Luciano-Shozo-Agricultura-de-Precisao

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AGRICULTURA DE PRECISÃO 
Nova Filosofia de Trabalho na Agricultura 
 
 
Luciano Shozo Shiratsuchi 
Pesquisador 
Agricultura de Precisão e Sensoriamento Remoto 
 
Embrapa Agrossilvipastoril 
luciano.shiratsuchi@embrapa.br 
 
 
Agosto 2012 
mailto:Luciano.shiratsuchi@embrapa.br
Sumário 
 Antecedentes 
 Considerações Gerais 
 Histórico 
 Ferramental Disponível 
 Estado da Arte 
 Estudo de Caso 
 Projetos da Embrapa na área 
 “Capacitação para geração de mapas temáticos” 
Antecedentes 
 1994 – 1999 :USP – ESALQ : Agronomia 
 
 1997: Primeiro contato com AP 
● Fazenda Areiao sob supervisão de Luis Fernando 
● Colheita monitorada com balança de pesagem instalada no vagão da colhedora e GPS com 
correção diferencial via rádio frequência 
 
 1998: Estagiário da Dedini Açucar e Alcool: trabalhando com sensores Auteq para 
gerenciamento da frota de máquinas agrícolas 
 
 1999: Recém-formado contratado da ABASP trabalhando na área de feijão e milho doce. 
 
 2000 – 2002: Mestrado: USP – ESALQ: Fitotecnia 
● Trabalhando com mapeamento de plantas daninhas e sua correlação com a fertilidade do 
solo. Dr. Pedro Christoffoleti, Dr. José Paulo Molin, Dr. Lawrence Lass 
 
 2002 – 2008: Embrapa Cerrados 
● Pesquisador B 
 
 2008 – 2012: PhD: Universidade de Nebraska: Ciência do Solo 
 
 2012 – presente: Embrapa Agrossilvipastoril 
● Pesquisador A 
 
 
 
Considerações Gerais 
Variabilidade 
Espacial 
Considerações Gerais 
OBJETIVOS 
 
 Reconhecer a Variabilidade Espacial da área agrícola 
 Conhecer a posição geográfica dos fatores medidos 
 Gerenciar localizadamente as áreas agrícolas 
 Não aplicar insumos pela média 
 Otimizar a aplicação de insumos 
 Aumentar a produtividade 
 Reduzir custos de produção 
 Diminuir a poluição ambiental 
 
Histórico 
 Primeiro mapa de 
aplicação localizada 
 
● 1929 – Linsley & Bauer 
 
● Confecção de mapa de 
aplicação de calcário 
 
● Economia de 20 % do 
insumo aplicado 
 
● Aumento de produtividade 
 
● Otimização da absorção de 
micronutrientes 
 
 
 
1925 
 
 Artigo clássico 
● Fairfield Smith. An empirical law describing heterogeneity in the yields 
of agricultural crops. The Journal of Agricultural Science, 28: 1-23. 
1938. 
 Revolução Verde - Esquecimento 
 Surgimento de Computadores 
 Microeletrônica embarcada 
 Sistemas de posicionamento 
 Sensores e softwares 
 Máquinas agrícolas de alto rendimento 
 
 
 
 
 
VIABILIZAÇÃO DA AGRICULTURA DE PRECISÃO 
Ferramental disponível 
 Sistema de Posicionamento Global - GPS 
Inicialmente – criado para fins militares 
GPS 
Abolição da S/A 
 GPS com S/A – Disponibilidade Seletiva 
1 – 3 de maio de 2000 
Correção Diferencial 
 Correção Diferencial 
Novos Sistemas de 
Posicionamento 
 WAAS – correção diferencial gratuita - EUA 
 GPS com algoritmos de correção 
 GPS - RTK 
 Empresas com satélites próprios 
 Precisões de 100 – 15 – 1 – 0,05 m 
 Barateamento de receptores 
 
● R$ 350 a R$ 30.000 
Guia de máquinas 
• Gerenciamento de Máquinas Agrícolas - Aumentar janela de plantio 
• Aumentar a acurácia da aplicação de insumos 
• Reduzir desperdício 
Fonte: Embrapa Cerrados 
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
1 4 6
Emgopa 316
Nina
Flora
Rosa
22/10 30/11 31/12 
Fonte: Embrapa Cerrados 
Guia de máquinas 
• Aumentar a acurácia da aplicação de insumos 
• Reduzir desperdício, 40% de todos autopropelidos nos EUA 
Guia de máquinas + Piloto automático 
• Aumentar janela de plantio – Adubação Pré Plantio no Sulco 
• Melhorar arranjamento espacial, otimizando arquitetura da planta - stand 
Fonte: Embrapa Cerrados 
SIG 
 Programas de Sistemas de Informações Geográficas 
Sensores 
Gravação sistemática de dados em formato texto 
Fonte: Embrapa Cerrados 
Sensores disponíveis no mapeamento de produtividade 
Sensores disponíveis no mapeamento de produtividade 
Sensores disponíveis no mapeamento de produtividade 
Sensores disponíveis no mapeamento de produtividade 
AGRICULTURA DE PRECISÃO EM PEQUENA PROPRIEDADE 
Goiabeira em Piracicaba 
Lápis de construção na geração de 3 tonalidades para produtividade de 
goiaba por arvore 
Estado da Arte 
 Mapeamento da fertilidade do solo 
Caminhamento dentro da grade amostral 
Cortesia: Agroexata 
Onde amostrar? 
Quantas amostras por hectare? 
Mapa Diagnóstico - Tratamento 
Mapa de K Mapa de tratamento 
Mapa do teor de potássio no solo 
Mapa de doses recomendadas de potássio no solo 
Mapa de doses aplicadas de potássio no solo 
Sensoriamento Remoto 
Fonte: Adamchuk et al (2010) 
Sistemas para sensoriamento remoto 
Fonte: Resource 21 
VRT usando sensoriamento remoto 
Veículos aéreos não tripulados - VANTS 
Duas bandas diferentes do espectro – VIS / NIR 
Máscara para remoção de efeitos reflexivos e de solo exposto 
Classificação dos alvos em diferentes bandas 
NIR 880 masked – DV <=119 
Máquinas para aplicação localizada 
Fonte: Agroexata 
Máquinas para aplicação localizada 
Máquinas para aplicação localizada 
Sistema de rastros 
Fonte: Agroexata 
####################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################### ############################################ ################################################ #################################################### ####################################################### ############################################################# ################################################################# #################################################################### ######################################################################## ############################################################################# ################################################################################# ########################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################################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# 0 - 1.74
# 1.74 - 4.22
# 4.22 - 7.18
# 7.18 - 11.26
# 11.26 - 17.17
Grade amostral 50x50m.shp
Boundary_ 109ha.shp
Boundary_ 141 ha.shp
N
EW
S
Mapeamento de Plantas Daninhas 
Mapeamento de Plantas Daninhas 
Mapeamento de Pragas 
Área atacada Área Sadia 
Área atacada Área Sadia 
Produtividade da Soja 
INTERVALO 
Utilização de sensores na AP 
Por que usar sensores?? 
Veris 
Fonte: USDA/ARS, Kitchen et al (2003) 
Sensores para mapeamento da compactação do solo 
Cortesia: Viascheslav Adamchuk 
Compactação do Solo 
Cortesia: Viascheslav Adamchuk 
Condutividade eletrica do solo Compactação do solo 
Milho 2000 Soja 2002 
???? 
2005 
Veris MSP 
$@#$*% 
Mapa de pH realizado com grade amostral de solo e pelo sensor 
Comparação de formas de mapeamentos 
Cortesia: Viascheslav Adamchuk 
Princípio de funcionamento do Veris MSP 
Plantas Daninhas 
Planta 
daninha 
Cultura 
Sensor de 
velocidade 
Computador 
Controlador 
de 
Pulverização 
Válvulas 
solenóides 
Velocidade 
Processador 
das imagens 
Câmeras 
Cortesia: L. Tian - Illinois 
Protótipo experimental 
Índice de Suficiência de N (ISN) 
 
ISN = VI alvo / VI referência 
 
ISN é uma normalização que integra efeitos de 
híbridos, estrutura do dossel, clima. 
 
(Schepers et al., 1992) 
Chlorophyll meter - SPAD 
0
10
20
30
40
50
60
4
0
0
4
4
0
4
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0
5
2
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5
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0
6
0
0
6
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6
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7
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0
7
6
0
8
0
0
8
4
0
8
8
0
Wavelength (nm)
R
e
fl
e
c
ta
n
c
e
 (
%
)
0
75
150
300
BASE PARA APLICAÇÃO DE NITROGÊNIO EM TAXAS VARIÁVEIS 
ACTIVE CANOPY SENSORS 
Holland Scientific – Lincoln, Nebraska 
Trimble (Ntech) 
Yara 
Topcom 
Source: Holland Scientific and Oklahoma State University websites 
FUSÃO DE MÚLTIPLOS SENSORES 
Shiratsuchi (2011) 
IRRIGAÇÃO DE PRECISÃO 
Variação de lâmina de irrigação 
Economia de água e energia 
Rapidez 
Utilização de insumos em taxas variáveis 
(herbicidas, fertilizantes, fungicidas) 
POR QUE AP DEVE SER PRIORIDADE POR PRODUTORES? 
Teto de 
produtividade já 
atingido? 
 
Impacto do 
melhoramento 
genético foi 
somente adaptação 
à stress? 
 
Manejo x 
Melhoramento? 
FERRAMENTAS ESTATÍSTICAS 
Geoestatística 
Modelos de crescimento de culturas (DSSAT, Hybrid Maize, etc.) 
Análise de Componentes Principais 
Estudo de Caso 1 
AREA CONVENCIONAL 
 
•Área de plantio de soja: 7000 ha 
•Adubação US$ 380/ha 
•Herbicidas US$ 180/ha 
•Inseticidas US$ 50/ha 
 
TOTAL US$ 4.270.000 
Diferença entre AP e Conv US$ 490.000 
AREA COM APLICAÇÃO LOCALIZADA 
AGRICULTURA DE PRECISÃO 
 Área: 7000 ha 
 Economias esperadas 
 Adubação: Fórmula variável (10%) US$342/ha 
 Herbicidas: Mistura de produtos (15%) US$153/ha 
 Inseticidas: Spot treatment (10%) US$45/ha 
 
 TOTAL US$3.780.000 
 
 
Estudo de Caso 2 
 Área: 4000 ha 
 Aplicação em taxas variáveis de K 
 Cloreto de potássio: US$ 332 /tonelada 
 Custo com AP 
Coleta de solo: US$ 2/ha 
Laboratório de solos: US$ 3/ha 
Consultoria e custos indiretos: US$ US$ 7/ha 
Total: US$ 12/ha 
 
 Taxa fixa: 198 kg/ha KCL totalizando US$ 262.000,00 
 AP: 80 kg/ha KCL, totalizando US$ 106.000,00 
 
 
 
 
 
 
 DIFERENÇA entre K em taxas variáveis e em dose uniforme: 
 
US$156.000,00 
(Economia de 40% de KCL) 
 
KCL uniforme x taxas variáveis 
Adquiriu um aplicador em taxas variáveis da 
Stara, modelo Brutus 12000 
 
US$ 35.500 
 
Equipou 6 colhedoras com sistema de 
mapeamento da produtividade: 
 
US$15.000 
 
Equipou 3 pulverizadores autopropelidos com 
sistema de controle de seção e taxas variáveis 
de líquidos 
 
US$10.000 
 
Fonte: www.stara.com.br 
Estatísticas - 2010 
BRASIL 
 
 VRT ~ 1.000.000 ha (30% PD no Cerrado) 
 Monitores de produtividade ~ 400 unidades 
 Lucratividade ~US$ 50 / ha 
 
 
EUA 
 
 VRT ~ 55 % da área de soja e milho 
 Monitores de produtividade ~ 60% da frota de colhedoras 
 Lucratividade ~ US$ 60 / ha 
 
Argentina 
 
 VRT ~ 500.000 ha 
 Monitores de produtividade ~ 800 unidades 
 Lucratividade ~US$ 35 / ha 
 
 
 
Equipe de Agricultura de Precisão 
PESQUISADORES ÁREA Atribuições 
Álvaro Vilela Resende Fertilidade do solo Orçamento 
Charles Martins de Oliveira Entomologia Cronologia 
João de Deus G. Santos Fertilidade do solo Cronologia 
José Roberto Antoniol Fontes Manejo Integrado de Plantas daninhas Memorial 
Lineu N. Rodrigues Irrigação Projetos 
Luciano Shozo Shiratsuchi Agricultura de Precisão Cronologia 
Marcos Aurélio C. de Sá Manejo e Conservação de Solo e Água Projetos 
Marina de Fátima Vilela Geoprocessamento Estoques e Laboratórios 
Áreas de atuação 
 PROJETOS 
 
 
MP1 (01.02.5.01.02) “Rede de conhecimento em Agricultura de Precisão 
para condições dos Cerrados e dos Campos Gerais” 
 
 
MP3 (03.04.0.01.60) “Áreas Piloto de Agricultura de Precisão em 
Sistemas Agrícolas do Cerrado” 
 
 
 
 PULICAÇÕES DA EQUIPE: 28 
 
 ORGANIZAÇÃO DE EVENTOS : 08 
 
 
Abordagem Geral – MP1 
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Abordagem de Mapeamento 
 
Grade Amostral (50x50m) 
 
Fertilidade do solo 
Plantas daninhas 
Estande de plantas 
Manejo de pragas 
Manejo de plantas daninhas 
Software desenvolvido utilizando k-means 
para discriminação de zonas homogêneas 
Índice de cone (Pa) Produtividade (ton/ha)
(a) (b)
MAPEAMENTO DA COMPACTAÇÃO DO SOLO 
Como aumentar o rendimento da 
colheita monitorada?? 
Simulação com 4, 6, 8 e 10 passadas de 5,6 m 
Kriging?? 
2 4 6 8 10 
> 85% 89% 95% 73% 76% 
RENDIMENTO DE MONITORAMENTO DE 
COLHEITA DE 600% 
Sensor de Altura 
Embrapa Cerrados / EEE - UFG 
Sensor de Altura 
Embrapa Cerrados / EEE - UFG 
Exemplo de sistema de 
produção em sucessão 
Capacitação em amostragem 
georreferenciada 
 Considerações Gerais 
 
● Conceito de Tecnologia 
● Tudo que é novo ou complexo tem resistência das pessoas, 
principalmente para “os que sabem muito” 
● AP já tem 20 anos, mas o ferramental ainda deve ser dominado 
pelo usuário (técnico) e a ciência deve se adaptar a trabalhar em 
maiores patamares de produtividade e sustentabilidade. 
 
 Softwares gratuitos utilizados 
 
● GPS Trackmaker 
● Open Office – Calc 
● Vesper 
● Wayp2shp (freeware) 
● Google earth (freeware) 
Processos 
GPS Trackmaker 
Open Office 
Vesper 
SMS 
Regeemy 
GPS Trackmaker 
Fase mais importante da AP 
ANALISE DE DADOS 
Grade amostral 
Grades amostrais 
Amostragem em diagonal 
Amostragem em grade 
Grid Sampling 
Subamostras 
Gravando dados do GPS Trackmaker como texto 
GPS Trackmaker como texto: 
 amostragem de solo.txt 
Trabalhando com planilhas 
Formatando dados 
Tabulando os dados com os resultados de análises de solo 
Mapa de P gerado no Vesper 
Resultado da interpolação 
 Arquivo txt: 
 K_kriged.txt (potássio estimado pela interpolação por 
krigagem) 
 Para exportar em formato shp para as diversas 
máquinas com controladores VRT utilizar o software 
wayp2shp 
 Se o sistema aceitar em formato dbf IV utilizar o excel 
ou o open office. 
Sumário 
 Visão geral básica da variabilidade espacial e como abordar 
usando ferramentas da AP 
 
 Estado da arte da AP: enfoque forte no manejo da fertilidade do 
solo 
 
 Sensores para obtenção de amostragem intensa aumentando a 
confiabilidade dos mapas e reduzindo custos com laboratórios 
 Estudos de Caso 
 
 Projetos da Embrapa na área 
 
 Mini-capacitação para geração de mapas georreferenciados. 
Projetos em andamento 
 MP1: Grandes Desafios Nacionais 
 
● Desenvolvimento de um algoritmo baseado em sensores para a 
recomendação da adubação nitrogenada em taxas variáveis 
 
● Uso de sensores e fotografias aéreas no diagnóstico e manejo da 
adubação nitrogenada de cobertura no milho 
 
 
Futuras Ações 
 Pesquisa 
● Integração de sensores de solo e planta 
● Sensoriamento remoto de baixa altitude 
● Mapeamento e Zoneamento para geração de 
banco de dados para produtores 
 
 Transferência de tecnologia 
● Dias de campo em áreas de pesquisa 
● Curso de AP para a realidade do MT 
“Destruam as cidades e conservem os campos, e as cidades ressurgirão. 
Destruam os campos e conservem as cidades, e estas sucumbirão” 
Abraham Lincoln 
Muito Obrigado! 
luciano.shiratsuchi@embrapa.br