O presente estudo objetivou a análise, em lavouras sob semeadura direta, da distribuição vertical e horizontal da resistência à penetração medida por valores georreferênciados do Índice de Cone (IC) e a influência do teor de água do solo, permitindo assim a interpolação para análise de relações causa e efeito. Fatores importantes como o teor de argila, silte, densidade, espaço poroso e teor de matéria orgânica do solo também foram monitorados. Utilizou-se um penetrômetro hidráulico eletrônico, receptores de GPS, amostradores de solo e programas computacionais para o tratamento e obtenção dos resultados em três áreas de estudo sob semeadura direta. Os resultados foram apresentados na forma de mapas em diferentes profundidades, os quais permitem a visualização da espacialidade dos atributos, e pela regressão entre os dados interpolados através da função que apresentou o coeficiente de determinação (R2) mais elevado. Constatou-se a ocorrência de valores maiores para o IC nas profundidades compreendidas de 0,1 a 0,2 m em todas as áreas estudadas. Observou-se também valores menores de IC em locais com maior teor de matéria orgânica, a qual coincidiu com maiores teores de argila e silte em uma das áreas para a qual estes três atributos foram monitorados. A visualização das relações entre fatores nos mapas e a regressão adequada entre os valores interpolados dos atributos destes nem sempre foram possíveis, mas quando houve esta possibilidade, a inter-relação entre o IC e o teor de água, assim como todas as relações espaciais com os demais atributos do solo estudados foram visíveis nos mapas e constatáveis pelo modelo ajustado. O IC foi influenciado principalmente pelo teor de água, densidade e espaço poroso do solo. No entanto seu valor também variou em decorrência de outras inter-relações existentes, as quais estão relacionadas aos teores de argila, silte e matéria orgânica. / The objective of this study is to measure the vertical and horizontal distribution of cone index (CI) values in no- till systems and the influence of soil water content. Data were interpolated allowing for cause and effect analysis. Other important factors as clay and silte content, bulk density, porous space and organic matter content had been monitored. A hydraulically penetrometer was used together with GPS receiver, soil auger and computer programs to collect and analize the data in tree different areas. Results allowed for the generation of maps of the attributes on different depts, and the regression among the interpolated data, choosing the models with the higher determination coefficient (R2). It was evidenced, in all areas, high CI values at depth betwen 0,1 to 0,2 m. Lower values of CI occurred, in one of the areas, in the same place of higher organic matter, in the same located of higher clay and silt content. The visualization of relationship between two factors in the maps and the regression among the interpolated values extracted from those maps was not always possible, but when that possibility took place, the relationship between the CI and water content, as the other spatial relations, was visible in the maps and achievable by the modeling of the data extracted from them. The CI was first influenced by the water content, bulk density and porous space. Nevertheless it also varied as function of clay, silte and organic matter content.

Para o cenário da sustentabilidade da cana um dos problemas é o tráfego indiscriminado de rodados sobre as soqueiras, especialmente na colheita mecanizada, devido a desalinhamentos das fileiras de cana e dificuldade de manutenção dos veículos e composições devidamente afastados destas. Assim, as tecnologias de direcionamento automático estão ganhando espaço no setor sucroalcooleiro. No cenário da citricultura a implantação de um pomar é uma etapa de extrema importância econômica, uma vez que estão envolvidas diversas operações mecanizadas. O alinhamento das fileiras é feito manualmente, etapa que demanda a utilização de uma equipe composta por um topógrafo e cerca de 8 a 10 funcionários. A utilização de sistema de direcionamento automático (piloto automático) elimina esta operação consequentemente reduzindo o número de funcionários. A partir disso o objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho da utilização de alguns modelos de piloto automático em cana-de-açúcar e citros. Na cultura da cana-de-açúcar o objetivo foi avaliar a acurácia de sistemas de piloto automático na operação de abertura de sulcos. Na cultura de citros o objetivo foi avaliar a acurácia do sistema de piloto automático na abertura de sulcos para transplantio e analisar o desempenho operacional e econômico do sistema de piloto automático confrontado como a prática usual, de alinhamento ótico e manual. No primeiro foram realizados ensaios combinando dois tipos de piloto automático (universal e integrado), na abertura de sulcos para plantio de cana, em diferentes tratores, com dois tipos de sinal de GPS (SF1 e RTK) na operação de abertura de sulcos em canade- açúcar para avaliar o erro de paralelismo dos equipamentos. Os ensaios foram realizados com três repetições em percursos retos e curvos. Para o cálculo dos erros de paralelismo utilisou-se um GPS com sinal RTK coletando os dados de cada percurso sendo possível determinar o posicionamento em relação à linha referencia A-B. A segunda parte do trabalho, com citros, foi dividida em duas etapas. A primeira consistiu em georreferenciar as plantas com sulcos feitos com e sem a utilização de piloto automático. Na segunda etapa do trabalho foi conduzida a avaliação da capacidade operacional da abertura de sulcos, com e sem a utilização de piloto automático coletando dados de tempos e de movimentos com um receptor de GPS. Para os ensaios em operação de abertura de sulcos no plantio de cana-de-açúcar com utilização do piloto automático o sistema integrado obteve melhor desempenho que o sistema universal tanto em percursos retos quanto em percursos curvos. Em percursos retos o sistema universal 200 obteve valores de erros médios menores que o sistema universal 100, o oposto ocorrendo em percursos curvos. O sinal RTK obteve melhor acurácia em relação ao sinal SF1. Na implantação de pomares de citros foi obtido um erro médio de desalinhamento de 0,08 m em sistema convencional de sulcagem contra um erro médio de 0,04 m do piloto automático. A operação de sulcagem utilizando o piloto automático apresentou uma eficiência de campo média menor. Porém, com piloto automático foi possível trabalhar com velocidades maiores, o que resultou numa maior capacidade de campo efetiva e consequentemente menor custo operacional. / For the sugarcane scenery one of the sustainability problems is the indiscriminate traffic of machinery wheels on the sugar cane, especially in the mechanical harvest, due to misalignment of the cane rows and difficulty of maintenance of the vehicles and compositions away of the crop rows. This is the reason the technologies of auto-guidance systems are succeeding in the sugar cane business. In the scenery of the citrus the implantation of an orchard is a stage of extreme economical importance due to the high cost, once several automated operations are involved. After the soil tillage, the manual alignment of the rows is accomplished for the transplanting, stage that demands the use of a team composed by a topographer and about 8 to 10 staffs. The use of auto-guidance systems provides the elimination of the manual alignment of the rows for transplanting and consequent reduction of the number of staffs. The technologies of autoguidance systems based on orientation through satellites intend to improve the alignment and the operational capacity of mechanized operations. The target of this work was to evaluate the performance of the use of some auto-guidance systems in sugarcane and citrus. In sugarcane the objective was to evaluate the accuracy of auto-guidance system in the furrows opening. In citrus the target was to evaluate the accuracy of auto-guidance systems in the opening furrows for transplanting and to analyze the operational and economical performance of an auto-guidance system compared to the usual practice, of optic and manual alignment. In the first test, on sugar cane, two types of guidance systems (universal and integrated) were involved, with two types of GPS signals (SF1 and RTK) and two types of tractors (Valtra BH 180 and John Deere 7815). Three replications were accomplished in the operation of opening furrows to evaluate parallelism errors of auto-guidance equipments in straight and curved tracks. The second part of the research was divided in two parts. The first stage consisted on georreferencing the plants in the field three months after the transplanting using both technologies for furrows opening, auto-pilot and manual alignment. In the second stage field capacities were evaluated by collecting data with a GPS receiver, with the tractor under the two conditions, with and without auto-guidance use. For the tests on opening furrows in sugarcane the integrated auto-guidance obtained better accuracy than the universal systems in straight tracks and in curved tracks, presenting lower aligning errors. In straight tracks the universal system 200 resulted in lower error values than the universal system 100. The universal system 100 resulted in lower errors in curved lines than the universal system 200. All the evaluated technologies obtained better performance in straight tracks. RTK signal had better accuracy when compared to SF1. In the implantation of citrus orchards the average aligning error on furrows opening was 0.08 m in the conventional system against 0.04 m for the auto-guidance systems. The opening of furrows operation using the auto-guidance presented lower field efficiency. However, with auto-guidance it was possible to work with higher speeds, what resulted in a higher field capacity and smaller operation cost.

Após a primeira fase de implementação da agricultura de precisão, foram encontradas baixas correlações entre os atributos do solo e a produtividade da soja. Assim, o conhecimento da relação entre os componentes da planta, tais como componentes de produtividade, além de ser importante para a definição do tipo de planta mais produtiva, pode ajudar na compreensão dos fatores que regulam a produção de grãos de soja. Este estudo teve como objetivo avaliar as relações espaciais entre os componentes morfológicos e produtividade de soja com a variabilidade espacial de atributos do solo. A área experimental (117,17 ha) situa-se entre as latitudes de 26 ° 90 \'27\'\' S e 27 ° 02\' 86\'\' S (Sul) e as longitudes de 69 ° 30 \'88\'\' W e 69 ° 32\' 67\'\' W (Oeste), no município de Boa Vista das Missões, Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. As variedades cultivadas utilizadas foram Nidera-5909-RG e Nidera-6411-RG nas safras 2010/2011 e 2011/2012, respectivamente. A área foliar foi estimada pelo método de discos no estádio fenológico V4 da cultura de soja. Amostras de solo e planta foram coletadas em 39 pontos georreferenciados com malha de amostragem regular de 173,73 x 173,73 m. Os dados de atributos químicos do solo apresentaram alta variabilidade espacial. O teor de argila, CTC efetiva, saturação por bases e os teores de potássio, magnésio e manganês apresentam valores que seguem distribuição normal. Dentre as variáveis de solo, os atributos de acidez (pH, teor de alumínio e saturação por bases e por alumínio) apresentaram a melhor correlação com os parâmetros morfológicos de soja. Análise de crescimento mostrou diferença entre os pontos de amostragem com a variabilidade na área experimental, mas o tamanho da grade de amostragem utilizada não foi eficiente para discriminar a variabilidade da massa de matéria seca de parte aérea e de folha. O aumento da massa de matéria seca de parte aérea e de folha aumentou o número de vagens por planta com um e dois grãos na haste (correlações positivas), já a área foliar específica foi negativamente correlacionada com estes duas variáveis. Dentre os componentes de produção de soja, a presença de dois grãos por vagem na haste e três grãos por vagem nos ramos apresentaram distribuição normal. No entanto, a formação de três grãos por vagens na haste apresentou variabilidade espacial. Os atributos do solo que apresentaram maior influência sobre os componentes de produção de soja foram matéria orgânica do solo e teores de argila e fósforo nas safras 2010/2011 e 2011/2012, respectivamente. Para massa de 100 grãos (em ambas as safras) e da produtividade (safra 2010/2011), a performance geoestatística foi efeito pepita puro, o que demonstra a ineficiência da amostragem da grade de três hectares para capturar a variabilidade espacial desses atributos. / After the first phase of precision agriculture implementation, low correlations between soil attributes and the soybean yield were found. Thus, knowledge of the relationship between plant components, such as productivity components, besides being important for the definition of plant type most productive, may help in understanding the factors that regulate the production of soybean grain. This study aimed to evaluate the spatial relationships between morphological components and soybean productivity with the spatial variability of soil attributes. The experimental area (117.17 ha) is situated between the latitudes of 26° 90\' 27\'\' S and 27° 02\' 86\'\' S (South), and the longitudes of 69° 30\' 88\'\' W and 69° 32\' 67\'\' W (West), in ´Boa Vista Missões´ county, State of ´Rio Grande do Sul´, Brazil. The cultivated varieties used were Nidera-5909-RG and Nidera-6411-RG in the 2010/2011 and 2011/2012 seasons, respectively. Leaf area was estimated by the discs method at the V4 phenological stage of soybean crop. Soil and plant samples were sampled at 39 georeferenced points with regular sampling grid of 173.73 x 173.73 m. The soil chemical attributes data showed high spatial variability. The clay content, effective CEC, base saturation and potassium, magnesium and manganese contents present values that follow normal distribution. Among the soil variables, the attributes of acidity (pH, aluminum content and base and aluminum saturation) presented the best correlation with morphological parameters of soybean. Growth analysis showed differences between sampling points with the variability in the experimental area, but the size of the sampling grid used was not efficient for discriminating the shoot and leaf dry matter variability. The increasing of shoot and leaf dry matter increased the number of pods per plant with one and two grains per stem (positive correlations), since the specific leaf area was negatively correlated with these two variables. Among soybean production components, the presence of two grains per pod in the stem and three grains per pod on the branches presented normal distribution. However, the formation of three grains per pods in the stem showed spatial variability. The soil attributes that presented highest influence on the soybean production components were soil organic matter and clay and phosphorus content in the 2010/2011 and 2011/2012 seasons, respectively. For weight of 100 grains (in both seasons) and soybean productivity (2010/2011 season), the geostatistical performance was pure nugget effect, demonstrating the inefficiency of the sampling grid three hectares to capture the spatial variability of these attributes.

O trabalho teve o objetivo de investigar técnicas de sensoriamento de solo e analisar o potencial de utilização das mesmas diretamente no campo. Quatro etapas distintas foram desenvolvidas para atender aos seguintes objetivos: a) comparar e avaliar o potencial de predição de atributos do solo de três espectrômetros portáteis (vis-NIR) em ambiente controlado; b) avaliar a predição em movimento de pH, P e K utilizando técnicas de sensoriamento óptico (reflectância vis-NIR) e eletroquímico (eletrodos íon-seletivos de pH e K) em uma área experimental com variabilidade induzida; c) montar e testar uma plataforma de campo com sensores elétricos, eletroquímicos e ópticos; d) avaliar o potencial de predição de textura do solo utilizando um equipamento portátil de espectroscopia de fluorescência de raios X. Na primeira etapa as leituras de reflectância espectral vis-NIR dos três equipamentos avaliados mostraram-se muito semelhantes, com coeficientes de correlação acima de 0,86 na faixa de 400 a 1800 nm. Quando comparados nesta região espectral os equipamentos produziram modelos de predição muito semelhantes, com leve superioridade para o sistema FieldSpec. Os modelos mostraram-se mais promissores para a predição da textura do solo em relação aos atributos químicos. Na segunda etapa as leituras de campo utilizando eletrodos íon-seletivos de pH e K apresentaram uma alta correlação com as análises de laboratório. As avaliações permitiram observar que condições de solo com baixa umidade prejudicam sensivelmente as leituras. Apesar da alta correlação, os valores de campo precisam ser corrigidos para a metodologia de laboratório desejada. Os modelos de predição de P, K e pH utilizando espectrometria vis-NIR no campo apresentaram baixa precisão. Os testes da Plataforma Multisensores de Solo (PMS) na terceira etapa demonstraram ser possível a utilização de sensores elétricos, eletroquímicos e ópticos em uma mesma plataforma. As leituras de condutividade elétrica aparente do solo (CEa) demonstraram que este parâmetro está relacionado com a textura, atuando como um indicador da variabilidade e possibilitando a identificação dos locais de transição de textura. O pH mensurado pela PMS exibiu correlações abaixo das verificadas na segunda etapa. No entanto, alguns resultados atípicos foram verificados, como a correlação maior entre pH em CaCl2 com a PMS do que em relação ao método em H2O. As leituras de reflectância vis-NIR utilizando a PMS apresentaram bons modelos de predição de areia e argila, permitindo a criação de mapas de alta resolução destes parâmetros. A espectroscopia de fluorescência de raios X portátil foi eficiente para estimar a textura do solo. Os teores de areia e argila foram estimados tanto por meio de regressões lineares simples como regressões múltiplas com valores de R2 acima de 0,60. O Fe total foi o principal elemento utilizado nesses modelos de regressão. / The objective of this work was to investigate soil sensing techniques and to analyze the potential for their use directly in the field. Four distinct steps were developed to meet the following objectives: a) to compare and evaluate the potential of predicting soil attributes with three portable spectrometers (vis-NIR) in a controlled environment; B) to evaluate the on-the-go prediction of pH, P and K using optical sensors (vis-NIR reflectance) and electrochemical techniques (ion-selective pH and K electrodes) in an experimental area with induced variability; C) assemble and test a field platform with electrical, electrochemical and optical sensors; D) to evaluate the potential of predicting soil texture using a portable X-ray fluorescence spectroscopy equipment. In the first step the vis-NIR spectral reflectance readings of the three equipments evaluated were very similar, with correlation coefficients above 0.86 in the 400 to 1800 nm range. When compared in this spectral region, the equipment produced very similar prediction models, with slight superiority for the FieldSpec system. The models showed to be more promising for the prediction of soil texture in relation to chemical attributes. In the second step the field readings using ion-selective pH and K electrodes presented a high correlation with the laboratory analyzes. The evaluations showed that soil conditions with low moisture significantly affect the readings. Despite the high correlation, the field values need to be corrected for the desired laboratory methodology. Prediction models of P, K and pH using field-vis-NIR spectrometry showed low precision. The tests of the Multisensors Soil Platform (MSP) in the third stage demonstrated that it is possible to use electric, electrochemical and optical sensors in the same platform. The electrical conductivity (EC) readings showed that this parameter was related with soil texture, acting as an indicator of variability and allowing the identification of texture transitions. The pH measured by MSP exhibited correlations below those verified in the second step. However, some atypical results were verified, such as the higher correlation between pH in CaCl2 and MSP than in H2O. The vis-NIR reflectance readings using the MSP resulted in good sand and clay prediction models, allowing the creation of high resolution maps of these parameters. Portable X-ray fluorescence spectroscopy was efficient for estimating soil texture. The sand and clay contents were estimated both by simple linear regressions and multiple regressions with R2 values above 0.60. Total Fe was the main element used in these regression models.

Mundialmente surge uma grande demanda por fontes alternativas de energia, propiciando ao setor sucroalcooleiro brasileiro uma intensa expansão, exigindo cada vez mais tecnologias que maximizem a produção e aumentem o retorno econômico, sendo de suma importância o correto manejo do nitrogênio aplicado à cultura da cana-de-açúcar. Dessa forma, o uso de técnicas da agricultura de precisão, em especial o uso de sensores que possibilitam a aplicação de fertilizantes nitrogenados em taxa variável e em tempo real, vem recebendo grande atenção por pesquisadores de todo o mundo. Sendo assim, a presente pesquisa teve como objetivo principal verificar a potencialidade de um sensor ótico ativo terrestre (Crop Circle, Holland scientific) em auxiliar na recomendação de nitrogênio em taxa variável para a cultura de cana-de-açúcar, de acordo com a necessidade de cada área. Para tanto, instalaram-se duas áreas experimentais, contando, em cada área, com um experimento em parcelas em um experimento em forma de faixas. O experimento em parcelas teve a finalidade de avaliar a resposta da cultura a doses de nitrogênio, mensurada por diferentes métodos. O experimento em forma de faixas de cana-deaçúcar teve a função de possibilitar o teste de diferentes estratégias de recomendação de nitrogênio, em taxa variável, a partir da utilização de sensores óticos terrestres. Verificou-se que a cultura não respondeu significativamente, em termos de produtividade, ao nitrogênio aplicado, enquanto que as análises foliares para fins de avaliação nutricional das plantas mostraram-se inconclusivas. Observou-se baixa correlação entre o teor foliar de nitrogênio e a quantidade de clorofila nas folhas mensuradas por clorofilômetro, sendo estes dois métodos insuficientes para avaliar a eficiência do sensor ótico em estimar a nutrição da cana-de-açúcar por nitrogênio, uma vez que os índices de vegetação mensurados por esse equipamento tiveram seus valores elevados pelo aumento na dose de nitrogênio aplicada. A metodologia de recomendação de fertilização nitrogenada, a partir de curvas de dose/resposta levantadas nos experimentos em parcelas, mostrou-se problemática por recomendar nitrogênio em excesso ao não levar em consideração a resposta da cultura a esse nutriente. A outra estratégia, com base na resposta da cultura estimada em uma faixa de cana-de-açúcar que tenha recebido a dose adequada de nitrogênio, recomendou nitrogênio em menores quantidades, mais condizentes com a baixa resposta da cultura verificada nos experimentos em parcelas. Concluiu-se que o sensor ótico é ferramenta útil para recomendar nitrogênio para a cultura da cana-de-açúcar levando em conta sua variabilidade espacial. Por isso torna-se necessária a realização de mais estudos para se aferir a melhor estratégia e o melhor índice de vegetação a ser utilizado para a recomendação, assim como possíveis fatores que venham a interferir nos resultados obtidos. / Globally there is a great demand for alternative sources of energy, propitiating an intense expansion to the Brazilian sugarcane sector that becomes avid for more technologies to maximize the sugarcane production and increase the economical return. In this context, it is extremely important the proper management of nitrogen applied to sugarcane crop. The use of precision agriculture techniques, especially using sensors that make possible the nitrogen fertilization in variable rate and real time, is receiving great attention from researchers around the world. The present research had as main objective verify the potential of a terrestrial active optical sensor (Crop Circle, Holland Scientific) to support the nitrogen recommendation in variable rate application on the sugarcane crop, in agreement with the need for each area. To reach this goal, two experimental areas were conducted counting in each area with a plots experiment and a strips experiment. The plots aimed to evaluate the crop response to nitrogen, measured by different methods. The strips had the function to test different strategies of nitrogen fertilizer recommendation on variable rate based on the use of the terrestrial optical sensor. The crop did not respond significantly to the applied nitrogen in terms of productivity, while the leaf analyses to evaluate the plants nutritional status proved to be inconclusive. It was observed lower correlation between leaf nitrogen content and the amount of chlorophyll measured by a portable chlorophyll meter, being these two methods insufficient to evaluate the efficiency of the optical sensor on estimating the nitrogen nutrition of the sugarcane, as the vegetation indices measured by this equipment had values increasing according to the amount of nitrogen applied. The methodology of nitrogen fertilization recommendation, starting from curves of input/response obtained in the plots proved to be problematic, because it recommends nitrogen over application and does not take into account the crop response to this nutrient. The other strategy, based on estimated crop response in a strip that has received the appropriate nitrogen rate, resulted in smaller nitrogen amounts, being more consistent with the low response of sugarcane found in the experimental plots. The optical sensor is a useful tool to recommend nitrogen to the sugarcane crop, taking into account its spatial variability. Further studies are necessary to assess the best strategy and best vegetation index to be used for the recommendation, and possible factors that may interfere in the obtained results.

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:31:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudio Kapp Junior.pdf: 1367403 bytes, checksum: ff71fdd80b9bfc4b663f2641ff071477 (MD5) Previous issue date: 2016-12-23 / The development of models to convert spectral reflectance measurement to Nitrogen (N) rate in cerals, as well as to identify factors that may interfere with these measurements, may increase the efficiency of this technique. This study aimed to: (i) study factors that can influence the reflectance measure and decrease the accuracy of N rate indication, and (ii) propose a model for the prescription of N requirements for the maize crop, from spectral reflectance measure data. For that, It was evaluated: (i) the influence of the positioning height of the sensor, the hours of operation and the stage of development of the wheat crop in spectral reflectance; (ii) the influence of the stage of development, the maize plant population and the soil cover in spectral reflectance; (iii) it was also proposed a model for prescription N rates in topdressing for maize combining spectral reflectance measure with Agronomic Efficiency of Nitrogen in Topdress (EANT). Spectral Reflectance data was obtained by commercial ground sensor GreenSeeker and converted into NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) and INSEY (In-Season Estimated Yield) indices. In the wheat crop, it was observed that: (i) there were differences in NDVI values in relation to the heights in which the GreenSeeker sensor was positioned. Between the evaluated space, from 10 cm to 120 cm of height of the culture canopy, the average values stabilized from 30 cm up to 120 cm in height; (ii) before the N topdress application, NDVI presented a significant difference between the stages of development of the crop. After N topdress application the NDVI presented significant difference only at a more advanced stage of development of the crop; (iii) the averages of spectral reflectance measurement were different according to the reading times, with distinct photosynthetically active radiation, in the following order: night> morning> afternoon. In the maize crop, it was observed that: (i) NDVI values showed a significant difference in all levels of N applied at the sowing for all stages of development of the crop until the topdress N application; (ii) the NDVI was not influenced by soil cover, and increased linearly (p <0.01) with the increase of the maize population in the V5 stage. It was identified a quadratic relation between maize productivity gain with N topdress and EANT. This relationship was used to propose the model of prescription of N in coverage from spectral reflectance measurement. The results of the proposed model showed productivity close to the maximum values indicated by the regression equation, and economic result close to that obtained with the economic dose, respecting the productivity limitation found by the field situation. It was concluded that remote sensing presents potential to improve the efficiency of application of nitrogen fertilizers in cereals. Factors that interfere with spectral reflectance measurement should be controlled; otherwise they may affect the amount of N indicated by the models. The EANT is an important indicator and its use can increase the effectiveness of the models. / O desenvolvimento de modelos para converter leitura de refletância espectral (LRE) em dose de fertilizante nitrogenado para cereais, bem como identificar fatores que podem interferir nestas medidas, pode aumentar a eficiência da utilização desta técnica. Este trabalho teve os objetivos de (i) estudar fatores que podem influenciar nas leituras de refletância e diminuir a precisão na indicação da dose de fertilizante nitrogenado, e (ii) propor um modelo para a prescrição da necessidade de nitrogênio (N) para a cultura do milho, a partir de dados de leitura de refletância espectral. Para isso avaliaram-se (i) as influências da altura de posicionamento do sensor, do horário de operação e do estádio de desenvolvimento da cultura do trigo na LRE, (ii) as influências do estádio de desenvolvimento, da população de plantas de milho e da cobertura do solo na LRE; e (iii) também foi proposto um modelo para prescrição de doses de N em cobertura para a cultura do milho combinando LRE com eficiência agronômica do N em cobertura (EAc). O sensoriamento remoto foi realizado por meio do sensor GreenSeeker e as LRE convertidas em índices NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) e INSEY (In-Season Estimated Yield). Na cultura do trigo observou-se que (i) houve diferença de valores de NDVI em relação às alturas nas quais o sensor GreenSeeker foi posicionado, sendo que entre o espaço avaliado, de 10 cm até 120 cm de altura do dossel da cultura, a média de valores estabilizou a partir de 30 cm até 120 cm de altura do dossel da cultura; (ii) antes da aplicação de N em cobertura, o NDVI apresentou diferença significativa entre os estádios de desenvolvimento da cultura; após a aplicação N em cobertura, o NDVI apresentou diferença significativa somente em estádio mais avançado de desenvolvimento da cultura; e (iii) as médias de LRE foram diferentes de acordo com os horários de leitura, com distinta radiação fotossinteticamente ativa, na seguinte ordem: noite > manhã > tarde. Na cultura do milho observou-se que: (i) os valores de NDVI apresentaram diferença significativa em todos os níveis de N aplicados na semeadura para todos os estádios de desenvolvimento da cultura até o momento da aplicação de N em cobertura; (ii) o NDVI não foi influenciado pela cobertura do solo, e aumentou de modo linear (p<0,01) com o aumento da população de milho no estádio V5. Identificou-se uma relação quadrática entre o ganho de produtividade de milho com adição de N em cobertura e a EAc. Essa relação foi utilizada para propor o modelo de prescrição de N em cobertura a partir de LRE. Os resultados do modelo proposto mostraram produtividades próximas àquelas máximas indicadas pela equação de regressão, e resultado econômico próximo àquele obtido com a dose econômica, respeitando a limitação de produtividade encontrada pela situação de campo. Concluiu-se que o sensoriamento remoto apresenta potencial para melhorar a eficiência de aplicação de fertilizantes nitrogenados em cereais. Fatores que interferem na LRE devem ser controlados, caso contrário podem afetar a quantidade de N indicada pelos modelos. A EAc é um indicador importante e sua utilização pode aumentar a eficácia dos modelos.

Os controladores eletrônicos de pulverização visam minimizar a variação das taxas de insumos aplicadas no campo. Eles fazem parte de um sistema de controle, e permitem a compensação da variação de velocidade de deslocamento do pulverizador durante a operação. Há vários tipos de controladores eletrônicos de pulverização disponíveis no mercado e uma das formas de selecionar qual o mais eficiente nas mesmas condições, ou seja, em um mesmo sistema de controle, é quantificar o tempo de resposta do sistema para cada controlador específico. O objetivo desse trabalho foi estimar os tempos de resposta para mudanças de velocidade de um sistema eletrônico de pulverização via modelos de regressão não lineares, estes, resultantes da soma de regressões lineares ponderadas por funções distribuição acumulada. Os dados foram obtidos no Laboratório de Tecnologia de Aplicação, localizado no Departamento de Engenharia de Biossistemas da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\", Universidade de São Paulo, no município de Piracicaba, São Paulo, Brasil. Os modelos utilizados foram o logístico e de Gompertz, que resultam de uma soma ponderada de duas regressões lineares constantes com peso dado pela função distribuição acumulada logística e Gumbell, respectivamente. Reparametrizações foram propostas para inclusão do tempo de resposta do sistema de controle nos modelos, com o objetivo de melhorar a interpretação e inferência estatística dos mesmos. Foi proposto também um modelo de regressão não linear difásico que resulta da soma ponderada de regressões lineares constantes com peso dado pela função distribuição acumulada Cauchy seno hiperbólico exponencial. Um estudo de simulação foi feito, utilizando a metodologia de Monte Carlo, para avaliar as estimativas de máxima verossimilhança dos parâmetros do modelo. / The electronic controllers spray aimed at minimizing the variation of inputs rates applied in the field. They are part of a control system, and allow for compensation for variation spray travel speed during operation. There are several types of electronic spray controllers on the market and one way to select which more efficient under the same conditions, ie in the same system of control, is to quantify the system response time for each specific driver. The objective of this study was to estimate the response times for changes in speed of an electronic spraying system via nonlinear regression models, these resulting from the sum of weighted linear regressions for cumulative distribution functions. Data were obtained on the Application Technology Laboratory, located in the Department of Biosystems Engineering from College of Agriculture \"Luiz de Queiroz\", University of Sao Paulo, in Piracicaba, Sao Paulo, Brazil. The models used were the logistic and Gompertz, resulting from a weighted sum of two constant linear regressions with weight given by the cumulative distribution function logistics and Gumbell respectively. Reparametrization been proposed for inclusion in the control system response time models, in order to improve the statistical interpretation and inference of the same. It has also been proposed a non-linear regression model two-phase which is the weighted sum of constant linear regressions weight given by a cumulative distribution function exponential hyperbolic sine Cauchy in which a simulation study was conducted using the methodology of Monte Carlo to evaluating the maximum likelihood estimates of the model parameters.

A utilização de máquinas e implementos agrícolas nas culturas anuais ou semiperenes no Brasil, é um dos fatores que mais demandam recursos financeiros, devido ao custo em combustíveis, mão-de-obra e depreciação das máquinas. Além disso, se mal utilizadas, pode acarretar danos ambientais, como erosão e compactação do solo. A agricultura de precisão vem crescendo no Brasil e o princípio é o controle de fertilidade, assim como de atributos físicos e químicos que interferem na produtividade de áreas específicas. Partindo deste pressuposto, as zonas de manejo, delimitadas por áreas geométricas, são definidas pelo administrador, pelos fatores físicos e químicos do solo, assim como sócioambientais. A hipótese deste trabalho foi que "A geometria dos talhões pode influenciar diretamente a eficiência de percurso". O objetivo deste trabalho foi criar uma base de dados geográficos que subsidiasse a avaliação da geometria dos talhões e o traçado dos carreadores, em uma região canavieira. A área de estudo se localiza na microbacia do Ribeirão dos Marins, município de Piracicaba, estado de São Paulo. O software utilizado para o georreferenciamento das imagens, cruzamento dos mapas, elaboração de MNT, e criação do banco de dados foi o SPRING, desenvolvido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espacias (INPE). Foram utilizadas fotografias aéreas para a identificação dos talhões, carreadores, estradas vicinais e rede de drenagem, para a elaboração de mapas temáticos a serem inseridos no sistema. Os mapas de curvas de nível, uso do solo e classe de solo em formato vetorial subsidiaram a elaboração dos mapas temáticos de ambientes de produção. Com a metodologia utilizada, foi proposto um cenário de talhões, com base nos critérios inseridos no sistema, e calculados; o comprimento dos carreadores, a área de preservação permanente, o tempo de manobra de máquinas agrícolas de duas operações agrícolas, assim como a eficiência de percurso. Este cenário,foi comparado com a situação atual, para que fosse estabelecido quanto a geometria influenciou nos aspectos estudados. / The use of machines and agricultural implements in cultures annual or semi-perennial in Brazil is one of the factors that more demands financial resources, due to the cost in fuels, labor and machinery depreciation. Besides, if badly used, can happen environmental damages, such as erosion and compacting soil. Precision Agriculture is growing in Brazil and it is based on soil physical and chemical attributes as well other factors that interfere in the productivity of specific areas. From this stand point, the geometric shapes field, which are influenced by soil environmental and social factors, have a fundamental role in the optimization of the productive processes, influencing directly in the income of the producer. The planning of the shape of the fields and roadways with the use of Geographical Information System (GIS) and Remote Sensing techniques contribute to the optimization of traffic, improving the course efficiency, reducing the number of the machine hours and fuel and labor costs, minimizing the environmental impacts. The present work aimed at using GIS and Remote Sensing to obtain field and roadways maps for the sugarcane crop. The area studied was the Marins drainage basin, located in the city of Piracicaba, São Paulo state. The software used for images georeferencing, map crossing and TIN elaboration was SPRING, developed by INPE (Instituto de Pesquisas Espaciais). Aerial pictures were used for the identification of the fields, roadways, local highways and watersheds, in order to elaborate thematic maps to insert in the system. Contour, land use and soil type in vector format subsidize the elaboration of thematic maps of production scenarios. The information layers were crossed using LEGAL (Linguagem Espacial de Geoprocessamento Algébrico) programming. With this methodology, fields scenarios were proposed, based on criteria insert in the system. The roadway length, the reserve forest, steering time of two agricultural operations, the intersection of plots and farm boundaries and traffic efficiency were calculates. Thus, it was possible simulate an optimized scenario with higher traffic efficiency. This scenario, compared to the currently adopted plot design, would accomplish a decrease in the roadway length steering time, machine hours and increase in the area cultivated.

Agricultura de Precisão é um novo paradigma de gestão da produção agrícola, que considera as variabilidades da produtividade e dos fatores de produção. Nesse novo paradigma de produção os agrônomos especializados em Agricultura de Precisão utilizam softwares para o gerenciamento de dados e visualização de mapas que são gerados nas diversas fases do processo. Estes softwares são caros e complexos, o que dificulta para os usuários não especialistas o acesso aos mapas, ficando o seu uso restrito apenas ao usuário especializado. o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um ambiente, com interface amigável e de baixo custo, que opere pela internet, permitindo aos usuários menos especializados a visualização dos mapas e a inserção de informações indexadas ao talhões de produção em uma base de dados remota. Foi desenvolvida uma solução de software utilizando componentes de software livre como servido web Apache, a linguagem interpretada PHP, o módulo do Apache Mapscript e o Banco de Dados MySQL. Para a interação dos usuários com a imagem dos mapas foi proposto e desenvolvido um algorítmo para a criação de pontos clicáveis que são gerados dinamicamente. / Precision Agriculture is a new paradigm to manage yield variability and the agricultural inputs. The agricultural engineer specialized in Precision Farming uses softwares to manage data and to visualize maps that are made in the many steps of the process. These softwares are expensive and complex and, thus, dificult to those users who are not specialized in accessing the maps. The aim of this work is to develop a system, with a friendly-user and low cost interface, that operates through the internet, allowing unspecialized users to visualize thos maps and to insert field indexed information in a remote database. A software was developed using free components like Apache webserver, PHP script language, Mapscript Apache's module and the Mysql database. For user interaction with the map image, a algoritm to dinamicly create link poinst was proposed and developed.

A fertilização da cana-de-açúcar com nitrogênio (N), embora intensamente estudada, ainda representa desafio aos produtores e pesquisadores, principalmente devido à alta variabilidade de resposta dessa cultura ao N aplicado. Visando melhorar a eficiência das adubações, a aplicação de fertilizantes em doses variáveis é indispensável. Nesse contexto, sensores que mensuram a refletância do dossel apresentam-se como alternativa interessante. Bons resultados com essa tecnologia vêm sendo observado para as culturas de trigo e milho. Entretanto, apesar da efetividade desses sensores em identificar alguns parâmetros da canade- açúcar, ainda há várias incógnitas quanto a seu uso, principalmente em relação à forma de converter as leituras desse equipamento em uma dose de N a ser aplicada nos canaviais. Desse modo, o objetivo principal dessa tese foi definir uma metodologia capaz de direcionar a aplicação de N em taxas variáveis em cana-de-açúcar a partir de informações obtidas com um sensor de dossel. Para tanto, foi necessário: 1) estabelecer qual o índice de vegetação mais indicado para ser usado em cana, dentre aqueles possíveis de se obter com o sensor de dossel utilizado, e quais os parâmetros da cultura que influenciam nas leituras com o sensor; 2) avaliar a eficácia desse equipamento em identificar a resposta da cultura ao N e a sua relação com a produtividade de colmos; e 3) avaliar se alguma metodologia de recomendação de N estabelecida para outras culturas é viável para direcionar a aplicação de N em cana-de-açúcar. Foram conduzidos experimentos em de parcelas e em forma de faixas da cultura, com aplicação de diferentes doses de N. Todos os experimentos, além de algumas áreas comerciais, foram avaliados com o sensor Crop Circle, modelo ACS-430 (Holland Scientific, Lincoln, NE, EUA), quando a cultura apresentava altura de plantas entre 0,4 e 0,6 m. A canade- açúcar apresentou resposta variável ao N aplicado. Dentre os diferentes índices de vegetação, calculados com as refletâncias mensuradas pelo sensor, os que utilizam a banda situada na região espectral do red edge apresentaram os melhores resultados. O acúmulo de biomassa da parte aérea foi o que mais influenciou as leituras com o sensor de dossel. Devido a isso, o sensor também se mostrou eficiente em estimar a produtividade da cana-de-açúcar. A variabilidade intrínseca de cada área, causada por danos à soqueira e outros fatores limitantes ao desenvolvimento da cana, impede o uso das estratégias de aplicação apontadas na literatura. Contudo, por meio da capacidade do sensor em estimar a produtividade, foi proposto um algoritmo agronômico de fertilização nitrogenada. Essa metodologia direciona maior quantidade de N em regiões com maior vigor da cultura, assumindo que, nessa situação, as plantas apresentam maior probabilidade de absorverem N proveniente do fertilizante. / Sugarcane nitrogen fertilization (N), even being extensively studied, is still a challenge to producers and researchers, mainly due to the high N response variability showed by this crop. For this reason, variable-rate N application is essential. Sensors that measure the crop canopy reflectance are an interesting alternative. Good results with this technology have been found for wheat and corn. However, despite the suitability of these sensors in identifying some sugarcane parameters, there are still many gaps to be answered, especially related to how convert the sensor readings in an N rate to be applied in the fields. Thus, the main objective of this thesis was to develop a method to guide the variable-rate N application in sugarcane, based on canopy sensor readings. To achieve this goal, it was necessary the following studies: 1) establish which is the most appropriate vegetation index to be used in sugarcane fields, among those possible to be obtained from the canopy sensor used, as well as which crop aspects can influence the readings; 2) evaluate the effectiveness of this equipment to identify the crop N response and its relationship with the sugarcane stalk yield; and 3) test some methodologies available in the literature in order to guide the sugarcane N fertilization. Plot and strips experiments with N rates were performed. All the experiments and some producing fields were evaluated, when the crop stem height was between 0.4 and 0.6 m, with the Crop Circle sensor, model ACS-430 (Holland Scientific, Lincoln, NE, USA). The sugarcane showed variable response to the N applied. Among the different vegetation indices calculated from the reflectance obtained by the sensor, the red edge vegetation indices showed the best results. The aboveground biomass was the crop parameter that highest interfered in the canopy sensor readings, indicating that the sensor was effective in estimating the sugarcane yield either. The intrinsic variability of each field, caused by ratoon damage and other limiting factors, prevents the implementation of some strategies pointed out in the literature. However, due to canopy sensor ability for yield estimation, it was proposed an algorithm to guide higher N rates in areas with greater crop vigor, assuming that in this situation is more promising to the plants absorbing N from the fertilizers.