Biophysical characteristics of soybean estimated by remote sensing associated with artificial intelligence

The biophysical characteristics of vegetative canopies, such as biomass, height, and canopy diameter, are of paramount importance for the study of the development and productive behavior of crops. Faced with a scarcity of studies aimed at estimating these parameters, the objective of this study was to evaluate the performance of artificial neural networks (ANNs) applied to Proximal Remote Sensing (PRS) to estimate biophysical characteristics of soybean culture. The data used to train and validate the ANNs came from an experiment composed of 65 plots with 30 x 30 m mesh, its development was carried out in the 2016/2017 crop in the Brazilian agricultural area. The evaluations were carried out at 30, 45, 60, and 75 days after sowing (DAS), monitoring the spatial and temporal variability of the biophysical characteristics of the soybean crop. Vegetation indexes were collected using canopy sensors. The accuracy and precision were determined by the coefficient of determination (R2) and the error of the forecasts by MAPE (Mean Absolute Percentage Error). PRS and ANNs showed high potential for application in agriculture, since they obtained good performance in the estimation of height (R2 = 0.89) and canopy diameter (R2 = 0.96), being fresh biomass (R2 =0.98) and dry biomass (R2 = 0.97) were the best-estimated variables.

Statistical process control applied to mechanized peanut sowing as a function of soil texture.

The successful establishment of agricultural crops depends on sowing quality, machinery performance, soil type and conditions, among other factors. This study evaluates the operational quality of mechanized peanut sowing in three soil types (sand, silt, and clay) with variable moisture contents. The experiment was conducted in three locations in the state of São Paulo, Brazil. The track-sampling scheme was used for 80 sampling locations of each soil type. Descriptive statistics and statistical process control (SPC) were used to evaluate the quality indicators of mechanized peanut sowing. The variables had normal distributions and were stable from the viewpoint of SPC. The best performance for peanut sowing density, normal spacing, and the initial seedling growing stand was found for clayey soil followed by sandy soil and then silty soil. Sandy or clayey soils displayed similar results regarding sowing depth, which was deeper than in the silty soil. Overall, the texture and the moisture of clayey soil provided the best operational performance for mechanized peanut sowing.

Consórcio de Urochloas com milho em sistema plantio direto / Intercropping of pasture with maize in the no tillage system

Uma alternativa para suprir o aporte anual de palha exigido para manutenção do sistema plantio direto (SPD), nas regiões tropicais, é o cultivo de milho consorciado com urochloas. Com o objetivo de identificar o melhor sistema de cultivo de duas espécies forrageiras (Urochloa brizantha e Urochloa ruzizienses) em consórcio com o milho (Zea mays L.) em sistema plantio direto, foi realizada a presente pesquisa. O milho foi semeado em consórcio com as forrageiras em cinco sistemas de cultivo. Foi utilizado o delineamento em blocos ao acaso, em esquema fatorial (2x4+1), com quatro repetições. Foram avaliadas: massa seca de palha do milho, massa seca da palha de urochloa, massa seca total de palha, população de plantas de milho, massa de 1000 grãos e produtividade de grãos. Os resultados demonstraram que o consórcio de milho com urochloa não apresentou efeito negativo na produtividade do milho e incrementou o aporte de matéria seca no sistema de produção sob plantio direto. A escolha de determinado sistema de cultivo depende do gerenciamento e da disponibilidade de máquinas, visto que todos os sistemas apresentaram comportamento positivo em relação à produtividade de grãos e à produção de palhada.

An alternative to supply the annual input of straw required to maintain the no-tillage system (SPD) in the tropics is the cultivation of maize intercropped with Urochloa. In order to identify the best cropping system of two forage species (Urochloa brizantha and Urochloa ruzizienses) intercropped with maize (Zea mays L.) in no tillage system, the present study was conducted. Maize was seeded intercropped with forage in five cropping systems. The experimental design was in randomized blocks in factorial scheme (2x4+1) with four replications. There were evaluated: dry mass of maize straw, dry mass of urochloa straw, total dry mass of straw, maize plant population, mass of 1000 grain and grain yield. The results showed that maize intercropped with urochloa had no negative effect on grain yield and increased the input of dry matter in the production system under no-tillage system. The choice of a particular cropping system depends on the management and availability of machines, since all systems showed positive behavior in respect of grain yield and straw production.

Semeadura direta de milho com dois tipos de sulcadores de adubo, em nível e no sentido do declive do terreno / No tillage of corn with two types of fertilizer furrow across and towards the slope of land surface

O presente estudo teve como objetivo avaliar parâmetros operacionais de um conjunto mecanizado envolvendo trator e semeadora, assim como o rendimento da cultura do milho semeada nas diferentes configurações das máquinas e combinações com o ambiente de produção. Os tratamentos consistiram de tipos de sulcadores (discos duplos e hastes), os quais foram avaliados em experimentos em que a operação de semeadura direta do milho foi efetuada transversalmente ao declive (em nível) e em aclive e declive. A semeadura contra o declive e o uso de haste sulcadora implicaram maior demanda de esforço de tração, patinagem do trator e consumo de combustível por área trabalhada e não influenciaram o volume de solo mobilizado, a população de plantas e a produtividade de grãos do milho, em relação à operação realizada em declive e uso de sulcador de discos duplos, respectivamente. A utilização de sulcador do tipo haste resultou em menor número de plantas acamadas e quebradas, em relação ao uso de discos duplos, independentemente do sentido da operação. A principal diferença entre semear em nível ou em declive é a formação de sulcos orientados no sentido do terreno, pela ação de sulcadores do tipo haste e elevada patinagem dos rodados do trator, já que o consumo de combustível por área trabalhada e capacidade operacional não foram afetados por aquelas variáveis.

This study aimed to evaluate the operational parameters of a series of mechanized tractor and seed drill, and corn yield planted in different settings and combinations of machines with the production environment. Treatments consisted of types of fertilizer furrow (double discs and shanks), which were tested in experiments in which the operation of corn direct seeding was performed across the slope (in level) and direction of slope (for and against). Sowing against the slope and the use of shank implied a higher demand of traction effort, skating the tractor and fuel consumption per area worked, and didn't affect the volume of soil mobilized, population of plants and grain yield of corn in relation to the operation for the use of slope and furrow discs doubles, respectively. The use of furrow shank type t resulted in fewer plants broken and lodged plants in relation to the use of double discs, regardless of the direction of operation. The main practical difference between level sow or direction of the slope is the formation of grooves oriented in the same direction, by the action of furrow shank and the high shaft of the tractor wheel slip since the fuel consumption per area worked and operation capacity were not affected by those variables.

Componentes morfológicos do milho com modelos de roda compactadora, cargas verticais e lâminas de irrigação / Morphological components of with models of press wheel, vertical loads and irrigation blades

Conduziu-se este trabalho, com o objetivo de avaliar três modelos de rodas compactadoras de semeadoras, dois níveis de carga vertical sobre as mesmas e duas lâminas de irrigação durante os períodos de pré e pós-emergência das plântulas de milho. O ensaio foi conduzido na UNESP de Jaboticabal, com o delineamento inteiramente casualizado (DIC) no esquema fatorial 3x2x2, combinando de três modelos de rodas compactadoras (roda lisa com estria, roda lisa com nervura e roda duplo angulada), com dois níveis de carga (162 N e 260 N) e dois teores de água (15 e 19,5 mm dia-¹) sob três repetições. Os parâmetros analisados foram: produtividade, número de grãos por espiga, massa de 100 grãos, matéria seca de plantas, número de dias para emergência, altura das plantas, diâmetro dos colmos das plantas e altura de inserção da primeira espiga. A variável diâmetro do colmo obteve melhor resultado sob a influência de maior lâmina de água, diferente da variável matéria seca de plantas. A inserção da primeira espiga foi afetada pela carga utilizada sobre a roda compactadora durante a semeadura. Quanto maior a carga utilizada, menor é a altura da inserção da primeira espiga. A interação roda x lâmina foi significativa para a variável número de grão.

The objective of the present study was to evaluate three models of sowing press wheels, with two levels of vertical load and two irrigation blades during pre- and post-emergence periods of corn seedling. The experiment was carried out at UNESP in the city of Jaboticabal, State of Sao Paulo, Brazil, with complete randomized design (DIC) on a 3x2x2 factorial scheme, combining three press wheels (plain rubber with groove, plain wheel with vein and double-angled wheel), with two levels of load (162 N and 260 N), two water contents (15 and 19 mm day-1) and three replicates. The parameters analyzed were: productivity, number of grains in the ear, mass of 100 grains, dry mass of plants, number of days until emergence, plan height, stem diameter of plants and insertion height of the first ear. The variable diameter of stem showed the best result under the influence of a larger water blade, different from the variable dry mass of plants. The insertion of the first ear was affected by the load used on the press wheel during sowing. The heavier the load the lower is the insertion height of the first ear. The wheel-blade interaction was significant or the number of grains variable.

Tractor perfomance as a function of speed and seeder’s tire inflation pressure / Desempenho de trator em função da velocidade e da pressão de inflação dos pneus da semeadora

The performance of agricultural tractors under field conditions results from the interaction between tire and wheel affected by displacement speed. This work was developed to assess the performance of an agricultural tractor under different seeder's tire inflation pressure (518; 483 and 414kPa) and in two different gears providing speeds of 3.0 and 6.0km h-1. The experiment was performed at Jaboticabal Campus of São Paulo State University (UNESP). The experimental design used was entirely randomized in a 2-factor factorial design (3x2) with four replications. The draft force was influenced by the gear as well as by the required power; however, tire inflation pressure in the seeder did not change these parameters. Also, fuel consumption was influenced only by the tractor gear. Energy consumption was greater as speed increased, caused by gear shifting. The displacement speed was greater for the 518kPa pressure due to a lesser slippage in the seeder under this pressure. Tractor slippage did not change.

O desempenho de tratores agrícolas em condições de campo resulta da interação entre pneu e rodado, influenciado pela velocidade de deslocamento. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de um trator agrícola sob diferentes pressões de inflação dos pneus da semeadora (518, 483, and 414kPa) e em duas marchas que proporcionaram velocidades de 3,0 e 6,0km h-1. O experimento foi realizado no campus de Jaboticabal da Universidade Estadual Paulista (UNESP). O delineamento experimental utilizado foi fatorial inteiramente casualizado (3x2), com quatro repetições. A força de tração foi influenciada pela marcha e pela potência exigida; no entanto, a pressão de inflação do pneu da semeadora não alterou esses parâmetros. Além disso, o consumo de combustível foi influenciado apenas pela marcha do trator. O consumo de energia foi maior com o aumento da velocidade, ocasionada pela mudança de marcha. A velocidade de deslocamento foi maior para a pressão de 518kPa, em razão da menor patinagem da semeadora promovida por essa pressão. A patinagem do trator não foi alterada pelos fatores testados.

Desempenho operacional do conjunto trator-recolhedora de feijão / Operational performance of a pull-type bean combine

A colheita mecanizada do feijão apresenta altos custos. Além disso, as características botânicas e a alta tendência ao acamamento do feijoeiro dificultam o uso de colhedoras combinadas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho operacional do conjunto trator-recolhedora-trilhadora de feijão e quantificar as perdas ocasionadas durante a colheita, em Jaboticabal, SP. Foi utilizado delineamento inteiramente casualizado, com fatorial 2 x 3, combinando-se dois sistemas de preparo de solo (convencional e plantio direto) e três velocidades teóricas de trabalho (V1, V2 e V3, correspondendo a 4,0; 4,9 e 5,8km h-1, respectivamente), com quatro repetições, totalizando 24 observações. O nível de ruído, os consumos volumétrico e ponderal, a taxa de alimentação da máquina, a matéria seca e a densidade da palhada, as perdas na plataforma da recolhedora e totais não são influenciadas pelos sistemas de preparo do solo (preparo convencional e plantio direto) e pelas velocidades de trabalho. As perdas ocorridas no sistema de trilha, separação e limpeza são menores na velocidade de 4,9km h-1.

Mechanized harvesting of beans has a high cost. On the other hand, the botanical characteristics and the high tendency for lodging of bean planting make the combined use of harvesters difficult. This paper aimed to evaluate the operational performance of the pull-type bean combine and to quantify losses in bean harvest. The experiment was carried out in the experimental field of the São Paulo State University in the city of Jaboticabal, SP, Brazil. The field trial was in randomized blocks, in a 2 x 3 factorial scheme, combining two soil tillage systems (conventional and no-tillage) and three theoretical working speeds (V1, V2 and V3, respectively 4.0, 4.9 and 5.8km h-1). Four repetitions of the scheme totaled up 24 observations. The analyzed factors (tillage systems and working speeds) did not affect noise level, volume and weight of fuel consumption, machine feeding flow, dry matter and straw density, losses at the harvester platform and total losses. The losses with threshing, separation and cleaning were lesser in the 4.9km h-1 speed.

Efeito da profundidade de semeadura e de rodas compactadoras submetidas a cargas verticais na temperatura e no teor de água do solo durante a germinação de sementes de milho / Effect of sowing depth and press wheels submitted to vertical loads on soil temperature and moisture contents during corn seed germination

As rodas compactadoras das semadoras-adubadoras têm como principal função, propiciar o bom contato entre o solo e a semente para garantir a germinação das sementes e a emergência das plântulas. Objetivou-se, neste trabalho, estudar a influência de três modelos de rodas compactadoras, três profundidades de semeadura e três níveis de carga sobre a roda compactadora sob a temperatura e o teor de água do solo. O trabalho foi desenvolvido na pista de ensaios de semeadura, localiza em Uberaba, MG, em Latossolo Vermelho distrófico, utilizando-se o delineamento experimental de parcelas sub-subdivididas, com 27 tratamentos e quatro repetições. As rodas com maior área de contato com o solo proporcionaram maiores valores do teor médio de água e da temperatura do solo. O nível de carga sobre a roda compactadora não afetou a temperatura e o teor de água do solo.

Press wheels were designed to improve soil-seed contact, thus promoting good seed germination and emergence of plantules. The present investigation was aimed at studying the influence of three models of press wheel, three sowing depths and three load levels on soil temperature and moisture contents. The experiment was carried out in Uberaba, State of Minas Gerais, Brazil, in split-plot desing, 27 treatments and four repetitions. Results have shown that press wheels with bigger soil contact area provide the highest values of average soil moisture an temperature. However, load level on the press has shown no effect on soil temperature and moisture contents.

Influência da profundidade de semeadura e da compactação do solo sobre a semente na produtividade do amendoim / Influence of sowing depth and the compacting of the ground on the seed in the peanut productivity

A profundidade de semeadura e a compactação do solo sobre a semente são específicas para cada cultura e dependem de vários atributos. Assim, objetivou-se avaliar a influência da compactação do solo sobre a semente e de diferentes profundidades de semeadura em um LATOSSOLO VERMELHO Eutroférrico típico na emergência e produtividade do amendoim. As cargas verticais impostas para compactação foram 0; 98,1; 196,2 e 294,3 N e as profundidades de semeadura de 0,04, 0,06 e 0,08 m. A compactação do solo na linha de semeadura não interferiu na produtividade da cultura. As profundidades de 0,04 e 0,06 m foram mais favoráveis para o desenvolvimento da cultura do amendoim. A interação profundidade versus compactação não apresentou correlação.

The sowing depth and compaction of the ground on seed are specific for each culture and depend on some attributes. Thus, are aimed to evaluate the influence of the compaction of ground on the seed in different sowing depths in a typical eutrustox red latosoil in peanut emergency and productivity. The vertical loads on the imposed for compacting were 0; 98.1; 196.2 and 294.3 N and sowing depths of 0.04, 0.06 and 0.08 m. The compaction of the ground in the sowing line did not interfere in the development of the culture. The depths of 0.04 and 0.06 m were more favorable for the growing of the culture of peanut. The interaction productivity versus compacting did not show correlation.

Avaliação da influência de cargas verticais sobre diferentes rodas compactadoras no ciclo de semeadura do milho / Evaluation of the influence of vertical loads on different press whels in the cycle of sowing of the corn

Assim como outras culturas de origem tropical, o milho exige durante o seu ciclo vegetativo, calor e umidade para se desenvolver, e as condições de instalação da cultura podem definir uma boa ou má produção. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de cargas verticais sobre rodas compactadoras no ciclo da cultura do milho. Este trabalho foi conduzido nas Faculdades Associadas de Uberaba - FAZU, no município de Uberaba (MG), e instalado no delineamento em blocos ao acaso com três modelos de rodas compactadoras e três cargas verticais com duas repetições, na Pista de Ensaios de Semeadura, constituída de canais de solo. Observou-se que o número de dias para emergência, altura de plantas, número de folhas e a produção não foram afetados significativamente para os tratamentos estudados.

As well as other cultures of tropical origin, the corn demands during vegetative cycle, heat and humidity to develop, and the conditions of installation of the culture can define a good or bad yield. The objective of this work was to evaluate the influence of vertical loads on press wheels in the cycle of the culture of the corn. This work was driven at Faculdades Associadas de Uberaba - FAZU, in the municipal district of Uberaba (MG), and installed in randomized blocks design with three models of press wheels and three vertical loads with two repetitions, in the Track of Rehearsals of Sowing, constituted of soil channels. Observed that the number of days for emergency, height of plants, number of leaves and the yield were not affected significantly for the studied treatments.

Influência da área de amostragem na determinação de perdas totais na colheita de soja / Influence of the area of sampling of the frames in the determination of total losses of soybean harvesting

A metodologia, atualmente utilizada, para a determinação das perdas na colheita de soja, que consiste na utilização de armações de 2 m², vem fornecendo resultados com alto coeficiente de variação, o que dificulta detectar diferenças significativas entre os tratamentos, mesmo que esta diferença apresente valores numéricos muito altos. Em função deste problema, objetivou-se avaliar o efeito das armações sobre a quantificação das perdas totais na colheita da cultura da soja, alterando-se a velocidade de deslocamento da colhedora e a abertura entre o cilindro e o côncavo. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 2 x 3 x 2, totalizando 12 tratamentos com quatro repetições. Os resultados evidenciaram que o coeficiente de variação para a armação de 2 m² foi de 88,26 por cento, enquanto que para a armação de 3 m² este valor foi de 32,85 por cento, e que com a armação de 2 m² foram detectadas perdas totais de 45 kg ha-1, enquanto que com a de 3 m² quantificou-se 73 kg ha-1, indicando que a área das armações interfere na quantificação das perdas totais na cultura da soja.

The currently methodology used for the losses determination in the soybean harvest, that consists of the use of frames of 2m², comes supplying resulted with high coefficient of variation, what it makes it difficult to detect significant differences between the treatments, exactly when this difference arrives to be almost the double of one for the other. In function of the related one above, this work had for objective to evaluate the effect of the frames on the quantification of the total losses in the harvest of the culture of the soybean (Glycine max (L.) Merrill), getting excited it speed of displacement of the harvester and the opening between the cylinder and the concaves. The used experimental design was randomized blocks, in factorial scheme 2x3x2, totaling 12 treatments with four repetitions. The results evidenced that the variation coefficient for the frame of 2 m² was of 88.26 percent, while for the frame of 3 m² this value was of 32.85 percent, and that with the frame of 2 m² total losses of 45 kg ha-1 were detected, while with the one of 3 m² 73 kg ha-1 was quantified, it differentiates this significant one to 1 percent of probability for the Teste F, indicating that the area of the frames interferes in the quantification of the total losses in the culture of the soy.

Avaliação dos desenvolvimento da caltura da soja (Glycine max (L.) Merrill) sob diferentes sistemas de preparo / Evaluation of the development of soybean crop (Glycine max (L.) Merrill) under different soil tillage

Atualmente na agricultura, a soja ocupa lugar de destaque garantido pela alta produtividade e excelente rentabilidade no mercado nacional, principalmente na exportação de grãos. Sabe-se que para uma boa produtividade é necessário um bom planejamento, além de técnicas de preparo do solo adequadas a cada região do País. Este trabalho, desenvolvido na Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Campus de Jaboticabal, SP, teve por objetivo, analisar o efeito de diferentes sistemas de preparo no solo e na cultura da soja (Glycine max (L.) Merrill) em Latossolo Vermelho Eutroférrico. Os tratamentos foram 3 preparos convencionais (arado de discos + duas passadas de grade leve, arado de aivecas + duas passadas de grade leve, grade pesada + grade leve), 2 preparos reduzidos (escarificador com rolo destorroador + grade leve, escarificador com rolo destorroador) e semeadura direta, resultando em 6 tratamentos com 4 repetições, totalizando 24 observações. O teor de água no solo não difere entre tratamentos. Na camada superficial (0-5 cm) a semeadura direta apresenta maior resistência à penetração em relação ao arado de aivecas com duas gradagens leves e escarificador com uma gradagem leve. As características agronômicas da cultura da soja não são influenciadas pelos tratamentos estudados.

In modern agriculture the soy has a place of prominence, which is guaranteed for the high productivity, excellent yield in the market and mainly in the exportation of grains. It's known that in order to achieve a good produce an adequate plan of production and adequate techniques on the preparation of the soil according to its region of the country. This work was developed in the Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Campus de Jaboticabal, SP, with the objective of analyze the effect of different soil tillage in the soybean crop (Glycine max (L.) Merrill) in a Oxisoil, being they conventional (disc plow + two soft harrowings, moldboard plow and two soft harrowings, heavy disc harrow + soft harrowing), 2 reduced (chiselplow + softharrowing, chiselplow only) and no tillage, resulting in 6 treatments with 4 repetitions. The water level in the ground did not have significant differences between the treatments. In the superficial layer (0-5 cm) the no tillage presented greater resistance to the penetration in relation to the treatments mondboard plough and two harrowings and chiselplow and harrow. The agronomical characteristics of the soybean crop are not influenced by the studied treatments.

Exigências de uma semeadora-adubadora de precisão variando a velocidade e a condição da superfície do solo / Seeder requiriment changing the speed and soil surface condition

O objetivo do trabalho foi avaliar o desempenho de um conjunto trator-semeadora-adubadora de quatro linhas, variando as marchas do trator e preparo do solo. A semeadura foi realizada em Latossolo Vermelho Eutroférrico. Os tratamentos foram: preparo do solo (convencional, reduzido e plantio direto) e marchas do trator (5,9km h-1 e 7,0km h-1), em delineamento de blocos casualizados em fatorial 3 x 2 com quatro repetições. Foram analisadas: velocidade de deslocamento, capacidade de campo operacional, consumo de combustível horário e por área, patinagem, força de tração e potência na barra. A velocidade, a patinagem e os consumos de combustível horário e por área foram maiores para a marcha M2 (7,0km h-1) e o conjunto trabalhando em área cujo preparo do solo foi realizado com escarificador apresentou maiores valores para os consumos de combustível horário e por área e também menor velocidade operacional.

Desempenho de um trator em função do tipo de pneu, da lastragem e da velocidade de trabalho / Performance of an tractor as a function of tire type, ballasting and forward speed

O trabalho comparou o desempenho de um trator agrícola 4x2 TDA de 89 kW (121cv) em função do tipo de pneus (radial, diagonal e de baixa pressão), a condição de lastragem (com e sem água nos pneus) e quatro velocidades [V1 (1,84km h-1), V2 (3,18km h-1, V3 (4,57km h-1), V4 (5,04km h-1)]. O experimento foi realizado na UNESP-Jaboticabal-SP, em condição de preparo do solo com escarificador de sete hastes a 30cm de profundidade. Os pneus foram do tipo R1, com as seguintes características: [radial (dianteiros-14.9 R 26; traseiros-620/75 R 30) diagonal (dianteiros-14.9-26, traseiros-23.1-30) e BPAF (dianteiros-500/60-26.5; traseiros-700/55-34)]. O delineamento experimental foi blocos casualizados, em esquema fatorial 3x2x4, com 24 tratamentos e três repetições. Os resultados evidenciaram vantagens para o trator equipado com pneus radiais.