Compreender as métricas de agricultura de precisão e como podes beneficiar delas
Neste post do blog, vamos focar-nos na 1ª fase deste ciclo, respondendo às seguintes perguntas:
A paisagem agrícola expandiu-se e mudou significativamente ao longo dos últimos 50 anos. Uma das indústrias mais antigas do mundo deve abraçar e utilizar a inovação tecnológica se quiser florescer apesar das pressões que enfrenta actualmente e enfrentará no futuro. Os métodos agrícolas tradicionais são simplesmente insuficientes para produzir o suficiente para acompanhar o aumento da procura global de alimentos. Combinados com pressões ambientais como as alterações climáticas, a degradação do solo e a escassez de água, cultivadores e produtores são forçados a explorar formas inovadoras de gerir a sua produção. A Agricultura de Precisão foi inicialmente teorizada nos anos 80 pelo Dr Pierre Robert, um pioneiro no campo dos princípios da agricultura de precisão. A ideia era utilizar tecnologia e equipamento para gastar recursos onde estes fossem mais necessários no campo. Com a ascensão da moderna tecnologia informática, a agricultura de precisão tornou-se mais exacta e podia ser implementada em maior escala e aplicada a quintas maiores.
A Sociedade Internacional de Agricultura de Precisão tem a seguinte definição: "A Agricultura de Precisão é uma estratégia de gestão que reúne, processa e analisa dados temporais, espaciais e individuais e combina-os com outras informações para apoiar decisões de gestão de acordo com a variabilidade estimada para uma melhor eficiência na utilização dos recursos, produtividade, qualidade, rentabilidade e sustentabilidade da produção agrícola".
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"Agricultura de precisão, ou agricultura inteligente, é a prática de utilizar dados para optimizar a produção agrícola, apesar das circunstâncias variáveis. É uma forma de agricultura onde cada cultura específica recebe o tratamento certo, na altura certa e no local certo. Para isso, precisas de conhecer os detalhes precisos das tuas colheitas e campos". - Jits Riepma, Analista de Dados Agrícolas
A Agricultura de Precisão funciona num ciclo e pode ser dividida em quatro fases:
Neste blog, vamos focar-nos na 1ª fase deste ciclo, respondendo às seguintes perguntas:
- O que é que a aquisição de dados implica exactamente?
- Que métodos e formas de recolher dados são usados nesta fase?
- Que dados deves recolher, e como podes usar essas variáveis para beneficiar a tua operação?
1. O que é que a aquisição de dados implica exactamente?
Cada centímetro do teu campo é rico em dados significativos. O primeiro passo para compreenderes os teus campos é recolheres informação local e fiável. A fase de aquisição de dados implica recolher o máximo de dados possível sobre as tuas colheitas, solo, campos, terreno, clima, variáveis e disponibilidade de recursos. Os métodos tradicionais de aquisição de dados incluem observações visuais como scouting e amostragem, e a tecnologia aumenta a quantidade e frequência de observações através de diferentes sensores, satélites e outros equipamentos. A aquisição de dados também implica usar o que aprendeste com as acções realizadas no campo como novos inputs.
Mais dados de diferentes fontes e locais acabam por conduzir a uma visão mais detalhada dos teus campos e colheitas. A alta densidade de dados apresenta insights mais precisos para decisões mais informadas e acções mais precisas.
2. Que métodos e formas de recolher dados são usados nesta fase?
Os agricultores têm vindo a recolher e registar dados há séculos - O primeiro e mais antigo método de recolha de dados foi simplesmente a observação visual (ou scouting). A inovação tecnológica significa que cada vez mais ferramentas estão disponíveis para a recolha de dados. Métodos novos e tradicionais são utilizados para obter dados completos dos campos e das colheitas a partir de várias fontes:
3. Que dados deves recolher, e como podes praticamente utilizar as variáveis para beneficiar a tua operação?
Vários parâmetros podem ser medidos, e compreender o significado dessas medidas (e como usá-las) é a base de uma operação agrícola inteligente bem sucedida.
Há muitos mais, mas vamos olhar para seis importantes métricas recolhidas na fase de aquisição de dados e descobrir como podem ser usadas:
Informação sobre o solo (adquirida de várias fontes como satélites, sensores e amostragem)
A recolha e manutenção de informação actualizada sobre o solo da tua quinta é crucial para a fase de aquisição de dados. Muitas outras métricas são calculadas a partir desta informação ou com base nela. Começando pelo tipo de solo, a classificação do solo ajuda essencialmente os agricultores a planear o que cultivar e onde cultivá-lo. As definições do tipo de solo são normalmente baseadas no tamanho dominante das partículas constituintes, nomeadamente areia, argila, lodo, turfa, giz e limo - ou uma combinação destas. Quanto mais pequenas forem as partículas, menos ar entre elas, e quanto mais próximas se colarem umas às outras.
Isto, por sua vez, afecta a capacidade nutritiva e de retenção de água do solo. Por exemplo, as partículas mais pequenas são características da argila, conhecidas pela sua excelente capacidade de retenção de água. A areia, por outro lado, é constituída por partículas maiores que não se colam e tem uma fraca capacidade de retenção de água. Nota que os tipos 'puros' raramente se encontram - provavelmente tens de lidar com misturas como argila arenosa, argila sedosa, argila argilosa, argila siliciosa, areia argilosa, etc.
Software agrícola (incluindo satélites e sensores) e mapas do solo são os métodos mais precisos para recolher e interpretar dados que representam com precisão quais os solos que realmente constituem o teu campo. Diferentes tipos de solo emitem diferentes sinais (ou temperaturas) que são distinguidos e registados pelos satélites. O software especial disponível nas plataformas agrícolas interpreta o sinal e dá-te resultados de alta precisão. Para além do tipo de solo, um mapa detalhado do solo pode mostrar-te o seguinte:
Composição do solo - Os elementos exactos que compõem o solo para compreender que culturas serão mais adequadas
pH e condutividade - Isto é fundamental para determinar os fertilizantes e outros nutrientes que devem ser aplicados
Fertilidade - Conhecer a fertilidade pode ajudar os cultivadores a tomar decisões para optimizar os seus recursos
Textura - Desempenha um papel essencial na gestão dos nutrientes, uma vez que influencia a retenção de nutrientes.
Humidade do Solo - Conteúdo Volumétrico de Água (adquirido dos sensores)
Isto refere-se ao volume de água por unidade de volume de solo e é medido como uma percentagem:
Conteúdo volumétrico de água do solo (%) = [volume de água (cm3)/volume de solo (cm3)] × 100
Isto é normalmente medido pelos sensores do solo e dá os valores a diferentes profundidades. É essencial determinar se as culturas estão a sofrer de stress hídrico e abre a oportunidade de tomar medidas pró-activas. Pode ser usado para calcular quando e quanto irrigar, levando a benefícios de poupança de água. Uma curva de retenção de humidade do solo (ou pF) é usada para ajudar a determinar as necessidades precisas de rega dos teus campos. Para um tipo específico de solo e tipo de cultura, pode indicar em que percentagem de volume precisas de irrigar para evitar o stress prejudicial da cultura e quanto precisas de irrigar para dar a quantidade óptima de humidade do solo.
Ferramentas agrícolas inteligentes permitem aos cultivadores trabalhar com valores exactos para os quais podem definir limites e receber notificações.
Por exemplo, este cultivador de maçãs adquiriu dados dos sensores do solo que mediam valores de humidade a - 30cm. Neste caso, a tensão do solo precisa de ser mantida por volta dos 70-80 KPa para um crescimento óptimo dos frutos. Ele calculou isto como sendo 11% de conteúdo volumétrico de água em solo arenoso e 40% de conteúdo volumétrico de água em solo argiloso de argila de limão. Os conhecimentos obtidos com o processamento dos dados iniciais recolhidos permitiram-lhe estabelecer limiares de humidade no solo, que ele utilizou para optimizar o seu regime de rega. Isto, por sua vez, leva à poupança de água e a um maior rendimento.
Temperatura do Solo (adquirida dos sensores)
A temperatura do solo (°F ou °C) medida pelos sensores pode optimizar a tua operação, ajudando a determinar o melhor momento possível para a sementeira. A plantação à temperatura óptima (dependente da cultura e do tipo de solo) ajuda a assegurar o melhor surgimento da cultura devido à sua importância para a germinação das sementes.
Por exemplo, quando se planta batatas, há uma regra geral de que a temperatura do solo à profundidade da semente deve estar acima dos 7°C e subir (ainda assim abaixo dos 30°C) antes de começar a plantar. Este limiar de temperatura é especialmente importante para o corte de batatas de semente. Quando a semente é cortada, a área superficial exposta que requer cicatrização é maior. As temperaturas do solo abaixo dos 7°C são suficientes para a cicatrização e atrasam muito a emergência. Por exemplo, Russet Burbank As plantas podem emergir em 20 a 25 dias a 10°C mas podem demorar mais de 40 dias a 7.2°C. A sementeira em solos frios pode fazer com que as sementes permaneçam adormecidas e se tornem mais vulneráveis aos agentes patogénicos do solo, doenças e predadores.
A temperatura do solo pode ser um indicador chave de quando deves parar de aplicar herbicidas. As raízes desligam-se a temperaturas acima dos 33ºC e a absorção de herbicidas acrobáticos. Este discernimento ajuda a limitar o desperdício de químicos e o escoamento desnecessário.
Humidade Absoluta e Relativa (adquirida dos sensores)
A humidade absoluta (medida em gramas de vapor de água por metro cúbico de volume de ar) refere-se à quantidade real de vapor de água no ar, independentemente da temperatura do ar. A humidade relativa do ar (expressa em percentagem) mede a quantidade de vapor de água que o ar está a reter em comparação com a quantidade que pode reter a uma temperatura específica.
Vamos concentrar-nos na humidade relativa: Estes valores podem dar uma perspectiva sobre a aplicação precisa dos produtos fitofarmacêuticos. Pulverizar à temperatura e humidade relativa correctas aumenta a eficácia dos produtos fitofarmacêuticos - a maioria funciona melhor quando está mais quente, uma vez que os processos químicos nas culturas funcionam mais rapidamente. No entanto, temperaturas mais altas também fazem com que os componentes químicos destes produtos diminuam mais rapidamente e assim o tempo de trabalho é menor.
Os valores óptimos diferem por produto, mas geralmente, uma boa temperatura para pulverizar é de cerca de 20°C. A humidade relativa não deve ser demasiado elevada, pois limita a evaporação e com isso, a absorção e o transporte dos produtos dentro da cultura. Também é recomendado não borrifar quando a humidade relativa é inferior a 40%. Isto reduz a possibilidade de deriva devido a inversões de temperatura ou evaporação.
A humidade relativa é um indicador de humidade das folhas (simplesmente a presença de água na superfície de uma cultura). Embora isto pareça inofensivo, é precisamente o que alguns microrganismos precisam para passar de inocentes a patogénicos destruidores de colheitas. Ao monitorizar a humidade das folhas, os cultivadores e os seus conselheiros podem tomar medidas pró-activas para proteger as suas culturas de doenças antes que haja danos.
Por exemplo, a mancha de folhas de Alternaria e a podridão da cabeça nos brócolos são normalmente causadas por um par de fungos: Alternaria brassicola e Alternaria brassicae. O desenvolvimento da doença é favorecido por temperaturas frescas e longos períodos (mais de 9 horas) de humidade elevada. Estas métricas podem ajudar os cultivadores e conselheiros a prepararem-se em caso de períodos prolongados de alta humidade no ar e evitar os danos causados pelos fungos.
Informação de Satélite (adquirida de satélites)
A informação de satélite permite aos cultivadores, investigadores e conselheiros de cultivo ver uma imagem completa dos seus campos. Os satélites de detecção remota fornecem dados chave para monitorizar o solo, a cobertura de neve, a seca e o desenvolvimento das colheitas. Os cultivadores e conselheiros de cultivo podem agora comparar campos, fazer previsões baseadas no aumento da biomassa e ver claramente em que áreas as culturas estão a sofrer stress. Esta tecnologia também fornece informação actualizada sobre stress hídrico, doenças, anomalias estruturais e níveis de nutrientes. As imagens de satélite da agricultura de precisão moderna têm um alta resolução espectral, permitindo aos cultivadores obterem dados precisos.
Na prática, podes seguir a vegetação do campo usando o índice NDVI e encontrar áreas problemáticas. Em termos simples, NDVI (Normalised Difference Vegetation Index) é um indicador da saúde de uma planta com base na forma como uma planta reflecte diferentes ondas de luz - a clorofila (um pigmento indicador de saúde) reflecte fortemente a luz quase infravermelha, enquanto que a planta desidratada, doente ou doente absorve mais da luz quase infravermelha.
O acesso a mapas NDVI constantes e actualizados ajuda os agricultores e os conselheiros de cultivo com a detecção precoce de áreas problemáticas. Muitas plataformas de Agricultura de Precisão usam NDVI para guiar os olheiros no campo e melhorar a precisão da aplicação de fertilizantes, produtos fitossanitários e irrigação. A combinação de scouting com detecção remota por satélite é mais eficaz para ajudar a determinar desvios em relação à norma.
As imagens de satélite também podem ser usadas para planear tratamentos de plantas e seleccionar produtos químicos agrícolas. Para saberes como podes prevenir potenciais danos nas culturas e preservar os rendimentos com dados de satélite, acede ao caso de utilização de Planeta (o principal fornecedor de dados globais diários da Terra), aqui.
Temperatura do ar (adquirida a partir de sensores ou estações meteorológicas)
Informação exacta sobre a temperatura do ar pode ajudar na aplicação precisa de produtos fitofarmacêuticos. Certas pragas tornam-se activas a temperaturas específicas; os agricultores podem implementar medidas preventivas para minimizar os danos. A temperatura do ar também pode ajudar a determinar a transpiração das culturas e a evaporação do solo, orientando um regime de rega direccionado.
Por exemplo, este cultivador de flores de Breezand, North Holland, reparou que a temperatura do ar no chão (+10cm à altura da colheita) pode aquecer rapidamente até 15°C enquanto que a temperatura do ar a 1,5 m ainda indica 12°C a 13°C. Para Pascal, é muito importante medir a temperatura do solo com precisão absoluta, pois as doenças que afectam as tulipas são disseminadas pelos piolhos, e os piolhos prosperam a uma temperatura de 15°C. Neste caso, quando as aplicações meteorológicas mediram 12°C, o sensor Farm21 mediu a temperatura exacta, e o agricultor pode tomar as medidas necessárias para evitar que os piolhos danifiquem as tulipas.
Fases do Ciclo Agrícola de Precisão
Vamos tocar brevemente nas 3 fases restantes do ciclo de agricultura de precisão e traçar a viagem desde a aquisição inicial dos dados até à utilização do feedback como novos inputs de dados e aprendizagens.
Fase 2: Aceder aos dados
Para desbloquear o valor da métrica na fase um, é preciso que esta se transforme em insights. Os dados adquiridos são processados e podem ser acedidos através de SIG, geoestatística, análise de dados e programação. Dados meteorológicos precisos, por exemplo, podem ajudar os agricultores a planear melhor - quando irrigar, pulverizar, semear ou colher é muitas vezes extremamente dependente do tempo. Interpretar informação de aplicações meteorológicas tem sido uma ferramenta vital no desenvolvimento da Agricultura de Precisão.
Outra excelente forma de aceder à informação é através de plataformas digitais que reúnem informação de várias fontes num único local. Cultivadores, conselheiros de cultivo e investigadores podem aceder sem esforço a sensores, satélites, meteorologia e dados de exploração. A Farm21 desenvolveu um plataforma que integra diferentes fontes para gerar insights combinados. Isto permite aos utilizadores ver tendências, e correlações e ajuda a avaliar os riscos. O acesso consistente e actualizado aos dados dos sensores, solo, colheitas, clima e satélites, significa que nunca tens de adivinhar as variáveis.
Uma vez acedida e interpretada a informação, podes avançar para a fase seguinte para tomares decisões com base em dados.
Fase 3: Tomar decisões baseadas em factos
É aqui que o trabalho árduo das duas fases anteriores começa a dar frutos. É aqui que as entradas de dados são traduzidas em decisões informadas. Os dados que recolheste e interpretaste tornam-se o fundamento de decisões inteligentes. A combinação de conhecimento e experiência apoiada em factos concretos traz novas oportunidades à mesa - Growers e advisors já não precisam de adivinhar. Melhores decisões em relação à irrigação, fertilização, controlo de doenças, aplicação de protecção de culturas, colheita e sementeira podem ser tomadas quando conheces os detalhes precisos dos teus campos e culturas. Um dos maiores benefícios de baseares as decisões em factos é a utilização eficiente dos recursos.
Vamos olhar para o produtor de maçãs a partir da secção A - Como mencionado, ele calculou que o conteúdo volumétrico de água deve ser 11% em solo arenoso e 40% em solo argiloso para um crescimento óptimo dos frutos. Depois ele usou os dados dos sensores do solo para orientar as suas decisões sobre quando e quanto irrigar, de modo a manter os níveis de humidade do solo dentro destes parâmetros. Estas decisões, por sua vez, levaram a acções que pouparam água e aumentaram o seu rendimento. Ele também construiu sobre o que aprendeu como novas entradas de dados para a próxima estação, essencialmente completando o ciclo de Agricultura de Precisão.
Fase 4: Tomar Acção
Com base no processo de decisão da fase anterior, é tempo de tomar as acções relevantes. Um planeamento suficiente com uma abordagem focada significa que os agricultores podem empregar recursos com precisão.
O ciclo continua à medida que o feedback das três fases anteriores se torna uma nova fonte de aquisição de dados através da aprendizagem. Outra fonte valiosa de novos dados na fase de aquisição é a saída das acções, que podem ser novamente novos dados. Simplificando, observando os resultados e efeitos de certas acções no campo, os cultivadores, conselheiros e investigadores podem usá-lo como uma nova fonte de informação para a aquisição de dados.
Um exemplo de uma ferramenta de Agricultura de Precisão que entra em jogo nesta fase é a VRA ou Variable Rate Application. Como o nome sugere, isto permite aos agricultores aplicar fertilizantes, produtos fitofarmacêuticos, sementes e água a diferentes taxas. Existem dois tipos de VRA: baseada em mapas e baseada em sensores. O VRA baseado em mapas ajusta a aplicação do teu produto com base num mapa pré-gerado do teu campo. O VRT baseado em sensores não usa um mapa, mas sim sensores montados que medem as propriedades do solo ou as características das colheitas em tempo real. O sistema de controlo calcula então o número de entradas que são necessárias.
Em resumo, a Agricultura de Precisão consiste em realizar a operação certa, no lugar certo, no momento certo, da maneira apropriada e na quantidade certa. Para o conseguires, deves começar por recolher dados precisos e traduzi-los em insights valiosos nos quais podes basear as tuas decisões.
Estas decisões levam a acções específicas no campo que resultam em benefícios sinergéticos para toda a tua operação.
A compreensão da métrica agrícola de precisão é valiosa na viagem em direcção à agricultura inteligente.
Descobre mais consultando as gravações do webinar onde os peritos da Farm21 responderam a estas e outras questões sobre métricas agrícolas de precisão >> Clica aqui para ver.
✓ Como é que dados precisos do campo ajudam a optimizar a tua exploração agrícola?
✓ O que podes medir, e o que é que estas métricas significam na realidade?
✓ Como é que as decisões baseadas em factos podem ter impacto na utilização dos teus recursos?
✓ Que papel desempenham as métricas agrícolas de precisão na passagem de uma agricultura reactiva para uma agricultura pró-activa?
