Análise dos atributos do solo e da produtividade da cultura de cana-de-açúcar com o uso da geoestatística e árvore de decisão

One of the challenges of precision agriculture is to offer subsidies for the definition of management units for posterior interventions. Therefore, the objective of this work was to evaluate soil chemical attributes and sugarcane yield with the use of geostatistics and data mining by decision tree induction. Sugarcane yield was mapped in a 23ha field, applying the cell criterion, by using a yield monitor that allowed the elaboration of a digital map representing the surface of production of the studied area. To determine the soil attributes, soil samples were collected at the beginning of the harvest in 2006/2007 using a regular grid of 50 x 50m, in the depths of 0.0-0.2m and 0.2-0.4m. Soil attributes and sugarcane yield data were analyzed by using geostatistics techniques and were classified into three yield levels for the elaboration of the decision tree. The decision tree was induced in the software SAS Enterprise Miner, using an algorithm based on entropy reduction. Altitude and potassium presented the highest values of correlation with sugarcane yield. The induction of decision trees showed that the altitude is the variable with the greatest potential to interpret the sugarcane yield maps, then assisting in precision agriculture and, revealing an adjusted tool for the study of management definition zones in area cropped with sugarcane.

Um dos desafios da agricultura de precisão é oferecer subsídios para a definição de unidades de manejo para posteriores intervenções. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar os atributos químicos do solo e a produtividade da cultura de cana-de-açúcar por meio da geoestatística e mineração de dados pela indução da árvore de decisão. A produtividade da cana-de-açúcar foi mapeada em uma área de aproximadamente 23ha, utilizando-se o critério de célula, por meio de um monitor de produtividade que permitiu a elaboração de um mapa digital que representa a superfície de produção para a área em estudo. Para determinar os atributos de um Argissolo Vermelho-Amarelo, foram coletadas as amostras no início da safra 2006/2007, utilizando-se uma grade regular de 50 x 50m, nas profundidades de 0,0-0,2m e 0,2-0,4m. Os dados dos atributos do solo e da produtividade foram analisados por meio da técnica de goestatística e classificados em três níveis de produção para indução de árvore de decisão. A árvore de decisão foi induzida no programa SAS Enterprise Miner, sendo utilizado algoritmo baseado na redução de entropia. As variáveis altitude e potássio apresentaram os maiores valores de correlação com a produtividade de cana-de-açúcar. A indução de árvores de decisão permitiu verificar que a altitude é a variável com maior potencial para interpretar os mapas de produtividade de cana-de-açúcar, auxiliando na agricultura de precisão e mostrando-se uma ferramenta adequada para o estudo de definição de zonas de manejo em área cultivada com essa cultura.

Análise dos atributos do solo e da produtividade da cultura de cana-de-açúcar com o uso da geoestatística e árvore de decisão

One of the challenges of precision agriculture is to offer subsidies for the definition of management units for posterior interventions. Therefore, the objective of this work was to evaluate soil chemical attributes and sugarcane yield with the use of geostatistics and data mining by decision tree induction. Sugarcane yield was mapped in a 23ha field, applying the cell criterion, by using a yield monitor that allowed the elaboration of a digital map representing the surface of production of the studied area. To determine the soil attributes, soil samples were collected at the beginning of the harvest in 2006/2007 using a regular grid of 50 x 50m, in the depths of 0.0-0.2m and 0.2-0.4m. Soil attributes and sugarcane yield data were analyzed by using geostatistics techniques and were classified into three yield levels for the elaboration of the decision tree. The decision tree was induced in the software SAS Enterprise Miner, using an algorithm based on entropy reduction. Altitude and potassium presented the highest values of correlation with sugarcane yield. The induction of decision trees showed that the altitude is the variable with the greatest potential to interpret the sugarcane yield maps, then assisting in precision agriculture and, revealing an adjusted tool for the study of management definition zones in area cropped with sugarcane.

Um dos desafios da agricultura de precisão é oferecer subsídios para a definição de unidades de manejo para posteriores intervenções. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar os atributos químicos do solo e a produtividade da cultura de cana-de-açúcar por meio da geoestatística e mineração de dados pela indução da árvore de decisão. A produtividade da cana-de-açúcar foi mapeada em uma área de aproximadamente 23ha, utilizando-se o critério de célula, por meio de um monitor de produtividade que permitiu a elaboração de um mapa digital que representa a superfície de produção para a área em estudo. Para determinar os atributos de um Argissolo Vermelho-Amarelo, foram coletadas as amostras no início da safra 2006/2007, utilizando-se uma grade regular de 50 x 50m, nas profundidades de 0,0-0,2m e 0,2-0,4m. Os dados dos atributos do solo e da produtividade foram analisados por meio da técnica de goestatística e classificados em três níveis de produção para indução de árvore de decisão. A árvore de decisão foi induzida no programa SAS Enterprise Miner, sendo utilizado algoritmo baseado na redução de entropia. As variáveis altitude e potássio apresentaram os maiores valores de correlação com a produtividade de cana-de-açúcar. A indução de árvores de decisão permitiu verificar que a altitude é a variável com maior potencial para interpretar os mapas de produtividade de cana-de-açúcar, auxiliando na agricultura de precisão e mostrando-se uma ferramenta adequada para o estudo de definição de zonas de manejo em área cultivada com essa cultura.

Análise dos atributos do solo e da produtividade da cultura de cana-de-açúcar com o uso da geoestatística e árvore de decisão

One of the challenges of precision agriculture is to offer subsidies for the definition of management units for posterior interventions. Therefore, the objective of this work was to evaluate soil chemical attributes and sugarcane yield with the use of geostatistics and data mining by decision tree induction. Sugarcane yield was mapped in a 23ha field, applying the cell criterion, by using a yield monitor that allowed the elaboration of a digital map representing the surface of production of the studied area. To determine the soil attributes, soil samples were collected at the beginning of the harvest in 2006/2007 using a regular grid of 50 x 50m, in the depths of 0.0-0.2m and 0.2-0.4m. Soil attributes and sugarcane yield data were analyzed by using geostatistics techniques and were classified into three yield levels for the elaboration of the decision tree. The decision tree was induced in the software SAS Enterprise Miner, using an algorithm based on entropy reduction. Altitude and potassium presented the highest values of correlation with sugarcane yield. The induction of decision trees showed that the altitude is the variable with the greatest potential to interpret the sugarcane yield maps, then assisting in precision agriculture and, revealing an adjusted tool for the study of management definition zones in area cropped with sugarcane.

Um dos desafios da agricultura de precisão é oferecer subsídios para a definição de unidades de manejo para posteriores intervenções. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar os atributos químicos do solo e a produtividade da cultura de cana-de-açúcar por meio da geoestatística e mineração de dados pela indução da árvore de decisão. A produtividade da cana-de-açúcar foi mapeada em uma área de aproximadamente 23ha, utilizando-se o critério de célula, por meio de um monitor de produtividade que permitiu a elaboração de um mapa digital que representa a superfície de produção para a área em estudo. Para determinar os atributos de um Argissolo Vermelho-Amarelo, foram coletadas as amostras no início da safra 2006/2007, utilizando-se uma grade regular de 50 x 50m, nas profundidades de 0,0-0,2m e 0,2-0,4m. Os dados dos atributos do solo e da produtividade foram analisados por meio da técnica de goestatística e classificados em três níveis de produção para indução de árvore de decisão. A árvore de decisão foi induzida no programa SAS Enterprise Miner, sendo utilizado algoritmo baseado na redução de entropia. As variáveis altitude e potássio apresentaram os maiores valores de correlação com a produtividade de cana-de-açúcar. A indução de árvores de decisão permitiu verificar que a altitude é a variável com maior potencial para interpretar os mapas de produtividade de cana-de-açúcar, auxiliando na agricultura de precisão e mostrando-se uma ferramenta adequada para o estudo de definição de zonas de manejo em área cultivada com essa cultura.

Resistência de grãos de milho à ruptura por compressão

The region of Campos Gerais, in the State of Paraná, is considered a distinct dairy farming center. Whole-plant corn silage is a very common regional practice as complementary feeding strategy for dairy cows and the optimization of its use is considered essential in order to reduce production costs. Grain digestibility plays a major role in this process and it is influenced by the hybrid, field conditions, point of harvest and grinding level. The identification of mechanical properties of plant materials, and the quantification of the force required to fragment those materials are relevant parameters for the design of new machinery, able to fulfill such demand. The aim of this study was to quantify the amount of force necessary to fragment corn grains by compression for eleven hybrids commonly planted in the region. For the evaluation purpose, grains harvested at dry stage were employed. Testing equipment consisted of a load cell, a hydraulic system with constant speed, and a V-shaped tip. Results showed that the force of rupture was different for each hybrid, even for those in the same grain texture class ("dent" and/or "flint"). The amount of force necessary was directly proportional to the quantity of corneous endosperm in the grain.

A região dos Campos Gerais é considerada um importante pólo leiteiro do Paraná. No que se refere à alimentação de gado leiteiro, destaca-se a silagem de planta inteira de milho, em que a otimização no aproveitamento desta é fator importante, pois reduz os custos da produção. Com vistas a tal otimização, um dos fatores que merece destaque é a digestibilidade dos grãos, a qual é influenciada pelo híbrido, pelas condições da cultura, pelo ponto de colheita e pelo processo físico de fragmentação. Com isso, torna-se importante conhecer as propriedades mecânicas dos materiais vegetais e quantificar as exigências de força necessárias para fragmentá-los, pois são parâmetros relevantes no desenvolvimento de máquinas que desempenham esta função. Neste trabalho quantificou-se a exigência de força para romper grãos de milho por compressão para 11 híbridos comumente utilizados na região. Na avaliação foram utilizados grãos colhidos no ponto de grão seco. Para tanto, utilizou-se uma célula de carga, um sistema hidráulico com velocidade constante e uma ponteira em forma de "V". Na quantificação da força, foram encontradas exigências distintas entre os híbridos, mesmo quando estes possuem a mesma classificação quanto à textura do grão (mole e/ou semiduro). A exigência de força foi diretamente proporcional à quantidade de endosperma córneo.

Resistência de grãos de milho à ruptura por compressão

The region of Campos Gerais, in the State of Paraná, is considered a distinct dairy farming center. Whole-plant corn silage is a very common regional practice as complementary feeding strategy for dairy cows and the optimization of its use is considered essential in order to reduce production costs. Grain digestibility plays a major role in this process and it is influenced by the hybrid, field conditions, point of harvest and grinding level. The identification of mechanical properties of plant materials, and the quantification of the force required to fragment those materials are relevant parameters for the design of new machinery, able to fulfill such demand. The aim of this study was to quantify the amount of force necessary to fragment corn grains by compression for eleven hybrids commonly planted in the region. For the evaluation purpose, grains harvested at dry stage were employed. Testing equipment consisted of a load cell, a hydraulic system with constant speed, and a V-shaped tip. Results showed that the force of rupture was different for each hybrid, even for those in the same grain texture class ("dent" and/or "flint"). The amount of force necessary was directly proportional to the quantity of corneous endosperm in the grain.

A região dos Campos Gerais é considerada um importante pólo leiteiro do Paraná. No que se refere à alimentação de gado leiteiro, destaca-se a silagem de planta inteira de milho, em que a otimização no aproveitamento desta é fator importante, pois reduz os custos da produção. Com vistas a tal otimização, um dos fatores que merece destaque é a digestibilidade dos grãos, a qual é influenciada pelo híbrido, pelas condições da cultura, pelo ponto de colheita e pelo processo físico de fragmentação. Com isso, torna-se importante conhecer as propriedades mecânicas dos materiais vegetais e quantificar as exigências de força necessárias para fragmentá-los, pois são parâmetros relevantes no desenvolvimento de máquinas que desempenham esta função. Neste trabalho quantificou-se a exigência de força para romper grãos de milho por compressão para 11 híbridos comumente utilizados na região. Na avaliação foram utilizados grãos colhidos no ponto de grão seco. Para tanto, utilizou-se uma célula de carga, um sistema hidráulico com velocidade constante e uma ponteira em forma de "V". Na quantificação da força, foram encontradas exigências distintas entre os híbridos, mesmo quando estes possuem a mesma classificação quanto à textura do grão (mole e/ou semiduro). A exigência de força foi diretamente proporcional à quantidade de endosperma córneo.

Processo de semeadura e o rendimento do milho na região dos Campos Gerais do Paraná

In the region of Campos Gerais, Paraná, Brazil, corn fields cover about one third of no-tillage summer cropland. Before introducing alternative forms of management, it is necessary to gather information on variables that influence crop yield. This paper was aimed at correlating corn yield with chemical and physical soil variables, and human variables, considering spatial variability in the region. The human variables considered in the study were population pressure, population pressure index, seeding depth and standard deviation of seeding depth. Soil variables for the depth of 0-20cm were thickness of horizon A, sand, silt, clay, organic matter, pH, boron and manganese. For the depth of 20-40cm were sand, silt, clay, organic matter, manganese, and copper. The variable mass of grains per plant represented crop yield. The statistical methods ‘Best subsets' and ‘Stepwise' were used to reduce the number of explanatory variables. Soil variables were reaffirmed as explanatory of mass of grains. The human variable seeding depth influences corn yield, showing the importance of the planting process on crop yield.

Na região dos Campos Gerais (PR), a cultura do milho ocupa aproximadamente um terço das áreas sob plantio direto no verão. Visando a manejos diferenciados, faz-se necessário conhecer as variáveis que influenciam no rendimento do milho. Este trabalho teve como objetivo correlacionar variáveis químicas e físicas de solo e antrópicas com a resposta da cultura do milho, considerando-se variabilidade espacial regional. As variáveis antrópicas estudadas foram: pressão de população, índice de pressão populacional, profundidade de semeadura e desvio padrão da profundidade de semeadura. As variáveis de solo estudadas foram: profundidade do horizonte A, areia, silte, argila, matéria orgânica, pH, boro e manganês para a profundidade de 0-20cm, e areia, silte, argila, matéria orgânica, manganês e cobre para a profundidade 20-40cm. Para representar o rendimento da cultura, a variável resposta avaliada foi a massa de grãos da espiga por planta. Para redução do número de variáveis, utilizaram-se os métodos estatísticos de redução de variáveis explicativas "Todas Regressões Possíveis" (Best subsets) e "Passo-a-Passo" (Stepwise). As variáveis de solo reafirmaram-se como importantes para explicar o fenômeno massa de grãos. A variável antrópica profundidade de semeadura mostrou-se explicativa para o fenômeno estudado, demonstrando a influência do processo de semeadura no rendimento do milho.

Processo de semeadura e o rendimento do milho na região dos Campos Gerais do Paraná

In the region of Campos Gerais, Paraná, Brazil, corn fields cover about one third of no-tillage summer cropland. Before introducing alternative forms of management, it is necessary to gather information on variables that influence crop yield. This paper was aimed at correlating corn yield with chemical and physical soil variables, and human variables, considering spatial variability in the region. The human variables considered in the study were population pressure, population pressure index, seeding depth and standard deviation of seeding depth. Soil variables for the depth of 0-20cm were thickness of horizon A, sand, silt, clay, organic matter, pH, boron and manganese. For the depth of 20-40cm were sand, silt, clay, organic matter, manganese, and copper. The variable mass of grains per plant represented crop yield. The statistical methods ‘Best subsets' and ‘Stepwise' were used to reduce the number of explanatory variables. Soil variables were reaffirmed as explanatory of mass of grains. The human variable seeding depth influences corn yield, showing the importance of the planting process on crop yield.

Na região dos Campos Gerais (PR), a cultura do milho ocupa aproximadamente um terço das áreas sob plantio direto no verão. Visando a manejos diferenciados, faz-se necessário conhecer as variáveis que influenciam no rendimento do milho. Este trabalho teve como objetivo correlacionar variáveis químicas e físicas de solo e antrópicas com a resposta da cultura do milho, considerando-se variabilidade espacial regional. As variáveis antrópicas estudadas foram: pressão de população, índice de pressão populacional, profundidade de semeadura e desvio padrão da profundidade de semeadura. As variáveis de solo estudadas foram: profundidade do horizonte A, areia, silte, argila, matéria orgânica, pH, boro e manganês para a profundidade de 0-20cm, e areia, silte, argila, matéria orgânica, manganês e cobre para a profundidade 20-40cm. Para representar o rendimento da cultura, a variável resposta avaliada foi a massa de grãos da espiga por planta. Para redução do número de variáveis, utilizaram-se os métodos estatísticos de redução de variáveis explicativas "Todas Regressões Possíveis" (Best subsets) e "Passo-a-Passo" (Stepwise). As variáveis de solo reafirmaram-se como importantes para explicar o fenômeno massa de grãos. A variável antrópica profundidade de semeadura mostrou-se explicativa para o fenômeno estudado, demonstrando a influência do processo de semeadura no rendimento do milho.

Distribuição longitudinal de plantas de milho (Zea mays L.) na região dos Campos Gerais, Paraná

The region of Campos Gerais in the State of Paraná, Brazil, is a pioneer in the implementation of new technologies, with superior grain yield performance. No-tillage farming system, for instance, is widely adopted in this region. This particular system requires accuracy and precision in the planting process to achieve high grain yields. Regarding regional attributes, the corn planting process in Campos Gerais under no-tillage was evaluated. Forty-eight properties were selected for a plant population pressure analysis. Four or five planting rows delimited the study area, 3m per row. The spacing between plants and between rows was measured. No significant differences were observed between planting rows in 42 properties, and the average coefficient of variation was around 33%. None of the areas had an average lower than 50.000 plants ha-1, the lowest value recommended for the hybrids in study. The regional planting process can be considered efficient regarding the number of plants per area. Nevertheless, the high variability found on plant distribution in the planting rows suggests the need for further research and extension measures.

A região dos Campos Gerais, no Paraná, é pioneira na utilização de novas tecnologias e apresenta desempenho superior em rendimento de grãos. O sistema Plantio Direto é uma realidade, em que acurácia e precisão no processo de semeadura são de grande importância. Sendo assim, estudou-se o processo de semeadura de milho sob o sistema Plantio Direto na região dos Campos Gerais, avaliando-se a pressão populacional de plantas em 48 propriedades agrícolas. A área experimental era formada por 4 ou 5 linhas de semeadura, onde foram avaliados 3m por linha, medindo-se espaçamentos entre plantas e entre linhas. Não foram observadas diferenças significativas entre as linhas de semeadura em 42 áreas, sendo que o coeficiente de variação médio ficou em torno de 33%. Não se encontrou nenhuma área com média menor do que 50.000 plantas ha-1, valor mínimo para os híbridos avaliados. Pôde-se concluir que o processo de semeadura da região é eficiente quanto ao número de plantas por área. Já a grande variabilidade encontrada na distribuição de plantas na linha de semeadura sugere a necessidade de ações de pesquisa e extensão junto aos produtores.

Distribuição longitudinal de plantas de milho (Zea mays L.) na região dos Campos Gerais, Paraná

The region of Campos Gerais in the State of Paraná, Brazil, is a pioneer in the implementation of new technologies, with superior grain yield performance. No-tillage farming system, for instance, is widely adopted in this region. This particular system requires accuracy and precision in the planting process to achieve high grain yields. Regarding regional attributes, the corn planting process in Campos Gerais under no-tillage was evaluated. Forty-eight properties were selected for a plant population pressure analysis. Four or five planting rows delimited the study area, 3m per row. The spacing between plants and between rows was measured. No significant differences were observed between planting rows in 42 properties, and the average coefficient of variation was around 33%. None of the areas had an average lower than 50.000 plants ha-1, the lowest value recommended for the hybrids in study. The regional planting process can be considered efficient regarding the number of plants per area. Nevertheless, the high variability found on plant distribution in the planting rows suggests the need for further research and extension measures.

A região dos Campos Gerais, no Paraná, é pioneira na utilização de novas tecnologias e apresenta desempenho superior em rendimento de grãos. O sistema Plantio Direto é uma realidade, em que acurácia e precisão no processo de semeadura são de grande importância. Sendo assim, estudou-se o processo de semeadura de milho sob o sistema Plantio Direto na região dos Campos Gerais, avaliando-se a pressão populacional de plantas em 48 propriedades agrícolas. A área experimental era formada por 4 ou 5 linhas de semeadura, onde foram avaliados 3m por linha, medindo-se espaçamentos entre plantas e entre linhas. Não foram observadas diferenças significativas entre as linhas de semeadura em 42 áreas, sendo que o coeficiente de variação médio ficou em torno de 33%. Não se encontrou nenhuma área com média menor do que 50.000 plantas ha-1, valor mínimo para os híbridos avaliados. Pôde-se concluir que o processo de semeadura da região é eficiente quanto ao número de plantas por área. Já a grande variabilidade encontrada na distribuição de plantas na linha de semeadura sugere a necessidade de ações de pesquisa e extensão junto aos produtores.