Pulverização localizada – Qual é o status atual?
As condições gerais futuras preveem uma redução significativa no uso de defensivos agrícolas. Uma solução possível: A pulverização localizada (SpotSpraying) Theo Leeb e Josef Stangl contam qual é o estado atual da técnica na HORSCH, quais métodos existem e o porquê de ser obrigatória.
Já na Agritechnica 2019, havia empresas e startups abordando o tema da detecção individual de plantas baseada em câmeras, da pulverização local, e apresentaram as respectivas soluções. A euforia inicial foi notável. Esses sistemas servem para permitir a aplicação precisa de produtos – um requisito especialmente importante em relação às disposições da União Europeia para a redução do uso de defensivos agrícolas. Mas o quão bom e preciso é o funcionamento da pulverização localizada? Para encontrar respostas a estas perguntas e poder apresentar soluções boas e certeiras, a HORSCH também fez pesquisas intensivas.
Soluções promissoras
"De imediato, as soluções pareceram muito atrativas, interessantes e até bastante prontas para comercialização. Por isso, na época, entramos em contato com três empresas para saber qual era o status do projeto e se havia possibilidade de cooperação. O foco de uma das empresas era, contudo, em fertilização. Portanto essa solução não tinha interesse para nós", comenta Theo Leeb.
Mas outra startup da França também estava trabalhando com o tema "verde no verde" e "verde no marrom".
Em "verde no marrom", o verde corresponde à planta, independentemente de ser uma planta cultivada ou uma erva daninha, e o marrom corresponde ao solo cultivável. Todas as áreas detectadas como verde são pulverizadas. No princípio "verde no verde", plantas individuais, ervas daninhas ou plantas cultivadas são detectadas pelo sistema e pulverizadas de modo direcionado.
"O tema ‘verde no verde’ nos interessa muito, especialmente para o mercado europeu. Discutimos quais seriam as opções óbvias de aplicação desse sistema. E logo chegamos no tópico da remoção de cardos do trigo por pulverização", diz Theo Leeb. Isso é particularmente interessante, se os cardos forem um problema relativo à rotação. "No trigo, os cardos podem ser combatidos com facilidade, normalmente estão aninhados e são fáceis de detectar", explica Josef Stangl. Assim, cardos seriam um caso típico de aplicação local "verde no verde".
Aplicação
"Para descobrir qual é a eficácia na detecção e remoção de cardos do trigo pela pulverização, testamos o sistema de uma startup que desenvolveu e treinou um algoritmo para esse caso de aplicação." A HORSCH preparou e examinou grandes terrenos de teste com diferentes populações de cardos.
Para Theo Leeb, logo chegou à desilusão. Apesar de funcionar, os resultados estavam longe de serem satisfatórios. "A princípio, a técnica funciona. Mas há limites. Em média, somente 60% dos cardos foram detectados e 40% permaneceram intocados. Dado esse fato, pensamos em como avaliar o resultado e se esse nível de eficiência já era suficiente. Nossa decisão foi: não era. E não melhorou depois que continuamos a treinar o modelo com material gráfico e informações – a taxa de acerto permaneceu em aproximadamente 60%." Ainda está muito distante de estar pronto para comercialização.
Campo de aplicação
De acordo com Theo Leeb, é importante considerar em quais plantações, para qual tipo de aplicação e em que momento a pulverização localizada de fato faz sentido. O que é possível de um ponto de vista técnico e as respectivas restrições existentes também devem ser levados em consideração. "Quando faço um discurso, gosto de apontar a relação entre o menor tamanho de ponto tecnicamente possível e a população de ervas daninhas. O menor local de pulverização é de aproximadamente 50 x 50 cm, com um bico de 50 cm de tamanho. Se a distância entre as ervas daninhas estiver dentro da faixa de 50 cm, o pulverizador não desligará. Isso significa que: a pulverização local só faz sentido se a população de ervas daninhas for relativamente pequena – ou seja, com distâncias superiores a um metro."
Se considerarmos o milho cultivado em linhas como exemplo e observarmos a distribuição de ervas daninhas, o espaçamento entre as ervas normalmente é de centímetros, dependendo do clima. Espaçamento de vários metros entre ervas daninhas é raro. Outro problema que complica a situação é que as ervas daninhas não param de surgir. "Se eu tratar as ervas daninhas visíveis com um herbicida de ação foliar via pulverização localizada hoje, novas ervas daninhas crescerão na próxima semana." Para controlar o recrescimento de ervas daninhas e uma infestação tardia, é preciso usar herbicidas de solo. Se você depender somente de herbicidas de ação foliar, serão necessárias várias aplicações para alcançar o mesmo resultado. No fim, você terá tratado uma área maior."
A conclusão foi que a pulverização local nessas condições faz pouco sentido. Nas plantações em fileiras, você pode obter uma "proteção básica" aplicando herbicidas de solo em áreas maiores. Mais tarde, as ervas daninhas que surgirem individualmente podem ser removidas com sistemas de aplicação localizada. Segundo Theo Leeb, essa abordagem pode ser também transferida a outras plantações em linhas. "Em cereais, no entanto, é mais difícil, especialmente se você também tratar as ervas daninhas gramíneas. Os sistemas de detecção têm dificuldade em diferenciá-las dos cereais. A detecção de grama preta em cereais é quase impossível. Imagino que seja útil para a detecção de ervas daninhas de folhas largas em cereais. Nesse caso, as plantas são claramente identificáveis. Mas distinguir grama de trigo no outono ou na primavera – isso não é realista hoje em dia." A pulverização localizada só é viável se as ervas daninhas puderem ser facilmente distintas da plantação, e só faz sentido se a infestação ocorrer aninhada ou esporadicamente.
Sistema de pulverização localizada
Há casos de aplicação em que a aplicação localizada é positiva de um ponto de vista econômico e ecológico. É por isso que o objetivo da HORSCH é desenvolver seu próprio sistema de pulverização localizada. "Em primeiro lugar, verificamos qual era a tecnologia por trás – e novamente voltamos ao tema ‘verde no verde’ e ‘verde no marrom’."
O tema ‘verde no marrom’ está no mercado há um bom tempo, usado por diferentes fornecedores, e principalmente nos EUA e na Austrália, em regiões secas e, respectivamente, de semeadura direta. Principalmente em regiões onde há pouco ou nenhum cultivo realizado após a colheita. "Devido à estiagem, há pouca emergência de ervas daninhas de plantas individuais, às quais se aplica glifosato. De um ponto de vista tecnológico, é bem simples, já que é somente um processamento de imagens. O sistema verifica se um pixel é verde ou marrom. Se for verde, o bico se abre e pulveriza. Isso pode ser feito sem inteligência artificial, e é um dos nossos primeiros objetivos, visto que é a base para o resto do processo.
IA e sistemas de câmera
Paralelamente, a HORSCH está trabalhando em uma inteligência artificial que detecta plantas. Para treinar modelos de IA, são necessários materiais gráficos abrangentes e adequados. Os conceitos básicos exigidos por uma IA e como deve ser um modelo, foram preparados em conjunto com o DFKI (Instituto alemão de inteligência artificial – Deutsches Institut für künstliche Intelligenz). Uma variedade de imagens rotuladas em que a beterraba é distinguida de ervas daninhas foram incluídas no modelo de IA. "Há duas abordagens. Em uma, as ervas daninhas individuais são detectadas, na outra, "só" a plantação cultivada é detectada.
Inicialmente focamos na detecção pela IA das plantas cultivadas. Alcançar a maior segurança de detecção possível requer muitas imagens. O material gráfico deve incluir todos os estágios relevantes de crescimento, em condições de iluminação diferentes, para tempos de uso futuros. Um bom desempenho de deteção requer treinamento contínuo. "Beterraba foi a plantação de teste para a qual treinamos o sistema." A beterraba não é considerada e todo o resto que for verde é pulverizado."
Dois métodos
Além da diferenciação entre "verde no verde" e "verde no marrom", a pulverização local pode também ser dividida em dois métodos diferentes. No método online, a câmera está instalada de modo permanente no pulverizador. A detecção, análise e aplicação são executadas durante a passada em um único processo.
No método offline, a imagem é previamente gravada por um drone. Na próxima etapa, os dados da imagem são analisados e um mapa de georreferencia com as localizações exatas das ervas daninhas é preparado.
Os mapas são então carregados no terminal e processados pelo pulverizador como locais de aplicação. De acordo com Josef Stangl, o tempo entre o sobrevoo do drone e a aplicação não deve ser longo demais. Apesar do RTK, o gerenciamento dos mapas ainda é um desafio. Uma vantagem importante desse sistema é que você sabe antecipadamente quanta solução de pulverização você precisa. Além disso, o custo dessa versão é relativamente baixo, caso você queira introduzir a pulverização localizada. Comparando os dois sistemas, Josef Stangl especula que o método online será o estabelecido por conta da facilidade do seu manuseio.
Situação atual
"A pulverização localizada nunca atingirá 100% das ervas daninha", concordam Theo Leeb e Josef Stangl. Algumas plantas não serão detectadas pela câmera, outras passarão despercebidas pelo modelo de detecção. Sendo assim, o grau de eficiência da pulverização localizada é, de certo modo, inferior ao de uma aplicação geral. "Ainda há muito caminho pela frente. Os cultivos em fileira, como beterraba, milho, soja e girassóis, talvez também colza, são as ideais para iniciar o uso da tecnologia. Nessas plantações, a tecnologia consegue reconhecer um padrão e assim detectar a planta cultivada com mais facilidade. As ervas daninhas são mais bem identificadas, ervas daninhas que ficam aninhadas ou as de raízes são localizadas de modo especialmente confiável em plantações em linhas. Para alcançar uma redução no setor de herbicidas é preciso dizer: Eu não pulverizo o campo inteiro", explica Josef Stangl.
O objetivo é ter um sistema "verde no marrom" direcionado a regiões de semeadura direta tradicional em breve. Além disso, a HORSCH continua trabalhando no setor "verde no verde" de detecção individual de plantas em cultivos em linha para tirar proveito do potencial econômico em comparação ao pulverizador de campo. O fato de que dentro de sete anos deve ser alcançada uma redução de 50% no uso de agentes pode ser um motivador nesse sentido.