Proposição de algoritmos baseados em análise de imagens para recomendar a dose de nitrogênio em cobertura na cultura da batata

Abstract

O nitrogênio (N) desenvolve papéis obrigatórios na planta, sendo componente da clorofila, aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos, coenzimas e constituintes da membrana. O objetivo do trabalho foi avaliar a proposição de algoritmos baseados em análise de imagens para recomendar a dose de nitrogênio em cobertura na cultura da batata. Os experimentos foram conduzidos na Horta Nova do Departamento de Agronomia da Universidade Federal de Viçosa, no período de junho a setembro dos anos de 2018 e 2019 e foram instalados no delineamento de blocos casualizados, no esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições, cujos tratamentos, na parcela, foram por cinco doses de N em pré-plantio e nas subparcelas por três critérios de recomendação de adubação nitrogenada em cobertura. No momento da amontoa, o clorofilômetro (SPAD) foi utilizado como indicador da necessidade de adubação em cobertura, após a medição na quarta folha a partir do ápice da planta e cálculo do índice de suficiência de N. As variáveis analisadas foram o valor SPAD, quantidade de N aplicado aos 21 dias após a emergência (DAE), produtividade total, produtividade comercial, número de tubérculos comerciais e não comerciais, teor de matéria seca de tubérculos, massa seca da parte aérea, massa seca de tubérculos, teor de matéria seca total, teor de N da quarta folha, teor de N da parte área, teor de N dos tubérculos, quantidade de N absorvido pela parte aérea, tubérculos e total, índice de colheita, eficiência de uso de N, eficiência agronômica de N e eficiência fisiológica de N. Os dados foram avaliados por meio de análise de variância. Para o fator qualitativo as médias foram comparadas pelo teste Tukey a 5% de probabilidade, e para o fator quantitativo foi utilizada análise de regressão. As variáveis foram significativamente influenciadas pela dose de N aplicado no momento do plantio. Os maiores valores das variáveis foram obtidos quando se aplicou de 200 a 300 kg.ha -1 de N. Com relação às variáveis de eficiência de uso de N, eficiência agronômica de N, os melhores valores foram aqueles nos quais se aplicaram em média de 100 a 150 kg.ha -1 de N. Para o experimento que tinha como objetivo verificar a possibilidade de utilizar a análise de imagens digitais na avaliação do status de N da batata, o delineamento foi em blocos ao acaso, no esquema fatorial 5x3 (dose de N x época de avaliação), com quatro repetições. Os tratamentos foram constituídos pelas doses 0, 50, 100, 200 e 300 kg.ha -1 de N, e pelas épocas de avaliação, 21, 48 e 77 dias após a emergência. As avaliações foram realizadas na quarta folha completamente expandida a partir do ápice do ramo principal, avaliando-se as seguintes variáveis: índice SPAD, índices de balanço de nitrogênio (NBI), de Clh e Flv, característica da imagem e teor de N. Na análise de imagem, a superfície foliar foi digitalizada com um scanner de mesa e fotografada com um smartphone. Utilizando os valores médios dos componentes vermelho, verde e azul das imagens, foram calculadas dez diferentes combinações de funções desses planos. As funções nomeadas 3, 7, 8 e 9, tanto para o scanner, quanto para o smartphone, foram as que apresentam os maiores coeficientes de correlação com o SPAD, N total e Chl. Conclui-se que a análise de imagens obtidas por scanner ou smartphone utilizando as funções 3, 7, 8 e 9 estimam adequadamente o status de N da batata. Palavras-chave: Solanum tuberosum L.. Adubação. Nutriente. Agricultura de Precisão. Novas Tecnologias.

Nitrogen (N) plays mandatory roles in the plant, being a component of chlorophyll, amino acids, proteins, nucleic acids, coenzymes and membrane constituents. The objective of this work was to evaluate the proposition of algorithms based on image analysis to recommend the dose of nitrogen in topdressing in the potato crop. The experiments were conducted in Horta Nova of the Department of Agronomy of the Federal University of Viçosa, from June to September of the years 2018 and 2019 and were installed in a randomized block design, in a split-plot design, with four replications, whose treatments , in the plot, they were by five doses of N in pre-planting and in the subplots by three criteria of recommendation of nitrogen fertilization in cover. At the time of hilling, the chlorophyll meter (SPAD) was used as an indicator of the need for topdressing fertilization, after measuring the fourth leaf from the apex of the plant and calculating the N sufficiency index. The variables analyzed were the SPAD value, amount of N applied at 21 days after emergence (DAE), total yield, commercial yield, number of commercial and non-commercial tubers, tuber dry matter content, shoot dry mass, tubers dry mass, dry matter content total, fourth leaf N content, area N content, N content of tubers, amount of N absorbed by shoots, tubers and total, harvest index, N use efficiency, N agronomic efficiency and physiologic of N. Data were evaluated by means of analysis of variance. For the qualitative factor, the means were compared using the Tukey test at 5% probability, and for the quantitative factor, regression analysis was used. The variables were significantly influenced by the dose of N applied at the time of planting. The highest values of the variables were obtained when 200 to 300 kg.ha -1 of N were applied. Regarding the variables of N use efficiency, N agronomic efficiency, the best values were those in which they were applied in an average of 100 to 150 kg.ha -1 of N. For the experiment that aimed to verify the possibility of using digital image analysis to evaluate the N status of potatoes, the design was in randomized blocks, in a 5x3 factorial scheme ( N dose x evaluation time), with four replications. The treatments consisted of the doses 0, 50, 100, 200 and 300 kg.ha -1 of N, and the evaluation times, 21, 48 and 77 days after emergence. The evaluations were carried out on the fourth leaf completely expanded from the apex of the main branch, evaluating the following variables: SPAD index, nitrogen balance indices (NBI), Clh and Flv, image characteristic and N content. In image analysis, the leaf surface was scanned with a flatbed scanner and photographed with a smartphone. Using the average values of the red, green and blue components of the images, ten different combinations of functions of these planes were calculated. The functions named 3, 7, 8 and 9, both for the scanner and for the smartphone, were the ones with the highest correlation coefficients with SPAD, total N and Chl. It is concluded that the analysis of images obtained by scanner or smartphone using functions 3, 7, 8 and 9 adequately estimate the N status of potato. Keywords: Solanum tuberosum L.. Nutrient. Fertilizing. Precision Agriculture. New Technologies.