Search

Site-specific application of herbicides is highly desirable for optimising its usage and reducing environmental damages. Thus, developing techniques for identification and mapping of weeds is necessary for a proper precision agriculture adoption. Such weed identification for site-specific management is difficult when the main crop is already established in the field. This study shows the possibility of differentiating sugarcane plants from weeds by the spectral behaviour of the leaves. The performance of two modelling methods, SIMCA (soft independent modelling by class analogy) and the RF algorithm (random forest) was compared. The simplification of the Vis-NIR spectrum into only four bands of interest (500–550 nm; 650–750 nm; 1300–1450 nm; and 1800–1900 nm) was verified by demonstrating they had the same differentiation ability as the full visible-near infra-red spectrum. Thus, it was shown that performing the proper band selection and local calibration using a spectral classification approach may allow weed mapping and facilitate localised herbicide application.

Sampling density is a parameter that allows to identify the spatial variability of properties of interest in soils and is essential for precision agriculture practices, such as fertilizer application in variable rate. Soil sensors and spectroscopic techniques have been investigated and reported as promising tools, although showing some limitation in characterizing the chemical fertility of soils. One of the causes of the limitations is the way samples are prepared. Therefore, the aim of this work was to evaluate the effect of sieving and of drying temperature, on the determination of total nitrogen and phosphorus and potassium contents, by using Vis-NIR and Mid-Infrared spectroscopies. We found that Diffuse Reflectance Spectroscopy in the Visible and Near-Infrared region of the spectra shows better performance of the prediction models than of the Attenuated Total Reflectance Spectroscopy in the Mid-Infrared region. We did not identify significant influence of drying temperature neither of soil particle size on the predictive quality of the models generated via Vis-NIR spectroscopy; thus, the extra expenditure of time and cost for a more intense preparation of the soil samples would not be justifiable. In addition, we infer that the high prediction error may limit the applicability of spectroscopy for guiding the variable-rate application of fertilizers within the scope of precision agriculture.

Precision agriculture aspires to manage the soil spatial variability within a field. However, agricultural practices can decrease the spatial autocorrelation of soil properties at a short distance, which requires an increase in sampling density to improve the reliability of interpolated surfaces. Data fusion of several soil spectrometers is a promising alternative that can increase knowledge about soil physicochemical variability. Therefore, this research aimed to evaluate whether the synergy of portable X-ray fluorescence, Vis-NIR, and Mid-Infrared spectrometers can successfully increase sampling density and improve the quality of the soil attribute maps, in a high fertilization management study area. We conducted a case study on a sugarcane field in Southeast Brazil. Our spectral data fusion approach did not increase the prediction performance for soil properties, achieving the same accuracy (α ≤ 5%) of the single spectral ranges (Vis-NIR or MIR or pXRF) individually. Thus, Vis-NIR was chosen to evaluate if spectroscopy could improve soil properties prediction and mapping. We used three dataset scenarios to build soil property maps: two were based on soil wet-chemical laboratory analysis using 1 sample per ha, and 1 sample per 0.25 ha and a third used a spectroscopy model with 0.25 samples per ha calibrated using soil wet-chemical laboratory analysis at the rate of 1 sample per ha. In a field with strong anthropic influences, due to liming and soil fertilization, Vis-NIR spectroscopy cannot predict well the amount of phosphorus and pH at a sampling density of 1 sample per 0.25 ha. Increased soil sampling enhances soil mapping accuracy only for chemical properties (e.g., potassium) that are correlated with soil texture. Nevertheless, soil spectra can classify areas of similar soil texture and help farmers with the site-specific management of crops.

Due to the lack of reliable yield monitor for sugarcane, production factors which impact and limit stalk yield within fields are not well-known. Thus, this study aims to evaluate whether canopy sensor technology is able to identify sugarcane biomass variability and whether obtaining other agronomic variable data can assist on biomass quantification. For that, forty targeted plots were allocated within two sugarcane-producing fields and data consisted on manual biometric evaluation, aboveground biomass measurement and canopy reflectance. As an ongoing experiment, only two evaluations were addressed (~0.3 and 0.5 m stalk height). On the earliest stage, canopy sensor readings were correlated to sugarcane biomass and their sensitivity to biomass variability was high. Further, data collected on the first evaluation was efficient in predicting biomass amount after 30 days. On the second, canopy sensor readings effectiveness to predict biomass was reduced. These findings suggest that crop canopy reflectance sensing is a useful approach to investigate sugarcane biomass spatial-variability within fields on early stages.

Este trabalho teve como objetivo avaliar qual tipo de amostragem em grade, densidade e tratamento de dados que melhor representa a fertilidade do solo e possibilita a prescrição de fertilizantes para aplicações em doses variadas. A interpolação de dados precedida por amostragem de solo por célula gerou os menores erros de estimativa de aplicação de fertilizantes. Logo, esse procedimento poderá ser mais eficiente para gerar mapas de prescrição. No entanto, mais estudos precisam ser conduzidos para validar esse método.

A subamostragem visa diluir possíveis contaminações na amostra de solo, obtendo-se assim mapas de fertilidade mais confiáveis para uso em agricultura de precisão. Buscamos avaliar se há um número ideal de subamostras para efetiva caracterização do solo para teores de P e K disponíveis no solo. Obtivemos baixos valores de correlação entre as densidades amostradas, o que mostra grande variação dos resultados dependente do número de subamostras. Porém, não foi possível determinar um número ótimo.

Nitrogen (N) fertilization is challenging for sugarcane, and machine-based canopy sensors appear as an alternative to allow variable-rate N fertilization. Top or sidedressing N is applied in each crop row and crop spatial variability behavior must be understood to allow proper sensor placement and applicator configurations in order to optimize N fertilization. Thus, the goal of this study was to investigate sugarcane crop variability and N prescription error when working with various sensor placements and boom sections. The approaches involved post-processing N prescription maps and real-time application, varying the number of sensors used and calculating the N rate for the applicator boom sections. Sugarcane fields show high crop variability due to their semi-perennial cropping system, which causes unpredictability of sensor readings from adjacent rows, ideally suggesting one sensor for each row in order to obtain more detailed plant-vigor information. Moreover, the machine must be able to apply fertilizer for each individual row to allow the most reliable application of N rate, ensuring optimization of crop response to variable-rate N application.

Published in Agron. J. 106:273–280 (2014) doi:10.2134/agronj2012.0504 Copyright © 2014 by the American Society of Agronomy, 5585 Guilford Road, Madison, WI 53711. All rights reserved. No part of this periodical may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording, or any information storage and retrieval system, without permission in writing from the publisher. ABSTRACT Methods for estimating the N response of sugarcane (Saccharum spp.) while considering a variable rate of N application are required to allow for improved nitrogen use e ciency (NUE) and higher yields. e objectives of this work were to compare the performance of three vegetation indices obtained from canopy sensor data to assess N in sugarcane elds at various crop stalk height as well as to determine the ability of these in-season sensor readings to predict the response of yield to N. Seven experiments were conducted in Brazil under di erent site conditions from 2009 to 2011. e treatments comprised ve N application rates ranging from 0 to 200 kg N ha–1. A CropCircle canopy sensor (model ACS-210, Holland Scienti c Inc., Lincoln, NE) was used to determine the amber normalized di erence vegetation index (aNDVI), chlorophyll index (CI), and inverse of the simple ratio (ISR) at di erent crop stalk heights. e N application increased the yield in only three elds (p < 0.1). e best results using the canopy sensor readings, chlorophyll and leaf N content were found when the average crop stalk height was between 0.4 and 0.7 m. A weak relationship was observed between the vegetation indices and N from tissue analyses. e best results were obtained with the ISR due to its high r2, low root mean square error (RMSE), and consequently higher SEq with respect to sugarcane yield. e canopy re ectance sensor is a useful tool for identifying the variability within elds and to determine the variable rate of in-season N fertilizer application in sugarcane elds.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de um sensor óptico ativo terrestre como auxiliar na recomendação da aplicação de nitrogênio em taxa variável, na cultura da cana-de-açúcar. Foram instalados experimentos em delineamento de blocos ao acaso, com uso de diferentes doses de N (0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1). A resposta da cana-de-açúcar ao N foi avaliada por diferentes métodos - sensor óptico, clorofilômetro e teor foliar de N -, quando a altura média dos colmos atingiu 0,2, 0,4 e 0,6 m. Observou-se baixa correlação entre o teor foliar de N e a quantidade de clorofila nas folhas mensuradas por clorofilômetro. Portanto, essas características foram insuficientes para avaliar a eficiência do sensor óptico, uma vez que os valores mensurados se elevaram conforme o aumento da dose de N. A estratégia de recomendação com base na resposta da cultura, estimada pelo sensor óptico em faixa de cana-de-açúcar que recebeu a dose adequada de N, mostrou-se mais condizente com a produtividade obtida. O sensor óptico é ferramenta útil para auxiliar na recomendação de N para a cultura da cana-de-açúcar, ao se considerar a variabilidade espacial da sua demanda.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia agronômica de herbicidas utilizados em áreas de cana-de-açúcar crua, visando o controle de Euphorbia heterophylla e Ipomoea grandifolia. Os herbicidas trifloxysulfuron-sodium + ametryn (27,77 + 1.097 g i.a. ha-1) e (37 + 1.463 g i.a. ha-1), mesotrione (120 e 192 g i.a. ha-1), mesotrione + ametryn - 120 + 1.500 g i.a. ha-1, mesotrione + (trifloxysulfuron-sodium + ametryn) - 120 + (27,77 + 1.097 g i.a. ha-1), (trifloxysulfuron-sodium + ametryn) + (diuron + hexazinone) - (27,77 + 1.097 g i.a. ha-1) + (702 + 198 g i.a. ha-1) e metribuzin - 1.920 g i.a. ha-1 foram aplicados nas seguintes condições: pré-emergência das plantas daninhas sobre a palha de cana-de-açúcar; pré-emergência das plantas daninhas sobre o solo, sendo em seguida coberto com palha; e pós-emergência das plantas daninhas em jato dirigido sobre a palha, nas entrelinhas da cana-de-açúcar. Adicionalmente, foram avaliadas testemunhas sem e com controle de plantas daninhas. Os herbicidas foram aplicados em pós-emergência da cana-de-açúcar, a qual apresentava aproximadamente 30 cm de altura. O experimento foi instalado em lavoura comercial de cana-soca, solo de textura argilosa, no município de Araras, SP. Os resultados permitiram concluir que: a aplicação dos herbicidas sobre a palha de cana-de-açúcar em pré-emergência das plantas daninhas afetou negativamente a eficácia do mesotrione (120 g i.a. ha-1) e trifloxysulfuron-sodium + ametryn (27,77 + 1.097 g i.a. ha-1) e das misturas mesotrine + ametryn e mesotrione + (trifloxysulfuron-sodium + ametryn); os herbicidas aplicados na entrelinha da cana-de-açúcar, em pós-emergência, foram seletivos para a cultura; e os herbicidas metribuzin e (trifloxysulfuron-sodium + ametryn) + (diuron + hexazinone) foram eficazes no controle das espécies daninhas Euphorbia heterophylla e Ipomoea grandifolia, independentemente da forma de aplicação.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de adubos verdes na supressão de plantas daninhas. O experimento foi instalado no Centro de Ciências Agrárias/UFSCar, localizado no município de Araras, São Paulo. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso, em esquema fatorial (3 x 4 x 2), com quatro repetições, avaliando-se os efeitos de três quantidades de massa verde (40, 50 e 80 t ha-1) das espécies Crotalaria juncea, Canavalia ensiformis, Mucuna aterrima e Pennisetum glaucum, sob dois tipos de manejo (dispostas na superfície e incorporadas ao solo), na emergência e biomassa seca de duas espécies de plantas daninhas (Ipomoea grandifolia e Brachiaria decumbens).Adicionalmente, foram avaliadas testemunhas sem cobertura vegetal e amostras de solo coletadas de área com alta infestação de Panicum maximum. As avaliações foram feitas até os 30 dias após semeadura, determinando-se as plantas daninhas emergidas e a biomassa seca. M. aterrima foi a espécie mais eficiente na redução da germinação de I. grandifolia em todos os manejos utilizados. Para a espécie E. heterophylla, destacaram-se os tratamentos com P. glaucum e M. aterrima, principalmente quando se utilizaram 80 t ha-1 de biomassa, independentemente da forma de manejo. Para B. decumbens e P. maximum, as espécies P. glaucum e C. juncea foram as mais eficientes na redução da germinação.

O objetivo deste trabalho foi estudar a eficácia agronômica de herbicidas utilizados em áreas no sistema da colheita da cana crua, visando o controle de Ipomoea quamoclit e Bidens pilosa em lavoura comercial de cana-soca, com solo de textura argilosa, no município de Araras-SP. Os herbicidas (em g ha-1) utilizados foram trifloxysulfuron-sodium + ametryn (27,77 + 1.097 e 37 + 1.463), mesotrione (120 e 192), mesotrione + ametryn (120 + 1.500), mesotrione + trifloxysulfuron-sodium + ametryn [120 + (27,77 + 1.097)], trifloxysulfuron-sodium + ametryn + diuron + hexazinone [(27,77 + 1.097) + (702 + 198)] e metribuzin (1.920). Os herbicidas foram aplicados em pré-emergência das plantas daninhas sobre a palha de cana-de-açúcar; em pré-emergência das plantas daninhas sobre o solo e, em seguida, coberto com palha; e em pós-emergência das plantas daninhas, em jato dirigido nas entrelinhas da cana-de-açúcar. Eles sempre foram aplicados em pós-emergência da cultura, a qual apresentava aproximadamente 30 cm de altura. Os resultados permitiram concluir que a aplicação dos herbicidas sobre a palha de cana-de-açúcar e em pré-emergência das plantas daninhas alterou a eficácia do mesotrione a 120 g, do trifloxysulfuron-sodium + ametryn (27,77 + 1.097) e das misturas de mesotrine + ametryn e mesotrione + (trifloxysulfuron-sodium + ametryn). Os herbicidas metribuzin e (trifloxysulfuron-sodium + ametryn) + (diuron + hexazinone) foram eficazes no controle das espécies daninhas, independentemente da forma de aplicação. A espécie B. pilosa foi a mais suscetível aos herbicidas e ao sistema de colheita cana-crua, ou seja, a palha sobre o solo inibiu o seu estabelecimento. Os herbicidas aplicados em jato dirigido na entrelinha da cana-de-açúcar, em pós-emergência, foram seletivos para a cultura.

O objetivo deste ensaio foi verificar a mobilidade e persistência de herbicidas aplicados em pré-emergência em diferentes solos e quantidades de palha de cana-de-açúcar. Os herbicidas ametryn + clomazone (1.500 + 1.000 g i.a. ha-1), isoxaflutole (187,5 g i.a. ha-1) e diuron + hexazinone (1.170 + 330 g i.a. ha-1) foram aplicados em solo com textura argilosa e média nas seguintes condições: aplicação sobre 10 e 15 t ha-1 de palha com posterior simulação de chuva; simulação de chuva sobre o solo seguida da aplicação dos herbicidas, sendo coberto posteriormente com palha seca (10 t ha-1); aplicação dos herbicidas no solo sem palha; e testemunha. Aos 10, 20, 40 e 60 dias após aplicação dos herbicidas (DAA), foram semeados como bioindicadores sorgo e pepino, que foram avaliados com relação à fitotoxicidade aos 21 dias após emergência. A mistura ametryn + clomazone aplicada diretamente no solo controlou o bioindicador até 40 DAA, entretanto, após esse período, o efeito residual foi menor. A palha de cana-de-açúcar afetou negativamente o desempenho deste produto. O herbicida isoxaflutole aplicado diretamente no solo apresentou efeito residual até 60 DAA, com 82,5 e 77,5% de controle do bioindicador, em solos com textura argilosa e média, respectivamente; a presença de 10 e 15 t ha-1 de palha não alterou sua eficácia até 20 DAA. Para diuron + hexazinone aplicados no solo sem a presença de palha, verificou-se persistência até 60 DAA, principalmente em solo com textura argilosa; a deposição de 15 t ha-1 de palha reduziu a eficácia desta mistura.

Objetivou-se, com este trabalho, estudar a eficácia de herbicidas pré-emergentes após períodos de seca, em dois tipos de solo. Foram realizados dois ensaios simultâneos em casa de vegetação: no primeiro foram aplicados os herbicidas (trifloxysulfuron-sodium + ametryn - 351 + 99 g ha-1) + (diuron + hexazinone - 1.097 + 27,77 g ha-1), trifloxysulfuron-sodium + ametryn - 1.463 + 37 g ha-1, diuron + hexazinone - 1.170 + 330 g ha-1, imazapyr - 200 g ha-1 e imazapic - 122,5 g ha-1, em vasos com amostras de Latossolo Vermelho distroférrico (textura argilosa); e, no segundo, as doses foram ajustadas em função dos teores de matéria orgânica e argila do solo e aplicadas em vasos com amostras de Latossolo Vermelho distrófico (textura média). Em cada ensaio, foram utilizados Cucumis sativus e Sorghum bicolor como espécies bioindicadoras e seis períodos de seca após as aplicações dos herbicidas (0, 10, 20, 40, 60 e 90 dias), com quatro repetições. Os sintomas de intoxicação foram observados aos 7, 14 e 21 dias após semeadura dos bioindicadores. Os herbicidas apresentaram maior estabilidade, ou seja, maior efeito tóxico sobre os bioindicadores ao longo do tempo, no solo com maior teor de argila e matéria orgânica; o isoxaflutole e as misturas (trifloxysulfuron-sodium + ametryn) + (diuron + hexazinone) e diuron + hexazinone demonstraram maior efeito residual em ambos os solos, afetando o desenvolvimento dos bioindicadores em 100%.

O objetivo deste trabalho foi identificar as diferenças entre o banco de sementes de área cultivada com cana-de-açúcar colhida mecanicamente e o de área colhida após a queima do canavial, utilizando-se técnicas de agricultura de precisão. As amostragens de solo para determinação do banco de sementes foram realizadas utilizando-se grade amostral regular de 2 ha. Os mapas de infestação foram obtidos pela técnica de interpolação por "krigagem". Observou-se que o talhão de cana crua possui menor potencial de infestação de plantas daninhas em relação ao talhão de cana queimada, principalmente monocotiledôneas; entretanto, algumas dicotiledôneas podem ser selecionadas, como as do gênero Ipomoea. Conclui-se que a agricultura de precisão pode ser uma ferramenta útil para determinar mapas de infestação de plantas daninhas e que a palha de cana-de-açúcar em sistemas de cana crua pode ser utilizada como fator de supressão de várias espécies.

Objetivou-se neste trabalho avaliar a lixiviação de herbicidas pré-emergentes recomendados para cana-de-açúcar em solos com textura argilosa e média. Os ensaios consistiram na aplicação de ametryn + clomazone (1.500 + 1.000 g ha-1), isoxaflutole (187,5 g ha-1) e diuron + hexazinone (1.170 + 330 g ha-1) no topo das colunas de solo montadas em tubos de PVC. Foram simuladas precipitações pluviais de 10, 20, 40 e 80 mm decorridas 24 h da aplicação dos herbicidas. Os tubos foram desmontados para a semeadura de Sorghum bicolor e de Cucumis sativus, três dias após a simulação. O herbicida ametryn + clomazone em solo com textura argilosa foi detectado aos 20 e 35 cm de profundidade, nas aplicações de 10 e 80 mm de água, respectivamente. Em solo com textura média, observou-se maior efeito deste herbicida em todas as precipitações, em relação ao argiloso. Com a aplicação de 40 e 80 mm de água, o herbicida foi detectado até 35 cm de profundidade em solo com textura argilosa. O herbicida isoxaflutole aplicado em solo argiloso causou albinismo na parte aérea das plantas até 15 e 25 cm de profundidade no solo com chuvas de 10 e 80 mm, respectivamente. Em solo com textura média, as maiores simulações de chuva possibilitaram detectar este herbicida até 30 cm. Com a simulação de 80 mm de chuva, o herbicida diuron + hexazinone foi encontrado aos 30 cm de profundidade em ambos os solos, provocando efeitos tóxicos sobre as plantas bioindicadoras de 25 e 60% em solos argiloso e médio, respectivamente. Concluiu-se que todos os herbicidas avaliados têm tendência a serem lixiviados por influência das precipitações pluviais ou de irrigações artificiais, com efeitos mais pronunciados em solos com textura média e com menor teor de matéria orgânica.

Este trabalho foi realizado com o objetivo de estudar o efeito de diferentes quantidades de palha de cana-de-açúcar, colhida sem queima prévia do canavial, sobre a eficácia de alguns herbicidas recomendados para esta cultura. O experimento foi conduzido em campo no Centro de Ciências Agrárias/UFSCar, em Araras, SP. Os tratamentos consistiram dos herbicidas trifloxysulfuron-sodium + ametryn (1.463 + 37 g i.a ha-1), imazapic (84 g i.a ha-1), imazapyr (200 g i.a ha-1), ¹diuron + hexazinone (1.170 + 330 g i.a ha-1) e ²diuron + hexazinone (1.330 + 160 g i.a ha-1) aplicados em pré-emergência de Euphorbia heterophylla e sobre cinco quantidades de palha de cana-de-açúcar (0, 5, 10, 15 e 20 t ha-1). A eficácia de controle das plantas daninhas foi avaliada aos 7, 14, 21 e 28 dias após a aplicação dos tratamentos (DAT). A palha (15 e 20 t ha-1) reduziu a população de E. heterophylla. À medida que se aumentou a quantidade de palha, houve redução na eficácia dos herbicidas; com 15 t ha-1 de palha, o controle foi considerado satisfatório (90%) apenas para os tratamentos ¹diuron + hexazinone e trifloxysulfuron-sodium + ametryn. Com 20 t ha-1, nenhum herbicida foi eficaz; entretanto, a palha foi eficiente na supressão dessa espécie, verificando-se que o número de plantas emergidas foi menor mesmo na testemunha.

Published in Agron. J. 107:1513–1523 (2015) doi:10.2134/agronj14.0494 Copyright © 2015 by the American Society of Agronomy, 5585 Guilford Road, Madison, WI 53711. All rights reserved. No part of this periodical may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording, or any information storage and retrieval system, without permission in writing from the publisher. aBstract Nitrogen fertilization is challenging for sugarcane (Saccharum spp.) producers due to its complex interaction with the crop and soil. Th us, the main goal of this study was to develop a feasible approach to guide variable-rate N application in sugarcane based on canopy sensor readings. Th is study was conducted for 5 yr. Several plot and strip N-rate experiments were conducted under a wide range of crop conditions in Brazil and evaluated with the Crop Circle active canopy sensor (Holland Scientifi c Inc.). Because of variability in crop density and growth development within sugarcane fi elds, the use of an N-rich reference area to estimate the crop response to N application was compromised. Biomass was the main crop parameter infl uencing canopy sensor readings, allowing yield estimation because biomass typically results in stalk yield. Th us, canopy sensor readings can effi ciently predict relative sugarcane yield when working with data that are normalized to the mean for the fi eld. Hence, an algorithm that takes into account this relationship was established. Th e concept of this algorithm is to apply higher N fertilization rates where the sugarcane yield potential is higher. Such an approach was determined to be useful to guide N application in sugarcane fi elds. Nevertheless, fi eld validation is needed to confi rm this N management strategy. Besides, more information about sugarcane biomass variability within fi elds may be required to increase algorithm effi ciency.

Precision agriculture is crucial for increasing food output without expanding the cultivable area, which requires sensors to be deployed for controlling the level of nutrients in the soil. In this paper, we report on a microfluidic electronic tongue (e-tongue) based on impedance measurements which is capable of distinguishing soil samples enriched with plant macronutrients. The e-tongue setup consisted of an array of sensing units made with layer-by-layer films deposited onto gold interdigitated electrodes. Significantly, the sensing units could be reused with adequate reproducibility after a simple washing procedure, thus indicating that there is no cross-contamination in three independent sets of measurements. A high performance was achieved by treating the capacitance data with the multidimensional projection techniques Principal Component Analysis (PCA), Interactive Document Map (IDMAP), and Sammon’s Mapping. While an optimized performance was demonstrated with IDMAP and feature selection, during which data of a limited frequency range were used, the distinction of all soil samples was also possible with the well-established PCA analysis for measurements at a single frequency. The successful use of a simple microfluidic e-tongue for soil analysis paves the way for enhanced tools to support precision agriculture.

Nowadays, one of the biggest issues addressed to electronic sensor fabrication is the build-up of efficient electrodes as an alternative way to the expensive, complex and multistage processes required by traditional techniques. Printed electronics arises as an interesting alternative to fulfill this task due to the simplicity and speed to stamp electrodes on various surfaces. Within this context, the Fused Deposition Modeling 3D printing is an emerging, cost-effective and alternative technology to fabricate complex structures that potentiates several fields with more creative ideas and new materials for a rapid prototyping of devices. We show here the fabrication of interdigitated electrodes using a standard home-made CoreXY 3D printer using transparent and graphene-based PLA filaments. Macro 3D printed electrodes were easily assembled within 6 min with outstanding reproducibility. The electrodes were also functionalized with different nanostructured thin films via dip-coating Layer-by-Layer technique to develop a 3D printed e-tongue setup. As a proof of concept, the printed e-tongue was applied to soil analysis. A control soil sample was enriched with several macro-nutrients to the plants (N, P, K, S, Mg, and Ca) and the discrimination was done by electrical impedance spectroscopy of water solution of the soil samples. The data was analyzed by Principal Component Analysis and the 3D printed sensor distinguished clearly all enriched samples despite the complexity of the soil chemical composition. The 3D printed e-tongue successfully used in soil analysis encourages further investments in developing new sensory tools for precision agriculture and other fields exploiting the simplicity and flexibility offered by the 3D printing techniques.

Tecnologias que permitem remover fontes de variação sistemática do resíduo apresentam grande potencial de aplicação em experimentação agronômica. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar de forma comparativa diferentes métodos e geotecnologias para ajuste da dependência espacial em experimentos de fase inicial do melhoramento genético da cana-de-açúcar. Para tanto, considerou- se dois experimentos localizados em regiões com diferentes classificações de solos. Buscando investigar uma possível estrutura de variabilidade espacial, ambas as áreas foram previamente georreferenciadas e as amostragens de solo realizadas em alta densidade, majoritariamente, em grade regular para análise dos elementos físicos e químicos. Uma cultura de rotação (Crotalaria juncea L.), antecedendo à implantação do experimento de fase inicial do melhoramento, foi considerada para o mapeamento, a priori, da variabilidade espacial da Área experimental 1 (experimento de uniformidade). Para isso, calculou-se o NDVI considerando os valores obtidos do comportamento espectral da cultura de rotação através da aquisição de imagens RGB e NIR a partir de uma aeronave remotamente pilotada - RPA. Para o mapeamento, a posteriori, realizaram-se leituras de condutividade elétrica aparente do solo (CEa), ambas as áreas experimentais, utilizando o sensor EM38-MK2®, que tem como princípio, a Indução Eletromagnética (IEM). Ademais, optou-se pela redução da dimensionalidade dos dados físicos e químicos do solo por meio da metodologia de análise de componentes principais (PCA). Com base nos coeficientes extraídos dos semivariogramas, obtidos pelo pacote estatístico geoR versão 1.8-1, determinou-se o índice de dependência espacial para cada PCA. Devido à alta densidade de pontos amostrados, utilizou-se o interpolador estatístico Inverso do Quadrado da Distância IDW. Obtidos os mapas temáticos provenientes das informações do PCA e dos diferentes sensores proximais, determinou-se a posição e a localização exata de cada parcela experimental. Para cada experimento, dados de TCH foram obtidos e analisados por meio de diferentes modelos lineares mistos, i.e., modelo independente (ID) e autorregressivo separável de primeira ordem (AR1 x AR1). Para ambos os modelos, utilizou-se a metodologia de seleção \"forward\" para incorporação das informações do PCA e dos diferentes sensores proximais. O uso do PCA, a partir de dados de amostragem de solo em alta densidade, permitiu capitalizar parte da variabilidade total dos dados para a Área experimental 1 e mostrou-se como um eficiente índice a ser incorporado como covariável no modelo genético-estatístico, possibilitando redução do erro experimental (CVe). O uso do comportamento espectral da cultura de rotação permitiu a identificação, a priori, de diferentes classes de variabilidade na Área experimental 1. Porém, não foi capaz de remover as variações ambientais não controladas pelo delineamento experimental. Informações de CEa mostraram-se capazes de incrementar a acurácia seletiva (ACs) dos clones em experimentação quando incorporadas nos diferentes modelos genéticos-estatísticos, com destaque para o modelo AR1 x AR1. Portanto, este tipo de geotecnologia pode ser amplamente empregado em experimentação agronômica e nas diversas áreas de estudos dentro do melhoramento genético de plantas, e.g., fases de experimentação, seleção genômica e estudos de interação genótipo x ambiente. Technologies that allow the removal of systematic source of variation of the residue have great potential for application in agronomic experimentation. Thus, this study aimed to evaluate comparatively different methods and geotechnologies for adjusting spatial dependence in early sugarcane breeding stages. Two experiments located in regions with different soil classifications were considered. In order to investigate a possible structure of spatial variability, both areas were previously georeferenced and soil samples were carried out in high density, mostly in a regular grid for analysis of physical and chemical properties. A rotation crop (Crotalaria juncea L.), before to the implementation of the early breeding stage experiment, was considered for the prior mapping of the spatial variability of Experimental Area 1 (uniformity trial). For this, the NDVI was calculated considering the values obtained from the spectral behavior of the rotation crop through the acquisition of RGB and NIR images from a remotely piloted aircraft - RPA. For the posterior mapping, measurements of apparent soil electrical conductivity (ECa) were performed in both experimental areas, using the EM38-MK2® sensor, which uses the Electromagnetic Induction (EMI) technique. In addition, a reduction on the dimensionality of the physical and chemical soil dataset through the principal component analysis (PCA) methodology was performed. Based on the extracted semivariogram coefficients, obtained by the statistical package geoR version 1.8-1, the spatial dependency index for each PCA was determined. Due to the high density of sampled points, the Inverse Distance Weighting (IDW) was considered as the interpolation method. After obtained the PCA and the different proximal sensors thematic maps, the exact position and location of each experimental plot was determined. For each experiment, TCH data were obtained and analyzed using different mixed linear models, i.e., independent model (ID) and separable first-order autoregressive (AR1 x AR1). For both models, the \"forward\" selection methodology was used to incorporate information from the PCA and the different proximal sensors. The use of PCA based on high density soil sampling data allowed to capitalize part of the total variability of the data for Experimental Area 1 and proved to be an efficient index to be incorporated as a covariate in the statistical model, allowing reduction of experimental error (CVe). The use of the spectral behavior of the rotation crop allowed the prior identification of different classes of variability in Experimental Area 1. However, it was not able to remove environmental variations not controlled by the experimental design. ECa information was able to increase the selective accuracy (r) of the experimental clones when incorporated into the different statistical models, with emphasis on the AR1 x AR1 model. Therefore, this type of geotechnology can be widely used in agronomic experimentation and in the various study areas within plant breeding, e.g., experimentation phases, genomic selection and genotype x environment interaction studies.

Imagens aéreas de campos cultivados tem sido uma importante ferramenta na agricultura de precisão desde o início do século XX. A partir delas, tem sido possível identificar macro padrões de crescimento na lavoura, gerando informações importantes para o gerenciamento da produção. As informações de intensidade em diferentes bandas do espectro eletromagnético podem indicar a presença ou ausência de nutrientes na região de interesse. Diferentes relações entre estas bandas podem gerar informações ainda mais detalhadas. O conhecimento dos indicadores destes nutrientes no solo e na planta durante o crescimento é uma enorme vantagem para o agricultor que pretende otimizar sua cultura. Os desafios na implementação desta tecnologia vão desde a obtenção de tais imagens,a partir de plataformas orbitais até a análise relacionando estas informações aos parâmetros agrícolas de interesse. Este trabalho propõe-se a obter imagens geradas por satélites e,em seguida, estimar parâmetros agrícolas no solo, tais como a concentração de Potássio,Fósforo,Boro,Manganês,entre outros, mapeando as variações destes parâmetros por sobre a área estudada, e compreendendo os impactos da resolução e momento de captação das imagens. Os resultados mostram que uma relação contínua e direta entre os níveis de nutrientes e a refletância e índices de vegetação não alcançariam a confiabilidade desejada. Porém com a aplicação de uma grade de níveis de concentração,o Fertigrama sugerido pelo laboratório responsável pelas análises químicas das amostras de solo, o mapa de variabilidade dos nutrientes se torna uma ferramenta importante para o pequeno produtor, descrevendo quais áreas merecem mais atenção em relação à distribuição por sobre a área de plantio de um determinado nutriente. Aerial imagery from crop fields have been an important tool inprecision agriculture since the dawn of the 20th century. It has allowed identifying patterns in crop yields, generating usefull information to the production management. Reflectance intensity data in dfferent ranges from the electromagnetic spectrum may indicate the presence or the absence of nutrients in the soil of an area. Different relations between these light bands may generate even more detailed information.The knowledge of these nutrients content in the soil or in the crop during its growth its a valuable asset to the farmer that seeks to optimize its yield. The challenges of implementing this technology ranges from the selection of the imagery,using orbital platforms to the extraction of the reflectance information from it and the analysis of its relationship with the parameters of interest. In this work, satelite imagery, is used to estimate some parameters, namely, the content of Potassium, Phosphorus, Boron, Manganese, among others, inthesoil, creating variability maps over the studied area, and understanding the impacts of the image resolution and sample time frame.The results show that a direct and continuous correlation between the nutrient content levels and the reflectance and vegetation indexes do not reach the desirable levels. However, with the aplication of nutrient content frame, the Fertigram suggested by the very laboratory who analyzed the soil samples, the variability maps become important tools for the small producer who seeks information about deficiency spots up on the crop area.

O presente trabalho avaliou diferentes parâmetros espaciais e temporais da evapotranspiração real (ETr) para três coberturas vegetais diferentes (cana-de-açúcar, floresta plantada e mata nativa) utilizando o Modelo de Duas Fontes (TSM) em ambiente SIG. Para a utilização do referido modelo, foi realizada uma adaptação do TSM aos padrões brasileiros e uma validação da estimativa de ETr com dados de balanços de chuva-vazão obtidos à campo em três bacias representativas na região de Corumbataí/SP, para dois anos hidrológicos completos. Desenvolveu-se também uma nova metodologia de integralização dos dados de ETr horários em mensais e anuais. Posteriormente, obteve-se a ETr para dois anos de estudo para áreas com cana-de-açúcar, floresta plantada e mata nativa. Avaliou-se como a evapotranspiração variou temporalmente e espacialmente, com a utilização dos parâmetros: altitude, declividade, faces de exposição do terreno, tipos de solo e biomas. Temporalmente, analisando os resultados mensais, sazonais e anuais, a cana-de-açúcar consumiu menos água do que a floresta plantada e a mata nativa. Para a altitude, concluiu-se que, quanto maior a altitude, maior a ETr anual. Quanto à declividade do terreno, concluiu-se que, quanto maior a declividade, maior foi a ETr anual. Quanto às faces de exposição do terreno, a face plana foi a que apresentou menor ETr. Para a mata nativa, as faces não apresentaram diferença; já para a floresta plantada, as faces norte e oeste consumiram mais água, enquanto para a cana-de-açúcar os maiores valores de ETr ocorreram na face oeste. Para os solos, as três coberturas vegetais apresentaram maior ETr em solos diferentes; porém o Neossolo Litólico apresentou altos consumos de água comumente entre todas as coberturas. Por fim, para a cultura da cana-de-açúcar, não foram obtidas diferenças significativas na estimativa de ET real anual quando plantada em áreas de Cerrado ou Mata Atlântica. Já para floresta plantada e mata nativa, houve variações significativas no consumo de água dessas coberturas, em áreas com esses biomas. This study evaluated different spatial and temporal parameters of actual evapotranspiration (ETr) for three different vegetation cover (sugarcane, planted forest and native forest) using the Two Source Model (TSM) in a GIS environment. For the use of this model, was made an adaptation of TSM to Brazilian standards patterns and was made a validation of the estimated ETr with a rain-flow balance data obtained on the field in three representative watersheds in the region of Corumbataí/SP, Brazil, for two full years hydrological. It was developed a new methodology to convert hourly ETr to monthly and annually data. Later, was obtained the ETr for two years of study to areas with sugarcane, planted and natural forests and was evaluated how this evapotranspiration behaved temporally and spatially, using the parameters: altitude, slope, exposure faces of the terrain, soil types and biomes. Temporally, analyzing the monthly, seasonal and annual results, the sugarcane consumed less water than the planted and natural forests. For altitude, it was found that the higher the altitude, the greater the annual ETr. For the slope aspect, it was concluded that the higher the slope, the greater the annual ETr. As for the land exposure faces, the flat face showed the lowest ETr. For the native forest, the faces showed no difference. For the planted forest, north and west sides consumed more water, while for sugarcane higher ETr values were on the west face. For soils, the three vegetation covers showed higher ETr in different soils, but the Neossolo Litólico showed high water consumption common for all. Finally, for the sugarcane, were not obtained significant differences for the annual actual ET when planted in areas of Cerrado and Atlantic Forest. As for planted and natural forests, there were significant variations in water consumption by these covers on the area of the studied biomes.

A maioria dos solos tropicais e subtropicais apresenta disponibilidade insuficiente de nitrogênio (N) para atender a demanda da cultura do algodão visando à obtenção de elevados rendimentos. O N nas plantas pode ser avaliado através da utilização de sensores de espectrometria óptica ativa, nos quais se destaca o equipamento comercial utilizado neste trabalho (N-SensorTM ALS), capaz de determinar a dose de N a ser aplicada em cobertura em tempo real. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar o desempenho de um sensor óptico ativo, sonares e clorofilômetro para predizer parâmetros de planta e testar estratégias de adubação nitrogenada baseada nas leituras do sensor óptico para aumento da produtividade do algodoeiro em sistemas de cultivo adensado e convencional. Os experimentos foram realizados durante três anos sendo: a) em Chapadão do Céu, GO nas safras 2012/13 e 2013/14; b) e em Campo Verde, MT na safra 2014/15. Os parâmetros de planta avaliados foram: altura, massa seca, massa fresca e nitrogênio acumulado na biomassa. Estes parâmetros foram analisados nas áreas correspondentes à adubação em taxa fixa e correlacionados com o índice de vegetação gerado pelos sensores. Os resultados demonstraram que o sensor ativo de dossel utilizado é altamente eficiente em estimar altura de planta, massa fresca, massa seca e nitrogênio acumulado na cultura do algodoeiro. A utilização de clorofilômetro para monitorar o teor de N foliar no algodoeiro não demonstrou ser uma técnica eficiente. O uso de sensor ultrassônico (sonar) para estimar parâmetros de altura de planta, massa seca, massa fresca e nitrogênio acumulado na planta do algodoeiro é uma estratégia promissora que, embora não tenha a mesma eficiência de sensores de dossel, demonstrou bons resultados na detecção da variabilidade nas lavouras. As diferentes estratégias de adubação nitrogenada no algodoeiro orientadas pelo sensor ativo de dossel não resultaram em efeitos claros na produtividade. A produtividade de cada tratamento mostrou-se mais dependente da localização das repetições dentro da área do que da estratégia de adubação adotada. Most tropical and subtropical soils has insufficient availability of nitrogen (N) to meet the demand of the cotton crop in order to obtain high yields. The N plants may be evaluated using active optical spectroscopy sensors as the one used in this investigation (N-SensorTM ALS). The equipment is capable of determining in real time the amount of N to be applied spread in the field. The aim of this study was to evaluate the performance of an active optical sensor, sonar and chlorophyll sensor to predict plant parameters and test nitrogen fertilization strategies based on the optical sensor readings in order to increase cotton yield in narrow and conventional farming systems. The experiments were conducted in three years: a) in Chapadão do Céu - GO 2012/13 and 2013/14; b) in Campo Verde, MT - 2014/15. The evaluated parameters were plant height, dry weight, fresh and accumulated nitrogen in the biomass. These parameters were analyzed in the areas corresponding to fertilization in fixed rate and correlated with the vegetation index generated by the sensors. The results showed that the active sensor used is highly efficient in estimating plant height, fresh weight, dry weight and accumulated nitrogen on cotton crop. The use of chlorophyll sensor to monitor the leaf nitrogen content in cotton was not effective. The use of ultrasonic sensor (sonar) to estimate plant height parameters, dry pasta, fresh pasta and accumulated nitrogen on cotton plant is a promising strategy. Although it has not the same efficiency as canopy sensors, it showed good results in the detection of variability in crops. The different nitrogen fertilization strategies in cotton-driven asset canopy sensor resulted in no clear effects on productivity. The productivity of each treatment was more dependent on the location of the repetitions within the area than the adopted fertilization strategy.

A utilização de dados provenientes do sensoriamento remoto é alternativa para otimizar a utilização de insumos, dentre eles o nitrogênio. O presente trabalho teve como objetivo verificar a possibilidade de uso de um sensor hiperespectral em dossel na cultura da cana-de-açúcar, verificando sua capacidade em discriminar a resposta da cultura as diferentes doses de nitrogênio e estimar o teor foliar de nitrogênio, em três áreas experimentais. O trabalho foi dividido em três capítulos: O primeiro capitulo utiliza os dados hiperespectrais somente da variedade SP 81-3250, única comum em todas as áreas, de todas as datas de coleta das três áreas experimentais para verificar o potencial dos dados em diferenciar as doses de nitrogênio aplicado (0, 50, 100 e 150 kg.ha-1) e qual melhor época. Os dados espectrais foram avaliados pela estatística multivariada da análise discriminante, em que os centroides das diferentes doses foram submetidos a análise de variância. Os resultados obtidos foram que os meses de dezembro, janeiro e fevereiro discriminou todas as doses nas três áreas, o mesmo não ocorreu no mês de agosto. As bandas que apresentaram maiores significância foram na região do verde, red-edge e infravermelho próximo. No segundo capitulo foi avaliado a sensibilidade dos dados hiperespectrais em estimar a biomassa do ponteiro da cana-de-açúcar. Para isso foi utilizado somente os dados de Piracicaba. A análise espectral foi realizada aos 137, 169 e 193 Dias Após o Corte (DAC) e a avaliação biométrica foi realizada aos 345 DAC. Durante o corte de dois metros de linha, realizado manualmente. A biomassa do ponteiro foi submetida ao teste de Shapiro-Wilk, análise de variância pelo Teste F e as médias quando significativas, comparadas pelo Teste de Tukey. Posteriormente foi realizada a análise de correlação de Pearson da biomassa do ponteiro e cada comprimento de onda. Análise mostrou que existe correlação positiva entre a biomassa do ponteiro e a reflectância do dossel aos 137 DAC e 169 DAC, porém aos 193 DAC não houve nenhum comprimento de onda com correlação significativa. O comprimento de onda de 685 nm aos 137 DAC obteve a maior correlação, de 0,33. No terceiro capitulo teve por objetivo selecionar variáveis a partir de dados hiperespectrais de dossel da cana-de-açúcar para geração de modelos para predição do Teor Foliar de Nitrogênio. Para isso foi utilizado os dados das três áreas experimentais, que receberam doses de 0, 50, 100 e 150 kg.ha-1 de nitrogênio. Para redução da dimensionalidade dos dados foi utilizada a metodologia sparse Partial Least Square (sPLS), posteriormente foi feito a combinação linear das variáveis selecionadas, por meio de Regressão Linear Múltipla por Stepwise (SMLR). O modelo geral teve valores de R² ajustado e RMSE respectivamente de 0,50 e 1,67 g kg-1. Os modelos gerados para Piracicaba, Jaú e Santa Maria obtiveram R² ajustado, respectivamente, de 0,31, 0,53 e 0,54. Sensores hiperespectrais de dossel podem ser utilizados para predição do TFN e monitoramento de aplicação de nitrogênio em cana-de-açúcar. The use of data from remote sensing is an alternative to optimize the use of agricultural inputs, including nitrogen. The present study aimed to verify the possibility of using a hyperspectral sensor in sugarcane canopy, verifying its ability to discriminate crop response to different rates of nitrogen and estimating leaf nitrogen content in three experimental areas. The work is divided in three chapters: The first chapter uses hyperspectral data of the variety SP 81-3250, which is the only one present in all the areas for all dates of collection in three of experimental areas, to check the potential of the data and the best time to differentiate between rates of nitrogen (0, 50, 100 and 150 kg.ha-1). Spectral data were evaluated by multivariate discriminant analysis, wherein the centroids of the rates were submitted to an Analysis of Variance. The results showed that the all doses in three areas of study were discriminated for the months of December, January and February, but the same thing hasn\'t happened in the month of August. The bands that showed statistically significant power difference were found in the green, red, and near-infrared edge spectral regions. In the second chapter, the sensitivity of hyperspectral data was evaluated to estimate the sugarcane biomass (pointes) for the data from Piracicaba. Spectral analysis was performed at 137, 169 and 193 Days After Harvest (DAH) and evaluation of sugarcane yield was performed 345 DAH. Biomass was analyzed using The Shapiro-Wilk test of normality, F test (analysis of variance), respectively, and when significant, compared by the Tukey test. Biomass (pointer) and each wavelength were analyzed by Pearson\'s correlation analysis. The results showed that there is a positive correlation between biomass (pointer) and the canopy reflectance to 137 DAH and 169 DAH, however there was no wavelength with a significant correlation to 193 DAH. The best power relationship was obtained at 685 nm, at 137 days. The third chapter aimed to select variables from hyperspectral data of sugarcane canopy to generate models for prediction of Foliar Nitrogen Content, for three experimental areas that received nitrogen rates (0, 50, 100 and 150 kg.ha-1). Sparse Partial Least Square (sPLS) was used to reduce the dimensionality of the data. Subsequently, the linear combination of selected variables was done through Stepwise Multiple Linear Regression (SMLR). The RMSE and adjusted R-squared statistics were 0.50 and 1.67 g.kg-1, respectively. The models to Piracicaba, Jaú and Santa Maria presented adjusted R-squared 0.31, 0.53, and 0.54, respectively. Hyperspectral sensors for canopy can be used for prediction of the TFN and monitoring of nitrogen application in sugarcane.