Modelagem matemática em aveia por regressões, lógica fuzzy e redes neurais artificiais na otimização de uso do nitrogênio pelo emprego do hidrogel - Scremin, Osmar Bruneslau (2016)
O aumento do cultivo da aveia branca (Avena sativa L.) nos últimos anos ocorre devido aos inúmeros benefícios ao sistema de produção. Essa cultivar tem assumido importância como cultura alternativa ao trigo na estação fria na produção de grãos, forragem e cobertura de solo. Além disso, de grande importância para a alimentação humana e animal, pela qualidade nutricional e presença de fibras solúveis. A adequada disponibilidade de nutrientes as plantas depende, entre outros fatores, da quantidade de matéria orgânica do solo, da composição dos resíduos vegetais, da expectativa do rendimento e da umidade e temperatura do ar, que interagem nos sistemas de produção. O cultivo de gramíneas sobre os resíduos de soja e milho contribuem de maneira distinta no desenvolvimento do dossel. A expressão de potenciais de rendimento da aveia branca está associada às técnicas de manejo, umidade, disponibilidade de nutrientes, controle fitossanitário e outros. Para tanto, a adubação nitrogenada atrelada à umidade do solo representa fator importante na eficiência de uso do nutriente, seja via sintética ou da decomposição orgânica dos resíduos vegetais sobre o solo. A decomposição dos resíduos das culturas antecessoras depende das suas características, pela condição de relação carbono/nitrogênio (C/N) que envolve teores de carbono solúvel, celulose e lignina. O uso de hidroretentores de água no solo pode representar uma tecnologia inovadora de manutenção de umidade no sistema favorecendo o aproveitamento do N-fertilizante e/ou residual nas distintas condições de cultivo. O uso da modelagem matemática neste contexto facilita a compreensão e simulação do desenvolvimento, produção e qualidade de grãos da aveia junto a complexidade dos fatores envolvidos no manejo de uso do nitrogênio e sua interatividade com o hidrogel. O presente trabalho tem por objetivo a modelagem matemática por logica fuzzy e redes neurais artificiais na análise, simulação e otimização de uso do nitrogênio em aveia pela manutenção de água no solo com o emprego de hidrogel. Além disto, considerando sistemas de cultivo de alta e reduzida taxa de liberação de N-residual e doses de N-fertilizante em condições agroclimáticas reais de safras agrícolas. O estudo é realizado no Instituto Regional de Desenvolvimento Rural (IRDeR/DEAg/UNIJUÍ), Augusto Pestana (RS). O experimento foi delineado em blocos casualizados com quatro repetições seguindo um modelo fatorial 4x4 sendo, quatro doses de adubação nitrogenada (0, 30, 60 e 120 kg ha-1) e quatro doses de Hidrogel (Retentor de água ao solo) (0, 30, 60, 120 kg ha-1), considerando em cada sistema de cultivo (milho/aveia; soja/aveia) dois experimentos. Um para obtenção de cortes de biomassa a cada 30 dias para simulação do desenvolvimento da aveia e, outro, exclusivamente voltado a produtividade de grãos, na modelagem e otimização do efeito conjunto nitrogênio e hidrogel. Pelos modelos de regressão linear à taxa de produtividade de biomassa dia-1 em aveia, mostrou tendência de crescimento com o incremento da dose do N-fertilizante em ambos os sistemas de cultivo, independente da condição de uso do hidrogel. Porém, nem sempre acompanhada pela maior produtividade de grãos. Na simulação da dose ideal de nitrogênio por regressões polinominais, as doses 30 kg ha-1 e 60 kg ha-1 de hidrogel, no sistema soja/aveia, mostraram maior contribuição no aproveitamento do fertilizante, permitindo aumento na expressão da produtividade de grãos de aveia. Nos sistema milho/aveia, o incremento na produtividade de grãos deu-se nas doses mais elevadas do biopolímero. Na análise da produtividade de grão de aveia, pelo teste de médias, as doses 30 kg ha-1 e 60 kg ha-1 de hidrogel, combinadas com as doses 60 kg ha-1 e 120 kg ha-1 de nitrogênio expressaram os maiores rendimentos de grãos, independente do ano e sistema de cultivo. Por regressões polinominais e superfície de resposta, a dose ideal de hidrogel e nitrogênio, evidenciou maior aproveitamento do N-fertilizante, em condições de clima favorável ao cultivo da aveia. No entanto, as condições ideais de hidrogel para ambos os sistemas e anos de cultivo ficaram entre 60 e 66 kg ha-1, e as doses de nitrogênio sendo 78 e 80 kg ha-1 para o sistema soja/aveia e 104 e 95 kg ha-1e no sistema milho/aveia, para os anos de 2014 e 2015, respectivamente.O modelo fuzzy gerado possibilitou estimar os valores de produtividade de grãos e biomassa nas condições de uso do hidrogel em função das doses de nitrogênio e temperatura máxima. Destaca-se que não houve diferença significativa entre as médias obtidas experimentalmente e aquelas obtidas utilizando o sistema lógica 8 fuzzy. As redes neurais artificiais do tipo Perceptron de Múltiplas Camadas, com o algoritmo de aprendizagem backpropagation e função de treinamento Levember-Marquadt, se mostraram eficientes na previsibilidade da produtividade de grãos em qualquer estádio de desenvolvimento da aveia, atrelando ao modelo condições de edafoclimáticas. Assim, vindo a somar-se com os modelos convencionais de simulação, tornando-se uma ferramenta de auxílio na tomada de decisões, quanto ao manejo da cultura da aveia.