Energy assessment for variable rate nitrogen application

Based on material flows, energy flow assessment evaluates environmental sustainability and energy use efficiency on a production system.  As precision agriculture was developed to optimize agricultural production, energy assessment has become an interesting approach to analyze these systems.  A method was developed to propitiate energy evaluation on site-specific data from variable rate nitrogen application on precision agriculture management.  It provides maps of energy indicators (energy balance, energy return on investment and energy embodiment) from input and output energy flows.  Variable and fixed nitrogen applications were evaluated on a wheat production on Paraná state, Brazil.  An optical sensor was used to generate variable rate nitrogen prescriptions.  Energy balance and profitability was higher on precision agriculture management because it provided nitrogen savings without compromising yield.  Besides, less energy was embodied on the final product.  All energy indicators pointed to the fact that variable rate technology was more sustainable than traditional management. Keywords: precision farming, nitrogen, energy indicators, energy balanc

Tamanho ideal em grades de amostragem de solos para aplicação em taxa variável em manejo localizado

The importance of understanding spatial variability of soils is connected to crop management planning. This understanding makes it possible to treat soil not as a uniform, but a variable entity, and it enables site-specific management to increase production efficiency, which is the target of precision agriculture. Questions remain as the optimum soil sampling interval needed to make site-specific fertilizer recommendations in Brazil. The objectives of this study were: i) to evaluate the spatial variability of the main attributes that influence fertilization recommendations, using georeferenced soil samples arranged in grid patterns of different resolutions; ii) to compare the spatial maps generated with those obtained with the standard sampling of 1 sample ha-1, in order to verify the appropriateness of the spatial resolution. The attributes evaluated were phosphorus (P), potassium (K), organic matter (OM), base saturation (V%) and clay. Soil samples were collected in a 100 × 100 m georeferenced grid. Thinning was performed in order to create a grid with one sample every 2.07, 2.88, 3.75 and 7.20 ha. Geostatistical techniques, such as semivariogram and interpolation using kriging, were used to analyze the attributes at the different grid resolutions. This analysis was performed with the Vesper software package. The maps created by this method were compared using the kappa statistics. Additionally, correlation graphs were drawn by plotting the observed values against the estimated values using cross-validation. P, K and V%, a finer sampling resolution than the one using 1 sample ha-1 is required, while for OM and clay coarser resolutions of one sample every two and three hectares, respectively, may be acceptable.A importância de compreender a variabilidade espacial do solo está conectada ao planejamento do manejo das culturas. Este entendimento faz com que seja possível tratar o solo não como uma entidade uniforme, mas variável, e permite o gerenciamento de sítios específicos para aumentar a eficiência de produção, que é o objetivo da agricultura de precisão. Questões relacionadas com a otimização do intervalo de amostragem do solo se faz necessário para a realização das recomendações de adubações no Brasil. Os objetivos deste estudo foram: i) avaliar a variabilidade espacial dos principais atributos que influenciam as recomendações de adubação, usando amostras de solos georreferenciadas dispostas em padrões de grades de diferentes resoluções; ii) comparar os mapas espaciais gerados com o mapa padrão obtido com amostragem de 1 amostra ha-1, a fim de verificar a adequação da resolução espacial. Os atributos avaliados foram fósforo (P), potássio (K), matéria orgânica (MO), saturação por bases (V%) e argila. As amostras de solos foram coletadas numa grade de 100 × 100 m e georreferenciadas. Um desbaste foi realizado, criando-se uma grade com 1 amostra a cada 2,07, 2,88, 3,75 e 7,20 ha. Técnicas de geoestatística, como semivariograma e interpolação usando krigagem, foram utilizadas para analisar os atributos nas grades com diferentes resoluções. Esta análise foi realizada com o programa computacional Vesper. Os mapas criados por este método foram comparados utilizando-se a estatística kappa. Além disso, gráficos de correlação foram construídos plotando-se os valores observados pelos valores estimados utilizando-se a validação cruzada. Para P, K e V%, uma amostragem de resolução mais fina do que aquela usando 1 amostra ha-1 foi necessária, enquanto que para MO e argila, resoluções mais grosseiras de uma amostra ou dois em dois e três hectares, respectivamente, pode ser aceitável

Behavior of NDVI obtained from an active optical sensor in cereals

O objetivo deste trabalho foi avaliar, com um sensor ótico ativo, o comportamento do índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI – “normalized difference vegetation index”), nas culturas detrigo, triticale, cevada e milho. Cinco experimentos foram conduzidos no Paraná e São Paulo, com variação de classes de solo, doses e fontes de N, e variedades de trigo. As seguintes variáveis foram avaliadas: NDVI, teor de N foliar, matéria seca e produtividade das culturas. Análises de regressões foram realizadas entre as doses de N aplicadas e NDVI, teor de N foliar, matéria seca e produtividade. Análises de correlação entre as variáveis foram realizadas. O trigo, triticale e cevada apresentaram resposta às aplicações de doses crescentes de N, pelo aumento nas leituras do NDVI, no teor de N foliar e na produtividade. Medido pelo sensor ótico ativo utilizado, o NDVI apresenta alto potencial para manejo do N nas culturas do trigo, triticale e cevada, e baixo potencialpara a cultura do milho. Há interferência das variedades de trigo nas leituras do sensor ótico ativo.The objective of this work was to evaluate the behavior of the normalized difference vegetation index (NDVI), with an active optical sensor, in wheat, triticale, barley and corn crops. Experiments were conducted in Paraná and São Paulo, comparing different soil classes, N rates and sources, and wheat varieties. The following variables were determined: NDVI, N foliar content, dry mass and crop yield. Regression analyses were performed between NDVI and applied N rates, N foliar content, dry mass and yield. Correlation analyses among the variableswere performed. Wheat, triticale and barley crops showed response to increasing N rates by the increase in the NDVI readings, to N foliar content and to yield. Measured by the used active optical sensor the NDVI shows high potential for N management wheat, triticale and barley crops, and low potential for corn crops. There is interference of wheat varieties in the active optical sensor’s readings

Determinação da pressão de vapor de compostos orgânicos por cromatografia gasosa

O conhecimento das pressões de vapor dos compostos naturais e suas propriedades críticas, de grande interesse para a extração supercrítica e impregnação de polímeros pelo processo supercrítico, é imprescindível para se fazer a modelagem termodinâmica do equilíbrio de fases. No entanto, a escassez de dados experimentais desses compostos, devida à alta volatilidade, ou facilidade à degradação em temperaturas baixas, requer a utilização de métodos especiais. Neste trabalho, determinaram-se as pressões de vapor da curcumina, nicotina, d-limoneno, beta-mirceno, citronelal e linalol, através de um método que utiliza medidas de tempo de retenção por cromatografia gasosa. Utilizou-se detector de ionização de chama e coluna em fase estacionária não polar, em condições isotérmicas. O método apresenta vantagens em relação a outros métodos, quanto à rapidez de análise, quantidade e repetibilidade das amostras. Para as determinações das pressões de vapor destes compostos naturais requer-se o conhecimento da temperatura normal de ebulição, ou temperatura de fusão e das pressões de vapor dos homólogos dos compostos analisados

Energy potential of residual maize biomass at different spacings and nitrogen doses

ABSTRACT Agricultural residual biomass is an important source of energy, and its production and quality vary according to the crop management. This study aimed to assess the effects of plant distribution and nitrogen fertilization on the energy production potential of the biomass of maize cultivated under no tillage. The field experiment was installed in southeast Brazil using five nitrogen rates (0, 60, 120, 180, and 240 kg ha-1) and two inter-row spacings (0.4 and 0.8 m). Grain yield, residual biomass productivity, and bioenergy potential in different parts of the plant (grain, stalk+leaf, husk, and cob) were assessed. No change in grain yield was observed using narrow row spacing. Stalk+leaf and husk productivity was higher using 0.8 m than using 0.4 m of inter-row spacing. Nitrogen application resulted in increased grain yield and biomass productivity. Nitrogen influences the bioenergy potential by increasing the biomass and calorific value. Application of the maximum nitrogen fertilization rate is recommended for grain yield considering the use of only the husk and cob can generate 2712 kWh ha-1 of bioenergy

Energy potential of residual maize biomass at different spacings and nitrogen doses

<div><p>ABSTRACT Agricultural residual biomass is an important source of energy, and its production and quality vary according to the crop management. This study aimed to assess the effects of plant distribution and nitrogen fertilization on the energy production potential of the biomass of maize cultivated under no tillage. The field experiment was installed in southeast Brazil using five nitrogen rates (0, 60, 120, 180, and 240 kg ha-1) and two inter-row spacings (0.4 and 0.8 m). Grain yield, residual biomass productivity, and bioenergy potential in different parts of the plant (grain, stalk+leaf, husk, and cob) were assessed. No change in grain yield was observed using narrow row spacing. Stalk+leaf and husk productivity was higher using 0.8 m than using 0.4 m of inter-row spacing. Nitrogen application resulted in increased grain yield and biomass productivity. Nitrogen influences the bioenergy potential by increasing the biomass and calorific value. Application of the maximum nitrogen fertilization rate is recommended for grain yield considering the use of only the husk and cob can generate 2712 kWh ha-1 of bioenergy.</p></div

Optimum size in grid soil sampling for variable rate application in site-specific management Tamanho ideal em grades de amostragem de solos para aplicação em taxa variável em manejo localizado

The importance of understanding spatial variability of soils is connected to crop management planning. This understanding makes it possible to treat soil not as a uniform, but a variable entity, and it enables site-specific management to increase production efficiency, which is the target of precision agriculture. Questions remain as the optimum soil sampling interval needed to make site-specific fertilizer recommendations in Brazil. The objectives of this study were: i) to evaluate the spatial variability of the main attributes that influence fertilization recommendations, using georeferenced soil samples arranged in grid patterns of different resolutions; ii) to compare the spatial maps generated with those obtained with the standard sampling of 1 sample ha-1, in order to verify the appropriateness of the spatial resolution. The attributes evaluated were phosphorus (P), potassium (K), organic matter (OM), base saturation (V%) and clay. Soil samples were collected in a 100 × 100 m georeferenced grid. Thinning was performed in order to create a grid with one sample every 2.07, 2.88, 3.75 and 7.20 ha. Geostatistical techniques, such as semivariogram and interpolation using kriging, were used to analyze the attributes at the different grid resolutions. This analysis was performed with the Vesper software package. The maps created by this method were compared using the kappa statistics. Additionally, correlation graphs were drawn by plotting the observed values against the estimated values using cross-validation. P, K and V%, a finer sampling resolution than the one using 1 sample ha-1 is required, while for OM and clay coarser resolutions of one sample every two and three hectares, respectively, may be acceptable.<br>A importância de compreender a variabilidade espacial do solo está conectada ao planejamento do manejo das culturas. Este entendimento faz com que seja possível tratar o solo não como uma entidade uniforme, mas variável, e permite o gerenciamento de sítios específicos para aumentar a eficiência de produção, que é o objetivo da agricultura de precisão. Questões relacionadas com a otimização do intervalo de amostragem do solo se faz necessário para a realização das recomendações de adubações no Brasil. Os objetivos deste estudo foram: i) avaliar a variabilidade espacial dos principais atributos que influenciam as recomendações de adubação, usando amostras de solos georreferenciadas dispostas em padrões de grades de diferentes resoluções; ii) comparar os mapas espaciais gerados com o mapa padrão obtido com amostragem de 1 amostra ha-1, a fim de verificar a adequação da resolução espacial. Os atributos avaliados foram fósforo (P), potássio (K), matéria orgânica (MO), saturação por bases (V%) e argila. As amostras de solos foram coletadas numa grade de 100 × 100 m e georreferenciadas. Um desbaste foi realizado, criando-se uma grade com 1 amostra a cada 2,07, 2,88, 3,75 e 7,20 ha. Técnicas de geoestatística, como semivariograma e interpolação usando krigagem, foram utilizadas para analisar os atributos nas grades com diferentes resoluções. Esta análise foi realizada com o programa computacional Vesper. Os mapas criados por este método foram comparados utilizando-se a estatística kappa. Além disso, gráficos de correlação foram construídos plotando-se os valores observados pelos valores estimados utilizando-se a validação cruzada. Para P, K e V%, uma amostragem de resolução mais fina do que aquela usando 1 amostra ha-1 foi necessária, enquanto que para MO e argila, resoluções mais grosseiras de uma amostra ou dois em dois e três hectares, respectivamente, pode ser aceitável