EFFICACY OF MONITORING AND SPRAYING UAVs IN COMPARISON TO CONVENTIONAL EQUIPMENT IN THE MANAGEMENT OF CORN (Zea mays L.) (PLATFORM HECTAREA INTEGRADA – BAYER S.A)

Autores

(1) JULIATTI, B.C.M; (1) MONTEIRO, V. K; (1) JULIATTI, F. Ca, (2) GALVAN, (2) J; RAYO, J.H; (3) CRUVINEL, M.R.C; (3) CRUVINEL, G.S.B; (3) CRUVINEL, V.S.B; (4) JULIATTI, F.C.

(1) JuliAgro, Uberlândia, MG, breno.juliatti@juliagro.com; (2) Bayer Crop Science, Germany; (3) Cruvinel Agronegócios, Araxá, MG; (4) Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG

Resumo:

Este trabalho objetivou avaliar o conceito Hectarea Integrada utilizando programas e portfólios de pesticidas integrados em mapas e sistema de inteligência artificial através de drones de monitoramento e pulverização em comparação com a prática agrícola convencional no manejo da cultura do milho (Zea mays L.). Para isso, quatro ensaios de campo foram conduzidos durante o período de 10/12/2021 a 01/06/2022, sendo um localizado na Estação Experimental JuliAgro, localizada na BR-365 km 640, e em outras áreas de Uberlândia-MG, em Araxá-MG e Tapira-MG. A semeadura dos híbridos MG 711, MG 593, DKB 360 e AG 8480 PRO3 ocorreram respectivamente no dia 27/11/2021, 02/12/2021, 06/01/2022 e 18/01/2022. O delineamento estatístico adotado no ensaio foi em faixas divididas em três tratamentos/programas. Cada faixa possuía área de pelo menos 1 a 3 hectares. Os tratamentos testados estão descritos na tabela 1. Foram realizadas um total de oito operações para cada área, sendo quatro sobrevoos de mapeamento e quatro aplicações de pesticidas. Foi utilizado um drone pulverizador (DJI Agras T10), com quatro pontas AD-IA 80 graus e volume de calda equivalente a 20 L.ha-1,​para o manejo Hectarea Integrada, em conjunto com um Porter Kunn 700 e Imperador 3000 da Stara (maquinários comparativos). Durante a condução do ensaio, foram realizadas avaliações de severidade de Helmitosporiose (Helminthosporium turcicum) e mancha branca (Phaeosphaeria maydis); danos por ataques de insetos (escala Davis), presença de plantas infestantes (cobertura %) e caracteres agronômicos (altura, estande, vigor e produtividade) previamente e dos 30 DAA (dias após primeira aplicação), 45 DAA, 60 DAA e 75 DAA através de escalas diagramáticas (Sachs et al., 2011 e Lazaroto et al., 2012). Foram realizados quatro voos com uma aeronave DJI Phantom 4 Pro equipada com o sensor RedEdge M da MicaSense em 16/12/2021, 28,12/2021, 26/01/2022 e 11/03/2022 para avaliação dos índices multiespectrais e produtividade estimada (Kg.ha-1). Com base nos resultados obtidos durante o experimento, é possível concluir: 1- A helmitosporiose apresenta um papel secundário na região de Uberlândia e do Triângulo Mineiro, nas semeaduras de novembro e dezembro. 2- Todos os programas foram eficientes no controle do complexo de doenças, pragas e plantas infestantes em relação ao maquinário convencional, em semeadura de dezembro a janeiro. 3- Não ocorreram diferenças significativas entre os portfólios de produtos químicos adotados. 4- Houve eficácia igual ou superior do controle de ervas daninhas, pragas e doença na aplicação por VANTs ante a prática agrícola convencional. 5- Os mapas de “calor” ou aplicação Spot Spray são eficientes na aplicação de pré-emergentes. 6- A logística de maquinário, distribuição de água, tempo de aplicação por VANTs mostra-se como alternativa economicamente viável em pequenas áreas. 7- Entre os tratamentos e programas de fungicida, o tratamento BAYER UAS se destacou por refletir em incremento de produtividade em relação à testemunha pareada (tratamento do produtor) na ordem de 200 a 400 kg.ha-1 de milho. 8- Nenhum dos tratamentos testados apresentou sintomas de fitotoxidade ou problemas de germinação, podendo ser considerados como seletivos à cultura do milho.

Palavras-chave: Agras T10. Pulverização. Detecção de daninhas. Multiespectral.

Abstract:

New technologies can capture high-resolution normalized difference vegetation index (NDVI) and near infrared (IR), to get an overview data for biomass, leaf greenness and physiology stresses caused by abiotic and biotic agents. So, for a successful management of this stress source, we need to implement higher throughput system combined with chemichal spray. Also, to implement timely treatments for the most and better costly effective control of, it is essential to detect the weed coverage and plant health status. The hypothesis of Hectarea Integrada is that the employment of this technology, can improve the speed, precision, and accuracy of pesticide programs over the conventional agricultural spray in the crop management of corn (Zea mays L.). Four different experiments were carried out during during the period from 12/10/2021 to 06/01/2022, one field was located at the JuliAgro Experimental Station, located on BR 36 km 640 in Uberlandia-MG and the others were carred out in Araxá-MG, Tapira-MG, and Uberlândia-MG. The sowing of hybrids MG 711, MG 593, DK360 and AG 8480 PRO3 were respectively on 11/27/2021, 12/02/2021, 01/06/2022 and 01/18/2022. The design adopted in the trial was in strips containing three treatments/programs. Each Strip had an area of ​​at least 1 to 3 hectares. The treatments tested are described in table 1. A total of eight operations were carried out for each field, four mapping overflights and four pesticide applications. A spraying drone (DJI Agras T10) with four AD-IA nozzles was used with a volume equivalent to 20 L.ha-1 and a Self-Propelled sprayer of Imperador 3000 from Stara and a Porter Kunn 700 (as comparative equipment). During the conduction of the trial, the severity of corn leaf blight (Helminthosporium turcicum) and white spot (Phaeosphaeria maydis) were evaluated; damage by insect attacks (Davis scale), presence of weeds (coverage %) and agronomic characteristics (height, stand, vigor and yield) with a first evaluation at 0 DAA followed by 30 DAA (days after the first application), 45 DAA, 60 DAA and 75 DAA through diagrammatic scales (Sachs et al., 2011 and Lazaroto et al., 2012). Four flights were performed with a DJI Phantom 4 Pro aircraft equipped with MicaSense’s RedEdge-M sensor on 12/16/2021, 12/28/2021, 01/26/2022 and 03/11/2022 to evaluate the multispectral index and yield estimated (Kg.ha-1). Based on the results obtained during the experiment, it is possible: 1- corn leaf blight has a secondary role in the region of Uberlândia and Triângulo Mineiro, when the plants are sowed in November and December; 2- All programs were efficient in controlling the complex of diseases, pests and weeds in relation to conventional machinery; 3- No significant differences were observed between the chemical products used; 4- Spot Spray has equal efficacy when compared to conventional practices to control weeds or pests e) UAVs spray is equally efficient when compared to conventional practices; 5- The heat maps or Spot Spray application is efficient for pre-emergent management. 6- The machinery logistics, water distribution, application time shows as an economically viable alternative for small fields. 7- Among the treatments and fungicide programs, the BAYER UAS treatment stands out with higher yield in comparison to producer’s treatment, increasing 200 to 400 kg.ha-1 of the total yield 8- No symptoms of phytotoxicity were observed in field.

Keywords: Agras T10. Spray Drone. Weed Detection. Multiespectral.

1 – Introdução

O valor agregado ao milho tem fundamentação em seu valor nutricional, seu uso vai desde a alimentação humana quanto à base da alimentação animal e várias formas de utilização como matéria-prima na indústria. A cultura tem alta adaptabilidade, sendo amplamente distribuída em todo território nacional (MARIUZZO, 2019). A estimativa da produção nacional de milho no ano de 2022 é de 115,6 milhões de toneladas, sendo um aumento de 32,7% quando comparada ao ano anterior (CONAB, 2022).

A introdução de novas tecnologias aos campos fez com que o milho (Zea mays L.) se tornasse a segunda cultura de maior importância na cadeia de produção agrícola no Brasil, superada apenas pela soja (SILVA, 2018). O efeito das doenças foliares, pragas e plantas infestantes em lavouras de milho reflete-se na redução da área fotossintética, matocompetição e destruição do tecido foliar, podendo levar à senescência precoce, o que por sua vez leva à queda na produtividade (BRITO et al., 2007). As folhas da espiga e abaixo da espiga representam de 33% a 40% da área foliar total da planta (PATAKY, 1992; LAGO & NUNES, 2008; VILELA et al.,2012), e quando severamente afetadas, podem provocar danos irreparáveis na produtividade da cultura pela redução do número, tamanho e peso (densidade) total de grãos (FANCELLI, 1988). O controle de doenças e pragas durante o ciclo da cultura é uma das estratégias mais importantes para explorar o potencial produtivo das cultivares e, no milho, as principais medidas de manejo são: controle genético, cultural e químico (PEREIRA et al., 2005). Dentro do controle químico, observa-se o surgimento exponencial de defensivos agrícolas e ingredientes ativos, com o intuito de atingir maior eficiência e praticabilidade agronômica. Por outro lado, a fim de elevar a qualidade do controle, faz-se necessário o desenvolvimento de ferramentas tecnológicas. Nesse âmbito, tem-se o surgimento dos RPAS (Aeronaves Remotamente Pilotadas, que chegam com a perspectiva de elevar a automação do processo e garantir a aplicação em áreas de difícil acesso. No entanto, no aspecto comercial, pouco se sabe quanto à eficiência das aplicações frente às demais ferramentas já existentes no mercado, como os autopropelidos (Richardson et al., 2020).

Em vista disso, o presente estudo tem como objetivo principal: entender o valor do conceito Hectarea Integrada; Avaliar a eficácia da pulverização por VANTs versus prática agrícola normal em aplicações individuais (% de controle, tempo, exposição, recursos, resposta de rendimento, sustentabilidade), além de observar os benefícios para o sistema produtivo da prescrição digital – “Spot spray” – em paralelo à prática agrícola normal.

2 – Materiais e métodos

O experimento foi instalado e conduzido em quatro locais, onde um deles foi localizado no campo experimental, na Estação Experimental JuliAgro (Híbrido DKB 360), localizada na BR-365 km 640 no município de Uberlândia-MG sob as coordenadas 18° 53’ 50,2’’ latitude (Sul) e 48° 25’ 17,10’’ longitude (Oeste), a 822 metros de altitude em relação ao nível do mar, em uma área com topografia levemente inclinada, solo arenoso de textura média e clima tropical com data de semeadura em 06/01/2022.

Os demais campos foram instalados em: Araxá-MG (Híbrido MG 711) com data de semeadura em 27/11/2021; Tabira-MG (Híbrido MG 593) com semeadura em 02/12/2021 e Fazenda Rio das Pedras (Híbrido AG 8480 PRO3), Uberlândia-MG, com semeadura em 18/01/2022. Os tratamentos fitossanitários realizados ao longo do período do ensaio, com a finalidade de manutenção, encontram-se disponíveis na Tabela 1.

O delineamento experimental adotado foi em faixas perfazendo uma área de 1 a 3 hectares. Equipamentos utilizados para comparação. O tratamento codificado como BAYER UAS foi aplicado através de um drone de Pulverização (Agras T10 da DJI). O equipamento conta com sinal de GPS interno, com precisão de até 0,6 m e a operação foi coordenada por um piloto registrado pelo DECEA (Ministério da defesa) o qual possui o CAAR (Certidão de operação de aplicação por UAS), este realizou a delimitação da área de cada tratamento para o voo remoto. A vazão adotada por hectare foi de 20 L.ha-1 (tabela 3). Os dados climáticos e dos demais tratamentos das aplicações foram coletados no início e fim de cada pulverização e estão descritos nas tabelas 2 e 3.

Para avaliar a eficácia dos tratamentos no controle do complexo de enfermidades na cultura do milho, foram realizadas avaliações visando a quantificar a severidade do ataque de pragas e doença apresentadas em cada local, além da matocompetição e espécies de plantas infestantes presentes nas parcelas, bem como da seletividade da cultura. Para auxílio nas avaliações, foram utilizadas escalas diagramáticas (Davis, Sachs et al., 2011 e Lazaroto et al., 2012), contendo valores 0 a 100% para doença e 0 a 9 em termos de ataque de pragas. Onde 0 (zero) é dirigido à ausência de sintomas da doença nas folhas e 100 para severidade, significando que toda a área foliar das folhas estavam com sintomas. Ademais, com o drone DJI Phantom 4 Pro e com o sensor RedEdge M da MicaSense foram capturadas imagens multiespectrais e em RGB para utilização do algoritmo da Sensix na identificação de reboleiras contendo plantas infestantes (“Spot Spray”). O processamento dessas imagens, por sua vez, permite a realização de cálculos que resultam em índices de vegetação e biomassa, os quais foram utilizados para avaliar a diferença entre os tratamentos. Os voos foram realizados por meio do Software DroneDeploy a 70 m de altura e 7 m/s, com 75% de sobreposição, o que permite uma resolução de 2.1 cm/px. As imagens foram processadas no Software AGISOFT. Por fim, foram adicionadas na plataforma QGIS na qual extraiu-se os índices de avaliação.

A partir da média da severidade das doenças foi calculada a AACPD* (área abaixo da curva de progresso da doença e dos índices multiespectrais) Shaner & Finney (1977). Para determinação da produtividade e rendimento, foi realizada a colheita através de monitor de rendimento (Massey 3090 com monitor de colheita Harvest Master). Os dados foram transformados em kg ha-1 e a umidade foi corrigida para 13% conforme Vencovsky e Cruz (1991). Os dados obtidos em cada ensaio foram submetidos ao teste de Shapiro-Wilk​ e Oneil Mattews para avaliar os pressupostos da análise de variância (normalidade e homogeinidade). Após concordância, os dados foram submetidos à análise de variância pelo teste F. Após essa análise, o teste de Tukey a 5% de significância foi utilizado para comparação da média entre os tratamentos das parcelas subdivididas. Para essas análises, o software R (R Core Team, 2017) foi utilizado em conjunto com os pacotes ExpDes (Ferreira et al., 2013). Para o cálculo dos percentuais de eficácia, empregou-se a fórmula de Abbott (1925).

3 – Resultados e discussões

Houve diferença entre os experimentos repetidos ao longo do tempo entre os diferentes métodos de pulverização e tratamentos. Portanto, os resultados dos ensaios foram apresentados separados. Hectarea Integrada é um conceito para desenvolver dados diferenciais incluindo o portfólio de produtos em paralelo à prática agrícola convencional de pulverização (tratores e autopropelidos). A tecnologia de aplicação em pulverização aplicada ao monitoramento inteligente em relação ao estágio de crescimento do BBCH ideal promoveu o controle satisfatório das plantas infestantes de espécies (Malezas) como Amaranthus sp., Bidens Pilosa, Commelina sp. e Digitaria insularis.

A divisão dos plots experimentais foi realizada seguindo a Figura 2. Os primeiros sinais de ataque de pragas e doenças foram observados 15 dias após o florescimento (15 DAF) na região de Araxá-MG. Porém, a epidemia não foi estabelecida de forma regular durante o ensaio nas demais localidades parcelas subdivididas. A diferença entre os ensaios provavelmente foi devida à época de semeadura e pressão de inóculo e pragas (Helicoverpa armigera e Spodoptera frugiperda), a qual acabou por influenciar na interação com os tratamentos e programas químicos.

Na Figura 3, encontram-se os dados médios de severidade da helmitosporiose (Helmithosporium turcicum), cobertura de malezas (plantas infestantes), danos de inseto, vigor, NDVI e GLI em avaliações feitas no período de 0 (zero) DAA (prévia), 15, 30, 45 e 60 DAA (dias após a aplicação). Os dados foram analisados e transformados em porcentagem de controle (% Eficácia), com base na fórmula de Abbott (1925). Os dados foram desmembrados e submetidos ao teste de média com Tukey a 5% de significância para comparação entre tratamentos. Pode se concluir que o tratamento por VANTs refletiu em eficácia igual ou superior aos tratamentos apresentados tanto no programa químico da BAYER quanto no padrão adotado pelo produtor. O sistema de aplicação por Spot Spray garantiu eficácia igual a aplicação terrestre na área total (n.s – diferença não significativa). Houve diferença estatística significativa para GLI e NDVI quanto à análise comparativa entre tratamentos e sua respectiva testemunha (tratamento produtor) onde o vigor das plantas apresentou superior patamar (> 10 %). Os resultados deste trabalho demonstram que houve eficácia igual ou superior do controle de ervas daninhas, pragas e doença através da aplicação por VANTs ante a prática agrícola convencional. Os mapas de “calor” ou aplicação Spot Spray são eficientes na aplicação de pré-emergentes. A logística de maquinário, distribuição de água, tempo de aplicação por VANTs mostram-se como alternativa economicamente viável em pequenas áreas.

Na Figura 4, encontram-se os dados médios de rendimento do monitor de colheita em kg.ha-1. Todos os tratamentos com herbicidas testados não desenvolveram sintomas de fitotoxidade para a cultura do milho. Para produtividade, houve diferença significativa entre os tratamentos e houve incremento de produtividade em relação à testemunha pareada (tratamento do produtor) na ordem de 200 a 400 kg.ha-1 para o tratamento com aplicação e monitoramento por VANTs.

4 – Considerações finais ou conclusões

1 – A helmitosporiose apresenta um papel secundário na região de Uberlândia e do Triângulo Mineiro, nas semeaduras de novembro e dezembro.

2 – Todos os programas foram eficientes no controle do complexo de doenças, pragas e plantas infestantes em relação ao maquinário convencional, em semeadura de dezembro a janeiro.

3 – Não ocorreram diferenças significativas entre os portfólios de produtos químicos adotados.

4 – Houve eficácia igual ou superior do controle de ervas daninhas, pragas e doença através da aplicação por VANTs ante a prática agrícola convencional.

5 – Os mapas de “calor” ou aplicação Spot Spray são eficientes na aplicação de pré-emergentes.

6 – A logística de maquinário, distribuição de água, tempo de aplicação por VANTs se mostra como alternativa economicamente viável em pequenas áreas.

6 – Entre os tratamentos e programas de fungicida, o tratamento BAYER UAS destacou-se por refletir em incremento de produtividade em relação à testemunha pareada (tratamento do produtor) na ordem de 200 a 400 kg.ha-1 de milho.

7 – Nenhum dos tratamentos testados apresentou sintomas de fitotoxidade ou problemas de germinação, podendo ser considerados como seletivos à cultura do milho.

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