Avaliação de tecnologias para aplicação diferenciada de fertilizantes: novos
conceitos de gestão em pastagens permanentes
Introdução
As pastagens permanentes pastoreadas sob montado são uma imagem característica
do Alto Alentejo.
Para pôr em prática a tarefa de conservação e recuperação dos recursos através
dos sistemas agro-silvo-pastoris é necessário conhecer potenciais factores
limitantes, em especial o factor solo, e para tal é necessário conjugar com o
conhecimento agronómico as novas tecnologias disponíveis.
O interesse em transpor tecnologias originalmente utilizadas nos cereais para
esta área representa um estímulo à pecuária extensiva e ao montado. O
ecossistema solo-planta-animal é um exemplo de variabilidade, com a presença de
árvores, afloramentos rochosos, relevo e outros aspectos notáveis.
Esta variabilidade é acentuada pela presença dos animais em pastoreio (Alfaro
et al., 2003; Dahlin et al., 2005; Kayser e Isselstein, 2005; Carvalho et al.,
2010) e acontece mesmo dentro de cada parcela, reflectindo-se na capacidade
produtiva e sugerindo uma gestão diferenciada, nomeadamente da fertilização.
Estes solos, devido às características da rocha mãe originária, normalmente não
necessitam de fertilização potássica. Por outro lado, não é prática comum a
fertilização azotada de pastagens que incluem leguminosas, para aproveitar e
estimular a capacidade destas espécies para enriquecer o solo a partir da
fixação do azoto atmosférico. Pelo que, o melhoramento das pastagens
permanentes de sequeiro consiste tradicionalmente na aplicação homogénea de
fertilizantes fosfatados (Efe Serrano, 2006). Depois do levantamento da
variabilidade espacial e da estabilidade temporal dos parâmetros do solo e da
pastagem, o fechar do ciclo de agricultura de precisão em pastagens poderá
passar pela aplicação de fertilizantes de forma diferenciada no espaço. O
estudo realizado por esta equipa de investigação na área das pastagens teve
início no âmbito de um projecto de Desenvolvimento Experimental e Demonstração
(DE&D) financiado pelo programa AGRO (AGRO-390) intitulado Demonstração de
tecnologias de aplicação diferenciada de fertilizantes e de sementes no
melhoramento de pastagens no Alentejo, o qual decorreu entre 2004 e 2007. O
trabalho agora divulgado inclui também os desenvolvimentos que foram realizados
no período entre 2007 e 2013, financiados pela FCT, Fundação para a Ciência e
Tecnologia através do centro de investigação ICAAM (Instituto de Ciências
Agrárias e Ambientais Mediterrânicas) e que permitiram testar equipamentos que
visam facilitar a monitorização do solo, da pastagem e do pastoreio animal. A
diversidade de informação recolhida ao longo de dez anos permitiu ainda
analisar a dinâmica dos fluxos de nutrientes no solo nas condições do
ecossistema Mediterrânico de pastagem pastoreada, aspecto fundamental para o
cálculo dos balanços de nutrientes e para apoio à tomada de decisão no que
concerne à aplicação diferenciada de fertilizantes. O desenvolvimento de
sistemas robustos de apoio à decisão que possam converter a diversidade de
dados obtidos pelas tecnologias aplicadas em informação útil à gestão é,
segundo Schellberg et al.(2008), o factor chave para o sucesso do conceito de
agricultura de precisão. Neste artigo, que se pretende integrador das várias
tecnologias utilizadas, são apresentados apenas os principais resultados, para
não tornar o documento muito extenso. Maior pormenor de cada um dos ensaios
pode ser consultado nos artigos respectivos, citados em cada tema.
Características do campo experimental
A avaliação das diversas tecnologias decorreu num campo experimental com cerca
de 6 ha, situado na herdade da Revilheira, relativamente perto de Reguengos de
Monsaraz (38º27'51,6N e 7º25'46,2W). O solo predominante desta parcela é
classificado como Luvissolo (FAO, 2006). Solo delgado, com re-levo ondulado,
onde, no ano 2000, foi instalada uma pastagem de gramíneas e leguminosas
sujeita a pastoreio por ovinos. Trata-se de um solo franco-argiloso, com baixos
teores de matéria orgânica, ligeiramente ácido, relativamente rico em potássio
e pobre em azoto e em fósforo. A recolha de 76 amostras de solo no campo
experimental (uma amostra compósita em cada quadrícula de 28 m x 28 m) permitiu
identificar as suas características na camada superficial (0-0,30 m). Os mapas
da Figura_1 ilustram os teores médios de argila, limo, areia, matéria orgânica
e o pH do solo do campo experimental em Junho de 2004. Procedeu-se também à
recolha de amostras de pastagem para determinação da produtividade em termos de
matéria seca (kg ha-1), cujo mapa correspondente à amostragem de 2004 é também
apresentado na Figura_1.
Os mapas apresentados mostram que o campo experimental é dominado por uma clara
tendência anisotrópica. O relevo do terreno influencia os padrões espaciais dos
parâmetros do solo e da produtividade da pastagem, situação também descrita por
Kumhálová et al.(2011). Diversos estudos mostraram maior produtividade de
pastagens de sequeiro nas zonas baixas dos campos devido à menor restrição de
humidade nessas áreas (Afyuni et al., 1993). A primeira tecnologia utilizada
neste projecto foi um GPS-RTK (Real Time Kinematic; Trimble RTK/PP -4700 GPS,
Trimble Navigation Limited, USA), o qual, montado numa moto 4, permitiu o
levantamento topográfico da parcela e o estabelecimento do modelo digital do
terreno (Figura_2).
Monitorização do solo
A amostragem tradicional do solo e respectivo tratamento em laboratório é um
processo caro e demorado. Para além do número elevado de amostras necessárias
para caracterizar a variabilidade do solo numa parcela, a recolha manual exige
um esforço físico importante, a que se sucede um trabalho laboratorial
minucioso que requer a utilização de protocolos e de reagentes específicos. Com
o objectivo de simplificar o processo de monitorização do solo, existem no
mercado alguns equipamentos. A aplicação de medições da condutividade eléctrica
aparente do solo (ECa) combinadas com sistemas globais de navegação por
satélite (GNSS, Global Navigation Satellite Systems) e sistemas de informação
geográfica (GIS, Geographical Information Systems) é uma das técnicas mais
utilizadas para caracterizar os padrões espaciais das propriedades do solo
(Sudduth et al.,2003; Bronson et al., 2005; Corwin e Lesch, 2005; Robinson et
al., 2008). A ECa apresenta correlações significativas com propriedades do solo
como a concentração de sais, os teores de argila ou a humidade (Sudduth et al.,
2003; King et al., 2005;), parâmetros determinantes da produtividade das
pastagens (Serrano et al., 2013a). Para além da correlação com propriedades do
solo a ECapode também ser utilizada para delinear zonas de gestão diferenciada
(Kühn et al., 2009; Moral et al., 2010).
Existem comercialmente dois tipos de sensores para medir a EC a no campo:
sensores com ou sem contacto com o solo, ambos com vantagens e desvantagens
(Sudduth et al., 2013). Os sensores de contacto introduzem uma corrente
eléctrica no solo através de eléctrodos situados em discos que contactam com o
solo e medem a resistência eléctrica deste (RE) (Sudduth et al., 2003; Corwin e
Lesch, 2005). Os sensores sem contacto ou não invasivos são baseados no
princípio de indução electromagnética (EMI) (Corwin e Lesch, 2005; Abdu et al.,
2007; Simpson et al., 2009). Os sensores não invasivos são leves e facilmente
transportáveis, por isso adaptáveis a uma grande variedade de condições,
nomeadamente em solos húmidos ou com culturas instaladas. Para Abdu et al.
(2007) os sensores sem contacto têm a vantagem adicional de poderem ser usados
para caracterizar a variabilidade espacial do solo em maiores áreas devido às
maiores velocidades de operação permitidas. Os sensores de RE são mais pesados
e requerem, normalmente, um tractor como fonte de potência, limitando o seu uso
a condições de solo firme e sem culturas instaladas (Sudduth et al., 2003). Por
outro lado, estes sensores requerem bom contacto entre o solo e os eléctrodos,
pelo que produzem medições menos fiáveis do que os sensores de indução
electromagnética em solos secos ou muito duros (Corwin e Lesch, 2005).
O sensor de indução electromagnética DUALEM-1S (Figura_3) realiza medições da
ECa em duas camadas de solo (0-1,50 m e 0-0,50 m de profundidade). Este sensor
foi utilizado no campo experimental em Junho de 2009, transportado por um
veículo de quatro rodas, todo em PVC e que coloca o sensor 0,20 m acima do
solo, pelo que as medições dizem respeito às camadas de solo 0-1,30 m e 0-0,30
m de profundidade. Neste estudo (Serrano et al., 2010) apenas foram utilizados
os valores das medições respeitantes à menor profundidade uma vez que as
amostras de solo foram recolhidas nessa mesma camada de solo. Os resultados
permitiram identificar uma correlação negativa entre a ECa e a altimetria do
campo experimental e correlações positivas entre a EC ae o pH do solo e entre a
ECae a produtividade da pastagem. Apesar do potencial que estas correlações
apresentam e contrariamente ao que seria de esperar, não foram encontradas
correlações significativas entre a EC a e parâmetros como os teores de argila e
de matéria orgânica do solo.
Estes resultados demonstraram a necessidade de continuar a investigação nesta
área. Atendendo a que a humidade do solo era relativamente baixa no momento da
realização da determinação da ECa (valor médio de 11,5 % em Junho de 2009) e
uma vez que este parâmetro é considerado um dos factores determinantes da EC a
(Bronson et al., 2005; Johnson et al., 2005; King et al., 2005), foi realizado
um novo levantamento com o sensor DUALEM em Fevereiro de 2010, com o solo muito
perto da sua capacidade de campo (teor médio de humidade de 24,5 %) (Serrano et
al., 2013b). Os resultados demonstraram uma forte correlação entre as medições
de ECa realizadas nas duas condições de humidade (Figura_4), o que confirma os
resultados obtidos por King et al.(2005) em termos de estabilidade dos padrões
básicos da EC aindependentemente dos teores de humidade no solo. Este aspecto é
relevante uma vez que permite ao agricultor escolher o momento para realizar o
levantamento da EC ae também abre boas perspectivas para utilizar este tipo de
sensores para estimar os teores de humidade do solo na gestão da rega e como
ferramenta de apoio à definição de zonas de gestão homogénea.
Com o objectivo de avaliar as potencialidades e limitações dos dois tipos de
sensores apresentados foram realizados em Fevereiro de 2012 e de 2013 ensaios
comparativos do sensor DUALEM-1S e do sensor de contacto Veris 2000 XA (Figura
5), que realiza medições na camada superficial de solo de 0-0,30 m de
profundidade. No momento do ensaio de 2012 o solo encontrava-se relativamente
seco (teor médio de humidade de 11,1 %) e coberto de pastagem com uma altura de
20-30 cm, com importantes teores de humidade exterior e interior. Em 2013, o
solo encontrava-se húmido (teor médio de humidade de 23,3 %) enquanto a
pastagem, por se encontrar sob pastoreio animal, não ultrapassava 5 a 10 cm de
altura. Foram registadas correlações significativas entre as medições de ambos
os sensores nos dois anos de ensaio, no entanto, apresentaram diferente
comportamento na correlação com propriedades do solo. Ao contrário do que se
verificou com as medições realizadas pelo sensor DUALEM, a ECa medida pelo
sensor Veris apresentou correlação significativa com os teores de argila e de
matéria orgânica do solo em ambos os anos de ensaio. Por outro lado, as
medições do sensor DUALEM, por serem realizadas 20 cm acima do solo terão
sofrido em 2012 efeito da humidade da pastagem, a qual terá mascarado as
propriedades do solo. Este comportamento diferencial dos sensores deve ser
considerado na selecção de um sistema para uma aplicação particular.
A forte correlação com propriedades do solo relacionadas com a capacidade
produtiva deste (argila, matéria orgânica) e a estabilidade temporal das
medições da ECarealizadas com o sensor Veris, mesmo perante diferentes teores
de humidade no solo e diferente cobertura vegetal, indicia boas perspectivas
para a utilização deste sensor na monitorização do solo em pastagens
permanentes. A maior capacidade de trabalho do sensor sem contacto (DUALEM) e a
possibilidade de utilização em situações de culturas instaladas ou em solos com
elevados teores de humidade justificam a extensão deste estudo comparativo a
outros tipos de solos na região e outros níveis de desenvolvimento vegetativo
da pastagem.
Monitorização da produtividade da pastagem
O maneio das pastagens e o planeamento e gestão dos respectivos sistemas de
produção animal são essencialmente baseados na estimativa da produção e
acumulação de massa de erva. Para o maneio correcto e eficiente dessas
pastagens, o controlo da oferta de forragem é um ponto decisivo. O método
standard e directo para estimativa da massa de pasta-gem e de forragem baseado
no corte da erva contida numa dada área é um método trabalhoso e demorado,
especialmente na recolha de amostras que representem a variabilidade produtiva
de uma pastagem, e os agricultores não têm disponibilidade para o usar na
gestão do dia-a-dia das suas explorações.
A utilização de métodos indirectos tem merecido atenção de diversas equipas de
investigação com adaptações para uso comercial. É o caso da sonda electrónica
de capacitância. Esta dispõe de um oscilador que emite um sinal eléctrico de 5
V numa área circular em torno do bastão, com um diâmetro de 0,1 m e até uma
altura do solo de cerca de 0,4 m. O sinal elétrico modificado pela mistura ar-
pastagem é detectado pelo circuito electrónico da sonda como uma variação da
capacitância (Currie et al., 1987; Zanine et al., 2006; Serrano et al.,
2011a;). O seu princípio de funcionamento baseia-se na medição da diferença
entre constantes dieléctricas: a do ar, que é alta e a da pastagem, que é
baixa. Antes de qualquer recolha de informação com a sonda, para cada amostra é
realizada uma prova para correcção do teor de humidade do ar. Em seguida, o
aparelho é posicionado verticalmente sobre a vegetação, afastado 0,2 a 0,3 m do
corpo do operador.
A sonda utiliza um circuito electrónico de registo de dados que permite a
organização das leituras por parcelas e a transferência para um computador de
bancada para posterior tratamento. A prévia calibração do aparelho permite a
determinação dos parâmetros duma equação de correlação, a qual programada na
consola, transforma as medições de capacitância realizadas pelo sensor em massa
de matéria seca (MS) da pastagem por unidade de área (kg MS ha-1) apresentadas
no visor. A sonda Grassmaster II (Figura_6, à esquerda) é leve e facilmente
transportável, sendo de utilização manual pelo operador. Esta, programada com
uma equação proposta pelo fabricante para pastagens típicas da Nova Zelândia
foi utilizada em 40 pontos de amostragem do campo experimental (locais onde se
encontravam as caixas de exclusão de pastoreio) em Março de 2007. Os resultados
obtidos (Figura_6, à direita) revelaram que a equação proposta pelo fabricante
não se adequa à pastagem do campo experimental (fraca correlação entre a MS
prevista e a MS medida). Para além deste processo de avaliação da sonda,
procedeu-se à sua calibração e à respectiva validação noutros locais e com
outros tipos de pastagem (Serrano et al., 2011a). Em cada ponto de amostragem
com 1m2de área procedeu-se a 10 medições com a sonda, realizando-se em seguida
o corte da pastagem existente nessa área e a recolha em sacos para procedimento
laboratorial com vista à determinação da produtividade da pastagem em termos de
kg de MS ha-1.
A Figura_7 ilustra equações de calibração desenvolvidas para diferentes
espécies botânicas, obtidas em ensaios realizados em diversas explorações
agrícolas entre 2007 e 2009, com espécies representativas das pastagens típicas
no Alentejo (gramíneas, leguminosas e mistura de diversas espécies).
É evidente o potencial deste sensor na monitorização da pastagem, contudo, o
processo de calibração em futuros estudos deve estender-se a uma ampla
diversidade de estados de desenvolvimento da pastagem e, atendendo ao seu
princípio de funcionamento (uma vez que emite um sinal eléctrico e uma ponta
metálica contacta sobre o solo), será interessante considerar o estado do solo
em termos de humidade.
O interesse neste processo de avaliação foi demonstrado por vários trabalhos
( Stockdale e Kelly, 1984; Hirata, 2000; Silva e Cunha, 2003; Cauduro et al.,
2006; Zanine et al., 2006; Serrano et al., 2011a) e permanence actual uma vez
que cada pastagem é um ecossistema diferente, com características específicas,
com plantas de espécies diferentes e em estados vegetativos diversos de acordo
com o tipo de pastoreio implementado.
Outras técnicas para monitorização das culturas têm sido utilizadas em
pastagens, como sensores ópticos (Hanna et al., 1999) e ultra-sons (Hutchings,
1991), apresentando-se a detecção remota como uma possibilidade interessante.
Sensores radiométricos, conhecidos vulgarmente como sensores de vegetação,
medem a radiação, visível e no infra-vermelho próximo (NIR, Near-Infrared
Radition), reflectida pela vegetação e permitem quantificar em tempo real a
biomassa em grandes áreas com elevada resolução espacial (Hanna et al., 1999).
Em Fevereiro de 2013 procedeu-se ao levantamento apenas com carácter
exploratório dos índices de vegetação (NDVI) da pastagem no campo experimental
(Figura_8, esquerda). Para o efeito foram utilizados dois sensores de vegetação
OptRx® montados numa plataforma instalada numa moto 4, com um afastamento
entre sensores de cerca de 5 m. Percorreu-se o campo experimental a uma
velocidade de cerca de 3 km h-1, realizando passagens sucessivas afastadas 10
m. Figura_8 (à direita) ilustra o mapa de NDVI do campo experimental no momento
do levantamento. É possível evidenciar um gradiente de índices que cresce de
Norte para Sul, com valores mais baixos na zona de vale e valores mais elevados
no cume. Depois deste estudo exploratório e atendendo à facilidade de obtenção
desta informação georreferenciada, será interessante proceder à calibração
destes sensores, correlacionando os índices (NDVI) com a produtividade da
pastagem (kg de MS ha-1) e com a identificação das diferentes espécies
botânicas (as quais poderão ter respostas espectrais diferenciadas), procurando
desenvolver algoritmos de apoio à tomada de decisão que permitam evidenciar
zonas com diferente potencial vegetativo, que justifiquem, por exemplo, a
gestão diferenciada da fertilização.
Sistemas de apoio à decisão
A tomada de decisão é um processo complexo que exige disponibilidade de dados,
convertidos em informação, a qual deve estar à disposição do conhecimento
agronómico. A quantidade de informação georreferenciada disponibilizada por
sensores diversos que medem vários parâmetros em intervalos muito curtos de
tempo exige a utilização de ferramentas que permitam a sua organização espacial
sistemática. Idrisi, LandCad, ArcView, ArcGIS são exemplos de SIG
desenvolvidos para este efeito. A elaboração de mapas a partir das medições
georreferenciadas realizadas por diferentes sensores, transporta a informação
recolhida para a dimensão do conhecimento, do registo histórico da parcela e da
tomada de decisão. Estas são as ferramentas que permitem fechar o ciclo (Figura
9) pela utilização de tecnologia de aplicação variável, a qual pode ser uma
interessante estratégia para garantir o equilíbrio de nutrientes no solo e para
optimizar a produtividade da pastagem.
Tecnologia de aplicação variável
A aplicação de fertilizantes é o principal custo de manutenção em pastagens
permanentes de sequeiro (Gillingham, 2001). A aplicação homogénea de
fertilizante em solos cuja variabilidade é acentuada origina desperdício de
fertilizantes nalgumas zonas e níveis de fertilização inadequados noutras
(Mallarino e Wittery, 2004). Os mercados agrícolas internacionais, altamente
regulados e competitivos, exigem racionalidade na utilização de factores de
produção. Por maiores desenvolvimentos que possam ocorrer quer nas tecnologias
que permitem o levantamento da variabilidade do solo ou da cultura ' pilar
determinante e propulsor da ideia de gestão diferenciada ', quer nos sistemas
de apoio à decisão, são as máquinas de aplicação de sementes, fertilizantes,
produtos fitossanitários ou água que, em última instância, os concretizam, que
fecham o ciclo.
No que se refere aos fertilizantes, os modernos distribuidores de adubo estão
equipados com dispositivos electrónicos que permitem variar em trabalho e ao
longo da parcela as quantidades de adubo aplicadas, adaptando-as às
características do solo (VRT, Variable Rate Technology).
Wittery e Mallarino (2004) compararam a fertilização uniforme com a
fertilização variável com fósforo numa rotação milho-soja, tendo resultado
nesta última numa economia de fertilizante entre 12 e 41%, sem consequências
sobre a produtividade das culturas e com menor variabilidade nos teores de
fósforo no solo. No entanto, o erro na aplicação de nutrientes aumenta na
aplicação variável quando em trabalho muda a taxa de aplicação (Chan et al.,
2004). Os componentes mecânicos do equipamento VRT não respondem
instantaneamente para fazer variar a taxa de aplicação. Paice et al.(1996)
salientaram a importância da resolução espacial, lateral (determinada pela
largura de aplicação) e longitudinal (determinada pelo tempo de resposta do
distribuidor e pela velocidade de avanço do tractor) na precisão do equipamento
VRT.
No mercado encontram-se disponíveis dois tipos de solução VRT: em pós-
processamento ou em tempo real. Na primeira, a informação sobre a variabilidade
espacial de factores considerados determinantes é obtida previamente, por
exemplo, através da monitorização expedita de parâmetros do solo ou da cultura.
Essa informação georreferenciada normalmente com GPS é organizada através de
SIG, os quais facilitam a análise e posterior tomada de decisão com vista à
actuação diferenciada. Mapas de prescrição são a base deste modo de
funcionamento, os quais são transferidos para interfaces que comandam os
equipamentos de aplicação diferenciada, determinando as quantidades dos
factores de produção a utilizar em cada local da parcela. Este sistema é
vulgarmente utilizado na aplicação de fertilizantes. O sistema em tempo real
apresenta a vantagem de realizar numa só passagem o levantamento da
variabilidade e a aplicação diferenciada. No entanto, para além de sensores e
actuadores, exige o desenvolvimento de algoritmos capazes de interpretar a
informação lida pelos sensores e transformá-la em decisões imediatas de
aplicação ao nível dos actuadores. Este modo de funcionamento aplica-se quando
a oportunidade de intervenção depende de uma janela temporal muito reduzida,
quer pela alteração dinâmica das características que determinam a intervenção,
quer pela sofisticação envolvida. É mais habitual na aplicação de produtos
fitossanitários, herbicidas ou pesticidas para controlo de doenças, infestantes
ou pragas (por exemplo, pela utilização de sensores de ultra sons para
determinar a proximidade da vegetação), também na gestão da rega (por
termografia de infravermelhos ou pela utilização de sensores de humidade do
solo) e na aplicação de cobertura de fertilizantes azotados (por exemplo,
através da utilização de sensores de espectrometria óptica activa, como o N-
sensor, que realiza um scanner do vigor vegetativo da cultura e a partir
deste efectua a aplicação de N numa taxa variável). Os distribuidores de adubo
mais frequentes são centrífugos, nos quais um ou dois discos animados de
movimento de rotação transmitido pela tomada de força do tractor projectam o
adubo, conferindo-lhe importantes larguras de trabalho, dependendo das
características do adubo e de regulações no distribuidor. Para apoiar o
operador no efectivo cumprimento do afastamento entre passagens sucessivas de
forma a garantir a sobreposição adequada encontram-se disponíveis sistemas de
apoio à condução, normalmente barras de luzes (lightbar), ligados a um
receptor GPS com acesso a correcção diferencial. Estes sistemas permitem ao
operador definir um alinhamento prévio junto a uma das extremidades da parcela,
o qual é replicado nas passagens sucessivas com um afastamento correspondente à
largura efectiva de trabalho, disponibilizando ao operador uma linha de
referência para este orientar a sua condução, dispensando a tradicional
utilização de operadores com bandeirolas nas extremidades das parcelas.
Entre Outubro e Novembro de 2004 a 2007 procedeu-se à aplicação diferenciada de
adubo superfosfato 18% no campo experimental. Foi utilizado o distribuidor de
adubo Vicon-RS-EDW (com o sistema de controlo Ferticontrol, Figura_10),
montado no tractor Massey-ferguson 6130. Este tractor encontrava-se equipado
com o sistema de informação Datatronic II, radar, sistema de apoio à condução
(lightbar), antena DGPS Garmin e uma interface Fieldstar, programável com
cartão de memória. Neste cartão foram memorizados os mapas de aplicação
diferenciada de adubo estabelecidos em cada ano (coordenadas geográficas e
densidade de aplicação pretendida) em função da variabilidade do fósforo na
camada superficial do solo, aplicando maiores quantidades nas zonas onde tinham
sido identificados menores teores deste nutriente no solo e vice-versa. Em cada
momento e em função da localização na parcela obtida pelo receptor DGPS
instalado sobre a cabina do tractor, o sistema Ferticontrol assume a
densidade de aplicação de adubo preconizada no mapa (D, em kg ha-1) e recebe as
seguintes informações: o operador introduz a largura de trabalho (l, em m); o
radar fornece a velocidade de deslocamento do tractor (v, em km h-1); as
células de carga colocadas na base do depósito do distribuidor indicam o caudal
de adubo que está a distribuir (Q, kg min-1). A unidade electrónica
Ferticontrol procede ao ajustamento automático das placas de dosagem tendo
por base o algoritmo da equação 1, garantindo o caudal de adubo pretendido. Um
sinal eléctrico é transmitido a actuadores eléctricos situados junto à base dos
discos, promovendo uma maior abertura dos orifícios de escoamento do adubo
sempre que for necessário aumentar o caudal a aplicar e no sentido inverso
quando for necessário diminuir o caudal a aplicar.
A eficiência do distribuidor e a sua regulação interferem na precisão da
aplicação, com maiores ou menores desvios entre a densidade de adubação
desejada e a densidade efectivamente aplicada (Adamchuk et al., 2004). Por essa
razão, em 2004, previamente à aplicação de adubo Superfosfato 18% no campo
experimental, foram realizados diversos ensaios (Serrano et al., 2011b): de
calibração estática para comprovar a capacidade do sistema para do-sear o
caudal adequado (Figura_11); de avaliação do perfil transversal de distribuição
do distribuidor para determinação da largura efectiva de trabalho (Figura_11);
e de avaliação do perfil longitudinal de distribuição (Figura_11) para
determinar o tempo de resposta do sistema perante alterações na densidade a
aplicar. Neste primeiro ano, durante a aplicação diferenciada foram também
realizadas recolhas de adubo em conjuntos de 12 caixas colocadas em 4
quadrículas com diferentes densidades de aplicação programadas, para
confirmação da densidade efectivamente aplicada (I, II, III e IV na Figura_12).
Os ensaios de calibração estática do distribuidor mostraram uma tendência
sistemática para maior caudal (cerca de 20%) de um dos discos. Deve salientar-
se que na compra do distribuidor apenas é fornecido pelo vendedor um recipiente
de calibração, no entanto, esta evidência só foi possível utilizando
recipientes de calibração e recolha de adubo em ambos os discos em simultâneo.
A anomalia resultava de uma inadequada regulação do curso da haste de um dos
actuadores eléctricos responsáveis pela abertura das placas de dosagem,
situação corrigida pelo fabricante do equipamento. Depois desta correcção o
distribuidor respondeu de forma equilibrada em termos de débito de ambos os
discos de distribuição.
Os ensaios de campo realizados para avaliação do perfil transversal de
distribuição permitiram estabelecer a largura efectiva de trabalho de 28 m para
o adubo em causa (Superfosfato 18%), para as regulações do distribuidor,
recomendadas no manual de operador do distribuidor e para diversas densidades
de aplicação (kg ha-1). Esta largura foi determinada após vários ensaios, com
diferentes regulações no distribuidor e após tratamento dos dados do perfil
transversal de distribuição recolhidos em Excel, com simulação de larguras de
trabalho desde 12 a 36 m, tendo como critérios: a) o menor desvio entre a
densidade de aplicação real e a densidade de aplicação pretendida (desvio
máximo de 10%); b) o menor coeficiente de variação (CV) transversal (CV máximo
de 15%). Os ensaios de campo para avaliação do perfil longitudinal de
distribuição foram realizados a uma velocidade de trabalho de 7 km h-1
(considerada pelo operador a velocidade adequada em termos de segurança e
conforto), tendo revelado um tempo de resposta do sistema de controlo a
alterações da densidade programada entre 6 e 7 segundos, valores semelhantes
aos obtidos por Schueller e Wang (1994). Os resultados obtidos nos ensaios de
campo dinâmicos (perfil transversal e perfil longitudinal de distribuição)
foram tidos em consideração no interface Fieldstar para elaboração dos mapas
de prescrição diferenciada de fertilizante a aplicar no campo experimental. O
ensaio final foi realizado durante a aplicação diferenciada de adubo no campo
experimental com o objectivo de avaliar a correspondência entre a densidade
programada e a densidade efectivamente aplicada. Os resultados obtidos
mostraram uma variação da densidade de aplicação entre 74 e 90% da densidade
pretendida em cada local amostrado. A principal razão para este desvio terá a
ver com a largura das quadrículas de amostragem (28 m), uma vez que este
distribuidor centrífugo apresentava uma largura da mancha de distribuição de
adubo no campo superior a 50 m. Pequenas perdas nas caixas de recolha de adubo
(por salpico durante a projecção), o CV da distribuição transversal (até 15%) e
pequenos desvios nas coordenadas GPS entre o momento do estabelecimento das
quadrículas de amostragem no campo experimental (Maio) e o momento da aplicação
(Outubro) poderão justificar estas diferenças entre a densidade programada e a
densidade aplicada. Este conjunto de resultados confirma que o distribuidor de
adubo Vicon RS-EDW pode ser utilizado em agricultura de precisão, na aplicação
diferenciada de fertilizantes. No entanto, em futuros trabalhos será vantajoso
basear os mapas de aplicação em zonas de gestão homogénea (Zhang et al., 2010)
e não em quadrículas, reduzindo os custos de amostragem e aumentando a precisão
da aplicação em zonas de maiores dimensões. Em termos de perspectivas
interessará ainda quantificar a efectiva redução das quantidades de adubo
utilizado associada com as tecnologias de aplicação variável e as implicações
na produtividade da cultura. Por exemplo, Norton et al.(2005) encontraram
reduções da ordem dos 27 % na quantidade de adubo fosfatado utilizado na
cultura do algodão pela aplicação diferenciada de fertilizante, relativamente à
aplicação uniforme, sem perdas significativas de produtividade. No campo
experimental da Revilheira durante 4 anos (2000-2003) procedeu-se à aplicação
homogénea de 300 kg de Superfosfato 18% ha-1, o que correspondeu a 1788 kg de
fertilizante por ano (7152 kg no conjunto dos 4 anos). Nos 4 anos seguintes
(2004-2007), de aplicação diferenciada (maiores quantidades aplicadas nas zonas
com menores concentrações de fósforo na camada superficial de solo e vice-
versa), foram aplicados no total, 2500 kg (em 2004), 2178 kg (em 2005), 1664 kg
(em 2006) e 1930 kg (em 2007), que corresponde a um total acumulado em 4 anos
de 8272 kg. No entanto, a produtividade média da pastagem em termos de matéria
seca verificou a seguinte evolução entre 2004 e 2007: 1858 kg ha-1(em 2004),
1395 kg ha-1 (em 2005), 2560 kg ha-1(em 2006), 3532 kg ha-1(em 2007). O
acréscimo de produtividade não pode imputar-se directamente ao acréscimo de
fertilizante aplicado, uma vez que em pastagens permanentes de sequeiro, como é
o caso, o ano agrícola e a consequente disponibilidade de água para as plantas
durante a Primavera condicionam a produtividade. O balanço de ganhos e de
perdas em pastagens pastoreadas é um processo de longo prazo, onde também é
determinante a influência do pastoreio animal.
Monitorização dos animais em pastoreio
A dinâmica de transferência de nutrientes em solos de pastagens resultante do
pastoreio animal foi demonstrada por várias equipas de investigação. Esta
dinâmica, na qual o animal é o catalisador uma vez que recicla o material
vegetal (Carvalho et al., 2010), assume um papel importante na fertilidade da
pastagem, originando, via urina e fezes, zonas de maior concentração de
nutrientes nas principais áreas de pastoreio e de descanso dos animais,
resultando num verdadeiro mosaico de níveis de nutrientes no solo (Haynes e
Williams, 1993; Dahlin et al., 2005; Kayser e Isselstein, 2005). A Figura_13
ilustra a concentração média de fósforo (P2O5) e de potássio (K2O) no campo
experimental durante o período de ensaio (2004-2013), sendo evidente a maior
concentração destes nutrientes nas zonas altas da parcela. De acordo com Page
et al.(2005), o fluxo de nutrientes é resultado do pastoreio animal, o qual é
mais intenso nas zonas mais produtivas (zonas próximas da linha de água no caso
do campo experimental), onde a extracção de nutrientes pelas plantas é também
maior, e do retorno ao solo, de forma descontínua e irregular através das fezes
e da urina, principalmente nas áreas de descanso dos animais, debaixo das
árvores situadas nas zonas altas da parcela do campo experimental. Este estudo
confirma que, em pastagens, os animais têm um importante impacto na reciclagem
do fósforo e do potássio, facto referenciado também por Alfaro et al. (2003).
Os fluxos de nutrientes no campo experimental causados pelos animais, quer
através do pastoreio, quer do retorno nas fezes e urina, dificultam o
estabelecimento de balanços entre inputs e outputscom o propósito de
estabelecer as necessidades fertilizantes, afigurando-se esta como uma tarefa
lenta e irregular. Esta dinâmica de transferência de nutrientes abre as portas
para novos estudos que permitam monitorizar o comportamento dos animais em
pastoreio. A importância deste tema é demonstrada por vários estudos sobre a
utilização de colares com receptores GPS (Global Positioning System) em
animais (Agouridis et al., 2004; Schlecht et al., 2004; Schell-berg et al.,
2008; Carvalho et al., 2009; Laca, 2009), procurando monitorizar a posição dos
animais, o seu comportamento em pastoreio e a utilização que fazem da pastagem.
Barbari et al.(2006) mostraram que metodologia de investigação que combina
estes colares com SIG tem um grande potencial no apoio a estudos de
comportamento animal em pastagens. Uma equipa de investigação da Universidade
de Évora realizou em 2013 um primeiro estudo piloto de monitorização dos ovinos
em pastoreio na Quinta das Silveiras (Évora) através de colares GPS no âmbito
do projecto INALENTEJO. A Figura_14 ilustra a utilização do colar GPS num
animal e um exemplo da informação georreferenciada recolhida, permitindo
identificar os percursos do animal durante o pastoreio, perspectivando-se para
breve uma primeira publicação internacional sobre este assunto.
Conclusões
Este estudo demonstra o potencial associado à utilização de novas tecnologias
que poderão gradual-mente substituir ou complementar os métodos tradicionais de
monitorização exaustiva do solo ou da pastagem. É evidente também que a
diversidade de situações e a variabilidade daí resultante, exigem a calibração
dos equipamentos para que estes possam dar a melhor resposta em cada contexto
específico. Os custos de aquisição associados e o conhecimento técnico que
requer a utilização destas tecnologias, especialmente ao nível do tratamento da
informação georreferenciada obtida, indiciam um mercado preferencial para os
prestadores de serviços. Novas questões que a investigação levanta,
nomeadamente as relacionadas com a dinâmica da transferência de nutrientes
causada pelo pastoreio animal ou a evidência de diversidade de desenvolvimento
das diferentes espécies vegetais em função das condições do ano agrícola,
encontram resposta no mercado com soluções como a utilização de colares GPS
para monitorizar o pastoreio animal ou a tecnologia de sementeira diferenciada
de espécies botânicas. A avaliação que se pode fazer actualmente em Portugal é
a de que a adopção de tecnologias de agricultura de precisão é menor do que o
esperado. Possíveis razões encontram-se relacionadas com os custos de aquisição
dos equipamentos, com a incompleta demonstração dos benefícios que poderão
resultar pela sua utilização, algum conservadorismo por parte dos agricultores
e a falta de apoio qualificado prestado pelos fornecedores nas várias fases de
utilização destas tecnologias (nomeadamente nas fases de instalação, calibração
e tratamento dos dados obtidos). O princípio subjacente à utilização de
tecnologias de aplicação variável, seja de fertilizantes, de sementes ou de
produtos fitossanitários encontra-se, do ponto vista ambiental, fundamentado.
Carece, no entanto, de estudos que demonstrem a sua viabilidade económica no
médio e longo prazo.
