Solos e Nutrição de Plantas
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Item Machine learning algorithms to improve phosphorus management(Universidade Federal de Viçosa, 2023-02-06) Ologunde, Olanrewaju Hameed; Valadares, Samuel VasconcelosOptimizing phosphorus (P) management in agriculture is critical for food security and sustainable development. Models can effectively combine multiple inputs and site conditions to improve understanding and predictions of nutrient dynamics. Machine learning (ML) models are becoming relevant in various agricultural sectors, with widely available, capable and cost efficient. In this study ML models were trained and tested to predict maize yield in response to phosphorus management. The effects of P on crop yield were predicted for Sub-Saharan Africa (SSA) using a total of 438 observations sourced from published articles. Specifically, we considered articles that determined the influence of P management on maize grain yield. Easily accessible soil and weather variables that affect the dynamics of phosphorus in soil-plant systems were included for possible improvement in the ML models. These variables include clay content, soil P, soil carbon content and weather variables, with variation in ranks across the region and sub-regions. Four machine models were used; multiple linear regression (MLR), random forest (RF), support vector regression (SVR) and k-nearest neighbors (KNN). Overall, the artificial intelligence models trained and tested in this work were able to predict plant responses to P addition and management in different cropping environments in SSA. The result showed that RF had better prediction performance for whole SSA (R2 = 0.57), East (R2 = 0.69) and South (R2 = 0.73) regions, while KNN had higher performance in the West region (R2 = 0.76). This study provides a basis for implementing a new framework for optimizing phosphorus management in agricultural systems. Keywords: Soil fertility. Phosphorus. Maize production. Sub Sahara Africa.Item Mehlich-3BR: extrator Mehlich-3 modificado(Universidade Federal de Viçosa, 2023-10-30) Costa, Saulo Jonas Borges; Cantarutti, Reinaldo Bertola; http://lattes.cnpq.br/6561552908732678Para avaliar a fertilidade dos solos, é fundamental ter a estimativa dos teores disponíveis dos nutrientes no solo. Para isso, utilizam-se extratores químicos sensíveis às frações dos nutrientes no solo, que garantam a disponibilidade deste para as plantas. O extrator Mehlich-1 (M-1) é amplamente utilizado para caracterizar a disponibilidade de P, K, Fe, Mn, Cu e Zn em solos altamente intemperizados. No entanto, o M-1 pode ser menos eficiente na estimativa do P disponível em solos com fertilidade melhorada, onde pode ser mais expressiva a fração de P associada ao Ca, que é de menor labilidade. Isso pode levar a interpretações incorretas sobre o estado nutricional do solo. Diante disso, o extrator Mehlich-3 (M-3) tem se mostrado uma alternativa e com a vantagem de possibilitar a avaliação do Ca e Mg trocáveis. Apesar das evidências favoráveis ao M-3, a sua adoção nos laboratórios de fertilidade do solo tem sido limitada pela dificuldade de acesso ao nitrato de amônio (NH4NO3), um dos componentes do M-3. Assim, este trabalho teve como objetivo adequar a composição do M-3, sem o nitrato de amônio, preservando seu caráter de extrator multielementar para avaliar a disponibilidade de macro e micronutrientes. As modificações consistiram na omissão NH4NO3 ou na sua substituição por NH4OH, NH4Cl ou (NH4)2SO4, assim como, alterações nas concentrações dos demais constituintes do extrator. Para avaliar as alterações do M-3 utilizaram-se amostras de 28 solos de várias unidades taxonômicas, com ampla variação de textura e teores dos nutrientes e matéria orgânica. Validou-se o extrator alterado confrontando seus resultados com os teores de P, K, Fe, Mn, Cu e Zn obtidos pelo extrator M-1 e os teores de Ca2+ e Mg2+ extraídos em KCl 1 mol L-1 de 54 solos. Os nutrientes foram dosados por espectrofotometria de: absorção molecular (EAM), emissão de chama (EEC), absorção atômica (EAA) e de emissão ótica em plasma indutivamente acoplado (EICP). Avaliou-se também o pH das soluções extratoras. Os resultados obtidos com os extratores modificados (yj) foram confrontados com os obtidos com o M-3 (yl). A comparação se deu pelo teste de identidade de métodos analíticos, fundamento nas estatísticas do teste de F modificado de Graybill, teste de t para o erro médio e análise dos coeficientes de correlações lineares. A simples omissão do NH4NO3, mantendo- se a composição e concentração original dos demais reagentes (15 mmol/L NH4F, 13 mmol HNO3, 1,0 mmol/L EDTA e 200 mmol/L CH3COOH) resultou na recuperação de menores teores de P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn e Cu. As substituições do NH4NO3 por NH4OH, NH4Cl ou (NH4)2SO4 proporcionou elevação no pH dos extratores e menor eficiência na extração de P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn e Cu. Diante disso, omitindo-se o NH4NO3 testaram-se em etapas sucessivas, ajuste nas concentrações dos reagentes até chegar ao extrator E-35, composto por 20,0 mmol/L de NH4F, 17,32 mmol/L de HNO3, 0,6 mmol/L de EDTA e 200 mmol/L de CH3COOH. O E-35 recuperou dos 28 solos teores de P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu e Zn estatisticamente equivalentes àqueles recuperados pelo M-3. A dosagem por EICP mostrou a mesma eficácia que a EAM, EEC, EAA nas dosagens de P, K e Ca, respectivamente. Os teores de P, K, Ca, Mg, Mn, Cu e Zn recuperados pelo E-35 mostrou elevada correlação (> 0,90) com os teores recuperados pelo M-1 e KCl 1 mol/L. Para os teores de Fe esta correlação foi de 0,75. Os resultados indicam que o extrator E-35 é equivalente ao Mehlich-3 e tem potencial para ser adotado com extrator multielmentar par P, K, Ca, Mg, Mn, Cu e Zn, em substituição ao Mehlich-1 e KCl a 1 mol/L. Palavras-chave: Extrator multielementar. Nutriente disponível. Extrator Mehlich-1. Extrator KCl. Nutriente trocável.Item Propriedades físicas de Latossolos cultivados com cafeeiro mecanizado na região do Alto Paranaíba-MG(Universidade Federal de Viçosa, 2022-03-11) Martinez Escobar, Katherine; Oliveira, Teogenes Senna de; http://lattes.cnpq.br/8079421616574192Os solos dos Cerrados são profundos, bem estruturados, com boas condições de drenagem, com limitações químicas e localizados em relevo plano a suave ondulado, o que favorece a mecanização para a cafeicultura. Quando há possibilidade de mecanização, otimiza-se os recursos, aumentando também a eficiência da lavoura. No entanto, o uso intensivo de máquinas agrícolas pode levar à compactação do solo, comprometendo o crescimento das raízes e o desenvolvimento da cultura. Este trabalho objetivou avaliar o efeito da mecanização sobre as características físicas de um Latossolo cultivado com cafeeiro mecanizado e irrigado na região do Alto Paranaíba-MG, aplicando ferramentas de sensoriamento remoto e geofísico de radar de penetração do solo (GPR). Oito áreas de cultivo foram selecionadas com diferentes cultivares e anos de plantio de café arábica (BV06, BA08, BV15, BA14, BV09, CT01a, AR17 e CT01b), usando como critério de seleção o índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) para a amostragem dos atributos físicos e químicas em cinco posições de coleta, denominadas saia alta (SA), rodado alto (RA), entrelinhas (EL), rodado baixo (RB) e saia baixa (SB), nas profundidades 0-0,1, 0,1-0,2, 0,2-0,3 e 0,3-0,4 m do solo. Os dados foram submetidos à análise multivariada utilizando componentes principais (PCA), e, posteriormente, os atributos selecionados foram submetidos a análise de variância, sendo as médias comparadas pelo teste de Tukey (p<0,05). O NDVI classificou áreas nas faixas de 0,5 a 0,9, indicando variação do vigor nas plantas de café, o que foi associado a algum tipo de estresse biótico ou abiótico, sendo necessário uma validação em campo para a correta identificação e diagnóstico. A PCA selecionou até três componentes principais (CP1, CP2 e CP3) compostos por 12 atributos físicos e químicas dentre um total de 27. Os atributos porosidade total (PT), resistência à penetração média (RPmed) e máxima (RPmax), umidade em volume (θ) na tensão de 100 kPa e 300 kPa foram maiores nas profundidades 0,0-0,1m e -,1-0,2 m. O GPR não identificou diminuição da PT ou compactação em profundidade. Contudo, PT, RPmed e RPmax demostraram a existência de compactação nas faixas dos rodados no plantio de café. A lavoura com 3,5 anos de plantio não apresenta variação significativa na PT, RPmed e RPmax como medidas indiretas de compactação, no entanto, demonstra a tendência de ocorrência do fenômeno. O GPR não identificou mudanças dos atributos físicos em subsuperficie para Latossolos. Palavras-chave: Subsuperficie. Compactação. Produtividade. NDVI. Coffea arabica.Item Produtividade e estado nutricional e suas relações com a reflectância espectral do cafeeiro(Universidade Federal de Viçosa, 2022-02-25) Souza, Joésio Leandro de; Neves, Júlio César Lima; http://lattes.cnpq.br/0532471127770284Para a obtenção de um manejo nutricional adequado da cultura faz-se necessário, além da análise de solo, a utilização de outras técnicas visando abranger os efeitos de outros fatores importantes para a produção vegetal. Neste contexto, a análise foliar tornou-se uma ferramenta muito útil, tendo em vista que possibilita a avaliação dos nutrientes absorvidos pela cultura permitindo que ações de manejo sejam adotadas durante o ciclo, especialmente em culturas perenes, visando o ajuste fino do suprimento nutricional. Uma das técnicas que pode ser utilizada para subsidiar o manejo nutricional é o sensoriamento remoto, com base em índices de vegetação obtidos por meio da reflectância espectral da cultura. O objetivo deste trabalho consistiu em relacionar o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) com a produtividade, teores foliares de nutrientes e atributos da fertilidade do solo em lavouras irrigadas de café arábica visando subsidiar o manejo nutricional da cultura. O estudo foi realizado com base em um banco de dados contendo informações obtidas em nove fazendas produtoras de café arábica (Coffea arabica), localizadas nas mesorregiões do Noroeste de Minas e Triângulo Mineiro/Alto Paranaíba. As sequencias temporais das imagens espectrais das lavouras de café foram obtidas nos sites do USGS Earth Explorer da NASA e Copernicus Open Acess Hub, com as correções atmosféricas, sendo selecionadas as imagens do satélite Sentinel-2 obtidas nas datas mais próximas das datas de amostragem foliar da cultura. As imagens obtidas foram cortadas de acordo com o tamanho das fazendas utilizando o programa ArcGis 10.1, através das coordenadas geográficas de cada parcela. O NDVI foi obtido através do processamento das imagens, utilizando as faixas de comprimento de onda do infravermelho próximo e vermelho. Utilizando o método de análise numérica Chance Matemática Relativa (CHMR) foram obtidos os relacionamentos da produtividade em função do NDVI e do NDVI em função dos teores foliares dos nutrientes e de atributos da fertilidade do solo. Conclui-se que a utilização do NDVI, associado ao método CHMR, permitiu a obtenção de faixas de suficiência dos teores de nutrientes foliares e de atributos da fertilidade do solo, condizentes com as relatadas na literatura, sendo alternativa viável para subsidiar o manejo nutricional da cultura de café arábica. Palavras-Chave: Café - Faixas de suficiência Nutricional. Café - NDVI. Café - Chance Matemática Relativa. Café - Manejo Nutricional.