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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2011.tde-29062011-080722
Document
Author
Full name
Gustavo Portz
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2011
Supervisor
Committee
Molin, Jose Paulo (President)
Bredemeier, Christian
Romanelli, Thiago Liborio
Title in Portuguese
Obtenção de algoritmo agronômico para sensor foto ativo de refletância vegetal visando à aplicação da adubação nitrogenada na cultura da cana-de-açucar
Keywords in Portuguese
Adubação
Agricultura de precisão
Algoritmos
Cana-de-açúcar
Fertilizantes nitrogenados
Nitrogênio
Sensores ópticos
Sensoriamento remoto.
Abstract in Portuguese
A nutrição nitrogenada, apesar de intensamente estudada, continua sendo um desafio aos produtores, especialmente em função da variabilidade encontrada no desenvolvimento da cultura nas áreas de produção comercial, muitas vezes em curtas distâncias. Recentemente esta variabilidade vem sendo associada ao uso de sensores opticos que detectam a refletância do dossel da cultura como forma de estimar a nutrição nitrogenada das plantas, podendo estes serem associados à aplicação em taxa variável em tempo real do fertilizante nitrogenado. Em cana-de-açúcar esses estudos ainda são escassos, e sendo uma cultura voltada para a produção de biomassa para geração de energia, tais sensores podem contribuir para otimizar o saldo positivo em produção de energia e baixar as emissão de carbono no sistema. Este trabalho apresenta o processo e mostra os resultados obtidos utilizando um sensor de nitrogênio e biomassa (N-SensorTM ALS, Yara International ASA) com o objetivo de indicar exigência na aplicação de nitrogênio em plantações comerciais de cana-de-açúcar. Oito talhões em produção comercial da cultura, localizados na região de Ribeirão Preto, SP, variando de 16 a 21 ha cada, foram monitorados. As condições de solo variaram de arenosos a argilosos, se dando a colheita de quatro deles em maio (período seco e frio) e os demais quatro em outubro de 2009 (estação úmida e quente), incluindo três soqueiras (primeira, segunda e terceira) em cada estação e quatro variedades, duas por estação. Cada talhão foi escaneado com o sensor três vezes durante seu desenvolvimento (0,2, 0,4 e 0,6 m de altura de colmo/palmito). Os dados georreferenciados de cada medição foram interpolados gerando mapas contendo cinco classes e em cada classe foram alocados dois pontos amostrais, dez por área, onde foram avaliados número e altura de perfilhos, teor de clorofila com medidor portátil e colhidas amostras para biomassa e extração de nitrogênio, as quais foram comparadas com os valores apresentados pelo sensor nos mesmos locais. Os resultados demonstram não haver relação significativa entre o medidor de clorofila e os parâmetros avaliados, porem alta correlação entre os valores do sensor e da biomassa de cana e sua absorção de nitrogênio, dando suporte à utilização desses dados em forma de um algoritmo para gerenciar a aplicação em taxa variável e tempo real de nitrogênio baseada nas leituras do sensor em áreas cultivadas com cana-de-açúcar.
Title in English
Calibration of an agronomic algorithm for a photo active reflectance sensor aiming to indicate nitrogen fertilizer in the sugarcane crop
Keywords in English
Chlorophyll meter
N-Sensor.
Nitrogen management
Optical sensing
Reflectance
Sugarcane
Abstract in English
Nitrogen nutrition of sugarcane, although extensively studied, remains a challenge for producers, especially due variability found in commercial production areas, often in short distances. Recently, this variability has been associated with the use of optical sensors that can detect crop canopy reflectance as a way to estimate the nitrogen nutrition of plants, these measurements can be associated with variable rate application on-the-go of nitrogen fertilizer based on sensor readings. On sugarcane those studies are yet scarce and as a biofuel crop the energy input matters, looking for a high positive energy balance production and low carbon emission on the whole production system. This study presents the procedure and shows the results obtained using a nitrogen and biomass sensor (N-SensorTM ALS, Yara International ASA) aiming to indicate nitrogen application demands on commercial sugar cane fields. Eight commercial fields from one Sugar Mill in the state of São Paulo, Brazil, vary from 16 to 21 hectares each, were monitored. Conditions ranging from sandy to heavy soils and the previous harvesting occurred in May (dry and cold season) and October 2009 (wet and warm season), including first, second, and third ratoon stages over four varieties, two per season. Each field was scanned with the sensor three times in the season (0.2, 0.4, and 0.6 m of stem height). The georeferenced data from each measurement was interpolated generating maps containing five classes, in each class two sample points were allocated, ten per area were the stem height and number, chlorophyll content (Ntester) were evaluated followed by tissue sampling for biomass and nitrogen uptake which were compared with the sensor readings for the same locations. The results show no significant relationship between the chlorophyll meter and the parameters evaluated, but high correlation between the sensor values and sugarcane biomass and their nitrogen uptake, supporting the use of these data as an algorithm to manage onthe- go variable rate application of nitrogen based on sensor readings over sugar cane cultivated areas.
 
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Gustavo_Portz.pdf (4.13 Mbytes)
Publishing Date
2011-06-29
 
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