Cooperativa dos Cotonicultores de Campo Verde - FACUAL
Transcrição
Cooperativa dos Cotonicultores de Campo Verde - FACUAL
Cooperativa dos Cotonicultores de Campo Verde - COOPERFIBRA DEPARTAMENTO TÉCNICO ESTUDO DA VARIABILIDADE ESPACIAL DE ATRIBUTOS DE FERTILIDADE DO SOLO EM ÁREAS SOB CULTIVO COM ALGODOEIRO (Gossypium hirsutum) NO MUNICÍPIO DE CAMPO VERDE-MT, UTILIZANDO-SE IMAGENS LANDSAT 5, CBERS 2 E FOTOGRAFIAS AÉREAS NÃO CONVENCIONAIS LUIS ALBERTO AGUILLERA LUIZ CARLOS PEREIRA MÁRCIO ROCHA FRANCELINO Campo Verde Novembro de 2005 2 SUMÁRIO 2. REVISÃO DE LITERATURA........................................................ ........ 5 2.1. Uso de imagens de satélite para estudos do comportamento das culturas agrícolas........................................................................... 5 2.2. Índices de vegetação..................................................................... 6 2.3. Agricultura de Precisão.................................................................. 8 2.3. Gerenciamento por Unidades de Manejo....................................... 9 2.4. Amostragem de solo...................................................................... 9 2.5. Métodos de amostragem de Solo................................................ 10 A. Amostragem em grade......................................................... ...... 10 B. Amostragem regionalizada................................................... ...... 11 2.6. Geoestatística.............................................................................. 11 2.7. Tratamentos Localizados............................................................. 12 3. RELATÓRIO GERAL................................................................... ...... 14 3.1. Produção de imagens NDVI......................................................... 17 3.2. Produção de mapas de variabilidade........................................... 17 3.3. Considerações sobre custo do processo de investigação........... 22 3.4. Fotografias aéreas não convencionais......................................... 23 3.4.1. Calibração da Câmera Digital de Pequeno Formato... ...... 23 3.4.2. Curva de Distorção Radial Simétrica........................... ...... 25 3.4.3. Obtenção de Fotografias Aéreas................................. ...... 28 3.4.4. Georeferenciamento das imagens aéreas ........................ 31 3.4.5. Custos dos trabalhos de levantamento aéreo............. ...... 34 3.5. Mapas de disponibilidade de nutrientes, Diferenças texturais e intervenção.................................................................................. 36 3.5.1. Considerações sobre os teores de Fósforo (P)..................... 40 3.5.2. Considerações sobre produtividade................................ ...... 42 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................. ...... 44 ANEXOS.......................................................................................... ...... 45 3 1. INTRODUÇÃO Muito se tem preconizado sobre a variabilidade espacial de atributos do solo, sobre a utilização de sensoriamento remoto para estudos do desenvolvimento de culturas agrícolas e sobre métodos de trabalho discutidos como Agricultura de Precisão. Ao se propor um estudo tentando englobar os conceitos de todas essas áreas pretende-se obter informações sobre os campos de cultura agrícola, neste caso especificamente de campos de cultivo com o algodoeiro, para subsidiar a divisão dos talhões em zonas de comportamento diferente quanto ao desenvolvimento da cultura e a partir disto, delimitar subáreas, que receberiam tratamento diferenciado. Esta proposta é bem mais simples que a agricultura de precisão, visto que não depende de maquinaria sofisticada, nem de regulagens eletrônicas em tempo real. Pode-se utilizar os maquinários já existentes e apenas adaptar o ritmo de trabalho, visto que as regulagens terão que ser adaptadas a sub-talhões. O processo de obtenção de informações também será simplificado, pois através de uma imagem de satélite se obtém as informações que seriam obtidas com um mapeamento de colheita, com um custo bem inferior. O processo de coleta de amostras de solo é bastante simplificado em relação ao método para obtenção de mapas de fertilidade, uma vez que já se definem as zonas de diferenças de crescimento e nestas áreas se espera encontrar as manchas de fertilidade, reduzindo custos em relação à Agricultura de Precisão atualmente preconizada. A utilização de imagens de satélite, no entanto apresenta certas limitações visto que o processo de obtenção de imagens, depende das condições de tempo no momento da passagem do satélite. A solução alternativa apresentada é a Fotografia Aérea. Neste trabalho foi testado um processo de obtenção de fotografias aéreas não convencional, utilizado-se máquina fotográfica digital devidamente instalada em uma aeronave comercial por meio de um suporte adaptável a diversos modelos de aeronaves existentes, com o objetivo de reduzir consideravelmente os custos do processo de obtenção de imagens aéreas. Além da obtenção de imagens foi feita uma 4 comparação simples e algumas discussões sobre as possibilidades de utilização destas imagens em estudos de comportamento de cultivos em campo. Enfim, no intuito de contribuir com o processo de desenvolvimento de metodologias para o estudo do solo através de técnicas de sensoriamento remoto para aplicação no gerenciamento das unidades produtivas foram realizadas diversas atividades que produziram grande quantidade de informações, que sem pretensão de serem definitivas estarão sem dúvida contribuindo de forma incisiva para o desenvolvimento desta área de atividade. 5 2. REVISÃO DE LITERATURA 2.1. Uso de imagens de satélite para estudos do comportamento das culturas agrícolas O estudo do comportamento de culturas agrícolas por meio de sensoriamento remoto, tem sido realizado em diversas instituições de pesquisa pelo mundo. A base deste estudo está, principalmente fundamentada na interação entre a radiação eletromagnética e as plantas, especialmente o dossel vegetativo, que no caso das culturas agrícolas, geralmente ocupa áreas consideráveis de maneira uniforme. Considerando o Estado de Mato Grosso onde os cultivos ocupam, em geral, grandes áreas, especialmente o caso do Algodão, que além de ocupar grandes áreas de cultivo contínuo, ainda se caracteriza por investimento elevado, podemos considerar que estudos desta natureza têm grandes possibilidades de obtenção de sucesso. Segundo citação encontrada em Moreira (2001), os dosséis de culturas agrícolas exibem, no campo de visada do sensor, quatro componentes com diferentes propriedades de reflectância óptica: a) vegetação iluminada; b) solo iluminado; c) vegetação sombreada e d) solo sombreado. A magnitude de cada um destes componentes varia com diversos fatores entre eles, altura de plantas, condição fitossanitária, stress hídrico, etc. O crescimento das plantas também influencia a reflectância de radiação eletromagnética, conforme se pode constatar na leitura do trecho abaixo: “É importante salientar que, na região do infravermelho próximo, a quantidade de radiação refletida por várias camadas de folhas é bem maior do que a refletida por uma única folha. Isto ocorre devido a um fenômeno, denominado por Knipling (1970), de fator de compensação e por Hoffer (1978), de reflectância aditiva. Este efeito foi demonstrado na prática por Myers (1970), estudando a reflectância de folhas de algodão nas faixas do visível e infravermelho próximo”. (Moreira, 2001) 6 2.2. Índices de vegetação Com a evolução do sensoriamento remoto, foram colocados em órbita satélites com sistemas sensores capazes de obter informações expectrais dos alvos da superfície da terra, em várias bandas do expectro eletromagnético. Este aumento do número de bandas espectrais aumentou consideravelmente o número de dados sobre os alvos a serem analisados, aumentando assim o trabalho de análise desses dados. (Moreira, 2001) O índice de vegetação é obtido através da transformação de dados de duas ou mais bandas espectrais, podendo ser calculado pela razão, diferença ou combinação linear destes dados. Este índice pretende ressaltar o sinal da vegetação ao mesmo tempo em que minimiza os efeitos da variação na irradiância solar e do solo, para que as avaliações de biomassa, estresse hídrico, sanidade e produtividade de uma cultura agrícola possam ser realizadas. Pode ser calculado através do valor de saída da tensão do sensor (V), radiância (L), reflectância (p) ou nível de cinza da imagem (Sugawara, 2001). A utilização de índices de vegetação a partir de imagens de satélite utilizam a combinação das bandas 4 e 5, no caso do Landsat 7, obtendo-se assim um mapa de valores correspondentes ao resultado de uma operação matemática. As bandas referidas apresentam os valores de reflectância dos alvos na faixa espectral do Vermelho (V) e do Infravermelho Próximo (IVP). Sobre isso pode-se ler em Sugawara (2001): “Segundo Guyot (1990), Ponzoni e Disperati (1995), a energia radiante interage com a folha principalmente por absorção, na região do vermelho (V), devida a presença de clorofila, resultando em baixos valores de reflectância enquanto no Infravermelho próximo (IVP), a absorção é pequena e há um considerável espalhamento interno. Estas diferenças de resposta apresentadas pela vegetação entre V e IVP, dão base para o cálculo da maioria dos índices de vegetação existentes”. 7 A assinatura espectral característica de uma vegetação verde e sadia mostra um evidente contraste entre a região do visível, especificamente no vermelho, e do infravermelho próximo. Em geral, pode-se considerar que quanto maior for o contraste entre as assinaturas espectrais na região do vermelho e infravermelho próximo, maior vigor vegetativo da vegetação na área imageada. Este é o princípio em que se baseiam os índices de vegetação que combinam a informação espectral nestas duas bandas do espectro eletromagnético, (Shimabukuro et al., 1999). Na opinião de vários pesquisadores, dentre eles podemos citar Chen et al. (1986), Vygodskaya et al. (1989) e Wiengand et al. (1991), o emprego de índices de vegetação, para caracterizar e quantificar um determinado parâmetro biofísico de culturas agrícolas, tem duas grandes vantagens: a) permite reduzir a dimensão das informações multiespectrais, através de um simples número, além de minimizar o impacto das condições de iluminação e visada; e b) fornece um número altamente correlacionado aos parâmetros agronômicos. Além disso, Pinter Jr. et al. (1985) comentam que o estudo do comportamento espectral de alvos agrícolas, através da razão entre bandas espectrais (índices de vegetação), é mais indicado do que o emprego separado de dados espectrais em cada banda do sensor porque controla os erros introduzidos nas estimativas da radiância pela resposta lambertiana dos alvos agrícolas. Os índices de vegetação têm sido empregados com grande sucesso nos estudos por caracterizar parâmetros biofísicos da vegetação, tais como: índice de área foliar verde (Holben et al., 1980; Asrar et al., 1984; Hatfield et al., 1985; Clevers, 1989), fitomassa (Tucker, 1979; Green, 1987; Gallo et al., 1985; Prince, 1991), radiação fotossinteticamente ativa abvsorvida (Wiegand et al., 1974; Asrar et al., 1984; Hatfield et al., 1984; Seller, 1985) e produtividade (Asrar et al., 1985) [Parágrafo extraído de Sugawara, 2001]. Segundo Sugawara, 2001, os índices de vegetação obtidos através de sensoriamento remoto, devido às suas características na faixa do infravermelho próximo, possuem correlação com o IAF, podendo assim ser utilizados no acompanhamento de uma cultura agrícola. O índice de área foliar (IAF), determinado pela razão entre a área foliar da planta e a área de solo disponível à planta, é um índice importante na avaliação do desenvolvimento vegetal, já que a fotossíntese é realizada em seus órgãos verdes. 8 2.3. Agricultura de Precisão Um mundo globalizado e cada vez mais competitivo tem levado as empresas das mais diversas áreas da economia a rever processos e modernizar a gerência de suas atividades sob pena de perder sua fatia de mercado. A agricultura não tem conseguido se manter a margem dessa onda que se propaga por todos os setores da economia. Dentre as propostas que se tem apresentado merece destaque a Agricultura de Precisão que é uma proposta para permitir que, se processe o tratamento de grandes áreas com o mesmo cuidado localizado que, um pequeno agricultor trabalha sua “roça”: Palmo-a-Palmo, e associando a esse cuidado, todo o conhecimento acumulado pelas ciências agrárias até hoje. A idéia básica é de que o agricultor possa inicialmente “identificar as manchas” de altos e baixos de cada talhão e depois vir a administrar essas diferenças. Em geral tem-se iniciado o processo, mapeando-se a variabilidade da produtividade da cultura. Na seqüência faz-se uma investigação detalhada da área de cultivo em busca de explicações para cada mancha de alta ou baixa produtividade. Por ultimo parte-se para o tratamento localizado do(s), fator(es) considerado(s) como causa(s) da variabilidade. Alguns resultados têm sido apresentados e demonstram conclusões divergentes. Os americanos e europeus têm alertado para o fato de que em grãos em geral, como culturas de baixo valor agregado, a rentabilidade da Agricultura de Precisão é menos evidente que em culturas mais nobres e intensas. O caminho percorrido até aqui permite que se faça algumas considerações e que se estabeleçam algumas verdades: 1) As lavouras não são uniformes; 2) Os mapas de colheita são um instrumento para obtenção dessa informação 9 3) A repetição do acompanhamento da variabilidade da produtividade ao longo dos anos, com diferentes variedades, culturas e toda a influência de clima que muda ano após ano, e de suma importância. 4) Sem a investigação adequada não se pode falar em tratamento localizado em cada mancha do talhão. 5) A elaboração dos mapas e a dosagem diferencial, a campo, são os grandes desafios para a expansão dessas técnicas. 2.3. Gerenciamento por Unidades de Manejo Uma tendência bastante recente e muito provável de ser o caminho do futuro é o gerenciamento por unidades de manejo. Assumindo que as manchas existem e que conhecendo-as podemos melhorar as técnicas de manejo da lavoura, deve-se lançar mão de ferramentas que permitam definir essas unidades. Para isso podem ser utilizados os mapas de produtividade, as fotos aéreas ou videografia em infravermelho, a amostragem de solo em grade e outras técnicas. Definidas essas unidades, passa-se a criar subdivisões virtuais nos talhões que são as bordas dessas unidades que são diferenciadas entre si por algum critério ou fator. Desse ponto para frente as táticas de gerenciamento devem ser mudadas e todos os princípios da agricultura de precisão podem ser aplicados, porém sem tanta sofisticação de equipamentos. 2.4. Amostragem de solo A análise química de solo é uma tentativa de mensuração da quantidade de nutrientes disponíveis às plantas. Tão importante quanto a análise das características químicas e granulométricas do solo é o procedimento que gera as amostras enviadas ao laboratório. Em Agricultura de Precisão, esse conceito está sendo, em boa parte, revisto. 10 Na prática da agricultura pela média, a amostragem é feita com a preocupação de que uma amostra seja representativa de um universo bastante grande. Normalmente se procura caracterizar um talhão ou até a propriedade inteira com uma amostra composta de várias sub-amostras extraídas em um caminhamento aleatório no campo. Ao referirmo-nos a Agricultura de Precisão, devemos pensar em identificar as características do solo com um grau de detalhamento muito maior. É necessário que se tenha uma quantidade de informação suficiente para identificar a variabilidade espacial de cada componente da fertilidade e da textura do solo. A meta é se obter o que denomina-se de mapas de solo. Para isso é necessário um procedimento especial de retirada de amostras e subamostras e também a localização delas em campo, o que não é mais puramente ao acaso. 2.5. Métodos de amostragem de Solo Com a viabilização de novas tecnologias, a aplicação do fertilizante em taxas variáveis e localizadas, passa a ser uma possibilidade real. Esta possibilidade de mudança no método de aplicação vai exigir uma mudança no processo de amostragem do solo buscando-se identificar a variabilidade espacial da fertilidade dentro dos limites do talhão. Para tanto é necessário obter-se um número considerável de amostras em pontos de localização conhecida. Para tanto existem alguns métodos e variações deles para se fazer amostragem. A. Amostragem em grade Esta técnica de amostragem consiste na divisão do talhão, ou propriedade em células (quadriculas), onde se procede a amostragem. Existem diversas formas de se operacionalizar a Amostragem em Grade. 11 A.1. Amostragem pontual Divide-se o talhão em células virtuais, com auxilio de mapas digitais onde se procede a definição do ponto de coleta dentro da célula, também de maneira virtual, no mapa digital. Normalmente se estabelece que o ponto de coleta será o centro da célula para facilitar a navegação, em campo, da equipe de coleta. A.2. Amostragem por célula Está técnica difere-se da anterior apenas pelo fato de não estabelecer um ponto de amostragem fixo dentro da célula de coleta. O tamanho das células é outro ponto a ser considerado, no Cerrado brasileiro, onde as amostras são feitas em talhões de 200, 500 ha, células com 150 m de lado, equivalentes a 0,44 amostras/ha, já representariam um grande avanço. Nos EUA tem sido feitas amostragens entre 1 e 2,5 amostras/ha B. Amostragem regionalizada É um método alternativo à amostragem em quadrículas. Ao invés de se utilizar uma grade amostral, utiliza-se um mapa de solos se a escala permitir, ou mesmo os indicadores de variabilidade como o mapa de produtividade e outros, para selecionar os locais de amostragem. Este método resulta em coleta de amostras em diferentes espaçamentos ao longo do campo, mais relacionados às evidências de algum indicador e menos geométricos. 2.6. Geoestatística Quando uma quantidade muito grande de dados é coletada, como é o caso do mapeamento de colheita, onde são coletados pontos amostrais a cada um ou dois segundos, técnicas de suavização podem ser utilizadas para evidenciar as tendências no mapa. Porém, quando os dados são esparsos, como nas amostragens de solo, precisamos de técnicas de interpolação par produzir mapas dos componentes da fertilidade, ou da textura, por exemplo. 12 Alguns métodos de interpolação são muito comuns em Agricultura de Precisão, como Vizinho mais próximo, Média local, Inverso da distância a uma potência, Contorno, entre outros. A Krigagem é um dos mais flexíveis e complexos métodos de interpolação e extrapolação de valores par quase todos os tipos de dados. Em termos gerais, a Krigagem é o método mais recomendado. No entanto, com grande quantidade de dados pode se tornar um método bastante demorado. Sua utilização requer o tratamento preliminar dos dados através da geração de um modelo de variabilidade espacial denominado de semivariograma. Após a geração deste modelo, a interpolação é feita usando os mesmos princípios dos outros métodos. O semivairograma é um modelo que expressa o quanto um dado fator varia espacialmente com a distância. Para se obter esse modelo em uma área, são calculadas as semivariâncias como uma combinação de todos os pontos amostrais. Do semivariograma extrai-se alguns parâmetros necessários ao entendimento da variabilidade espacial do conjunto de dados. O alcance é a distância a partir da qual a variabilidade não é mais relacionada a distância. O efeito pepita é a variação ao acaso, natural do fator sendo avaliado e a parte plana do gráfico representa a semivariância máxima do conjunto de dados 2.7. Tratamentos Localizados A base de tudo isso está na analise da variabilidade espacial dos fatores de produção, e nesse caso tem sido dada especial atenção àqueles relacionados ao solo. A partir dessa análise as decisões devem ser tomadas para que então se possa fazer a prescrição das operações e aplicação dos insumos de uma forma localizada e com dosagens precisas (Molim, 2001, p.). Segundo Molim, (2001) o princípio de doses com base em demanda localizada tem um forte apelo ambientalista. Os excedentes de fertilizantes e defensivos, especialmente herbicida, são vistos como grandes vilões do 13 desequilíbrio do meio ambiente no mundo moderno. Assim, a aplicação dosada e localizada desses insumos é um avanço significativo na busca de um novo padrão de qualidade na agricultura. No Estado de Mato Grosso tem-se buscado o estabelecimento de um padrão de certificação para o Algodão, o Mato Grosso Cotton Quality, onde um dos parâmetros de avaliação diz respeito à questão ambiental, conforme trecho abaixo: “... o Programa de Certificação da Qualidade do Algodão de Mato Grosso, O Matogrosso Cotton Quality, aberto a todos os produtores interessados, objetivando implementar e dar suporte aos sistemas de controle de qualidade, que serão instalados em todos os setores do agronegócio do algodão, a fim de gerir os processos produtivos da cadeia têxtil, do campo à indústria, que vão desde o desenvolvimento da semente; preparo do solo; abertura de áreas; manejo com defensivos, monitorando seu impacto ambiental; manejo com fertilizantes...” (Simpósio, 2000) As técnicas de aplicação localizada de fertilizantes e de defensivos têm sido as duas áreas de maior concentração de esforços em pesquisa e desenvolvimento tecnológico. Para o manejo da variabilidade de campo, para simplificar, pode-se considerar duas estratégias: controle automático ou por mapa. O controle automático implica em uma ou mais variáveis sendo medidas por sensores e esse sinal controlando o aplicador. Como o sensoriamento e a aplicação são executados ao mesmo tempo, o processo deve ser rápido e preciso para que a dose desejada ou intensidade de interferência da operação seja aplicada no local certo. O sistema de aplicação localizada de insumos ou operação controlada por mapa divide o talhão em isolinhas ou células e a quantidade a ser aplicada varia em função dessas divisões. Para a geração dos mapas de aplicação ou 14 interferência, se faz necessário uma grande quantidade de dados a serem coletados, armazenados e manipulados. Além disso, a precisão depende da proximidade entre os pontos amostrais. O método exige obrigatoriamente o uso de GPS, para localização dos pontos amostrais, demarcação dos subtalhões e para equipar o veiculo aplicador, quando for o caso. Por outro lado o controle por mapas permite planejamento e decisões anteriores à aplicação dos insumos ou operação de intervenção. E possível se planejar a aquisição do insumo e o abastecimento da operação, pois as quantidades a serem aplicadas são previamente conhecidas. 3. RELATÓRIO GERAL O atendimento dos objetivos propostos neste trabalho demandou a realização de diversas atividades. Passa-se neste relatório a descrição das atividades realizadas, na apresentação dos resultados obtidos em cada atividade e sua conseqüente discussão e interpretação. O objetivo principal do projeto foi a obtenção de mapas de variabilidade espacial de atributos do solo, em lavoura de algodão utilizando-se de imagens de satélite como ferramenta para a demarcação prévia de áreas com diferenças no comportamento da cultura em campo. A busca deste objetivo exigiu a obtenção e análise de diversas imagens de satélites, seu processamento e interpretação dos resultados destes processamentos, o que levou a obtenção de mapas que representam, inicialmente, a variabilidade no comportamento espectral da cultura, visto que ao analisar a imagem de satélite a informação disponível diz respeito a quantidade de energia refletida pela cultura, na faixa espectral da imagem em estudo. A primeira atividade desenvolvida foi a obtenção das imagens necessárias. Para este fim foram obtidas as imagens de satélite descritas na Tabela 1. 15 Tabela 1. Imagens de satélite adquiridas para processamento, interpretação e produção de mapas de variabilidade espectral. Satélite/Sensor Órbita/Ponto Bandas Utilizadas Data Aquisição CBERS2/CCD 164/117 2, 3, 4¹ 06-04-2005 CBERS2/CCD 164/117 2, 3, 4¹ 28-05-2005 CBERS2/CCD 165/117 2, 3, 4¹ 26-06-2005 Landsat 5 225/71 3, 4, 5² 16-05-2005 ¹ Banda 2 0,52 a 0,59 µm Banda 3 0,63 a 0,69 µm Banda 4 0,77 a 0,89 µm; ² Banda 3 0,63 a 0,69 µm Banda 4 0,76 a 0,90 µm Banda 5 1,55 a 1,75 µm; Em seqüência a obtenção das imagens de satélite foi realizou-se o georeferenciamento das mesmas, obtendo-se assim uma imagem com coordenadas referentes a um sistema geodésico, o que proporcionou a localização em campo, das áreas marcadas na imagem. Para a visualização das áreas de estudo, foram produzidos mapas imagem com cada uma das imagens obtidas o que se pode verificar nos mapas dos Anexos 1 a 4. Estes mapas se prestam a localização das áreas de estudo, bem como podem ser feitas, a partir deles, algumas observações sobre o comportamento espectral da cultura. No mapa do Anexo 1, cuja imagem foi obtida pelo satélite em sua passagem no dia 06-04-2005, pode ser observado que não existe contraste na tonalidade de verde, o que pode ser observado nas regiões da imagem não cobertas por nuvens. Esta observação se explica pela alta reflectância que o algodoeiro possui em sua fase vegetativa para o comprimento de onda do infravermelho próximo, que no caso se refere a banda 4 no satélite CEBERS2, a qual está associada na imagem, a cor Verde. A cultura do algodoeiro neste trabalho foi semeada no início do mês de Dezembro, estando na data de passagem do satélite, para o mapa do Anexo 1, em pleno desenvolvimento vegetativo o que proporcionou uma alta reflectância da cultura não havendo portanto nenhuma desuniformidade visível na área nesta data. No mapa do Anexo 2, cuja imagem foi obtida pelo satélite no dia 28-052005, pode ser observado que existem diferenças de tonalidade principalmente 16 observadas na coloração verde que corresponde a Banda 4 do Sensor utilizado, a qual é utilizada para destacar a cobertura vegetal do terreno. Essa revelação de desuniformidade visível na área permite concluir que existe diferença de comportamento espectral da cobertura vegetal da área de estudo, que no caso se refere a cultura do algodoeiro. Considerando que cada talhão possui a mesma variedade plantada na mesma data e submetida aos mesmos tratos culturais seria de se esperar que não houvesse nenhuma desuniformidade com relação ao comportamento espectral do alvo, no caso a cultura. A possibilidade da observação descrita, se deu devido ao fato de que as folhas interagem com a radiação de forma diferente conforme a cultura avança em seu ciclo rumo a maturidade. Conforme se pode verificar no gráfico da senescentes é menor principalmente no a reflectância de folhas infravermelho próximo, que corresponde a banda 4 tanto no satélite CEBERS quanto no Landasat 5, o que acaba por se apresentar na imagem como pixels de tons de cinza mais escuros. Como o dossel apresenta o efeito aditivo de reflectância a presença de quantidade considerável de folhas em processo de senescência, vai influenciar a imagem de satélite apresentando áreas mais escuras onde houver maior quantidade de folhas em processo de senescencia. A senescência de folhas é um processo natural no amadurecimento de qualquer planta, portanto não representa por si, um problema na cultura. No entanto se parte de um talhão que deveria apresentar uniformidade total começa a entrar na fase de maturação antecipadamente, em relação ao restante da área pode se tratar de algum tipo de problema que atinge especificamente aquela área do talhão. Está maturação diferenciada pode estar relacionada a diferenças de disponibilidade de nutrientes no solo o que estaria interferindo no metabolismo das plantas. Neste caso se passou a próxima etapa deste trabalho que foi a elaboração das Imagens NDVI, as quais por possuírem correlação com o índice de área foliar da cultura, foi escolhida como base para análise do comportamento espectral do algodoeiro na área de estudo, e conseqüente elaboração de mapas de variabilidade. 17 3.1. Produção de imagens NDVI Após aquisição e georeferenciamento das imagens foi calculada a imagem NDVI da área de estudo a partir das imagens em todas as datas. As imagens obtidas encontram-se nos Anexos 5 a 8. As imagens NDVI apresentam correlação com o Índice de Área Foliar sendo portanto um indicador mais apropriado para a confecção dos mapas de variabilidade. A observação da imagem NDVI, do dia 06-04-2005, confirma os resultados discutidos na secção anterior. Não foi possível determinar contrastes na reflectância na área da cultura. Os contrastes apresentados na imagem referem-se as regiões cobertas com nuvens, as quais não representam diferenças devido ao comportamento espectral da cultura. A imagem NDVI obtida de imagens do satélite Landsat 5, Anexo 8, não apresenta diferenças em relação aos NDVI obtidos apartir de imagens do Satélite CEBERS2, o que representa equivalência entre as informações obtidas dos dois satélites. Neste caso se passou a próxima etapa deste trabalho que foi a elaboração do mapa de variabilidade, o qual representa um mapa de investigação de problemas em campo, especificamente neste caso problemas relacionados ao solo da área de estudo. 3.2. Produção de mapas de variabilidade. O mapa de variabilidade principal foi produzido a partir da interpretação da imagem NDVI do dia 28-05-2005, Anexo 6, em conjunto com a interpretação do Mapa Imagem (Anexo2). Este mapa é apresentado no Anexo 9. O referido mapa apresentou uma demarcação de 3 regiões distintas no talhão Gavião, 3 no talhão Jacaré e 4 regiões no talhão Galo. Estas regiões foram marcadas por meio de linhas confeccionadas no Software SPRING 4.1, sobre as imagens NDVI e RGB Georeferenciadas, obtendo-se portanto linhas compostas por pontos com coordenadas no Sistema UTM. Estas linhas foram exportadas para 18 um formato adequado a utilização no Software GPS – Track Maker, de onde foram exportadas para um aparelho GPS, o qual foi utilizado para localização das áreas de coleta de amostras de solo em campo. A classificação das sub-áreas demarcadas no mapa de variabilidade foi realizada arbitrariamente levando-se em consideração a intensidade visual dos tons de cinza distinguíveis na imagem NDVI, sendo apontados alguns detalhes, como a mancha Galo-M3 e a Gavião M2, que foram demarcadas com auxilio da interpretação do Mapa Imagem (Anexo2). Este critério foi adotado por que em geral é o que permite a demarcação de áreas de maneira mais detalhada, e em coerência com a realidade das operações de campo, tanto no que tange aos procedimentos de coleta de amostras de solo, como quanto aos procedimentos futuros de intervenção. Na utilização de interpretação visual é possível contar com a experiência do analista e também com a participação dos profissionais diretamente envolvidos com as operações de campo na fazenda, como consultores, gerentes, técnicos e proprietários das áreas que, devido ao profundo conhecimento do histórico das áreas podem dar grande contribuição na interpretação das imagens, principalmente o mapa imagem, colorido. Foram também adotados outros processos de obtenção de mapas de variabilidade, sendo estes procedimentos automatizados. Foi produzido um mapa a partir do processo de fatiamento dos valores de cinza dos pixels da imagem NDVI, realizado pelo Software SPRING 4.1, e é mostrado no Anexo 10. Ao se observar este mapa, e compará-lo ao mapa de variabilidade obtido por análise visual, pode ser constada uma equivalência das áreas marcadas no Talhão Jacaré. No entanto nos talhões Galo e Gavião, a técnica do fatiamento foi menos sensível às diferenças, demarcando uma quantidade menor de diferentes áreas. Esta diferença favorece a decisão de adotar o mapa obtido por interpretação visual, visto que apresenta maior número de áreas a serem amostradas. Como o aumento de duas áreas de coleta representa apenas duas amostras a mais, não sendo significativo o aumento de custo e de esforço de coleta, é vantajosa sua investigação, pois são de tamanho considerável, para os padrões da cultura do algodoeiro, e seria muito mais danoso deixar de 19 interferir em uma área que necessita de interferência do que investigar a área e constatar apenas a não necessidade desta interferência. Além do mapa de Fatiamento, foi realizada uma análise geoestatística dos valores de cinza dos pixel da Imagem NDVI. Os resultados desta análise estão descritos nos gráfico da Figura 1. Pode ser observado que os dados tiveram ajuste a um modelo geoestatístico, com coeficiente de determinação de 92,2 %, o que representa um ajuste significativo. O gráfico da Figura 2, plotando os dados observados contra os dados estimados pelo modelo geoestatistico, serve para avaliar a adequabilidade do modelo, pois quanto mais este gráfico se ajustar a uma reta, melhor será a adequabilidade do modelo de estimativa dos valores obtido. No caso pode ser observado pelo gráfico que houve uma adequabilidade elevada do modelo obtido. Variograma isotrópico Semivariância 128 96 64 32 0 0.00 855.10 1710.21 2565.31 3420.41 Distância (h) Exp. (Co=26,5; Co+C=133,6; a=1140,14; r2=0,922; SQR=4854; C/(Co/C)= 0,802) Figura 1. Semivariograma obtido da análise geoestatística dos valores de cinza de uma imagem NDVI, obtida de imagens de satélite do dia 28-05-2005, para os Talhões Gavião, Jacaré e Galo, da Fazenda Tucano, Campo Verde-MT. Dados observados Pixel 20 223.000 210.500 198.000 185.500 173.000 173.000185.500198.000210.500223.000 Dados estimados Pixel Coef Reg = 1.047 (SE = 0.002, r2 =0.959, y inter = -9.878, SE Pred 1.761) Figura 2. Plotagem dos valores observados contra os valores estimados pelo Modelo obtido na análise geoestatística dos valores de cinza de uma imagem NDVI, obtida de imagens de satélite do dia 28-05-2005, para os Talhões Gavião, Jacaré e Galo, da Fazenda Tucano, Campo Verde-MT. A obtenção de modelo adequado permitiria estimar os valores de cinza em uma determinada posição dentro da área de estudo com alta confiabilidade. No entanto na prática de uso na agricultura, é necessário que se tenha um mapa destes valores e que se possa, deste mapa, selecionar áreas com diferenças e localiza-las no campo, a fim de se proceder as intervenções necessárias. Com este intuito, após a análise geoestatística foi confeccionado o mapa resultante da Krigagem destes dados que se encontra no gráfico da Figura 3. Pode ser observado neste mapa que a metodologia distinguiu sub-áreas de forma semelhante a técnica do fatiamento. Valendo aqui as mesmas considerações feitas quanto a referida técnica. 21 Pixel 8314000 8313500 8313000 8312500 741000 742000 743000 744000 222 218 214 210 206 202 198 194 190 186 182 178 174 Figura 3. Mapa de Krigagem, obtido da análise geoestatística dos valores de cinza de uma imagem NDVI, obtida de imagens de satélite do dia 28-05-2005, para os Talhões Gavião, Jacaré e Galo, da Fazenda Tucano, Campo Verde-MT. A partir dos dados mostrados pode-se considerar que a utilização de técnicas automatizadas tende a fornecer, informações semelhantes, o que pode ser observado comparando-se os mapas obtidos por Fatiamento e por Krigagem, ambos produzidos a partir da imagem NDVI. O mapa de variabilidade utilizado para investigação de campo, apresenta uma área a mais no talhão galo e uma área a mais no talhão gavião. Esta área foi incluída na investigação pois pode ser distinguida das demais quando se analisa a imagem colorida (Mapa Imagem (Anexo2)), que é formada simultâneamente por três bandas de imagem de satélite. A decisão sobre qual mapa utilizar para o estudo das áreas deve seguir critérios de adequação as condições de trabalho em campo. Não tem sentido prático a investigação de mancha de área muito reduzida. Também não se deve desprezar o estudo de áreas consideráveis por economia de recursos com o processo de análise de solo, pois isso pode resultar em um tratamento insuficiente da área e conseqüente perda de eficiência da metodologia. Além do mais esta técnica já esta proposta como uma técnica capaz de simplificar o processo de análise de solo, em relação aos procedimentos de mapeamento da fertilidade do solo, que são geralmente muito dispendiosos. 22 3.3. Considerações sobre custo do processo de investigação Com relação ao custo de amostragem e análise de solo deve-se considerar como base o que se preconiza sobre o mapeamento de fertilidade do solo da Agricultura de Precisão Clássica, que tem sido feito com um mínimo de 1 amostra para cada 10 hectares. Neste caso na área deste projeto deverse-ia coletar 40 a 45 amostras. No caso do uso de imagens como préselecionador de subáreas de comportamento diferenciado da cultura, esta coleta foi reduzida para 10, o que se pode considerar uma economia razoável de esforço de coleta e de recursos financeiros investidos. Com relação ao custo de amostragem e análise de solo deve-se considerar como base o que se preconiza sobre o mapeamento de fertilidade do solo da Agricultura de Precisão Clássica, que tem sido feito com um mínimo de 1 amostra para cada 10 hectares. Neste caso na área deste projeto deverse-ia coletar 40 a 45 amostras. No caso do uso de imagens como préselecionador de subáreas de comportamento diferenciado da cultura, esta coleta foi reduzida para 10, o que se pode considerar uma economia razoável de esforço de coleta e de recursos financeiros investidos. Com relação a utilização da análise visual ou automatizada, pode ser observado que a análise automatizada reduziria as coletas para 8 áreas, o que se pode considerar uma redução insignificante diante da possibilidade de se excluir informação importante sobre as áreas que não seriam amostradas, logo se pode recomendar que se adote o mapa mais detalhado, obtido pelas duas técnicas em conjunto. 23 3.4. Fotografias aéreas não convencionais 3.4.1. Calibração da Câmera Digital de Pequeno Formato A. Distorções Entre os vários tipos de aberrações geométricas causadas pelo formato das lentes que compões o sistema de lentes da câmera, a única que afeta a posição dos objetos imageados é a distorção (TOMMASELLI, 2000). Há dois tipos, a distorção radial simétrica e a distorção descentrada. B. Distorção radial simétrica A distorção radial simétrica ocorre devido à refração sofrida por um raio de luz ao atravessar uma lente e afeta regularmente os pontos da imagem, a partir do ponto principal de simetria (TOMMASELLI, 2000). Isso ocorre devido às lentes serem fabricadas numa forma circular (SILVA, 2002). A Figura 2 mostra um raio de luz que antes de atravessar a lente, forma um ângulo α com o eixo ótico, ao atravessá-la forma um ângulo α+δα, causando um deslocamento δr na posição da imagem. r δα α x α c Figura 2 – Representação simplificada da distorção radial simétrica (ANDRADE, 1998). 24 C. Distorção Descentrada A distorção descentrada é causada pelo não–alinhamento dos eixos ópticos dos componentes da objetiva de uma câmera (TOMMASELLI, 2000), sendo composta pelas distorções tangencial e radial assimétrica (SILVA, 2002). A distorção descentrada não é modelada freqüentemente porque sua contribuição é muito menor que distorção de lente radial (EOS, 1999). Ela é necessária somente para medidas de alta precisão. Muitas máquinas fotográficas métricas só vêm com os parâmetros de distorção radiais e geralmente fixam os parâmetros descentrados P1 e P2 para zero. Para estes parâmetros foi calibrada uma câmera digital de pequeno formato Sony modelo F717. Como a câmera não é métrica, foi necessário determinar suas distorções radiais e descentradas, ou seja, realizar sua calibração. Para isso foi utilizado o método das Câmeras Convergentes. Para este método é necessário apenas um campo de calibração, que pode ser uma parede com alvos de posição conhecida. Para este trabalho foi utilizado o campo de calibração existente na parede externa do ginásio poliesportivo da Universidade Federal de Viçosa. As coordenadas dos alvos foram obtidas através de uma interseção avante, medidas com dois teodolitos, obtendo-se as coordenadas X, Y,Z. De posse de todas as coordenadas, foi feita uma translação dos eixos para um ponto escolhido como nova referência, considerando-se os eixos paralelos, orientados nas mesmas direções e sem deformações. Para cada conjunto foram obtidas 12 fotografias do campo de calibração, divididas em três posições em relação à parede: 4 à esquerda, 4 no centro e 4 na direita, aplicando em cada uma das 4 fotografias, um ângulo de rotação diferente, ou seja, uma sem rotação (0º), outra rotacionada em 90º (no sentido anti-horário), outra em 180º e outra em 270º (90º no sentido horário) (Tabela 1). 25 Tabela 2. Posição das fotos do campo de calibração da UFV FOTO POSIÇÃO ÂNGULO FOTO POSIÇÃO ÂNGULO 1 Esquerda 0º 7 Centro 180º 2 Esquerda 90º 8 Centro 270º 3 Esquerda 180º 9 Direita 0º 4 Esquerda 270º 10 Direita 90º 5 Centro 0º 11 Direita 180º 6 Centro 90º 12 Direita 270º Foram lidos 62 pontos em cada foto, com duas repetições para obter média e desvio padrão, totalizando 4.464 leituras, determinando as coordenadas X e Y de cada ponto da imagem. As leituras foram realizadas no programa Geomatica FreeView. O processamento foi realizado em programa desenvolvido pelo Departamento de Geodésia da UFPR, em plataforma MATLAB, que utiliza o método das Câmeras Convergentes. Determinações Obtidas Distância Focal Calibrada : C’ = 35,977 mm +/- 0,041 mm 3.4.2. Curva de Distorção Radial Simétrica A curva representada no gráfico abaixo, mostra que a distorção radial simétrica aumenta de acordo com o afastamento do ponto principal, porém apresenta uma estabilidade a partir de 30 mm para valor próximo de 0,25 mm. Isso representa que todos os erros a partir desta distância serão semelhantes. Como o tamanho do pixel na matriz do CCD da câmera é de cerca de 15 µm1, a não compensação da distorção radial simétrica, ocasionará um erro de cerca de 17 pixels. Considerando a resolução geométrica de 0,42 metros, obtida no presente levantamento aerofogramétrico, isso representou aproximadamente 7 metros no terreno, erro que não influencia significativamente as medidas e demarcações a serem realizadas a campo utilizando a fotografia como referência. 1 Valor estimado, pois o tamanho físico do pixel do scanner SprintScan 45, pois a Polaroid não fornece este dado. Este é considerado um valor comum entre os scanner com resolução até 2500 dpi. 26 Figura 4. Curva de Distorção Radial Simétrica O gráfico vetorial de distorção radial simétrica mostra que existe uma distribuição quase que regular da distorção nos extremos da imagem, sendo um pouco mais concentrada ao longo das coordenas X quando comparada com o eixo Y (Figura 5). Pode-se verificar no gráfico vetorial da Figura 6, o comportamento da distorção descentrada. A distorção descentrada compensaria um pouco a distorção radial simétrica ao longo do eixo Y, levando ao aumento da distorção na parte inferior do eixo de X. Com os valores do ponto principal (x0 e y0) negativos, o centro da projeção está translocado um pouco a esquerda inferior do centro da imagem O procedimento de calibração da Máquina fotográfica mostra que sua utilização para obtenção de fotografias aéreas mantém a integridade da informação em níveis aceitáveis mesmo sem a utilização de procedimentos de correção matemática das distorções provocadas pela disposição e forma de seu sistema focal. 27 Figura 5. Gráfico vetorial de distorção radial simétrica Figura 6. Gráfico vetorial de distorção descentrada 28 3.4.3. Obtenção de Fotografias Aéreas O procedimento para obtenção das imagens aéreas foi divido em 3 etapas: 1) Vôo aerofogramétrico para obtenção das fotografias aéreas da áreas de estudo; 2) Obtenção de imagens aéreas pela confecção do mosaico das fotografias e 3) georeferenciamento das imagens aéreas; A. Vôo aerofogramétrico Para realização do vôo aerofotogramétrico foi necessário a definição prévia das linhas de vôo, altura de vôo e velocidade da aeronave. Com base na altura de vôo definida e de posse da distância focal calibrada da máquina fotográfica pode-se calcular a escala média das fotografias obtidas através da equação: e= f Equação 1 h Esta informação permite o cálculo de recobrimento da área de cada foto, que vai definir, em conjunto com a velocidade da aeronave, o tempo de disparo automático da fotografia. Para o seguinte trabalho a definição da área de vôo foi feita com base na localização dos talhões de estudo em uma imagem de satélite, georeferenciada e também no contorno do talhão, feito em campo com o auxilio de um aparelho GPS de navegação. Ficou estipulado um quadro de 2,4 X 5,0 Km, abrangendo todos os talhões como área de vôo. A utilização da Equação 1, definiu a escala da fotografia em: e= f 0,035977 1 1 ⇒e= ⇒e= ⇒e~ = ⇒ 1 : 28000 h 1000 27795,53 28000 Considerando a área do CCD da câmara que equivale a um filme de 35mm que possui 36 mm de largura aproximadamente teremos, por regra de três: 29 1 28000 36 X x = 28000 x36 ⇒ x = 1008000mm ⇒ x = 1008m Os procedimentos de obtenção de fotografias aéreas recomendam um recobrimento de 60% na linha de vôo e de 30 a 40% entre linhas de vôo, para obtenção de estereoscopia. Não é objetivo de trabalho a obtenção de pares estereoscópicos, no entanto a necessidade de assegurar a cobertura da área leva ao cálculo de recobrimento das linhas de vôo em 30% aproximadamente. A Figura 7 mostra de maneira simplificada as linhas de vôo, e as faixas de recobrimento, utilizadas. Como foram traças sobre imagem georeferenciada da área de recobrimento aéreo, foi possível exportar as linhas traças para um aparelho GPS de navegação, o qual foi utilizado pra guiar o vôo e as manobras de contorno. Figura 7. Esquema das linhas de vôo utilizadas com recobrimento de 30% entre as linhas. 30 Outro ponto que deve ser levado em consideração no planejamento de vôos aerofogramétricos não convencionais, como o proposto neste trabalho, é a utilização de aeronaves de aluguel, cujos pilotos geralmente não tem costume de voar com atenção refinada para os rumos de vôo. No caso de obtenção de aerofotos as linhas de vôo tem que ser muito precisas e muitas vezes os pilotos tem dificuldades em navegar com minimização de variações na linha de vôo por essas serem muito curtas em relação as linhas que eles estão habituados a descrever. Para se reduzir problemas com relação a esta variável, se realiza manobras a pelo menos 10 km fora da área de início dos disparos das fotografias. Para a cobertura da área de estudo foram necessárias 3 linhas de vôo com 16 fotografias cada linha, seguindo-se as observações acima descritas. B. Obtenção de imagens aéreas pela confecção do mosaico das fotografias O mosaico das Fotografias aéreas foi confeccionado utilizando o software PanaVue Image Assembler 2.12 Trial Version. Este software possibilita a mosaicagem de imagens apartir da localização de feições comuns de forma simplificada e sem correções de distorção de lentes. Este procedimento esta de acordo com a proposta deste trabalho de obtenção simplificada e de baixo custo de imagens de áreas agrícolas para estudo do comportamento das plantas cultivadas a fim de se estabelecer, quando possível relação deste comportamento com a distribuição de parâmetros de fertilidade do solo. A Figura 8, ilustra o procedimento para obtenção de mosaico, utilizando o referido software. As marcas verdes observadas representam feições do terreno localizadas em duas fotos tiradas na seqüência de vôo. O software utilizará estes dois pontos como referência para unir as duas fotos em uma única imagem. Deste modo se prossegue para todas as fotografias obtidas. 31 O resultado deste processamento será uma imagem para cada talhão da área de estudo, os quais serão georeferenciados separadamente, para obtenção dos mapas imagem. Figura 8. Tela do PanaVue durante o procedimento de mosaicagem de fotos aéreas. 3.4.4. Georeferenciamento das imagens aéreas Após mosaicadas as imagens aerofotogramétricas, foram submetidas a procedimento de georeferenciamento no Softaware Spring 4.1, conforme ilustrado na Figura 9. As feições comuns identificáveis entre as imagens aéreas e a imagem de satélite previamente georeferenciada serviram de pontos de controle para que o software calculasse as coordenadas dos pixel da imagem aérea tornando-a deste modo uma imagem métricamente referenciada ao sistema de coordenadas UTM Datum SAD 69. 32 Estas imagens foram plotadas nos mapas dos Anexos 11 e 12, onde se pode ver os mosaicos conseguidos para os talhões Gavião e Galo. O mosaico para o talhão Jacaré, sofreu danos por defeito em sistema de armazenamento de dados, por ora irreparáveis, e não consta deste relatório. A análise das fotografias aéreas obtidas permite observar diferenças nos talhões apresentados. No caso do talhão Gavião, existe uma nítida diferença entre duas áreas, com estádio de desenvolvimento bem diferenciado. Por se tratar de área próxima a uma nascente, em que parte dos solos tem influência hidromórfica, espera-se que a diferença observada foi devido a diferença de regime hídrico do solo. No caso do Talhão Galo, pode ser observadas diferenças bastante similares as demarcadas na imagem de satélite, o permite considerar a fotografia aérea como uma alternativa interessante para o estudo das condições da cultura, condições essas que podem estar correlacionadas a atributos do solo. Devido ao fato da fotografia aérea fornecer maiores detalhes visuais, é de se esperar resultados interessantes, se utilizada para o mapeamento de talhões com problemas que apresentem áreas pequenas, não distinguíveis adequadamente pelas imagens de satélite, e que determinem grande contraste com o restante da cultura. Um exemplo interessante seria o mapeamento de reboleiras provocadas por ataque de doenças causadas por fungos de solo e nematóides, ou ainda ácaros de importância para a cultura. Nestes casos temos reboleiras de tamanho reduzido e grande contraste entre as áreas afetadas e as áreas sadias. Outra vantagem da fotografia aérea é a possibilidade de se determinar o momento da coleta, evitando-se imprevistos com relação a condições do tempo, no momento de obtenção das imagens. Uma dificuldade a ser destacada para o uso de fotografias aéreas não convencionais, principalmente, se deve ao fato da informação captada pela máquina fotográfica comum ser do tipo Pancromática, ou seja, está em uma faixa ampla do Espectro de radiação. No caso dos sensores orbitais utilizados existe uma divisão de faixas mais estreitas do espectro para as quais os alvos respondem de modo muito diferente. Na fotografia aérea a única distinção 33 possível é aquela que pode ser captada pelo olho humano, e para o olho humano a distinção de detalhes numa distância de 1000 m, como a utilizada no vôo deste trabalho, pode reduzir a eficiência do processo de análise das imagens, principalmente se o estádio da cultura for intermediário entre a maturidade e o período vegetativo inicial. p1 p1 p2 p2 Figura 9. Procedimento de aerofotogramétricas georeferenciamento obtidas por das fotografias imagens aéreas não convencionais Outro aspecto positivo da utilização de imagens de satélite, é a presença da Banda 4, que registra a resposta dos alvos em relação à radiação infravermelha, que tem se mostrado interessante para o estudo de populações vegetais. Para o caso de fotografias aéreas não convencionais existem possibilidades de utilização, tanto de equipamento multiespectral, muito mais caro no entanto. 34 3.4.5. Custos dos trabalhos de levantamento aéreo Um componente interessante no comparativo entre as técnicas estudadas é o custo. Sem anotações de valores podem ser tecidas algumas considerações sobre custos. O custo envolvido no esforço de coleta e análise de solo é equivalente qualquer das técnicas que utilize imagens, seja de satélite, seja por meio de aerofotos. Há um aumento considerável no entanto, quando se considera a possibilidade de utilizar o mapeamento de solo. Considerando como exemplo os trabalhos realizados para se obter um mapa de solo da área estudada seriam necessárias, cerca de 50 amostras de solo. Considerando a técnica de coleta utilizada, que considera a coleta em duas profundidades, 0-10 e 1020cm, teríamos 100 análises. Considerando um custo em torno de R$ 40 reais para as coletas seriam necessários R$ 4.000,00 reais em custo de análises de laboratório. Utilizando-se mapeamento por imagem de satélite foram retiradas 10 amostras, por duas profundidades, totalizando 20 amostras a um custo de R$ 800,00. Considera-se ainda a utilização de mão-de-obra da fazenda o que não envolve custo adicional para o esforço de coleta. No entanto para a coleta de 100 amostras, com um mínimo de rigor, seria necessária a contratação de mão-de-obra auxiliar, ou contratação dos serviços de empresa especializada, que estaria procedendo a coleta, dentro do pacote tecnológico oferecido. Os custos para a obtenção das imagens são diferenciados. No caso das Imagens CBERS-2, não há custo, pois as mesmas são disponibilizadas pelo site do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais-INPE, por meio da INTERNET, no endereço, http://www.dgi.inpe.br. As imagens do Satélite Landsat geram custo de R$ 1000,00 cada cena, que abrange uma área de 185 x 185 Km, sendo portanto possível a diluição deste custo entre vizinhos, visto que a área de abrangência de cada imagem é regional. No caso da obtenção de fotografias aéreas, embora os procedimentos preconizados neste trabalho sejam bastante simplificados, e até rústicos em alguns aspectos, há um custo maior a ser computado. 35 Para o presente trabalho foram necessárias cerca de 2,8 horas de vôo, a um custo de R$ 850,00 cada, totalizando R$ 2.380,00. A utilização de praticamente 3 horas de vôo, foi devido a necessidade de ser repetido o vôo, que numa primeira tentativa apresentou falha no recobrimento da área, e teve que ser refeito. Considerando então a necessidade de cerca de 1,5 horas de vôo, teríamos uma custo de R$ 1.275,00. Existe a possibilidade de ser reduzido este custo com a alteração da altura de vôo para 1.500 ou 2.000 m o que aumentaria a abrangência da fotografia. Além das horas de vôo, existe a necessidade de se mosaicar e georeferenciar as imagens. Este procedimento envolve profissionais mais especializados, e equipamento de informática mais sofisticado que para o trabalho com imagens de satélite, o acaba elevando muito o custo das mesmas. Para este trabalho foram consumidas cerca de 30 a 40 horas de trabalho na mosaicagem das fotos, considerando a terceirização de um serviço como esse, se arcaria com aproximadamente R$ 1.200,00 por talhão, incluindo o georeferenciamento e produção dos mapas, o que resultaria em um custo de cerca de R$ 3.600,00, aproximadamente. Os custos apresentados são estimados com base no dispêndios deste trabalho, no entanto na área geonegócios os preços geralmente são estabelecidos por critérios particulares a cada caso/cliente, não sendo portanto possível determinar com exatidão os custos envolvido. O que foi apresentado seria aproximadamente o que se conseguiria, caso o produtor tivesse interesse em realizar o trabalho em sua propriedade. 36 3.5. Mapas de disponibilidade de nutrientes, Diferenças texturais e intervenção. Nos Gráficos da Figura 10, pode ser observada a disponibilidade de Ca+Mg e Mg, bem como a Saturação por Bases, encontradas em cada mancha demarcada nos talhões de estudo da Fazenda Tucano, na profundidade de 0-10 cm. Podemos observar que existem diferenças marcantes entre as subáreas demarcadas a partir da análise de imagens. Está diferença por si, já demonstra a grande importância e utilidade prática do método aqui apresentado. Com este resultado fica demonstrado que houve uma verificação adequada de diferenças em cada talhão. A partir desses dados deve-se proceder a uma análise da possibilidade de intervenção no programa de fertilização da área investigada. M0 M1 M2 M3 M0 3,80 M1 M2 M3 1,40 3,70 1,20 3,60 1,00 3,50 3,40 0,80 3,30 0,60 3,20 0,40 3,10 0,20 3,00 0,00 2,90 Galo Gavião Galo Jacaré Gavião (a) Jacaré (b) M0 M1 M2 M3 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Galo Gavião Jacaré (c) Figura 10. Gráficos com a disponibilidade média de Ca+Mg (a), Mg (b) e Saturação por Bases (c), em três talhões com a cultura do algodoeiro, profundidade 0-10 cm, na Fazenda Tucano. Campo Verde-MT. 37 Na Figura 12, observam-se os valores dos nutrientes para a profundidade de 0-20cm. M0 M1 M2 M3 M0 60,00 1,20 50,00 1,00 40,00 0,80 30,00 0,60 20,00 0,40 10,00 0,20 0,00 M1 M2 M3 0,00 Galo Gavião Jacaré Galo Gavião (a) Jacaré (b) M0 M1 M2 M3 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Galo Gavião Jacaré (c) Figura 11. Gráficos com a disponibilidade média de Ca+Mg (a), Mg (b) e Saturação por Bases (c), em três talhões com a cultura do algodoeiro, profundidade 10-20 cm, na Fazenda Tucano. Campo Verde-MT. Mantendo coerência com a proposta deste trabalho de realizar uma intervenção de custo menor que o da agricultura de precisão, sem, no entanto prescindir de um melhor gerenciamento dos talhões agrícolas será feito um conjunto de sugestões de intervenção para os elementos que geralmente são trabalhados com adubações de correção. Estaremos, portanto sugerindo aplicações corretivas de Calcário, e Fósforo, conforme os resultados das análises, e as demarcações de subáreas conseguidas com o auxilio do Sensoriamento Remoto. Fica salientado que esta recomendação é apenas sugestiva, pois a recomendação de intervenção no programa de fertilização de áreas em 38 propriedade produtivas deve ser realizada pela equipe de Gerência em conjunto com as consultorias que realizam o acompanhamento histórico de produção nas áreas de interesse. O gráfico da Figura 12, representa os resultados dos cálculos da necessidade de calagem para cada mancha identificada pelo levantamento. Houve grande variação na quantidade de calcário necessário para corrigir cada mancha, confirmando de maneira prática a adequação do método utilizado. M0 M1 M2 M3 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Galo Gavião Jacaré -0,2 -0,4 Figura 12. Necessidade de Calcário, conforme calculado pelo Método da Saturação por Bases, com correção do PRNT para 80%. Em t/ha. Fazenda Tucano, Campo Verde-MT. Os valores apresentados na Tabela 3, são aproximações que, podem a nível de fazenda sofrer correções práticas a fim de adequar a operacionalidade das máquinas e a qualidade do calcário disponível. Considerando os gráficos das Figura 10 e 12, observa-se que o teor de Magnésio está abaixo de 1,0 cmolc/dm³, na maioria das subáreas. A disponibilidade de Mg é importante no metabolismo do Algodoeiro e ocorre encurtamento do ciclo da planta podendo estar relacionado com as diferenças encontradas na imagem quanto a redução de área foliar mais intensa em algumas subáreas, o que denota um amadurecimento antecipado. Consultores da área de fertilidade do solo com 39 larga experiência com a cultura do Algodoeiro nas condições edafoclimáticas do Estado de Mato Grosso, têm recomendado teor de magnésio em torno de 1,0 cmolc/dm³, como nível crítico para a obtenção de altos rendimentos da cultura. Diante das considerações apresentadas a calagem nas subáreas deverá ser realizada com calcário dolomítico, a fim de elevar os teores de Mg. Estariam dispensadas do calcário dolomítico as subáreas M0 e M1 do talhão Galo, a subárea M2 do talhão Gavião e as áreas que não necessitarem de calagem. Tabela 3. Recomendação prática de calagem para as subáreas identificadas, nos talhões Galo, Jacaré e Gavião, da Fazenda Tucano. Campo Verde-MT Talhão Galo Jacaré Gavião Calcário (t/ha) PRNT 80% Subárea M0 750 M1 0 M2 850 M3 750 M0 0 M1 500 M2 0 M0 1400 M1 750 M2 1200 Há que se salientar que não é objetivo deste trabalho a recomendação de intervenção na área de estudo. Esta prática deve ser feita pelos gerentes e consultores da Fazenda, visto que sua experiência e conhecimento do histórico das áreas são indispensáveis para a melhor condução destas atividades. O Anexo 13 mostra os resultados da recomendação de calagem em forma de mapa. A parte vetorial deste mapa pode ser transferida para um GPS de navegação o que permite a demarcação das áreas que receberão o corretivo com a utilização de uma grade, o que permite a distribuição das quantidades dentro das subáreas sem grandes dificuldades operacionais em campo e com boa precisão no trabalho. 40 3.5.1. Considerações sobre os teores de Fósforo (P) A recomendação de Fósforo depende diretamente dos teores de argila existentes na área. Para isso deve-se considerar a caracterização textural das subáreas representada na Figura 13. Todas as subáreas amostradas estão na mesma faixa de textura considerando tabela de Ribeiro et al., 1999, que apresenta os teores críticos para fósforo conforme apresentados na Tabela 4. 90 80 70 60 50 40 30 Jacaré M2 20 Jacaré M1 Jacaré M0 10 Galo M3 0 Areia Galo M2 Silte Argila Figura 13. Teores de argila nas subáreas dos talhões Galo e Jacaré, da Fazenda Tucano. Campo Verde-MT Considerando as condições descritas pode ser recomendada a adubação com Fósforo para equilibrar as condições nutricionais dos talhões. A Figura 14 mostra o gráfico de disponibilidade de Fósforo para as subáreas dos talhões em estudo. 41 M0 M1 M2 M3 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Galo Gavião Jacaré Figura 14. Disponibilidade média de fósforo, para as subáreas dos talhões Galo, Gavião e Jacaré, Fazenda Tucano. Campo Verde-MT. De acordo com as informações da Tabela 4 e da Figura 13, podemos classificar as subáreas determinadas e apresentar as recomendações de adubação fosfatada para cada uma, seguindo as recomendações encontradas em Ribeiro et al., 1999. Tabela 4. Classes de interpretação da disponibilidade para o fósforo de acordo com o teor de argila do solo. Adaptado de Ribeiro et al. 1999. Característica Muito Baixo Argila (%) 15 – 35 ≤ 6,6 Baixo Classificação Médio Bom (mg/dm³) Fósforo disponível (P) 6,7 – 12 12,1 – 20,0 20,1 – 30,0 Muito Bom > 30,0 Voltamos a salientar que a recomendação de programas de fertilização deve ser realizada em conjunto pela equipe técnica da empresa. A Tabela 5 mostras a classificação e as recomendações de adubação para fósforo. 42 Tabela 5. Talhão Galo Gavião Gavião Jacaré Sugestão de adubação Fosfatada de Manutenção conforme Tabela de Ribeiro et al., 1999. Classe de Interpretação Subárea (P2O5) Todas Bom M0 e M2 Médio M1 Bom Todas Muito Bom Adubação Kg de P2O5/ha 40 70 40 - 3.5.2. Considerações sobre produtividade A produtividade nas subáreas foi estimada por meio de colheita manual de 10 pontos de 3,6 m², distribuídos aleatóriamente dentro das manchas. A amostragem de produtividade foi conduzida no Talhão Jacaré, e os resultados obtidos se encontram na Figura 15. è visível a diferença de produtividade existente na subárea M1, no entanto a análise estatística não foi sensível a está diferença. Existe, no entanto uma indicação de que a influência foi suficientemente forte para reduzir a produtividade nesta área. Considerando que a cultura do algodoeiro consome grande quantidade de recursos investidos, vale a pena se intervir nas áreas a fim de se buscar uma melhora produtiva e consequentemente um aumento da eficiência econômica da atividade. 43 305 Produtividade (@/ha) 300 295 290 285 280 275 M1 M2 M0 Figura 15. Produtividade média estimada nas subáreas do talhão Jacaré, Fazenda Tucano. Campo Verde-MT. 44 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Serviço Nacional de Levantamento e Conservação de Solos. Rio de Janeiro, RJ. Manual de métodos de análise de solo. Rio de Janeiro, 1979. MOLIN, J. P. Agricultura de precisão: o gerenciamento da variabilidade. Piracicaba, 2001. 83 p. MOREIRA, M. A. Fundamentos do Sensoriamento Remoto e Metodologia de Aplicação. São José dos Campos, 2001. Instituto Nacional de Pesquisa Espacial-INPE. RIBEIRO, A. C.; GUIMARÃES, P.T.G. e ALVARES V., V.H. editores Recomendações para o uso de corretivos e fertilizantes em Minas Gerais – 5ª Aproximação. CFSEMG-UFV, Viçosa-MG. 1999. SUGAWARA, L. M. Avaliação de modelo agrometeorológico e imagens NOAA/AVHRR no acompanhamento e estimativa de produtividade da soja no Estado do Paraná. INPE, São José dos Campos, 2001. Dissertação de Mestrado. 45 ANEXOS 46 Anexo 1 – Mapa imagem obtido a partir de Imagem CBRS2, Sensor CCD, Bandas 3R, 4G, 2B. Data de passagem do satélite 06 de abril de 2005. Órbita 164 ponto 117. 47 Anexo 2 – Mapa imagem obtido a partir de Imagem CBRS2, Sensor CCD, Bandas 3R, 4G, 2B. Data de passagem do satélite 28 de maio de 2005. Órbita 164 ponto 117. 48 Anexo 3 – Mapa imagem obtido a partir de Imagem CBRS2, Sensor CCD, Bandas 3R, 4G, 2B. Data de passagem do satélite 26 de junho de 2005. Órbita 165 ponto 117. 49 Anexo 4 – Mapa imagem obtido a partir de Imagem Landsat5, Sensor MSS, Bandas 5R, 4G, 3B. Data de passagem do satélite 16-05-2005. Órbita 225 ponto 71. 50 Anexo 5 – Mapa imagem NDVI a partir de Imagem CBRS2, Sensor CCD, Bandas 3 e 4. Data de passagem do satélite 06 de abril de 2005. Órbita 164 ponto 117. 51 Anexo 6 – Mapa imagem NDVI a partir de Imagem CBRS2, Sensor CCD, Bandas 3 e 4. Data de passagem do satélite 28 de maio de 2005. Órbita 164 ponto 117. 52 Anexo 7 – Mapa imagem NDVI a partir de Imagem CBRS2, Sensor CCD, Bandas 3 e 4. Data de passagem do satélite 26 de junho de 2005. Órbita 164 ponto 117. 53 Anexo 8 – Mapa imagem NDVI a partir de Imagem Landsat5, Sensor MSS, Bandas 3 e 4. Data de passagem do satélite 16-05-2005. Órbita 226 ponto 71. 54 Anexo 9 – Mapa de variabilidade especial obtido a partir de Imagem de Satélite CEBER-2, dos Talhões Gavião, Jacaré e Galo. Fazenda Tucano, Campo Verde-MT. 55 Anexo 10 – Mapa de variabilidade especial obtido a partir de processo de fatiamento da Imagem NDVI, dos Talhões Gavião, Jacaré e Galo. Fazenda Tucano, Campo Verde-MT. 56 Anexo 11 – Mapa imagem obtido a partir de processo de mosaicagems de fotografias aéreas não convencionais. Talhão Galo. Fazenda Tucano, Campo Verde-MT. 57 Anexo 12 – Mapa imagem obtido a partir de processo de mosaicagem de fotografias aéreas não convencionais. Talhão Gavião. Fazenda Tucano, Campo Verde-MT. 58 Anexo 13 – Mapa de aplicação diferencial de calcário. Talhões Galo, Jacaré e Gavião. Fazenda Tucano, Campo Verde-MT.