The adoption of precision agriculture techniques finds great limitation because of the high cost, not always guaranteeing the expected economic return. Among the consequence of this elevated cost it is the restriction use of this technology in small farmers, characterized by the family farm. The present work approaches a bibliographical study about the situation of the family farm in Brazil, pointing to regional focuses. In order to complement this study was made a diagnosis on the existing agricultural machines park and the mechanization used intensity in the state of Rio Grande do Sul, aiming a reflection about the role of the agricultural machine industries for small farmers. This work was dedicated to apply precision agriculture techniques in a small farmer where an area of 10,9 hectares was managed with precision agriculture tools and appropriate information technology to the socioeconomic farmer profile. In order to reach this general objective it was proposed the following specific objectives: a) to identify the horizontal spatial variability of the soil attributes through fertility maps; b) to apply fertilizers in different doses for each handling zones; c) to measure soil resistance to penetration and wheat leaf chlorophyll; d) to make yield map; e) to take note of production costs and to elaborate liquid revenue map for wheat culture; f) to evaluate performance of agricultural machines using GPS tracker. As some results, it was found horizontal spatial variability in soil for phosphorus and potassium and chlorophyll in wheat leaf; it was possible to apply different quantities of fertilizer using seeding and centrifugal broadcaster spreaders without automatic variable rate. In this area, the average of wheat yield was 2427 kg.ha-1, changing from 1915 to 3151 kg.ha-1. Considering the relationship between productivity and production costs, the liquid revenue varied from R$ 14,00 to 358,00 per hectare and had average of R$ 183,48 per ha. The individual crossing among digital models evidenced correlation of 48,6% between productivity and liquid revenue. In general way, precision agriculture tools can help the farmer to know better and more precisely each part of area destined to agricultural activity. It allows to increase the production efficiency through a better soil handling and rational use of the inputs, reducing costs, and other times, increasing productivity. / A adoção de técnicas associadas à agricultura de precisão encontra grande limitação devido ao seu elevado custo implantação, nem sempre garantindo o retorno esperado. Entre as conseqüências deste elevado custo está a restrição do uso dessa tecnologia em pequenas propriedades, caracterizadas pela agricultura familiar. O presente trabalho inicialmente aborda um estudo bibliográfico sobre o retrato da situação da agricultura familiar no Brasil e apontando para enfoques regionais. Complementam este estudo um diagnóstico sobre a frota de máquinas agrícolas existente e os índices de mecanização nas diversas regiões do Rio Grande do Sul, levando à reflexão sobre o papel da indústria de máquinas agrícolas para pequenas propriedades. O trabalho foi dedicado à aplicação de técnicas de agricultura de precisão em uma pequena propriedade, onde se preocupou em gerenciar uma área de 10,9 hectares com ferramentas e tecnologia de informação mais adequada ao perfil agrosocioeconômico do produtor. Para atender este proposto, os objetivos específicos foram: a) identificar a variabilidade espacial horizontal dos atributos de solo através de mapas de fertilidade; b) aplicar fertilizantes em diferentes doses por zonas de manejo; c) medir resistência à penetração do solo e clorofila na folha de trigo; d) confeccionar mapa de produtividade; e) apontar os custos de produção e elaborar mapa de receita líquida da cultura do trigo; e f) avaliar o desempenho operacional das máquinas agrícolas através de rastreamento por GPS. Entre os principais resultados, encontrou-se variabilidade horizontal dos teores de fósforo e potássio no solo e de clorofila no trigo; foi possível aplicar diferentes doses de fertilizantes utilizando semeadora e distribuidor centrífugo de taxa fixa. A produtividade média de trigo na área foi de 2427 kg.ha-1, oscilando entre 1915 e 3151 kg.ha-1. Considerando a relação produtividade e custo, a receita líquida variou de R$ 14,00 a 358,00 por hectare e em média R$ 183,48 por ha. O cruzamento individual entre modelos digitais evidenciou correlação de 48,6% entre produtividade e receita líquida. De uma forma geral, as ferramentas de agricultura de precisão podem ajudar ao produtor a conhecer melhor e mais detalhadamente cada parcela de sua área destinada à atividade agrícola, permitindo aumentar a eficiência produtiva através do manejo e do uso racional dos insumos, diminuindo custos, e por vezes, aumentando a produtividade.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the advance the adoption of precision agriculture in Brazil, growing use the technological tools georeferenced soil sampling and crop yield. Relations and crossing data information between these two tools can assist in improving the management of crops through specific recommendations of each element with reduced costs, efficient use of inputs, increasing productivity and profitability of crops. The objective of this study was to evaluate the influence of soil chemical properties on grain yield of soybean and corn in two experimental fields southern Brazil through principal component analysis and hierarchical cluster. The research happened in two experimental areas of 132 and 124 hectares in typical Oxisol. The soil samples were taken with a grid sampling of one hectare in the 0-0.10 m layer. The yields of the cultures were related at the same point each soil analysis using the annual average productivity at a radius of 25 m around each sampling point. At the first experimental area of 132 hectares, were investigated yield maps soybean harvest crop 2008/09; soybean crop 2009/10; soybean crop 2010/11 and corn crop 2011/12. In the second study area of 124 hectares, were investigated yield maps soybean harvest crop 2009/10, corn harvest 2010/11 and soybean crop 2011/12. The selection of yield maps followed the criterion to evaluate crops with less than two years of the completion of soil sampling, where only occurred fertilization of crop maintenance. Both areas had high fertility, the first area to saturation (V) average 65.16% and 83.03% in the second area. At the first experimental area the increase in productivity is being explained by the increase of the attributes: saturation of calcium and magnesium in the cation exchange capacity (Sat Ca, Mg Sat), V, and the calcium: magnesium (Ca: Mg). In the second experimental area the increase attribute chemical Sat Mg committed crop yields. In both experiments the elevation of attributes Sat Ca, V and Ca: Mg contributed to raising crop yields. The balance of cations in the exchange complex was the chemical attributes that best explained the variability in crop investigated. / Com o avanço da adoção da agricultura de precisão no Brasil, cresce a utilização de ferramentas tecnológicas de amostragem de solo georreferenciadas e mapas de produtividade das culturas. As relações e o cruzamento de dados entre as informações destas duas ferramentas podem auxiliar no aprimoramento do manejo das lavouras através de indicações específicas de cada elemento com redução de custos, uso eficiente de insumos, aumento da produtividade e rentabilidade das culturas. O objetivo desse trabalho foi avaliar a influência de atributos químicos do solo na produtividade das culturas de soja e milho em duas áreas comerciais no planalto do RS, através da análise de componentes principais e o agrupamento hierárquico - cluster. A investigação ocorreu em duas áreas experimentais de 132 e 124 ha em Latossolo Vermelho distrófico típico. As amostragens de solo foram realizadas baseadas em uma malha regular de 100 metros por 100 metros na camada de 0-0,10 m. As produtividades das culturas foram relacionadas no mesmo ponto de cada análise de solo utilizando-se a média de produtividade anual em um raio de 25 m ao redor de cada ponto amostral. Na primeira área experimental de 132 ha, foram investigados os mapas de colheita de soja-safra 2008/09; soja-safra 2009/10; soja-safra 2010/11 e milho-safra 2011/12. Na segunda área investigada, de 124 ha, foram estudados os mapas de colheita de soja-safra 2009/10; milho-safra 2010/11 e soja-safra 2011/12. A escolha dos eventos de colheita analisados seguiu o critério de avaliar safras com período inferior a dois anos da realização da amostragem de solo, em que apenas ocorreram as adubações de manutenção das culturas. Ambas as áreas apresentavam fertilidade elevada, sendo a primeira com a saturação de bases (V) média de 65,16% e a segunda com 83,03%. Na primeira área experimental, o acréscimo de produtividade está sendo explicado pela elevação dos atributos: saturação de cálcio e de magnésio na capacidade de troca de cátions (Sat Ca; Sat Mg), V e relação cálcio: magnésio (Ca:Mg). Na segunda área experimental, a elevação do atributo químico Sat Mg comprometeu a produtividade das culturas. Em ambos os experimentos a elevação dos atributos Sat Ca, V e Ca: Mg contribuíram para elevar a produtividade das culturas. O equilíbrio de cátions no complexo de troca foi o atributo químico que melhor explicou a variabilidade da produtividade das culturas investigadas.

This work aimed to apply geostatistical analysis to verify the existence of spatial dependence in the distribution of arboreal species, and variables related on parcels installed in the National Forest of São Francisco de Paula, RS, in the Rio Grande do Sul Continuous Forest Inventory, in 2000. For this research, the plots 1537, 1538, 1539 and 1540 were select. To analyze the existence of spatial dependence of arboreal species and related variables, the "adjustment to feeling" semivariograms were conducted, obtaining the parameters of nugget effect (C0), level (C0 + C), range (a), coefficient of determination (R ²), Degree of spatial dependence (C/C0 + C) and sum of squared residuals (SSR). To check the quality of the adjustments, the cross-validation has been used. The geostatistical software GS + was used to select the models, describe the spatial dependence and timely realization of ordinary kriging interpolation of arboreal species and other variables. The results showed an elevated degree of spatial dependence on the species Podocarpus lambertii Klotzsch ex Endl (1538); Vernonia discolor (Spreng.) Less (plot 1538); Cryptocarya moschata Nees (1539); Matayba elaeagnoides Radlk (plot 1539); Shannon index - Weaner; and moderate to Myrciaria floribunda (West ex Willd.) (1537); Number of individuals from the plot 1540 (plot 1540). The other variables had no structured variance, indicating that the variables have a fully random distribution and it is not possible to obtain surfaces interpolated by kriging. This event is probably bound to the spatial dependence break, resulting from the distortion of the original forest formation due to the history of forest exploitation process. / Este trabalho teve como objetivo aplicar análise geoestatística para verificar a existência de dependência espacial na distribuição de espécies arbóreas, e de varáveis relacionadas, nas parcelas instaladas na Floresta Nacional de São Francisco de Paula, RS, na ocasião da realização do Inventário Florestal Contínuo do Rio Grande do Sul, no ano de 2000. Para este trabalho, foram selecionadas as parcelas 1537, 1538, 1539 e 1540. Para análise da existência de dependência espacial das espécies arbóreas e variáveis relacionadas, foram realizados ajuste à sentimento de semivariogramas, obtendo-se os parâmetros efeito pepita (C0), patamar (C0 + C), alcance(a), coeficiente de determinação (R²), Grau de dependência espacial (C/C0 + C) e soma dos quadrados dos resíduos (SQR). Para verificar a qualidade dos ajustes foi utilizada a validação cruzada. O programa geoestatístico GS+, foi utilizado para seleção dos modelos, descrição da dependência espacial e realização da interpolação por krigagem ordinária pontual das espécies arbóreas e demais variáveis. Os resultados obtidos apresentaram grau de dependência espacial forte para espécie Podocarpus lambertii Klotzsch ex Endl (1538); Vernonia discolor (Spreng.) Less (parcela 1538); Cryptocarya aschersoniana Mez (1539); Matayba elaeagnoides Radlk (parcela 1539); índice de Shannon Weaner; e moderada para a Myrciaria floribunda (West ex Willd.) (1537); Número de indivíduos da parcela 1540 (parcela 1540). As demais variáveis apresentaram ausência de variância estruturada, indicando que as variáveis apresentam uma distribuição totalmente aleatória, não sendo possível obter superfícies interpoladas por krigagem. Este acontecimento provavelmente está vinculado a quebra de dependência espacial, resultante do processo de descaracterização da formação florestal original, em consequência do histórico de exploração da floresta.

Precision agriculture applied to vitiviniculture can bring several advantages to vitis crop production with positive effects on grape and wine quality. This study s objective was to put into practice precision vtiticulture, aiming to improve the administration and management of vinifera grapes. This research was carried out in a commercial vitis cropland with 2.4 ha located in Encruzilhada do Sul (RS) close to RS/BR km 471. In this area, sandy clay loam Palleudult soil prevails. Sampling for the purposes for soil characterisation was carried out in 0-0,2 m depth. The soil attributes determined were: pH, SOM, texture, Ca, Mg, Al, N, MO, K and P, and the plant attributes were: productivity, alcoholic potential and tartaric acid, using a 35 X 35m grid. Data were analyzed through geostatistics by interpolation technique of kriging. The data of yield and enological parameters were obtained by manual harvest in georeferenced points. Grape data were collected during the harvest in 2007 and 2008 seasons. Soil and plant data were submitted to statistical analysis and basic geostatistic. Spatial variability of soil chemical attributes in the area behaved in accordance with the nutrient evaluated. pH showed low variability, clay, Ca, Mg, and N, showed median variability while MO, P and K , a high variability was found, and for Al, very high. In 2007 harvest, tartaric acid and alcoholic potential showed low variability, number of bunches per plant and weight per bunch presented median variability while weight per plant showed high variability. In 2008 harvest, alcoholic potential showed low variability, while tartaric acid, number of bunches per plant, weight per plant, weight per bunch and number of gems showed median variability. The 35 X 35 m sampling grid has shown itself adequate for soil attributes excepting clay, which obtained a 30.06 m distance reach. In 2007 harvest, the alcoholic potential was the plant attribute that showed smaller reach n the area, 18.42 m. In 2008 harvest, all the plant attributes studied showed a below 35 m reach. The correlation analysis has revealed itself significant among nitrogen and alcoholic potential in 2007 harvest. In 2008 harvest, phosphorus and potassium showed significant correlation with alcoholic potential. The comparison of the demand for the application of fertilizer at varied rate, with application at steady rate of lime, phosphorus and potassium was based on the soil sampling. In the case of lime, there was a 700 kg saving of it with varied rate application, the same was not observed with phosphorus and potassium, which would increase the product quantity if implemented this way, this happens because the levels of them in the soil are appropriate. The adoption of precision viticulture can help the wine grower to know better and further the productive area, allowing to improve the quality and quantity of the vineyard. / O uso da agricultura de precisão aplicada à vitivinicultura pode trazer benefícios à cultura da vitis e à cadeia produtiva, com reflexos na qualidade da uva e do vinho. O objetivo deste estudo foi aplicar a vitivinicultura de precisão, visando aprimorar a gestão e o manejo de áreas produtivas de uvas viníferas. O estudo foi conduzido em um vinhedo comercial, numa área de 2,4 ha, destinado à fabricação de espumantes situada às margens da RS/BR km 471, em Encruzilhada do Sul-RS. Na área predominam solos classificados como Argissolo Vermelho distrófico. A amostragem para fins de caracterização do solo foram realizadas na profundidade de 0-0,2m. Os atributos de solo determinados foram: pH, SMP, Argila, Ca, Mg, Al, N, MO, K e P, e os atributos de planta foram produtividade, ácido tartárico e potencial alcoólico usando uma malha de amostragem de 35 X 35 m. Os dados foram analisados através da técnica de interpolação geoestatística por krigagem. Os dados de rendimento e parâmetros enológicos foram obtidos por colheita manual em pontos georreferenciados. Os dados de uva foram coletados durante a colheita nas safras 2007 e 2008. Os dados de solo e de planta foram submetidos à analise estatística básica e geoestatistica. A variabilidade espacial dos atributos químicos do solo na área comportou-se de forma distinta de acordo com o nutriente avaliado. O pH apresentou variabilidade baixa, a Argila, o Ca, o Mg, e o N, o apresentaram variabilidade média enquanto que a MO, o K e o P, a variabilidade encontrada foi alta, e para o Al muito alta. Na safra 2007, o ácido tartárico e o potencial alcoólico apresentaram variabilidade baixa, o número de cachos por planta e o peso por cacho apresentaram variabilidade média enquanto que o peso por planta apresentou variabilidade alta. Na safra 2008, o potencial alcoólico apresentou variabilidade baixa, enquanto que o ácido tartárico, o número de cachos por planta, o peso por planta, o peso por cacho e o número de gemas apresentaram variabilidade média. A malha de amostragem de 35X35m se mostrou adequado para os atributos de solo com exceção da argila, que obteve uma distância de alcance de 30,06m. Na safra 2007 o potencial alcoólico foi o atributo de planta que apresentou menor alcance na área, de 18,42 m. Na safra 2008, todos os atributos de planta estudados apresentaram alcance inferior a 35 m. A analise da correlação se revelou significativa entre o nitrogênio e o potencial alcoólico na safra 2007. Na safra 2008, o fósforo e o potássio mostraram correlação significativa com o potencial alcoólico. A comparação da demanda de aplicação de fertilizantes a taxa variada, com a aplicação à taxa fixa de calcário, fósforo e potássio foi feita com base na amostragem de solo. No caso do calcário observou-se uma economia de 700 kg do mesmo com aplicação a taxa variada, o mesmo não foi observado com o fósforo e com o potássio, que aumentaria a quantidade do produto caso fosse aplicado desta forma, isso se dá pelo fato dos teores dos mesmos no solo serem adequados. A adoção da vitivinicultura de precisão pode auxiliar o viticultor a conhecer melhor e mais detalhadamente a área produtiva, permitindo aprimorar a qualidade e quantidade do vinhedo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The georeferenced soil sampling using sampling grids is the main strategy of precision agriculture (PA) to recognize the spatial variability of soil attributes, allowing manage them in site-specific. In this context, the objective of the work was to evaluate the efficiency of using different sizes of sampling grids in the characterization of spatial variability of chemical attributes in Oxisols managed with PA in Southern Brazil. Therefore, the work consists of three studies. In studies one and two were used 60 areas (6,046.55 ha), located in 23 counties of North region of Rio Grande do Sul (RS). The areas were sampled using regular grids of 100 x 100 m (20 areas), 142 x 142 m (20 areas) and 173 x 173 m (20 areas), being that 10 areas of each grid were collected from 0.00-0.10 m and 10 areas from 0.00-0.15 m. The spatial variability of acidity attributes (pHwater and base saturation) and bases related (Ca and Mg) (study one) and the levels of P and K (study two) were analyzed by descriptive statistics and geostatistics. In study three, was used an area of 41.96 ha, located in Boa Vista das Missões - RS, where was made the collect of soil in seven sizes of sample grids, 50 x 50 m, 75 m x 75, 100 x 100 m, 125 m x 125, 150 x 150 m, 175 m and 200 x 175 x 200 m, at depth of 0.00-0.10 m. The levels of P and K were analyzed by descriptive statistics and geostatistics, and the similarity of thematic maps was compared by the coefficient of relative deviation (CRD) and by Pearson correlation matrix (p <0.05). The areas of Oxisols managed with PA in RS, show moderate acidity and high fertility, with the exception of subareas that presents limiting P levels. Independently of the depth sampled, the grid sample sizes used in RS state, in general, are not efficient in capturing the different scales of variability in soil chemical properties. According as increase the sample grid the thematic maps of P (CRD: 24.0 to 36.2%) and K (CRD: 11.7 to 19.4%) show more dissimilar to those obtained in smaller grid (50 x 50 m) considered as reference. Thus, the reduction of sampling grid sizes increases the accuracy of the information generated through thematic maps, allowing to do prescriptions of lime and fertilizers on site-specific with greater efficiency, and should be recommended in future sampling plans of soil adopted in PA areas in Southern Brazil. / A amostragem georreferenciada de solo utilizando malhas regulares é a principal estratégia da agricultura de precisão (AP) para reconhecer a variabilidade espacial dos atributos de solo, possibilitando manejá-los em sítio-específico. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência do uso de diferentes dimensões de malhas amostrais na caracterização da variabilidade espacial de atributos químicos em Latossolos Vermelhos manejados com AP no Sul do Brasil. Para tanto, o trabalho constitui-se de três estudos. Nos estudos um e dois utilizaram-se 60 áreas (6.046,55 ha), localizadas em 23 municípios da região Norte do Rio Grande do Sul (RS). As áreas foram amostradas utilizando malhas regulares de 100 x 100 m (20 áreas); 142 x 142 m (20 áreas) e 173 x 173 m (20 áreas), sendo que 10 áreas de cada malha foram coletadas de 0,00-0,10 m e 10 áreas de 0,00-0,15 m. A variabilidade espacial dos atributos de acidez (pHágua e saturação por bases) e bases relacionadas (Ca e Mg) (estudo um) e dos teores de P e K (estudo dois) foram analisadas por meio da estatística descritiva e geoestatística. No estudo três, utilizou-se uma área de 41,96 ha, localizada em Boa Vista das Missões RS, onde foi realizada a coleta de solo em sete dimensões de malha amostral, 50 x 50 m, 75 x 75 m, 100 x 100 m, 125 x 125 m, 150 x 150 m, 175 x 175 m e 200 x 200 m, na profundidade de 0,00-0,10 m. Os teores de P e K foram analisados por meio da estatística descritiva e da geoestatística, e a similaridade dos mapas temáticos foi comparada pelo coeficiente de desvio relativo (CDR) e pela matriz de correlação de Pearson (p <0,05). As áreas de Latossolos Vermelhos manejadas com AP no estado do RS apresentam moderada acidez e alta fertilidade, com exceção de locais que apresentam teores limitantes de P. Independente da profundidade amostrada, as dimensões das malhas amostrais utilizadas no RS, em geral, não são eficientes em captar as diferentes escalas de variabilidade dos atributos químicos do solo. À medida que aumenta a malha amostral os mapas temáticos de P (CDR: 24,0 a 36,2%) e K (CDR: 11,7 a 19,4%) mostram-se mais dissimilares aos obtidos na menor malha (50 x 50 m) considerada como referência. Desta forma, a redução da dimensão da malha amostral aumenta a acurácia das informações geradas por meio de mapas temáticos, permitindo realizar prescrições de corretivos e fertilizantes em sítio-específico com maior eficiência, e devem ser preconizadas em futuros planos de amostragem de solo adotados nas áreas de AP no Sul do Brasil.

Orientador: Rafael Montanari / Resumo: Na busca por soluções que otimizem as operações, auxiliem no planejamento e reduzam os custos operacionais no manejo do solo, a geoestatística tem sido aplicada em diversas áreas. Utilizando a geoestatística como ferramenta e forma de planejamento de manejo, o presente trabalho objetivou-se analisar economicamente a recuperação da fertilidade do solo de uma pastagem potencialmente degradada no cerrado brasileiro em dois sistemas de intervenção: convencional (SC) e agricultura de precisão (AP) e gerar informações por meio da análise de variabilidade e estabelecimento da estrutura de dependência espacial, a fim de auxiliar no planejamento de atividades agrícolas em seis cidades na província de El Oro, Equador. O trabalho foi realizado no ano agrícola de 2015/2016 na área experimental de sistemas de produção em bovinocultura de corte pertencente à Faculdade de Engenharia – UNESP, Campus de Ilha Solteira, São Paulo, Brasil e na Universidade Técnica de Machala (UTMACH), Machala, Equador. A recuperação no SC apresentou índice de lucratividade negativa (-1,32%) e no AP positiva (0,26%) proporcionando um preço de custo @-1 de R$ 155,52 e R$ 153,10 para o SC e AP, respectivamente. Comparando-se áreas cultivadas com AP e SC, é provável que se obtenha resultados mais confiáveis e com melhores perspectivas em maiores áreas de cultivo de forma a aumentar a rentabilidade do sistema. Na província de El Oro, o teor de Zinco obteve o maior coeficiente de determinação espacial. O pH se destaco... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A demand for solutions that optimize operations, support planning and reduce operational costs in soil management, geostatistics has been applied in several areas. Using geostatistics as a tool and management planning method, the present work aimed to economically analyze the soil fertility recovery of a potentially degraded pasture in the Brazilian cerrado in two intervention systems: conventional (CS) and precision agriculture (PA) and generate information through variability analysis and establishment of spatial dependence structure to assist in the planning of agricultural activities in six cities in El Oro province, Ecuador. The work was carried out in the 2015/2016 agricultural year in the experimental area of beef cattle production systems belonging to the Faculty of Engineering - UNESP, Ilha Solteira Campus, São Paulo, Brazil and the Technical University of Machala, Machala, Ecuador. The recovery in CS presented negative profitability index (-1,32%) and positive in PA (0,26%) providing a cost @ -1 price of R$ 155,52 and R$ 153,10 for CS and PA, respectively. Comparing cultivated areas with PA and CS, it is likely that more reliable results and better prospects will be obtained in larger cultivated areas in order to increase the profitability of the system. In El Oro province, the Zinc content obtained the highest coefficient of special determination, but low range, which may be influence by the numbers of pairs in the first Lag. The pH stood out as the major influence... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O presente trabalho foi realizado em cafeeiros (Coffea arabica L.) cv. Icatu Vermelho IAC 4045, cultivados a pleno sol e consorciados com banana ‘Prata An㒠(Musa AAB), em Mococa - SP (Latitude 21º 28’ S, Longitude 47º 01’ W, altitude 665m). Foi realizada a caracterização microclimática, entre outubro de 2001 e setembro de 2002, onde foram medidos a radiação solar global, saldo de radiação, velocidade do vento e temperatura e umidade relativa do ar nos dois sistemas de cultivo. No período do inverno de 2002 e 2003, foi realizado um estudo da influência das bananeiras na variabilidade espacial da temperatura do ar e folha, além do saldo de radiação, em episódios de resfriamento noturno. Realizou-se também uma caracterização aerodinâmica e energética dos cultivos, entre dezembro de 2002 e novembro de 2003, onde foram obtidos os perfis dos bulbos seco e úmido, além da velocidade do vento em sete níveis de medida. Entre julho de 2001 a junho de 2004 foram atribuídas notas de desenvolvimento fenológico dos cultivos, além de se avaliar, o crescimento das plantas em altura e diâmetro da copa. Nas safras de 2002, 2003 e 2004 foram avaliados os parâmetros de produção nos dois sistemas de cultivo, além da variabilidade desses nas parcelas do cultivo consorciado. Houve uma atenuação dos valores de radiação solar global (21%) no cultivo de café consorciado e uma redução de 16% e 48% nos valores do saldo de radiação e velocidade do vento, em relação ao cultivo a pleno sol. Com relação à temperatura e umidade do ar, foram encontradas diferenças apenas na temperatura máxima no ponto central da parcela do cultivo consorciado, que apresentou médias superiores em relação ao cultivo a pleno sol no verão e outono, e em relação ao ponto situado próximo as bananeiras na primavera, verão e outono. Nos episódios de resfriamento do ar no período noturno, apesar do cultivo consorciado apresentar menor perda radiativa, ocorreu apenas um acréscimo de 0,3ºC na temperatura do ar nos episódios amostrados, sendo que para a temperatura das folhas esses valores atingiram até 0,5ºC. Foi verificado ainda que a ação de quebra-vento das bananeiras no cultivo consorciado, promoveu alterações nos perfis de temperatura e umidade do ar, apresentando gradientes reduzidos, em relação ao cultivo a pleno sol, acima do dossel dos cafeeiros. Os valores médios dos componentes do balanço de energia nos sistemas de cultivos de café a pleno sol e consorciado não apresentaram diferenças. Nos sistemas de cultivo avaliados, o crescimento vegetativo em altura e diâmetro apresentou maior atividade vegetativa no período primavera-verão em relação ao período outono-inverno, não tendo sido encontradas diferenças significativas das taxas de crescimento, de desenvolvimento fenológico e dos índices de produção entre os cultivos. No cultivo consorciado, o ponto amostral próximo às bananeiras apresentou diferenças em relação aos demais pontos amostrados no crescimento vegetativo e desenvolvimento fenológico para algumas épocas do ano, além de apresentar menor produção por planta e maior massa de 100 sementes. / A study was carried out in coffee crop (Coffea arabica L.) cv. Icatu Vermelho IAC 4045, unshade and shaded by banana ‘Prata An㒠(Musa AAB), in Mococa, São Paulo State, Brazil (Latitude South 21º 28 ', Longitude West 47º 01 ', altitude 665m). The microclimatic measurements (solar radiation, net radiation, wind speed, air temperature and air moisture) were taken from October, 2001 to September, 2002 under different crops conditions. During the winter of 2002 and 2003, a study of the influence of the banana plants was done on space variability of air and leaf temperature, besides net radiation, for cold nights. The aerodynamic and energy characterization were done from December, 2002 to November,2003, by obtining the profiles of the bulb wet and dry air temperature, also measurements the wind speed in seven different levels. From July, 2001 to June, 2004 phenological data for the coffee crops were taken. The growth of the plants concerning height and diameter was also evaluated. The harvests of 2002, 2003 and 2004 were appraised by the production parameters, and their variability for different positions in shaded coffee crop. The banana trees reduced the incoming solar radiation to the coffee crop by 21%, and by 16% and 48% in the values of the net radiation and wind speed, respectively. Concerning on air temperature and air mosture, differences were found just for the maximum air temperature at the central point of the shaded crop, showing higher averages in relation to the unshaded crop during the summer and autumn, and also in relation to the nearest point to the banana plants during the spring, summer and autumn. During cold nights, spite the shaded coffee crop showing smaller radiation loss, an increment of 0.3ºC in the air temperature was observed and for the leaves the values reached 0.5ºC. It was verified an windbreak action of fanlight of the banana trees in the shaded crop, promoting deviation in air temperature and humidity profiles, showing reduced gradients, in relation to the unshaded crop, above the coffee plants canopy. The mean values of the energy balance components for the different systems of cultivation did not show difference. In the cultivation systems evaluated, the vegetative growth in height and diameter showed higher vegetative activity during the spring-summer period in relation to the autumn-winter period. No significant differences of the growth taxes, of phenological development and of the yield indexes were found. In coffee crop shaded, the nearest point to the banana plants showed differences in relation to the other amostral points in vegetative growth and phenological development for some seasons of the year, besides showing smaller plant yield and higher weight of 100 seeds.

A primeira parte deste trabalho consistiu na instalação de pluviógrafos e linígrafos e levantamento de eventos hidrológicos com a obtenção de dados da distribuição espacial de precipitações observadas e hidrogramas resultantes. Experimentos de infiltração de água no solo foram realizados a partir de infiltrômetro de disco a fim de caracterizar a variabilidade espacial da condutividade hidráulica na bacia, obtendo-se dois conjuntos de dados que mostraram ser lognormalmente distribuídos com médias iguais a 15,8 mm/h e 5,47 mm/h. Estudo teórico foi conduzido na segunda parte do trabalho compreendendo o desenvolvimento de modelo hidrológico. A concepção do modelo parte da premissa de que toda a área da bacia possa ser representada por células derivadas de um modelo numérico de terreno (MNT), especificando-se em cada célula o equacionamento hidráulico-hidrológico. As heterogeneidades do solo e da precipitação foram estudadas através de simulação do modelo considerando-se distribuições espaciais diferentes para a condutividade hidráulica saturada e eventos de chuva. Os resultados mostraram que as diferenças entre as vazões de pico podem ser maiores que 100% , considerando-se graus de resolução máximo e mínimo quanto à precipitação, e reafirmaram o consenso de que o conhecimento da distribuição espacial da chuva é fundamental na calibração de modelos hidrológicos distribuídos. / In first part of this work consists on the installation of pluviographic, water-height graphs and surveying of hydrological events with obtained data from spatial distribution of precipitation observed and resultant hydrograms. Experiments of water infiltration in the soil were done by an infiltrometer disc to characterize the spatial variability of hydraulic conductivity and the losses of infiltration in the basin obtaining two sets of data that showed to be lognormally distributed in average equal to 15.8 mm/h and 5.47 mm/h. A theoric study was conduced in the second part of work comprehending the development of hydrologic model distributed. The conception of the model proceed from the premise that allbasin area can be represented by cells derived from a Digital Terrain Model (DTM) specifying in each cell the hydraulic equation - hydrologic. The soil heterogeneity and the precipitation were studied by model simulation considering spatial distributions different to the hydraulic conductivity satured of the soil and to pluvial events. The results pointed out the differences among peak outflow can be more than 100% considering minimum and maximumresolution degrees as the precipitation and affirmed the consensus that the acquaintance of the pluvial spatial distribution is fundamental in the adjustment of hydrologic models distributed.

A compreensão da dependência espacial das propriedades do solo vem sendo cada vez mais requerida por pesquisadores que objetivam melhorar a interpretação dos resultados de experimentos de campo fornecendo, assim, subsídios para novas pesquisas a custos reduzidos. Em geral, variáveis como, por exemplo, o teor de cálcio no solo, estudado neste trabalho, apresentam grande variabilidade impossibilitando, na maioria das vezes, a detecção de reais diferenças estatísticas entre os efeitos de tratamentos. A consideração de amostras georreferenciadas é uma abordagem importante na análise de dados desta natureza, uma vez que amostras mais próximas são mais similares do que as mais distantes e, assim, cada realização desta variável contém informação de sua vizinhança. Neste trabalho, métodos geoestatísticos que baseiam-se na modelagem da dependência espacial, nas pressuposições Gaussianas e nos estimadores de máxima verossimilhança são utilizados para analisar e interpretar a variabilidade do teor de cálcio no solo, resultado de um experimento realizado na Fazenda Angra localizada no Estado do Rio de Janeiro. A área experimental foi dividida em três regiões em função dos diferentes períodos de adubação realizadas. Neste estudo foram utilizados dados do teor de cálcio obtidos das camadas 0-20cm e 20-40cm do solo, de acordo com as coordenadas norte e leste. Modelos lineares mistos, apropriados para estudar dados com esta característica, e que permitem a utilização de diferentes estruturas de covariâncias e a incorporação da região e tendência linear das coordenadas foram usados. As estruturas de covariâncias utilizadas foram: a exponencial e a Matérn. Para estimar e avaliar a variabilidade dos parâmetros utilizaram-se os métodos de máxima verossimilhança, máxima verossimilhança restrita e o perfil de verossimilhança. A identificação da dependência e a predição foram realizadas por meio de variogramas e mapas de krigagem. Além disso, a seleção do modelo adequado foi feita pelo critério de informação de Akaike e o teste da razão de verossimilhanças. Observou-se, quando utilizado o método de máxima verossimilhança, o melhor modelo foi aquele com a covariável região e, com o método de máxima verossimilhança restrita, o modelo com a covariável região e tendência linear nas coordenadas (modelo 2). Com o teor de cálcio, na camada 0-20cm e considerando-se a estrutura de covariância exponencial foram obtidas as menores variâncias nugget e a maior variância espacial (sill - nugget). Com o método de máxima verossimilhança e com o modelo 2 foram observadas variâncias de predição mais precisas. Por meio do perfil de verossimilhança pode-se observar menor variabilidade dos parâmetros dos variogramas ajustados com o modelo 2. Utilizando-se vários modelos e estruturas de covariâncias, deve-se ser criterioso, pois a precisão das estimativas, depende do tamanho da amostra e da especificação do modelo para a média. Os resultados obtidos foram analisados, com a subrotina geoR desenvolvida por Ribeiro Junior & Diggle (2000), e por meio dela pode-se obter estimativas confiáveis para os parâmetros dos diferentes modelos estimados. / The understanding of the spatial dependence of the properties of the soil becomes more and more required by researchers that attempt to improve the interpretation of the results of field experiments supplying subsidies for new researches at reduced costs. In general, variables as, for example, the calcium content in the soil, studied in this work, present great variability disabling, most of the time, the detection of real statistical differences among the treatment effects. The consideration of georeferenced samples is an important approach in the analysis of data of this nature, because closer samples are more similar than the most distant ones and, thus, each realization of this variable contains information of its neighborhood. In this work, geostatistics methods that are based on the modeling of the spatial dependence, under the Gaussian assumptions and the maximum likelihood estimators, are used to analyze and to interpret the variability of calcium content in the soil, obtained from an experiment carried on at Fazenda Angra, located in Rio de Janeiro, Brazil. The experimental area was divided in three areas depending on the different periods of fertilization. In this study, data of the calcium soil content from the layers 0-20cm and 20-40cm, were used, according to the north and east coordinates. Mixed linear models, ideal to study data with this characteristic, and that allow the use of different covariance structures, and the incorporation of the region and linear tendency of the coordinates, were used. The covariance structures were: the exponential and the Matérn. Maximum likelihood, maximum restricted likelihood and the profile of likelihood methods were used to estimate and to evaluate the variability of the parameters. The identification of the dependence and the prediction were realized using variograms and krigging maps. Besides, the selection of the appropriate model was made through the Akaike information criterion and the likelihood ratio test. It was observed that when maximum likelihood method was used the most appropriate model was that with the region covariate and, with the maximum restricted likelihood method, the best model was the one with the region covariate and linear tendency in the coordinates (model 2). With the calcium content, in the layer 0-20cm and considering the exponential covariance structure, the smallest nugget variances and the largest spatial variance (sill - nugget) were obtained. With the maximum likelihood method and with the model 2 more precise prediction variances were observed. Through the profile of likelihood method, smaller variability of the adjusted variogram parameters can be observed with the model 2. With several models and covariance structures being used, one should be very critical, because the precision of the estimates depends on the size of the sample and on the specification of the model for the average. The obtained results were analyzed, with the subroutine geoR developed by Ribeiro Junior & Diggle (2000), and through this subroutine, reliable estimates for the parameters of the different estimated models can be obtained.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Paulo de Oliveira.pdf: 1960743 bytes, checksum: 7438fe00d388d47b01b27d6cfdf2e229 (MD5) Previous issue date: 2010-02-04 / The knowledge about soil and plant attributes is important for the improvement of agricultural management. Intense tillage activities may induce not only alterations in the soil attributes but also decrease in productivity. Studies directed to the soil and plant spatial variability identification and the relations amid these variables are tools for agriculture, with the potential to increase productivity. The data set for this study was sampled in a Rhodic Acrudox soil, at a farmland that has been being cultivated for over five years under no-tillage system, with soybean and wheat in crop succession. At 252 m long transect, 84 points were demarcated, with 3 m of spacing between each of them. The relations between soybean productivity and soil water content, micro, macro and total porosity, soil density and soil resistance to penetration at 0,0-0,10 m and 0,10-0,20 m deep layers, were evaluated, as well as the respective variabilities. The relations between soybean productivity and soil attributes were determined using simple and cross correlations, followed by the state space models determinations, compared to linear and multiple regression models. The results have shown that the soybean productivity and soil mechanical resistance variables presented not only autocorrelation structure but also crosscorrelation structure. The state space models, relating to the soybean productivity at a point i, with the same attribute at point i-1, at the two layers, were more efficient than the equivalent models in simple and multiple regression. With geoestatistics, the spatial dependence structure was determined with envelopes and models for the semivariograms, allowing identification and classification of the spatial dependence for the variables under study. The thematic maps were obtained with simple kriging and indicated the soil attributes behavior, related to the soybean productivity. / O conhecimento do comportamento dos atributos do solo e da planta é importante para a melhoria das práticas agrícolas. A intensa atividade de cultivo pode provocar modificações dos atributos do solo e reduzir a produtividade de uma cultura em determinada região. Os estudos que visam identificar a variabilidade espacial dos atributos do solo e da planta e a relação entre esses atributos surgem como um recurso para a agricultura, podendo ser utilizados para realização de um manejo adequado dos recursos disponíveis, ampliando a produtividade e preservando o meioambiente. Os dados para a realização deste estudo foram obtidos em um Latossolo Vermelho distroférrico, em uma área cultivada há mais de cinco anos com alternância entre as culturas de soja e trigo, com o sistema de plantio direto. Em uma transeção de 252 m de comprimento foram demarcados 84 elementos amostrais, espaçados de 3 m entre si. As relações da produtividade da soja com os seguintes atributos físicos e hídricos do solo: teor de água no solo, microporosidade, macroporosidade e porosidade total do solo, densidade do solo e resistência mecânica do solo à penetração, nas camadas 0,0-0,10 m e 0,10-0,20 m, foram avaliadas bem como a variabilidade espacial desses atributos. A relação entre a produtividade da soja e os atributos do solo foi determinada através das correlações simples e cruzada entre os elementos amostrais de cada atributo, seguida da estimação dos modelos em espaço de estados, comparados aos modelos equivalentes em regressão linear múltipla. Os resultados mostraram que as variáveis produtividade da soja e resistência do solo a penetração apresentaram estrutura de autocorrelação e de correlação cruzada entre si. Os modelos estimados em espaço de estados, relacionando a produtividade da soja em um ponto i com a produtividade da soja e resistência do solo a penetração nas duas camadas no ponto i -1 mostraram-se mais eficientes do que os modelos equivalentes estimados em regressão linear simples e múltipla. Por meio da geoestatística, a estrutura de dependência espacial foi avaliada por meio dos envelopes e modelos para os semivariogramas experimentais, permitindo identificar e classificar a dependência espacial das variáveis em estudo. Os mapas temáticos foram obtidos por meio de interpolação por krigagem ordinária e indicaram o comportamento dos atributos do solo ligadas a produtividade da soja.