Vamos falar sobre Zootecnia de Precisão?
A nutriNews Brasil realizou uma Live, que está disponível no Instagram e canal do Youtube, com dois especialistas no assunto:
A seguir, algumas das perguntas e respostas feitas durante a Live – Zootecnia de Precisão no Manejo de Pastagens
Primeiramente, gostaria que definissem o que é Zootecnia de Precisão e como ela está mudando o cenário da produção animal?
MSc. Igor: Essa definição é complexa pois a literatura apresenta diferentes definições.
Eu diria que Zootecnia de Precisão é todo o uso de tecnologias que permitem o monitoramento dos animais e do ambiente no qual eles estão inseridos, de forma rápida, a baixo custo. Esse monitoramento pode ser realizado em tempo real e em larga escala, de forma auxiliar a tomada de decisão.
Atualmente, temos diversas ferramentas disponíveis que são aplicadas tanto na pecuária de leite/corte, quanto na suinocultura, e até mesmo nas pastagens, que são relacionadas a zootecnia de precisão.
O impacto da zootecnia de precisão no cenário da produção animal é o aumento da eficiência de produção. Para atendermos a demanda da população, que está crescendo, a demanda por produtos de origem animal é cada vez maior. Porém, não basta apenas produzir, temos que produzir com eficiência. Atualmente, a produção ainda apresenta baixos índices, por exemplo, a média de produção de leite por vaca ainda é muito baixa, nossa taxa de abate é baixa, em temos de índices produtivos.
Desse modo, precisamos aumentar a eficiência e a base para que se aumente a eficiência de produção é coleta de dados. Muito se diz que “que quem não mede não gerência”, o que é um fato, hoje precisamos de dados para embasar a tomada de decisão. Porém, atualmente, temos disponível um grande volume de informações que impossibilita sua coleta e processamento de forma manual, então, toda tecnologia que podemos usar para automatizar a coleta de dados pode também ser entendida como zootecnia de precisão.
Prof. Sárvio: Para complementar eu só irei ampliar um pouco mais esse conceito, que pode ser aplicado para agricultura de precisão assim como para floresta de precisão e irrigação de precisão. Na agricultura, a ideia é fazer o manejo da variabilidade espacial de forma diferenciada. No caso da zootecnia de precisão podemos pensar na variabilidade entre os animais. Sabemos que os animais apresentam genética diferente, mesmo em rebanhos uniformes, então porque não tratar esses animais de forma diferenciada?
As vacas, por exemplo, apresentam potenciais de produção de leite diferentes entre si, então devemos manejá-las de acordo com seu potencial individual. Para fazer o manejo individual, precisamos de coletar dados de cada animal ao longo do tempo.
Um ponto que merece destaque, e que está na fala do Igor é relativo ao custo, é um mito falar que a zootecnia de precisão é necessariamente uma coisa muito cara e que necessita de alto investimento?
O caminho não é limitar o uso da zootecnia de precisão por questão de custo, o objetivo é justamente, coleta maciça de dados a baixo custo.
Poderiam falar do uso de zootecnia de precisão especificamente para o manejo de pastagens?
MSc. Igor: Quando falamos de manejo de pastagens dois pontos são cruciais, o ajuste de taxas de lotação e o manejo do pastejo. O ajuste da carga animal corresponde a quantas unidades animais é possível colocar em determinada área. Já o manejo do pastejo seria o momento, por exemplo, de entrada e de saída dos animais em determinado piquete.
Tradicionalmente, para ajuste de taxa de lotação, primeiro estima-se o consumo dos animais calculando qual é a sua demanda. A demanda varia de acordo com as categorias animais, por exemplo, vacas de leite, animais adultos, animais mais jovens. Juntamente com a demanda dos animais é necessário ter informações sobre de pasto, quanto de forragem ele possui para atender a demanda desses animais. A forma que temos de mensurar o ajuste da taxa de lotação em campo, é a forma direta.
Na forma direta é necessário ir a campo, cortar e pesar a forragem, é um manejo muito trabalhoso. Basicamente o método direto consiste em uma moldura de área conhecida, essa moldura é lançada em diferentes pontos aleatórios da pastagem. Após o lançamento, faz-se o corte de toda a forragem dentro da área delimitada, a forragem cortada e então pesada. Se eu sei o quanto de massa eu tenho, por exemplo, dentro de um metro quadrado eu consigo extrapolar isso para um hectare. Assim, eu saberia quanto de pasto eu tenho.
Só que em condições de campo principalmente na nossa região, relevo montanhoso da zona da mata, por exemplo, esse procedimento se torna muito trabalhoso e demorado, com isso a amostragem acaba não sendo representativa, pois não se percorre a área inteira para fazer a coleta e pesagem das amostras.
Por isso, o uso do sensoriamento remoto é interessante. Com ele, podemos utilizar, por exemplo, imagens de satélites ou drones para estimar a massa de forragem de forma indireta, sem precisar ir a campo.
Outra aplicação seria no manejo do pastejo para determinar as alturas de entrada e saída dos animais nos piquetes. Usamos as imagens para tentar predizer altura das gramíneas e então sabemos qual é o momento de entrada e de saída dos animais. Em condição de campo pelo método direto teríamos que percorrer toda a fazenda realizando leituras com régua graduada, o que é um complicador.
Outras aplicações pode ser a identificação de plantas daninhas utilizando algoritmos para classificação. Outro uso é a estimativa de valor nutritivo da pastagem. Já existem trabalhos publicados na literatura em que se faz a estimativa de valor nutritivo, composição bromatológica, principalmente teor de proteína bruta, utilizando imagens de satélites.
Isso é possível porque que a concentração de nitrogênio das plantas está muito associada com teor de clorofila da planta. Assim, conseguimos associar alguns índices, por meio das imagens captados por satélite, com o conteúdo de clorofila.
Como ocorre o processo de transformação de imagens de satélite para informações de pastejo?
Para o manejo de pastagens, seria interessante ter um período de revisita menor. Então, nesse caso a gente poderia usar outro sensor do CBERS-04A com resolução de 55m e período de revisita a cada 5 dias. Outra opção seria utilizar o satélite SENTINEL 2 com resolução de 10m e período de revisita de 5 dias.
Esses satélites possuem sensores multiespectrais. Na verdade, os sensores são câmeras, que tem capacidade de enxergar coisas que a gente não enxerga naturalmente. A câmera vai ver os comprimentos de onda, energia eletromagnética, que nosso olho não capta. Então usando essas bandas nós podemos calcular índices de vegetação, um índice de vegetação muito utilizado é NDVI. Ele é bastante utilizado para medir como está a saúde da cultura.
Então, no caso do uso em pastagens, quanto maior o NDVI, maior será a quantidade de biomassa nas pastagens. Então podemos usar o NDVI como fonte de informação para criar um modelo de Machine Learning, de Inteligência Artificial.
No caso do Igor, ele usou vários índices de vegetação, e dados de pastagens de algumas regiões. Foram coletados dados de biomassa e de massa seca. Casando esses dados de campo com as imagens de satélite e climatológicas nós desenvolvemos um modelo de Machine Learning, que faz a predição de biomassa. Nesse estudo, os resultados foram bastante satisfatórios.
O maior problema, quando se usa as imagens de satélite, é a presença de nuvens. As vezes no momento que o satélite passa tem a presença de nuvens que atrapalham/interferem a captura de uma imagem adequada.
O uso das imagens de satélite pode servir para auxiliar na tomada de decisão para o manejo dos animais, pode auxiliar na identificação de pastagens degradadas, identificação de áreas em que é necessária a reforma das pastagens.
Atualmente, com todas as informações disponíveis, imagens de satélite e softwares gratuitos, os produtores já consegue predizer a produção de biomassa exclusivamente com imagens de satélite, ou ainda é necessário uma contra prova a campo? Ou o padrão ouro ainda é ir a campo e fazer a pesagem e medição com régua da altura do capim?
Igor: Essa tecnologia já pode sim ser utilizada. Já existem empresas prestando consultoria e assistência ao produtor com o uso de imagens de satélites. Mas temos algumas dificuldades, como a diversiade de sensores e satélites, é preciso conhecer o sensores para fazer uma boa escolha. Para áreas menores é possível usar também o drone. Outro ponto importante a ser considerado é a heterogeneidade termos de forrageiras.
Nós conseguimos ajustar um bom modelo, com acurácia bastante significativa para pastagens, em torno de 85%. O modelo foi feito utilizado o satélite Sentinel e o Landsat e para braquiária.
Então existe a necessidade de gerar modelos para outros tipos de forrageiras e/ou adequar várias varias forrageiras em um mesmo modelo. Antes de usar um determinado modelo é necessário saber se ele foi calibrado para ser utilizado daquela forma ou para aquela forrageira. Essa é uma grande dificuldade que ainda temos.
É necessário ter em mente como que os modelos foram calibrados, a partir do momento que a calibração tiver ok aí sim o modelo é confiável e pode ser utilizado. Temos uma série de métricas para avaliação dos modelos e que passam a confiabilidade desses modelos.
Nós temos outros trabalhos em andamento para, por exemplo, ajustar manejo rotacionado, com determinação de altura de entrada e saída dos animais.
Prof. Sarvio: Se tivermos que utilizar uma outra cultura, provavelmente temos que fazer um novo modelo, o que não é nada complicado. O produtor pode ter seu próprio modelo.
Uma coisa que eu gostaria destacar é que quando a gente desenvolve um modelo, a gente pega uma parte daqueles dados coletados, de forma aleatória, e “guarda”. Esses dados guardados não serão utilizados durante o desenvolvimento do modelo. Após o desenvolvimento do modelo, quando ele estiver pronto, aí sim nós usamos os dados “guardados” para testar o modelo. Então essa acurácia de 85% foi exatamente utilizando os dados que ficaram de fora da calibração.
O terreno, sua altimetria, interfere na utilização dos satélites no manejo de pastagens?
Existem também alguns índices com fatores de correção.
Então, por exemplo, nesse nosso trabalho, o modelo que foi gerado com os dados da braquiária, e talvez 50% dos dados ou a maior parte dos dados, são provenientes do setor de gado de corte da Universidade Federal de Viçosa, para quem não conhece, o setor possui declividade elevada.
Estamos falando muito de satélite, quais são os outros tipos de sensores/tecnologias que podem ser usados para fazer o manejo de pastagens?
No caso dos drones, o grande problema seria em relação a iluminação, se você utilizar uma câmera que não é muito boa, e coletar imagens em dias nublados e também em dias ensolarados, os diferentes tipos de iluminação podem prejudicar o sensor e atrapalhar o desenvolvimento e utilização do modelo.
Então, a qualidade da câmera que será utilizada no drone é muito importante. Existem no mercado câmeras que captam os dados necessários com melhor qualidade. Essas câmeras normalmente têm um sensor para cada banda. Com essas bandas é possível elaborar índices muito interessantes. Porém, são câmeras mais caras, para resolver essa questão usa-se as imagens de satélites.
Além disso, tem sensores proximais, com eles é necessário que um profissional caminhe pela área e vá fazendo a medição, daí é mais complexo e envolve mais tempo no campo. Também, existem sensores proximais que podem ser acoplados também em máquinas para agilizar a coleta de dados.
MSc. Igor: Com o drone é possível escapar do problema da insolação/nuvem, pois o usuário pode escolher o dia e a condição de insolação para fazer a coleta dos dados e realizar o voo. Outra vantagem que é a resolução espacial e nível de detalhes. Como o drone está sobrevoando muito mais perto, comparado a distância de um satélite, a resolução espacial e o nível de detalhamento, como o tamanho do Pixel, é muito melhor.
Por outro lado, o drone tem problema de autonomia, ele cobre uma a uma área muito menor. Com o satélite é possível cobrir áreas bem maiores. Além disso, com o drone é necessário ir no campo para realizar o voo, não é possível fazer a coleta de imagens de forma totalmente remota.
MSc. Igor: Nesse sentindo pode-se até combinar duas informações, com o uso do satélite podemos estimar a biomassa acima do solo. Deste modo podemos estimar o quanto dessa biomassa é proveniente de forrageiras destinadas a alimentação animal e o quanto é componente não forrageiro. Ou ainda utilizar o drone pulverizador para combater de forma pontual a planta daninha que foi identificada.
Quais são as maneiras de identificar uma planta daninha ou toxica, é sempre pela coloração, em relação a clorofila?
MSc. Igor: Nem sempre, por exemplo, a proteína bruta possui uma alta correlação e/ou associação com a clorofila. Mas no caso de identificação de plantas daninhas, o reconhecimento por parte do algoritmo é semelhante ao reconhecimento facial, aquele que temos em um sistema prisional ou de identificação nos aeroportos. Isso também pode ser feito para reconhecimento de animais sem utilizar nenhum tipo de marcação neles.
Então, não necessariamente usa-se correlação com a clorofila para todas as necessidades.
Como ajustar o tempo de rotação de pastagens com o tempo de revisita dos satélites?
MSc. Igor: É possível sim fazer esse ajuste. Para contextualizar, o manejo de pastagem hoje deve ser feito com base em altura, no sistema rotacionado nós determinamos a altura de entrada dos animais, e quando o pasto é rebaixado até a metade da altura inicial os animais saem.
Porém, isso não funciona tão bem pelo fato de que a planta responde a condições climáticas, como temperatura e precipitação. Por isso ao longo do ano ela apresenta variações no seu crescimento, a planta não responde a dias fixos.
Então para manejar por altura, que é o ideal, usar a imagem de satélite para fazer uma regressão e predizer a altura do pasto, por exemplo.
Se usarmos como exemplo uma forrageira com capacidade de produção muito alta como o Mombaça, no intervalo de 2-3 dias já pode ocorrer um crescimento expressivo, e uma diferença muito grande entre a data da imagem e do dado real.
Para tentar contornar esse problema podemos, em função da altura, predizer a taxa de crescimento do pasto. Podemos inserir no modelo a luminosidade, taxa de precipitação, temperatura do local e assim predizer a taxa de crescimento no pasto. Deste modo, independente se o satélite vai passar em 5 – 10 dias eu tenho um modelo que irá me permitir predizer a altura.
Temos em andamento um trabalho com Mombaça sendo feito nesse sentido, mas com satélite. Nesse trabalho, a sugestão do Sárvio inclusive é não fazermos uma predição e sim uma classificação. Então o algoritmo vai determinar o momento de entrada e saída dos animais, ele não vai me informar se a pastagem está com 80 cm ou 70cm, ele vai fazer a classificação e dizer o momento pré-pastejo e pós-pastejo, o próprio algoritmo fará a tomada de decisão.
Em relação as medidas de altura de cultura, produtividade e densidade de plantas, podemos extrapolar essas analises além do pasto e usa-las para outras culturas como soja e milho?
Mas a qualidade dos modelos depende da cultura, no caso da soja, a correlação não é tão boa quanto a do milho. Mas só de identificar as “manchas” de alta e baixa produtividade, pode-se tomar decisões importantes. Pode-se, por exemplo, definir zonas de manejo, e deste modo, ajudar na recomendação de fertilizantes.
No caso de pastagens não é muito diferente disso, se fizermos uma avaliação da área de pastagens é possível fazer o manejo da área, com correções diferenciadas ao longo da área. É possível verificar se a pastagem precisa ser reformada, se é necessário fazer adubação. Muitos produtores não fazem a adubação de pastagem, porém a pastagem deve ser tratada como qualquer outra cultura, assim como milho e soja. Deste modo, é possível fazer uma adubação das pastagens a taxa variável, podendo haver economia de insumos. E as imagens de satélite podem ajudar muito nesse contexto de identificação de zonas de alta e baixa produtividade.
É possível utilizar esses modelos para determinar a densidade de animais a pasto?
MSc. Igor: Sim, é possível usar os modelos para estimar a quantidade de massa disponível no campo. Você realiza um cálculo de qual é a demanda por parte dos animais e calcula a taxa de lotação. Se sei o quanto de alimento eu preciso de fornecer e sei o quanto eu tenho de pasto, eu calculo quantos animais eu posso colocar em determinada área, que seria a taxa de lotação da área.
É possível usar o sensoriamento remoto também para contar esses animais se for uma área de pastejo muito grande.
Também é possível identificar problemas, eu poderia usar sensoriamento remoto para classificar a área de pastagem em áreas degradadas e áreas mais produtivas. É possível identificar o que é solo descoberto e o que é solo coberto por vegetação.
Pensando exclusivamente na pecuária de corte, tem algum modelo que pode ser utilizado no futuro para saber se determinado animal já está pronto ou não para ir para o abate?
Poderíamos também associar essas informações a imagens termográficas. Possibilitando a identificação do que é músculo e o que é gordura, assim, teríamos informações de acabamento de carcaça para abate. Isso tudo sem ter que conduzir os animais para balança. O objetivo é justamente, fornecer subsídios para tomada de decisão o mais rápido possível.
Prof. Sarvio: Na UFV, o prof. Mario Chizzotti tem diversos trabalhos na área, no uso de sensores, inclusive imagens 3D, para identificar os animais que tem peso diferenciado e carcaça com melhor acabamento, rendimento de carcaça etc. Então a ideia é identificar, por meio de imagens, os animais com condições corporais distintas.
Como o produtor, seja de gado de leite ou corte, pode procurar aprender mais das técnicas de zootecnia de precisão ou para realizar esse trabalho em sua propriedade?
MSc. Igor: Hoje tem diversas empresas que já prestam esse tipo de assistência, são técnicos que poderiam ser consultados. As instituições de pesquisa tem desenvolvido trabalhos em diversas áreas da zootecnia de precisão. No nosso caso foi mais focado no pasto. Mas, por exemplo, nesse sentido de predição de peso o pessoal da nutrição já está bem avançado, na UFV já temos cochos eletrônicos, o que não deixa de ser um sensoriamento.
As instituições de pesquisa têm desenvolvido trabalhos em diversas áreas, no próprio site da nutriNews Brasil foi publicada uma matéria sobre predição de estro em vacas por meio da mudança no padrão de consumo.
Porém, o grande desafio é a chegada dessas informações, que são produzidas por instituições de pesquisa, até o produtor. Pouca gente tem acesso ao que está sendo feito. E essa é uma das propostas do artigo técnico (que será publicado na próxima edição da revista nutriNews Brasil) e dessa Live.
O maior desafio é a quem procurar e a divulgação/disseminação desse conhecimento que está sendo produzido tanto na avicultura, suinocultura, no manejo de pastagens e na zootecnia de precisão em geral.
Qual seria o próximo passo, para onde as pesquisas irão avançar?
Prof. Sárvio: Temos muita coisa a ser feita, com a gama atual de sensores disponíveis, a coleta de dados é cada vez maior, tem também a questão da conectividade. Pensando em satélites, temos milhares de satélites em orbita rodando na nossa cabeça todos dias, lógico, nem todos são para sensoriamento remoto, mas são muitos dados coletados diariamente.
Se usarmos, por exemplo, a plataforma Google Earth Engine nós conseguimos processar dados em nuvem, recortar as imagens coletadas em nuvem e trazer apenas a informação necessária. Muitas vezes a utilização dessas tecnologias demandam esforço de quem está fazendo as analises, e exige certo conhecimento em programação, porém existem algumas empresas que fornecem o serviço pronto para o produtor usar.
O produtor hoje consegue através de aplicativos ter as informações na palma da mão. O que falta é o conhecimento por trás das análises, a ferramenta por si só não faz o trabalho, é necessário a pessoa saber como utilizar a informação que os programas trazem.
Eu tenho feito um trabalho nas redes sociais, tenho um canal no YouTube chamado Agricultura Digital e outro canal no Instagram chamado @agriculturadeprecisao. Nesses canais divulgo conhecimento e as pesquisas que estão sendo feitas em conjunto com outros professores, por exemplo, com a Fernanda Chizzotti, que é professora do departamento de zootecnia da UFV. Também temos um livro publicado, Agricultura Digital, que possui um capítulo dedicado a zootecnia de precisão, e que o Igor é um dos coautores.
Há um interesse muito grande em formar mão de obra qualificada em zootecnia de precisão, para isso temos disciplinas e cursos que a Universidade oferece aos interessados.
Teria viabilidade econômica de se colocar um drone para fazer levantamento de biomassa em pastagens, sendo que é necessário ter informações semanais no mínimo do local?
MSc. Igor: Essa pergunta é difícil de responder, pois é inerente a cada sistema de produção, depende da escala de produção dele.
Não é em qualquer escala que vai ser necessário que você tenha um drone. Se é em pequena escala seria mais viável contratar uma empresa que presta assistência mensal ou ter monitoramento por satélite
Prof. Sarvio: O Igor falou muito bem, depende da área para saber se é viável ou não adquirir o drone.
Não podemos esquecer que o drone também tem problemas, é necessário ter um operador, a escolha da câmera desse drone é importante, às vezes a câmera é cara. Outra coisa é o processamento dos dados, é extremamente importante a pessoa que irá analisar as imagens saber processar e juntar as imagens, então tem que ter um conhecimento também de como fazer isso.
Dependendo do tamanho da propriedade é melhor contratar uma empresa que cobrará por hectare e ao final do serviço entrega pra o produtor os mapas prontos.
Por: Márcia Cândido & Victoria Domingues | nutriNews Brasil