this kind of process is the use of artificial intelligence techniques. This study aims at a comparative analysis of artificial intelligence techniques, namely Artificial Neural Networks and Support Vector Machines. With this analysis we hope to establish which technique is more advantageous for hardware implementation of an intelligent system, through the use of key metrics for digital circuit design: circuit size, power consumption and performance. Therefore, several tests were performed with image preprocessing and feature extraction techniques to determine requirements for system operation. From these requirements, various architectures for intelligent systems were implemented to obtain the most appropriate classifier to solve the problem. Finally, the chosen classifier was implemented in FPGA as a module to fit into a larger system for digital image interpretation for the detection of weeds in crops of soybeans / Mestre

O Brasil é uma referência mundial na produção e exportação de citros, entretanto esse cultivo pode sofrer diversos problemas e perdas de produtividade por motivos diversos, como por exemplo, pragas. Para reduzir os riscos e perdas, torna-se interessante o uso de sistemas automatizados de monitoramento, justificando a necessidade de realizar a coleta de dados para determinar diversos fatores. Determinadas plantações, como a de citros, não podem ser monitoradas somente via solo ou somente via imagens aéreas, tornando necessário mesclar ambas as abordagens de acordo com o parâmetro a ser monitorado. Para a realização desse monitoramento devem ser utilizados robôs com habilidades distintas, robôs aéreos e robôs terrestres. Assim, é preciso designar as tarefas que cada robô realizará e também coordenar todos os robôs durante a execução do sistema como um todo, visando otimizar o processo de coleta de dados. Esse problema pode ser analisado e modelado como um problema de alocação de tarefas para robôs (Multi-Robot Task Allocation (MRTA)). Para resolver esse problema propõe-se um framework baseado em técnicas de cobertura de conjuntos e em mecanismo de mercado baseado em leilão. Teste simulados são realizados e demonstram que a presente proposta cumpre o papel na alocação das tarefas aos robôs. Além disso, visando a aplicação da solução proposta é projetado e desenvolvido uma plataforma robótica aérea (quadrirotor) de baixo custo utilizando peças prototipadas. Para o controle de estabilidade dessa plataforma, propõe-se um modelo matemático de acordo com os parâmetros inerciais do quadrirotor. Esse quadrirotor é utilizado em diversas aplicações reais, mostrando que o projeto desenvolvido pode ser reproduzido e destinado a execução de tarefas reais, como por exemplo a coleta de dados na agricultura de precisão. / Brazil is a world reference in the production and export of citrus, although this crop can suffer several problems and losses of productivity for diverse reasons, as for example, pests. In order to reduce risks and losses, it is interesting to use automated monitoring systems, justifying the need to perform data collection to determine several factors. Certain plantations, such as citrus plantations, can not be monitored only via soil or only via aerial images, making it necessary to merge both approaches according to the parameter to be monitored. To perform this monitoring, robots with different abilities, such asunmanned aerial vehicle (UAV) and unmanned ground vehicle (UCV) should be used. Therefore, it is necessary to assign the tasks that each robot will perform and also to coordinate all the robots during the execution of the system as a whole, in order to optimize the process of data collection. The problem can be studied and modeled as a task allocation problem for robots (MRTA). To solve this problem we propose a framework based set covering techniques and auction-based market mechanism. Simulated tests are performed and demonstrate that the present proposal fulfills the role in assigning tasks to robots. In addition, aiming at the application of the proposed solution is designed and developed a low cost aerial robotic platform (quadrirotor) which use prototyped parts. This quadrirotor is used in several real applications, showing that the developed project can be reproduced and destined to perform real tasks, such as data collection in precision agriculture.

Tradicionalmente o manejo das plantas daninhas é realizado levando-se em consideração a infestação média destas plantas nas áreas agrícolas; sendo então adotadas estratégias de manejo de forma homogênea em toda a área. Porém, as plantas daninhas não se distribuem uniformemente, sendo comum o comportamento contagioso, formando manchas ou "reboleiras". No entanto, a localização e mapeamento de diferentes infestações são tarefas difíceis de serem executadas em larga escala e requerem metodologias adequadas. Desta forma, métodos de determinação dessa variabilidade espacial necessitam de melhores esclarecimentos e estudos científicos. Com o objetivo de estudar o comportamento da variabilidade espacial das plantas daninhas e seu respectivo banco de sementes com a utilização de ferramentas da agricultura de precisão, foram realizados quatro experimentos para avaliar esta variabilidade espacial e temporal e analisar a potencialidade que a mesma pode proporcionar para o manejo racional das plantas daninhas, principalmente a possibilidade da aplicação localizada de herbicidas. O primeiro experimento consistiu do mapeamento do banco de sementes ao longo de dois anos consecutivos no intuito de comparar sua variabilidade espacial com a flora emergente. Concluiu-se que existe uma correlação entre o banco de sementes e a flora emergente e entre bancos de sementes de anos consecutivos, principalmente para as plantas daninhas Ageratum conyzoides L. e Commelina benghalensis L.. Analisando a dependência espacial, foi detectada uma dependência entre 7 e 15 m para o banco de sementes e a flora emergente. Os mapas gerados mostraram uma grande variabilidade espacial das plantas daninhas, sendo observadas algumas tendências de estabilidade ao longo do tempo. No segundo experimento foram feitos dois mapeamentos da infestação da planta Panicum maximum Jacq., um durante a colheita da cultura de milho e outro após a colheita, para fins de aferição do método de mapeamento realizado durante a colheita. Foi constatada uma subestimação de 6% da área infestada pelo método de mapeamento durante a colheita, quando este foi comparado com o caminhamento numa grade regular após a colheita. Os dois métodos foram coincidentes em 45% das áreas marcadas. O terceiro experimento consistiu de uma avaliação da eficácia da aplicação localizada de herbicidas pós-emergentes na cultura da soja, baseada em mapas de infestação das plantas daninhas. Para isto foi feito uma amostragem numa grade de 6 x 6 m e, baseado na infestação em cada célula, foi pulverizado duas doses de herbicidas pós-emergentes dependendo da infestação de cada local. Foi obtida uma economia de produto da ordem de 18 e 44%, sendo a eficácia similar à aplicação convencional utilizando dose única e pulverização uniforme em área total. No quarto experimento foi realizada uma pulverização localizada de herbicida pré-emergente baseada no mapeamento prévio do banco de sementes das plantas daninhas; sendo verificado uma eficácia igual à convencional e uma economia de 22% de produto herbicida. Portanto, técnicas de mapeamento da variabilidade espacial das plantas daninhas são importantes ferramentas para que melhores decisões sejam tomadas dentro dos sistemas de produção agrícola, sendo de extrema urgência um maior conhecimento e embasamento técnico-científico de técnicas agronômicas que considerem esta variabilidade espacial. / Traditionally the weed management has been done considering the overall weed infestation in the whole field and then herbicides are sprayed according to a single weed control recommendation for the field. But weeds are not uniformly distributed and normally have clumped populations showing weed patches presenting high spatial variability. This nature of the weed populations can be mapped, and so it can help the decisions associated with weed management on agricultural systems. However, localization and mapping of the weed clusters are very difficult tasks in large areas, and require adequate methodology. Therefore, determination method of this weed infestation variability in space must be scientifically studied. With the objective of studying the weed spatial variability and temporal behavior of weed seedlings infestations and their respective seed banks, four experiments were conducted to evaluate the spatial temporal behavior of the weeds and the potential of weed mapping technology could bring to the rational weed management. The aim of the first experiment was to evaluate the spatial temporal behavior of the weed seedlings and their respective seed banks using the mapping technology. A grid sampling was used to understand the seedling and seed bank behavior in the space and time. Correlations using "Spearman rank" test were observed, mainly in Ageratum conyzoides L. and Commelina benghalensis L. The spatial dependence was noted between 7 and 15 m for the weed seedlings and seed banks. The weed maps showed that the weeds have a high spatial variability making patches with some temporal stability. In the second experiment two weed surveys were done with the objective of mapping Panicum maximum Jacq. during and after corn harvest. The grid sampling method after harvest corn was used to evaluate the harvest mapping method. It was underestimated about 6% of the weed infestation using the harvest mapping method when it was compared with the grid sampling method after corn harvest. In this experiment the harvest mapping method had just 45% of efficiency in recording weed infestation areas. The third experiment was done in order to analyzed the post emergence herbicide efficacy in soybeans based on weed maps constructed with grid sampling mapping. The weed seedling was counted in a 6 by 6 m grid and, based on weed infestation of each grid, it was sprayed two post emergence herbicide rates according to the weed infestation. It was saved 18 to 44% of herbicides compared to broadcast application with the same herbicide efficacy. In the fourth experiment a pre emergence herbicide application was carried out in soybeans crop based on weed seed bank map and, it was observed that the site-specific application had similar efficacy saving 22% of herbicides. So, the weed mapping technology is an important tool to bear on decisions associated with crop production, and it is a priority for the implementation of this technology multiple sources of scientific knowledge in weed biology and management regarding to the weed spatial variability.

A nutrição nitrogenada, apesar de intensamente estudada, continua sendo um desafio aos produtores, especialmente em função da variabilidade encontrada no desenvolvimento da cultura nas áreas de produção comercial, muitas vezes em curtas distâncias. Recentemente esta variabilidade vem sendo associada ao uso de sensores opticos que detectam a refletância do dossel da cultura como forma de estimar a nutrição nitrogenada das plantas, podendo estes serem associados à aplicação em taxa variável em tempo real do fertilizante nitrogenado. Em cana-de-açúcar esses estudos ainda são escassos, e sendo uma cultura voltada para a produção de biomassa para geração de energia, tais sensores podem contribuir para otimizar o saldo positivo em produção de energia e baixar as emissão de carbono no sistema. Este trabalho apresenta o processo e mostra os resultados obtidos utilizando um sensor de nitrogênio e biomassa (N-SensorTM ALS, Yara International ASA) com o objetivo de indicar exigência na aplicação de nitrogênio em plantações comerciais de cana-de-açúcar. Oito talhões em produção comercial da cultura, localizados na região de Ribeirão Preto, SP, variando de 16 a 21 ha cada, foram monitorados. As condições de solo variaram de arenosos a argilosos, se dando a colheita de quatro deles em maio (período seco e frio) e os demais quatro em outubro de 2009 (estação úmida e quente), incluindo três soqueiras (primeira, segunda e terceira) em cada estação e quatro variedades, duas por estação. Cada talhão foi escaneado com o sensor três vezes durante seu desenvolvimento (0,2, 0,4 e 0,6 m de altura de colmo/palmito). Os dados georreferenciados de cada medição foram interpolados gerando mapas contendo cinco classes e em cada classe foram alocados dois pontos amostrais, dez por área, onde foram avaliados número e altura de perfilhos, teor de clorofila com medidor portátil e colhidas amostras para biomassa e extração de nitrogênio, as quais foram comparadas com os valores apresentados pelo sensor nos mesmos locais. Os resultados demonstram não haver relação significativa entre o medidor de clorofila e os parâmetros avaliados, porem alta correlação entre os valores do sensor e da biomassa de cana e sua absorção de nitrogênio, dando suporte à utilização desses dados em forma de um algoritmo para gerenciar a aplicação em taxa variável e tempo real de nitrogênio baseada nas leituras do sensor em áreas cultivadas com cana-de-açúcar. / Nitrogen nutrition of sugarcane, although extensively studied, remains a challenge for producers, especially due variability found in commercial production areas, often in short distances. Recently, this variability has been associated with the use of optical sensors that can detect crop canopy reflectance as a way to estimate the nitrogen nutrition of plants, these measurements can be associated with variable rate application on-the-go of nitrogen fertilizer based on sensor readings. On sugarcane those studies are yet scarce and as a biofuel crop the energy input matters, looking for a high positive energy balance production and low carbon emission on the whole production system. This study presents the procedure and shows the results obtained using a nitrogen and biomass sensor (N-SensorTM ALS, Yara International ASA) aiming to indicate nitrogen application demands on commercial sugar cane fields. Eight commercial fields from one Sugar Mill in the state of São Paulo, Brazil, vary from 16 to 21 hectares each, were monitored. Conditions ranging from sandy to heavy soils and the previous harvesting occurred in May (dry and cold season) and October 2009 (wet and warm season), including first, second, and third ratoon stages over four varieties, two per season. Each field was scanned with the sensor three times in the season (0.2, 0.4, and 0.6 m of stem height). The georeferenced data from each measurement was interpolated generating maps containing five classes, in each class two sample points were allocated, ten per area were the stem height and number, chlorophyll content (Ntester) were evaluated followed by tissue sampling for biomass and nitrogen uptake which were compared with the sensor readings for the same locations. The results show no significant relationship between the chlorophyll meter and the parameters evaluated, but high correlation between the sensor values and sugarcane biomass and their nitrogen uptake, supporting the use of these data as an algorithm to manage onthe- go variable rate application of nitrogen based on sensor readings over sugar cane cultivated areas.

Sistemas de pulverização com injeção direta possibilitam o uso de diferentes agrotóxicos em uma mesma aplicação, reduzindo o desperdício de agrotóxicos e minimizando desta forma os impactos toxicológico e ambiental relacionados com o preparo e descarte da calda. Neste trabalho foram desenvolvidos modelos matemáticos para um sistema de pulverização com injeção direta de agrotóxico, incluindo a dinâmica da concentração da calda. Também foi desenvolvida uma estratégia de controle preditivo com antecipação das taxas de aplicação para ajustar as taxas de aplicação do agrotóxico e da calda. Também, uma plataforma flexível para o desenvolvimento de pulverizadores foi projetada e construída. A sua automação foi baseada em um controlador embarcado de tempo real adequado para aplicações de controle, aquisição e temporização. Para obter os parâmetros dos modelos e avaliar a estratégia de controle ensaios de vazão e concentração para diferentes pontas de pulverização foram propostos. Com o emprego da abordagem de controle preditivo, os erros das vazões do agrotóxico e da calda ficaram abaixo do nível admissível de 5%. O uso da estratégia de antecipação das taxas de aplicação permitiu aumentar a eficiência da aplicação, reduzindo em até 40% os erros de aplicação. Resultados experimentais são apresentados para validar os modelos e mostrar a eficiência da estratégia de controle desenvolvida. / Sprayer systems with direct injection allow the use of different pesticides in a single application, reducing the waste of chemicals and thereby minimizing the toxicologic and environmental risks associated with the carrier-chemical mix preparation and discard. In this work, mathematical models for a direct chemical injection sprayer system including the dynamics of the carrier-chemical mix concentration are developed. Also, a predictive control strategy with anticipative reference of application rates was developed to adjust the carrier-chemical mix and chemical flow rates. Also, a flexible platform for the development of sprayers was designed and constructed. The automation of this platform was based on a programmable automation controller suitable for control, acquisition and timming applications. To obtain the models and analyse the control strategy, essays flow and concentration for different spray nozzles were proposed. With the use of predictive control approach, the errors of the carrier-chemical mix and chemical flow rates were lower than the admissible level of 5 %. The use of the advanced references increased the efficiency of the variable rate application, reducing up to 40 % application errors. Practical results are presented to validate the models and show the efficiency of the developed control strategy.