Agricultura de Precisão: realidade e perspectivas

João Leonardo Fernandes Pires1 e José Antonio Costa21 Eng. Agr., M.Sc., doutorando em Fitotecnia, DPL/FA/UFRGS. Bolsista do CNPq. Caixa Postal 776, CEP 91501-970, Porto Alegre, RS. E-mail: piresjl@vortex.ufrgs.br 2 Eng. Agr., Ph.D., professor do DPL/FA/UFRGS.E-mail: jamc@vortex.ufrgs.br

“Agricultura de Precisão não é somente um modismo tecnológico passageiro, mas sim uma filosofia de gerenciamento da propriedade rural que leva em conta a variabilidade espacial e temporal para manejar as interações dos diferentes fatores de produção de uma área agrícola”.

1. Introdução

Nos últimos anos, tem-se verificado grandes avanços tecnológicos em muitas áreas, como as telecomunicações, computação e robótica. A agricultura não poderia ficar de fora destas inovações. Para que isto fosse possível foram redescobertos alguns fundamentos sobre o manejo de áreas agrícolas que, juntamente com a disponibilização de satélites e outras ferramentas tecnológicas, deram origem ao conjunto de práticas denominado Agricultura de Precisão (AP). O uso de satélites permitiu a localização de qualquer ponto na superfície terrestre por meio do Sistema de Posicionamento Global (SPG ou GPS). Esta ferramenta, juntamente com um sistema poderoso de análise de dados (Sistema de Informações Geográficas - SIG ou GIS), sensoriamento remoto, tecnologia de aplicações variáveis (VRT), sensores e outros equipamentos, auxiliam a identificação da variabilidade de vários fatores de produção das áreas agrícolas, bem como, possibilitam o gerenciamento de máquinas agrícolas capazes de minimizar esta variabilidade. No entanto, nos primeiros anos de utilização, a AP teve uma ênfase tecnológica muito grande, com um apelo comercial demasiado, principalmente nos países da Europa e nos Estados Unidos, e pouca preocupação com a utilidade das informações geradas. Portanto, é necessário que se faça uma reflexão sobre a AP baseada somente na tecnologia e sobre a chamada “Precisão na Agricultura”, que é o uso de ferramentas permitindo o manejo localizado de áreas agrícolas, que podem envolver desde satélites até enxadas, se empregadas com o uso de conhecimento agronômico adequado e com a utilização das informações disponibilizadas pela pesquisa, com coerência, trazendo benefícios ambientais, econômicos e sociais ao produtor rural. Isto pode gerar um modelo de AP próprio para as condições brasileiras aproveitando os pontos positivos e evitando os erros cometidos em outros países.

2. HistóricoAo contrário do que muitos pensam, a AP não é uma novidade, seus fundamentos surgiram, segundo Goering (1993), em 1929 nos EUA, e foram descritos por C. M. Linsley e F. C. Bauer na circular n° 346 da Estação Experimental Agrícola da Universidade de Illinois. Já naquela época, os autores haviam constatado a existência de grande variação em uma determinada área, quanto à necessidade de calcário e sugeriram que sua aplicação deveria respeitar esta variabilidade. No entanto, esta filosofia foi abandonada com o desenvolvimento de equipamentos de tração mecânica, que facilitaram a aplicação de insumos em taxas uniformes. Seu ressurgimento somente ocorreu na década de 80, quando microcomputadores, sensores e sistemas de rastreamento terrestres ou via satélite tornaram-se disponíveis a custos acessíveis e deram novo impulso a técnica (Balastreire, 1998). A AP ressurgiu rodeada de um espírito de otimismo devido as suas potencialidades e ao apelo tecnológico referente às inúmeras ferramentas que foram disponibilizadas. No entanto, não se considerou, neste momento inicial, que todo este aparato seria usado para avaliar processos, muitas vezes biológicos, não facilmente explicados ou modelados matematicamente. Hoje, o modo de encarar o manejo da cultura em “local específico” tem sofrido mudanças significativas. O principal desafio é interpretar os dados obtidos e determinar a melhor estratégia de manejo que vai aumentar o rendimento, reduzir custos, ou ambos (Farnham, 2000). Embora a AP moderna seja bastante nova, em alguns países já é possível avaliar seu impacto sobre a atividade agrícola. Um estudo com este objetivo foi realizado na Inglaterra onde produtores usuários e não usuários da AP relataram sua percepção dos principais benefícios e problemas (Tabela 1 e 2).

3. Ferramentas disponíveis e suas aplicaçõesSensores de pH, matéria orgânica, condutividade elétrica e NO3 no solo; nitrogênio (N) na planta; umidade e proteína de grãos; GPS, GIS, clorofilômetros, penetrômetros, amostradores de solo, sensores que identificam plantas daninhas, marcadores de faixas de aplicação de produtos químicos; são algumas das ferramentas disponíveis hoje para a AP. Entre as inúmeras aplicações da AP, destacam-se o mapeamento de solos e culturas, obtenção de mapas de rendimento, orientação na aplicação aérea e terrestre de insumos e utilização em sistemas de suporte a tomada de decisões de manejo. Alguns estudos tem se baseado na reflexão diferencial da radiação incidente sobre a vegetação, onde sensores conseguem distinguir o que é solo e o que é planta daninha, fazendo a aplicação de produtos em áreas específicas onde estas estejam. Isto possibilita redução na quantidade de herbicida aplicado (Tabela 3), diminuição do custo de produção e do impacto ambiental, e aumento do rendimento de grãos. Aeronaves dotadas de DGPS (GPS com maior precisão) podem fazer hoje aplicações precisas num processo de “balizamento eletrônico”, evitando erros e riscos quando da utilização de pessoas como “bandeirinhas” (Schröder, 1998). Existem várias possibilidades para aplicação em taxa variável, que incluem os principais nutrientes (N, P e K), calcário, sementes, cultivares, agroquímicos, água e práticas de preparo do solo. Salienta-se que para cada insumo, uma estratégia deve ser desenvolvida a fim de guiar com precisão a aplicação variável (Doerge, 2000). Nos últimos anos, muito se aprendeu sobre a aplicação em taxa variável de fósforo (P) e potássio (K), com benefícios em muitas áreas. Em outras, onde os índices de rendimento eram elevados, os ganhos não se repetiram. O grande desafio atualmente é a aplicação de N em taxa variável, pois, a grande intensidade de amostragem de solo de custo elevado, não permite que estas sejam feitas na frequência necessária. A disponibilidade de água para a cultura é outro fator identificado como importante na determinação da variabilidade do rendimento e, portanto, tem gerado interesse nas características do relevo e suas implicações em propriedades hidrológicas. Estes fatores vêm permitindo a divisão das áreas em “zonas de manejo”, trazendo a promessa de proporcionar a aplicação de N em taxa variável (Fraisse, 1999). Atualmente existem penetrômetros hidráulicos (medidores da compactação do solo) montados em veículos dotados de GPS, que possibilitam a criação de mapas de compactação de áreas, permitindo a identificação de áreas a serem descompactadas e fazendo a regulagem do implemento de descompactação automaticamente para que trabalhe na profundidade desejada (Russnogle, 2000). O uso de técnicas de “amostragem inteligente” pode reduzir também os custos associados com testes de solo e tecido. Este tipo de amostragem se refere a somente coletar amostras em áreas da lavoura que caracterizam a fonte mais importante de variabilidade (Farnham, 2000).

Tabela 1:Benefícios do uso da AP na visão de seus usuários, no Reino Unido

Benefício da AP Beneficío considerável Pequeno benefício Nenhum benefício Redução de custos 17% 58% 25% Melhor conhecimento da lavoura 58% 42% 0% Benefício ambiental 36% 64% 0% Explicação da variabilidade 50% 42% 8% Torna a agricultura mais interessante 54% 31% 15% Maior margem de lucro 8% 67% 25%

Fonte: adaptado de fontouras, 1998 Tabela 2:Principais problemas na visão dos não usuários da AP,no Reino Unido

Problema da AP Problema considerável Pequeno problema Nenhum problema Investimento caro 80% 19% 1% Dificuldade de operação 40% 54% 6% Falta de suporte agronômico 21% 55% 24% Interpretação 27% 56% 17% Integração com agricultura convencional 26% 46% 28%

Fonte: adaptado de fontouras, 1998

4. Manejo da variabilidade especial e temporalPara que se possa tomar decisões de manejo corretas, é necessário que se conheça os fatores responsáveis pela variabilidade temporal (de ano para ano) e espacial (na área, no mesmo ano) do rendimento. Inúmeros trabalhos vem sendo realizados na área de mapeamento de características de solo, muitas vezes relacionando estas características como únicos fatores determinantes do rendimento. Isto vem gerando certa frustração quando, em alguns casos, após minimizada a variabilidade da fertilidade, a área ainda apresenta grande variabilidade devida a outros fatores. Deve-se lembrar que o rendimento de grãos é o resultado da interação entre inúmeros fatores que influenciam uma comunidade de plantas durante a ontogenia e como tal deve ser encarado. Alguns dos fatores determinantes do rendimento são bastante variáveis, como: teor de nutrientes no solo, teor de matéria orgânica, pH, umidade, profundidade de camadas compactadas (Torre-Neto, 1997), pragas e doenças. Qualquer um desses fatores que esteja em condições inadequadas para o crescimento das culturas estará limitando o seu rendimento. Após mapeada a variabilidade, esta pode ser minimizada com o uso de informações disponibilizadas por inúmeros trabalhos realizados pela pesquisa no sentido de estabelecer práticas que capacitem as culturas a produzirem maiores rendimentos. Dentre as práticas mais estudadas, pode-se citar: época de semeadura, adubação, população de plantas, controle de pragas, doenças e plantas daninhas. Portanto, com esses estudos, pode-se corrigir os problemas verificados em cada área, utilizando-se um conjunto de práticas que possibilitem obter o rendimento máximo da área.

Tabela 3:Economia de herbecidas com uso da aplicação em taxa variável na Europa

Cultura Taxa de experimento Economia(%) Cevada Laboratório e lavoura 19 - 75 Trigo Laboratório e lavoura 9 - 89 Milho Laboratório e lavoura 12 - 94 Soja Laboratório 30 - 72

Fonte: adaptado de Christensen et al., 1999 A variabilidade temporal, resultante das condições ambientais principalmente de precipitação (quantidade e distribuição sasonal) e de cultivo, ocorrentes em cada ano, é responsável, muitas vezes, por variações maiores que a variação dentro de uma mesma área (variabilidade espacial). Isso resulta em grandes dificuldades para a AP. Outro ponto importante a ser considerado é a “variabilidade induzida pelo manejo” que envolve aquelas formas de variabilidade que não são propriedades intrínsecas do local, mas são o resultado de vários fatores controlados pelos produtores. Exemplos podem incluir ajuste inadequado de equipamentos de fertilização, máquinas desgastadas com regulagens inexatas, partes da lavoura deixadas em pousio por vários anos e deficiência no controle de plantas daninhas (Farnham, 2000).

5. A agricultura de precisão pode ser empregada nas condições de agricultura brasileira?Uma das perguntas mais freqüentes, quando do surgimento de um nova tecnologia ou método, é da sua aplicabilidade para condições específicas de uma determinada região, como diferentes culturas, topografia, tamanho de propriedade rural e sistema de cultivo. Pode-se dizer que os princípios básicos da AP podem ser empregados em todas as situações. É claro que, para cada situação, são necessárias adaptações, utilizando somente a(s) ferramenta(s) necessária(s) para o que se quer realizar. Se pensarmos a AP num sentido amplo, é aquela exercitada nas pequenas propriedades já há muito tempo onde realiza-se a divisão da área em pequenas glebas com a utilização de várias culturas e ocupação intensa da área. Algumas questões especificas da agricultura brasileira, que a diferencia dos países onde a AP está mais desenvolvida, devem ser levadas em consideração para a adoção da AP, como predominância de clima tropical e sub-tropical, maior diversidade de culturas e sistemas de cultivo; capacidade de investimento, questões culturais e nível de instrução do produtor. Contrapondo toda a tecnologia colocada a disposição da AP, esta pode ser realizada com muita simplicidade, com idéias criativas e com conhecimento técnico adequado. Um exemplo disto é relatado por Leh (1997), no Paraná, onde demonstrou que a simples formulação de adubo usando as matérias primas ou o uso de fórmulas mais próximas da necessidade da cultura e não da dose chamada “receita de bolo” (padrão usado pela maioria dos produtores), permitiu reduzir os custos com adubação, mantendo o mesmo nível de rendimento. Esta é uma prática viável em muitas propriedades onde se pode dividir áreas grandes em glebas menores, amostrando o solo, sem o uso de qualquer sistema de GPS ou equipamento de precisão. Soluções como esta demonstram, também, que a AP não é somente uma solução para grandes produtores, mas que pode ser empregada, nas suas diversas variações, por produtores pequenos e médios, organizados em cooperativas ou por grupos de produtores que, em muitas regiões, criam associações para compra e uso de máquinas e implementos agrícolas. É necessária a adaptação da AP para os sistemas de cultivo empregados no Brasil, como o plantio direto. Questões referentes ao entendimento da variabilidade vertical e horizontal de nutrientes no solo e de propriedades hidrológicas, forma com que os sensores respondem a mudança na reflexão da luz pela presença de palha sobre o solo, adequação de equipamentos para aplicação em taxa variável, o efeito da rotação de culturas sobre a variabilidade de diferentes fatores, a distribuição de palha e seu efeito na variabilidade; ainda precisam ser investigadas ou analisadas para que se possa utilizar as práticas da AP nesse sistema, com maior chance de sucesso. No entanto, se vislumbra que a AP pode ser bastante útil para o plantio direto. Um exemplo disso são os problemas identificados neste sistema de cultivo atualmente. No caso da compactação do solo, poder-se-ia utilizar algumas ferramentas da AP para localizar com precisão a área com níveis de compactação realmente restritivos ao crescimento das plantas proporcionado a aplicação de medidas corretivas somente nestes locais, evitando-se a adoção de medidas drásticas como a volta da aração e gradagem em toda área. A presença de insetos-pragas poderia ser mapeada utilizando-se práticas de controle somente nas áreas de ocorrência.

6. Quadro atual da agricultura de precisão no BrasilAs práticas da AP ainda são incipientes no Brasil. O primeiro trabalho, que se tem notícia, foi o desenvolvimento de um mapa de variabilidade de rendimento com a cultura do milho na ESALQ/USP, em 1997 (Balastreire, 1998). Atualmente houve um crescimento nas entidades de pesquisa trabalhando com AP, podendo-se citar a Embrapa, USP, UNICAMP e Fundação ABC. Foi criado também um consórcio de empresas denominado AGRISAT que busca o desenvolvimento das práticas de AP. Muitas áreas piloto em propriedades rurais foram implementadas, na maioria delas, por empresas que vendem equipamentos, ou prestadoras de serviço que fazem mapeamento de colheita. Foi criado também o “Circuito Brasil de AP”, que busca divulgar e fazer treinamento na área da AP. O que se tem notado, no entanto, é uma maior cautela e um certo arrefecimento no ímpeto (principalmente das empresas que comercializam equipamentos), sobre a AP. Estas, num primeiro momento, fizeram um “marketing” muito forte sobre AP e agora parecem estar mais preocupadas que todas as técnicas estejam previamente dominadas para que se possa, aí sim, aumentarem a venda de seus equipamentos aos produtores. Para tanto, algumas empresas estão se associando a Universidades e grandes cooperativas para testar e desenvolver a AP para as condições brasileiras. No futuro, maior número de dados de melhor qualidade devem estar disponíveis para possibilitar a definição das zonas de manejo. Estes vão incluir imagens digitalizadas e de sensoriamento remoto, bem como, dados de sensores eletromagnéticos, químicos e mecânicos. A utilidade destas fontes de informação vão ser determinadas pelo custo, relação com o rendimento e com a facilidade de uso (Doerge, 2000). Para muitos insumos, os mapas de aplicação em taxa variável poderão ser substituídos por sensores automáticos. Outra prática bastante utilizada nos Estados Unidos e que pode ser usada também no Brasil, com maior freqüência, é o chamado “Crop Scouting”, ou seja, o monitoramento das áreas pelo produtor ou técnico, sendo considerada por muitos produtores como a atividade mais importante relacionada com o sucesso da lavoura (Marking, 1999). Dentre as variáveis que podem ser mapeadas destacam-se a quantidade de palha, emergência da cultura, população de plantas, ocorrência de plantas daninhas, eficiência da aplicação de agroquímicos, nodulação, estimativa do rendimento e perdas de colheita. Existem ainda muitas limitações tecnológicas que devem ser corrigidas, como falta de compatibilidade dos aplicativos computacionais utilizados e necessidade de calibração freqüente de sensores, que podem ser afetados por mudanças na topografia, no fluxo de grãos, no tipo de cultura e pela presença de impurezas na colheita. É importante lembrar ao produtor que, antes de utilizar as ferramentas da AP deve saber quais as ferramentas realmente são necessárias para suas aspirações, quanto custará, quais as empresas oferecem o serviço no país.

7. Considerações FinaisApesar de toda a complexidade e desafios que envolvem a AP, pode-se vislumbrar um campo bastante promissor para o uso de seus fundamentos e/ou ferramentas no Brasil, à medida que os pontos limitantes forem sendo solucionados e se realizem pesquisas integrando as várias áreas de conhecimento que fazem parte da atividade agrícola. Apesar de que a AP seja considerada por muitos como mais uma onda comercial e tecnológica, ela tem permitido a reflexão sobre muitos pontos intrincados do manejo das culturas. Isto tem possibilitado que de muitas situações de difícil compreensão, sejam criadas novas estratégias de manejo que podem acarretar em uma agricultura mais coerente com as necessidades do produtor, respeitando o ambiente e permitindo aos técnicos da área agronômica um campo promissor, quer seja na pesquisa e aprimoramento das técnicas ou no gerenciamento de propriedades.

8. Referências BibliográficasBALASTREIRE, L.A. A experiência com pesquisas em agricultura de precisão na ESALQ/USP. In: CONGRESSO E FEIRA PARA USUÁRIOS DE GEOPROCESSAMENTO DA AMÉRICA LATINA, 4., 1998, Curitiba. Anais... Curitiba: Microservice, 1998. CD-ROM. CHRISTENSEN, S.; WALTER, A.M.; HEISEL, T. The patch treatment of weeds in cereals. In: The 1999 Brighton Conference Weeds, 1999, Brighton. Proceedings..., Brighton, UK, 1999. v.2, p.591-600. DOERGE, T.A. Management zone concepts. Site-Specific management guidelines. 2000. Disponível na Internet: http://www.farmresearch.com/ssmg/ssmg-02/002-print.htm FARNHAM, D.E. Site-specific crop management: what have we learned and where do we go from here? Ames, Iowa, Department of Agronomy, Iowa State University, 2000. FOUNTAS, S. Market research on the views and perceptions of farmers about the role of crop management within precision farming. Silsoe College, 1998. Thesis (Master of Science), Silsoe College, Cranfield University, UK, 1998. RAISSE, C. Agricultura de Precisão: transformando dados em informação. Segunda mostra de Agricultura de Precisão. GIS brasil 1999. GOERING, C.E. Recycling a concept. Agricultural Engineering, St. Joseph, v.65, n.6, p.25, 1993. LEH, W. Agricultura de Precisão no manejo da fertilidade do solo no sistema plantio direto. Passo Fundo, 7 out. 1997. Palestra proferida no II Seminário Internacional do Sistema Plantio Direto, Embrapa trigo e Revista Plantio Direto. MARKING, S. Crop scouting scores big with these Iowa farmers. Soybean digest, Minneapolis, v.59, n.4, p.44-45, 1999. RUSSNOGLE, J. Computing compaction. Soybean digest, Minneapolis, v.60, n.1, p.26-27, 2000. SCHRÖDER, E.P. Tecnologias inovadoras em aviação agrícola. In: GUEDES, J.V.C; DORNELLES, S.H.B. Tecnologia e segurança na aplicação de agrotóxicos. Santa Maria, 1998. p.87-93. TORRE-NETO, A. Conceitos, princípios, vantagens e potencialidade de aplicação da agricultura de precisão. In: SEMINÁRIO INTERNACIONAL DO SISTEMA PLANTIO DIRETO, 2., 1997, Passo Fundo. Anais... Passo Fundo: EMBRAPA - CNPT, 1997. p.37-42.