Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Proper nutrition nitrogen in cotton directly affects obtain high productivity of the crop. Decision making based on the use of sensors is an alternative to increase the efficiency of fertilization with this nutrient, however, the accuracy of the sensors and the vegetative stages most suitable for the realization of the readings are not well defined. In this context the present study had the following objectives: I - Evaluate the effectiveness of an optical sensor to estimate the nutritional status of cotton crop under different N rates; II- Which phenological stages the optical sensor has higher efficiency. III - Establish response curve in the cotton productivity in relation to nitrogen and estimate reference values to use the optical sensor on the prescription variable rate fertilizer. The experiment was conducted in the agricultural year 2012/13 on a Oxisol in the western state of Bahia. The experiment was conducted at three sites and experimental design was a randomized block design with seven treatments and three replications. Treatments consisted of the following N rates: 0, 45, 90, 130, 150, 180 and 220 kg ha-1 applied at 43 days after sowing (DAS) in area 1 and 32 DAS in areas 2 and 3. Readings vegetation index (IV) were carried out in three seasons, corresponding to 63, 75 and 97 DAS in area 1 and 45, 57 and 80 DAS in areas 2 and 3, using the optical sensor N-Sensor ALS® (YARA) . Adjacent stages and the read points IV, samplings to determine dry matter (DM) were taken, and measurement of the absorbed nitrogen and plant height, furthermore, the determination of the yield of cotton was carried out. The sensor reading and the other factors evaluated were subjected to regression analysis by the statistical program Sigma Plot 11. The N fertilizer applied significantly altered the vegetative attributes evaluated. Reading the IV optical sensor showed high correlation with crop nutritional status determined by N does in the three areas evaluated for the different stages of evaluation. Reading the vegetation index obtained by the sensor also showed high correlation with the 8 parameters plant height, DM and N absorbed. The productivity of cotton crop showed a quadratic fit with the N levels in all experiments. The preliminary calibration value suggesting that the critical IV would be equal to 60 for the stage F1 in the middle of the three areas studied. / A nutrição nitrogenada do algodoeiro afeta diretamente a produtividade da cultura. Decisões baseadas no uso de sensores são uma alternativa para aumentar a eficiência da fertilização nitrogenada em diversas culturas. No entanto, para o algodão, a acurácia da estimativa do estado nutricional e dos estádios vegetativos mais adequados para a realização das leituras ainda não estão bem definidos. Nesse contexto, o presente trabalho teve os seguintes objetivos: I - avaliar a eficácia de um sensor óptico na estimativa do estado nutricional da cultura do algodoeiro submetido a diferentes doses de nitrogênio (N); II avaliar em quais estádios fenológicos o sensor óptico possui maior eficiência; III - estabelecer curva de resposta de produtividade no algodoeiro em relação à aplicação de N e IV - estimar valores de referências para utilização do sensor óptico na prescrição de fertilizantes em taxa variada. O experimento foi conduzido no ano agrícola de 2012/13 em um Latossolo Vermelho Amarelo, no oeste do estado da Bahia, sob clima tropical com precipitação anual de 1600 mm ano-1 e temperatura média anual em torno de 21ºC. O experimento foi realizado em três locais, e o delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com sete tratamentos e três repetições. Os tratamentos consistiram nas seguintes doses de N: 0, 45, 90, 130, 150, 180 e 220 kg ha-1 aplicadas aos 43 dias após a semeadura (DAS) na área 1 e aos 32 DAS nas áreas 2 e 3. As leituras de índice de vegetação (IV) foram realizadas em três épocas, correspondentes aos 63, 75 e 97 DAS na área 1 e aos 45, 57 e 80 DAS nas áreas 2 e 3, utilizando o sensor óptico N-Sensor ALS® (YARA). Adjacente aos estádios e pontos de leitura de IV, foram realizadas coletas de plantas para determinar a produção de matéria seca (MS) e a quantidade de N absorvido e avaliar a altura de planta e a produtividade do algodoeiro. A leitura do sensor e os demais fatores avaliados foram submetidos à análise de regressão pelo programa estatístico Sigma Plot 11. As doses de N fertilizante 6 aplicadas alteraram significativamente os atributos vegetativos avaliados. A leitura do IV do sensor óptico apresentou elevada correlação com o estado nutricional da cultura determinado pelas doses de N nas três áreas avaliadas para os diferentes estádios de avaliação. A leitura do IV obtida pelo sensor também apresentou elevada correlação com os parâmetros altura de planta, MS e N absorvido. A produtividade da cultura do algodoeiro apresentou um ajuste quadrático com as doses de N nos três experimentos. A calibração preliminar sugere que o valor de IV crítico seria igual a 60 para o estádio F1 na média das três áreas estudadas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Maize is the main cereal produced in Brazil, being highly responsive to nitrogen fertilization, since the tropical and subtropical soils presents insufficient availability of nitrogen (N) to attend the culture demand in order to obtain high yields. Adjustments in the rate of N fertilizer can be made during the development of the culture through of the use of optical sensors spectrometry. The aim of this study was to evaluate the efficiency of nitrogen fertilization to the variable rate prescribed by use of the N -Sensor® ALS, and correlate it with different plant attributes during development of maize in RS Oxisols. Three experiments were conducted, two in the 2008/09 and another in the 2010/11 season. The ability of the sensor to determine the nutritional status of the culture and the effect of different rates of N, uniform and variable rate, on the following attributes of the plant were evaluated: N content of the plant tissue, the total N uptake by the crop, dry matter and relative chlorophyll content measured by chlorophyll meter readings with manual and on grain yield and N use efficiency. The plant attributes and corn yield were largely influenced by nitrogen fertilization and the intrinsic climatic conditions of each experiment. During fertilization optical sensor was able to assess on average 34 % of the plants in the experimental areas, which obtained high ratio of the readings of the optical sensor with the amount of N uptake and dry matter of corn plants, despite loss efficiency (saturation) observed in the later stages of crop development. Whereas maize absorbed most of the N after the V8 stage of development, the use of the optical sensor grown in the same or in later stages of development is a viable strategy for the nitrogen source at varied doses. Nitrogen fertilization at variable rate based on optical sensor promoted an increase of N uptake by 11.8 % in relation to nitrogen fertilization uniform rate in the third experiment. In all areas investigated, grain yield increased in response to nitrogen fertilization, getting above national average productivities. The use of fertilizer N rate variable strategy despite the slight increase in grain yield of maize was not able to make a statistically significant increase. The efficiency of use of N different indexes evaluated showed improvement with the use of N variable rate based on the optical sensor to the uniform rate. The strategy of N variable rate proved to be efficient as the use of N as measured by a decrease and increase of N rate prescribed by the optical sensor as the nutritional status of the crop, with an effective strategy of the environmental point of view, by reduced risks associated with nitrogen over fertilization. / O milho é o principal cereal produzido no Brasil, sendo altamente responsivo à fertilização nitrogenada, uma vez que os solos tropicais e subtropicais apresentam disponibilidade insuficiente de nitrogênio (N) para atender a demanda da cultura visando à obtenção de elevados rendimentos. Ajustes na dose de N fertilizante podem ser realizados durante o desenvolvimento da cultura através da utilização de sensores de espectrometria ótica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de fertilização nitrogenada à dose variada, prescrita com uso do N-Sensor® ALS, e correlacioná-la com diferentes atributos vegetativos durante o desenvolvimento da cultura do milho em Latossolos do RS. Foram realizados três experimentos, sendo dois na safra 2008/09 e outro na safra 2010/11. Foram avaliadas a capacidade do sensor em determinar o estado nutricional da cultura e o efeito da aplicação de diferentes doses de N à dose uniforme e dose variada sobre os seguintes atributos vegetativos: teor de N no tecido vegetal, N total absorvido pela parte aérea das plantas, matéria seca e teor relativo de clorofila avaliada pelas leituras com clorofilômetro manual e sobre a produtividade de grãos e eficiência de uso do N. Os atributos vegetativos e produtividade de milho foram amplamente influenciadas pela fertilização nitrogenada e pelas condições climáticas intrínsecas de cada experimento. Durante as fertilizações, o sensor foi capaz de avaliar em média 34 % das plantas na área dos experimentos, com o qual se obteve alta relação das leituras do sensor óptico com a quantidade de N absorvido e matéria seca das plantas de milho apesar de uma perda de eficiência (saturação) observada nos estádios mais tardios de desenvolvimento da cultura. Considerando que o milho absorveu a maior parte do N após o estádio de desenvolvimento V8, a utilização do sensor óptico de plantas neste ou mesmo em estádios posteriores de desenvolvimento é uma estratégia viável para a fertilização nitrogenada a dose variada. A fertilização nitrogenada a dose variada com base no sensor óptico promoveu aumento do N absorvido de 11,8 % em relação à fertilização nitrogenada a dose uniforme no terceiro experimento. Em todas as áreas investigadas, a produtividade de grãos aumentou em resposta à fertilização nitrogenada, obtendo produtividades médias superiores a média nacional. O uso da estratégia de fertilização a dose variada de N apesar do leve incremento na produtividade de grãos de milho não foi capaz de promover o aumento estatisticamente significativo. A eficiência de uso de N avaliada por diferentes índices mostrou uma melhora com o uso da dose variada de N baseada no sensor óptico em relação a dose uniforme. A estratégia de dose variada de N mostrou-se eficiente quanto ao uso do N quando avaliada pela redução e aumento da dose de N prescrita pelo sensor óptico conforme o estado nutricional da cultura, sendo uma estratégia eficiente do ponto de vista ambiental, por reduzir os riscos associados à superfertilização nitrogenada.

The use of remote sensing techniques can eliminate the need for extensive sampling in the field, reducing the cost of sampling and increase the accuracy of the results. In this context, the present study had the following objectives: I-evaluate the effectiveness of an optical sensor for determining the nitrogen nutritional status of cotton crop subjected to different doses of N and correlate with the crop yield. II- to determine the electrical conductivity in two fields of classification Oxisols by using a sensor and relate this index with other chemical soil parameters and productivity of corn. Regarding the first objective, the experiment was conducted in the agricultural year of 2012/13 on a Oxisol with the cotton crop. The experimental design was a randomized block design with seven treatments and three replications. Treatments consisted of the following N rates: 0, 45, 90, 130, 150, 180 and 220 kg ha-1 applied at 43 days after sowing (DAS). The vegetation index readings were taken at three different times, corresponding to 63, 75 and 97 DAE with the optical sensor N-Sensor ALS ® (YARA). Concerning the objective II electrical conductivity was evaluated of two areas using the Veris ® 3100 sensor to depths of 0-30 cm and 0-90 cm. The evaluations were conducted in the agricultural year 2012/13, the cultivated culture, in both areas, was the corn. Chemical parameters of the soil and the electrical conductivity were compared by method of multiple regression 'stepwise'. Regarding the first objective, the vegetation index reading by sensor showed high correlation with N rates in three stages evaluated, this correlation was also found with the parameters plant height, dry matter and N absorbed. The highest yield of cotton was achieved with rate of 152 kg ha-1 of N. Regarding the objective II, the EC of Area 1, for 0-30 cm layer, was explained by factors V% and Mg and in the layer of 0-90 cm by SB factor. For Area II, the EC in the 0-30 cm layer, was explained by clay contente, CTCpH7,0 and SB and for 0-90 cm layer by clay content. Increasing productivity of Area 1 showed a quadratic fit with increasing EC at both depths evaluated, in Area 2 increased productivity correlated linearly with increasing EC at both depths. / O uso de técnicas de sensoriamento remoto pode eliminar a necessidade de extensivas amostragens na lavoura diminuindo o custo da amostragem além de aumentar a acurácia dos resultados obtidos. Nesse contexto, o presente trabalho teve os seguintes objetivos: I- avaliar a eficácia de um sensor óptico na determinação do estado nutricional nitrogenado na cultura do algodoeiro submetido a diferentes doses de N e correlacionar com a produtividade da cultura. II- determinar a condutividade elétrica em duas áreas de classificação Latossolos, através do uso de sensor e relacionar esse índice com os demais parâmetros químicos do solo e com a produtividade da cultura do milho. Em relação ao objetivo I, o experimento foi conduzido no ano agrícola de 2012/13 em um Latossolo Vermelho Amarelo com a cultura do algodoeiro. O Delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com sete tratamentos e três repetições. Os tratamentos consistiram das seguintes doses de N: 0, 45, 90, 130, 150, 180 e 220 kg ha-1 aplicados aos 43 dias após semeadura (DAS). As leituras de índice de vegetação foram realizadas em três épocas, correspondentes aos 63, 75 e 97 DAE com o sensor óptico N-Sensor ALS® (YARA). Em relação ao objetivo II foi avaliada a condutividade elétrica de duas áreas com uso do sensor Veris® 3100, para as profundidades de 0-30 cm e 0-90 cm. As avaliações foram realizadas no ano agrícola de 2012/13 e a cultura cultivada, em ambas as áreas, foi a do milho. Os parâmetros químicos do solo e a condutividade elétrica foram comparados pelo método de regressão múltipla do tipo stepwise‟. Sobre o objetivo I, a leitura do índice de vegetação do sensor apresentou alta correlação com as doses de N nos três estágios avaliados, essa correlação também foi verificada com os parâmetros altura de planta, massa seca e N absorvido. A maior produtividade da cultura do algodão foi alcançada com a dose de 152 kg ha-1 de N. Com relação ao objetivo II, a CE da Área 1 para a camada de 0-30 cm foi explicada pelos fatores V% e Mg e para a camada de 0-90 cm pelo fator SB. Para a Área II a CE na camada de 0-30 cm foi explicada pela argila, CTCpH7,0 e SB e para a camada de 0-90 cm pelo teor de argila. O aumento da produtividade da Área 1, apresentou ajuste quadrático com o aumento da CE em ambas as profundidades avaliadas, já na Área 2, o aumento da produtividade se correlacionou linearmente com o aumento da CE em ambas as profundidades.

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.

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2017-08-07T14:11:46Z No. of bitstreams: 1 RAFAEL GON?ALVES TOZZO.pdf: 13567008 bytes, checksum: 3305755519de6ae576b53dea1ba30527 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T14:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAFAEL GON?ALVES TOZZO.pdf: 13567008 bytes, checksum: 3305755519de6ae576b53dea1ba30527 (MD5) Previous issue date: 2017-06-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The dissertation describes the development of an autonomous wireless network element, which enables researchers to gather information in outdoor environments. Investigating the autonomy of sensor nodes, and the dimensioning of a battery and a photovoltaic panel. For the validation of the solution, is used the sensor node developed in this work to collect data in external areas for periods of time. Applying strategies for dimensioning an energy system to aiming the needs of a sensor node in an external environment. An energy-saving strategy has been developed with sleep mode that allows higher work cycles to the NSS. The results are the finding that the NSS worked in the period, through the voltage level of the battery, which is related to the energy of the same. It can be affirmed that the NSS functioned and the objective of monitoring quantities in outdoor environments. / A disserta??o descreve o desenvolvimento de um elemento de rede sem fio aut?nomo, que possibilita a pesquisadores a coleta de informa??es em ambientes externos. Investigando a autonomia de n?s sensores, e o dimensionamento de uma bateria e de um painel fotovoltaico. Para a valida??o da solu??o, utiliza-se o n? sensor desenvolvido para a realiza??o de coletas de grandezas em ?reas externas por per?odos de tempo. Aplicando estrat?gias de dimensionamento de um sistema de energia visando as necessidades de um n? sensor em ambiente externo. Foi desenvolvida uma estrat?gia de economia de energia, com sleep mode que permite ciclos de funcionamento maiores ao NSS. Os resultados ? a constata??o de que o NSS funcionou no per?odo, atrav?s do n?vel de tens?o da bateria, que est? relacionado com a energia da mesma. Podendo afirmar-se que o NSS funcionou e atente ao objetivo de monitorar grandezas em ambientes externos.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RafaelleACF_DISSERT.pdf: 3862937 bytes, checksum: 6acc4a4b451409b32a954e89796aec73 (MD5) Previous issue date: 2012-12-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Traditional irrigation projects do not locally determine the water availability in the soil. Then, irregular irrigation cycles may occur: some with insufficient amount that leads to water deficit, other with excessive watering that causes lack of oxygen in plants. Due to the nonlinear nature of this problem and the multivariable context of irrigation processes, fuzzy logic is suggested to replace commercial ON-OFF irrigation system with predefined timing. Other limitation of commercial solutions is that irrigation processes either consider the different watering needs throughout plant growth cycles or the climate changes. In order to fulfill location based agricultural needs, it is indicated to monitor environmental data using wireless sensors connected to an intelligent control system. This is more evident in applications as precision agriculture. This work presents the theoretical and experimental development of a fuzzy system to implement a spatially differentiated control of an irrigation system, based on soil moisture measurement with wireless sensor nodes. The control system architecture is modular: a fuzzy supervisor determines the soil moisture set point of each sensor node area (according to the soil-plant set) and another fuzzy system, embedded in the sensor node, does the local control and actuates in the irrigation system. The fuzzy control system was simulated with SIMULINK? programming tool and was experimentally built embedded in mobile device SunSPOTTM operating in ZigBee. Controller models were designed and evaluated in different combinations of input variables and inference rules base / Projetos de irriga??o tradicionais n?o determinam localmente a disponibilidade de ?gua no solo. Assim, podem ocorrer ciclos irregulares de irriga??o: alguns insuficientes, o que provoca d?ficit de ?gua; outros em demasia, o que causa falta de oxigena??o nas plantas. Devido ? natureza n?o-linear do problema e do ambiente multivari?vel de processos de irriga??o, a l?gica fuzzy ? sugerida como substituta aos sistemas comerciais de irriga??o tipo ON-OFF com temporiza??o pr?-definida. Outra limita??o das solu??es comerciais ? que os processos de irriga??o n?o atendem ?s diferentes necessidades h?dricas dos ciclos de crescimento das culturas nem ?s mudan?as nas vari?veis clim?ticas. Dessa maneira, para atender necessidades agr?colas baseadas em localiza??o, ? indicado monitorar dados ambientais usando sensores sem fio, interligados a um sistema de controle inteligente. Isso ? mais evidente em aplica??es de agricultura de precis?o. Este trabalho apresenta o desenvolvimento te?rico e experimental de um sistema de controle fuzzy espacialmente diferenciado para um sistema de irriga??o, baseado no sensoriamento da umidade do solo com n?s sensores sem fio. A arquitetura do sistema de controle ? modular: um sistema supervis?rio fuzzy determina o set point de umidade do solo da regi?o de atua??o do n? sensor (de acordo com o conjunto solo-plantaclima) e outro fuzzy, embarcado no n? sensor, faz o controle local e atua no sistema de irriga??o. O sistema de controle fuzzy foi simulado com a ferramenta de programa??o SIMULINK? e foi constru?do experimentalmente como sistema embarcado em um dispositivo m?vel SunSPOTTM operando com ZigBee. Modelos de controladores foram desenvolvidos e avaliados em diferentes combina??es de vari?veis de entrada e base de regras de infer?ncia

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.

In Anbetracht des Kompromisses zwischen der Erzielung des höchsten Gewinns und der geringsten Umweltbelastung ist ein tiefes Verständnis der ökonomischen Folgen der Stickstoff (N) Düngung erforderlich. Die vorliegende Doktorarbeit liefert umfassende Einblicke in (i) die Auswirkungen des standortspezifischen N-Managements (SSNM) auf die Rentabilität und Risikominderung, (ii) die Auswirkungen von Unsicherheiten und Risikoeinflüssen auf optimale N-Düngergaben und (iii) das Potenzial und die Kosten der Vermeidung von Treibhausgas (THG) Emissionen durch N-Düngereduktion. Ein Modellierungsansatz wurde entwickelt, um die Wirkung von Ertrag und Proteingehalt, Wirtschafts- und Risikoauswirkungen sowie THG-Emissionen auf die N-Düngung zu simulieren. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass SSNM die Wirtschaftlichkeit verbessert, indem es eine höhere Weizenqualität und damit Preisprämien erzielt. SSNM reduziert das Risiko, die Backqualität nicht zu erreichen, und es gibt keine wesentlichen Nachteile beim Verlustrisikomanagement im Vergleich zum einheitlichen Management. Preisprämien für eine höhere Weizenqualität bieten Anreize für höhere N-Düngergaben. Prämien verflachen die Gewinnfunktion weiter, was unzureichende Argumente für eine Absenkung des N-Inputs aus der Wirtschaftlichkeitssicht liefert, selbst bei einer hohen Risikoaversion der Landwirte. Eine moderate Reduzierung der mineralischen N-Düngung kann die THG-Emissionen bei moderaten Opportunitätskosten mindern. Die THG-Vermeidung durch N-Düngereduktion in einer bestimmten Region kann unter Berücksichtigung kultur- und ertragszonenspezifischer Ertragswirkungen optimiert werden. Insgesamt liefert diese Arbeit wichtige Erkenntnisse über die Chancen und Nachteile der Anpassung der N-Düngergaben. Darüber hinaus leistet sie einen direkten Beitrag zur Identifizierung von kosten- und risikoeffizienten N-Managementoptionen und bildet die Grundlage für effektive politische Ansätze zur THG-Vermeidung durch selektive N-Düngereduktion. / Considering the tradeoff between achieving the highest profit and causing the lowest environmental impact, there is a need for a profound understanding of the economic consequences of nitrogen (N) fertilizer application. The present doctoral research provides comprehensive insights into (i) effects of site-specific N management (SSNM) on profitability and risk mitigation; (ii) impacts of uncertainties and risk implications on optimal N fertilizer rates; and (iii) potential and costs of mitigating greenhouse gas (GHG) emissions by N fertilizer reduction. A modelling approach was developed to simulate the response of yield, protein, economic and risk implications, and GHG emissions to N fertilizer application. Findings of the thesis show that SSNM improves profitability by achieving higher grain quality, thus, price premiums. SSNM reduces the risk of not reaching the baking grain quality and poses no considerable disadvantage on downside risk management compared to uniform management. Price premiums for higher wheat quality provide incentives for higher N input rates. Premiums further flatten the profit function, giving insufficient arguments for lowering N input from a farm profitability perspective, even in presence of high risk aversion of farmers. Moderate reduction of mineral N fertilizer can mitigate GHG emissions at moderate opportunity costs. GHG mitigation by N fertilizer reduction in a given region can be optimized considering crop and yield-zone-specific yield responses. Overall, this thesis provides important insights on chances and drawbacks of adjusting N fertilizer rates. Moreover, it makes a direct contribution in identifying cost- and risk-efficient N management options and provides a basis for effective policy approaches to reduce GHG emissions by selective N fertilizer reduction.