Etapa 9.2. Análise agronômica dos atributos descritores
4.2 Discussão
A interação entre os valores de k e as bases de dados para desempenho alto e baixo (Figura 11 e Figura 12) já era esperada, uma vez que a forma de categorização do atributo meta tem influência significativa no resultado dos algoritmos utilizados (BAY, 2000). Outro fato que corrobora com esta afirmação, que justifica o uso de diferentes valores para k e mais de um algoritmo de indução de regras é que, das 45 regras geradas, apenas 3 são iguais, isto é, possuem o mesmo antecedente porém foram induzidas em BD´s Modelagem diferentes.
Outro ponto de destaque é que avaliar regras individualmente ao invés do conjunto como um todo foi uma abordagem interessante para este caso de análise descritiva, visto que apenas 18 foram selecionadas por medidas de interesse dentre as 45 regras induzidas. A análise dos conjuntos como um todo, por meio da taxa de acertos, muito provavelmente mostrariam um desempenho fraco, fazendo com que as regras fossem descartas e nenhum padrão analisado. Tal vantagem na análise de regras individuais por medidas de interesse foi relatada anteriormente por Freitas (1999) e Meira (2008).
Com relação ao desempenho dos algoritmos, foi possível notar interação destes com desempenho e valor de K. De forma geral, RIPPER foi superior a Classification Tree tanto no número de regras induzidas como selecionadas, fenômeno já descrito anteriormente por Bay (2000).
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Todas as regras apresentadas em 4.1 Resultados, também estão disponíveis no ANEXO III para facilitar a consulta do leitor.
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O fato do algoritmo Classification Tree ter tido no máximo uma regra selecionada por cada valor de k pode estar relacionado com o seu método de indução, onde o primeiro atributo descritor selecionado influencia todas as regras induzidas. No caso de atributos descritores com ganho de informação semelhante, o algoritmo irá selecionar o melhor e o utilizará para todas as regras. No caso do RIPPER, a cada regra induzida, é feita uma nova rodada para identificação do atributo de maior de ganho informação, assim estes podem variar de regra para regra. Para o caso destas bases de dados estudadas, esta característica de indução das regras pode ter sido determinante no desempenho.
As regras R3, R10 e R14 possuem o mesmo antecedente, solos argilosos ou muito argilosos e infestação por cigarrinha (Mahanarva fimbriolata) igual ou superior a 2,8 ninfas/m, associados a alto desempenho. A infestação por cigarrinha pode parecer contraditória: maior infestação e melhor desempenho. De acordo com Dinardo-Miranda et al. (2001), a influência da infestação de cigarrinhas é menor para talhões colhidos no início de safra e é crescente com o passar da safra. De maneira geral, o nível de dano econômico vai de 10 ninfas/m no início da safra, para 4 ninfas/m no final de safra (DINARDO-MIRANDA et al., 2002).
Os talhões cobertos pelas regras apresentaram infestação entre 2,8 e 3,5 ninfas/m em 94% dos casos, tendo sido colhidos até o final do mês de julho em 91% das vezes. Desta forma, a infestação obtida no período em questão pode ser considerada como abaixo do nível de dano econômico. Tal fato pode servir como justificativa para entender porque infestações superiores a 2,8 ninfas/m não causam dano significativo no desempenho dos talhões.
Ainda segundo Dinardo-Miranda (2010), a cigarrinha é extremamente sensível às condições do ambiente, sendo favorecida por períodos úmidos.
Assim, especula-se que essa maior umidade no solo, que favorece o aumento da população de cigarrinha (abaixo do nível de dano econômico), também favoreça o desenvolvimento da cultura. Esse maior acúmulo de umidade em determinados talhões pode ser resultado de maior acúmulo de palha da colheita anterior (DINARDO-
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MIRANDA, 2002) e/ou posição no relevo (KRAVCHENKI; BULLOCK, 2000; MONTEZANO et al., 2008; SOUZA et al., 2003, 2004, 2010).
Regras que contradizem o esperado também podem ser consideradas como inesperadas e valiosas, podendo indicar lacunas no conhecimento disponível ou sugerir aspectos dos dados que devem ser analisados mais profundamente (BAY; PAZZANI, 1999; CARVALHO; FREITAS, 2000; GENG; HAMILTON, 2006; LIU et al., 1997, 1999; SILBERSCHATZ; TUZHILIN, 1995, 1996).
Como mencionado, além da infestação por cigarrinha, as regras R3, R10 e R14 têm a textura do solo argilosa ou muito argilosa presente em seus antecedentes. Este último atributo também foi selecionado nas regras R4, R11 e R15. Tal padrão encontrado está em linha com o exposto na literatura. Solos com elevados teores de argila tendem a ter maior capacidade de retenção de água, contribuindo para o desenvolvimento da cultura (PRADO et al., 2010).
A regra R6 apresentou a disponibilidade hídrica, representada pelo atributo veranicos durante o ciclo, como favorável para o desenvolvimento da cultura considerando os dados analisados, pois contempla o primeiro quartil deste atributo. Com relação à fertilidade, a regra está em linha com a literatura, solos mais férteis tendem a estar associados com produtividades superiores, sendo um diferencial para alto desempenho, pois apenas 12% dos registros têm estas classes de fertilidade.
O parâmetro graus-dia é melhor método para correlacionar temperatura com o desenvolvimento dos vegetais e a cana-de-açúcar tende a ter respostas positivas de produtividade com o aumento de temperatura até determinado limite (LIU et al., 1998). Porém, este fator na fase de maturação tende a não ter respostas pronunciadas de produtividade (MACHADO, 1981).
Assim, associar talhões de alto desempenho com graus-dia inferiores a determinado limite (R6), ou o oposto para R22, R32, R35, R38 e R40, ou seja, associar baixo desempenho com graus-dia superiores a determinado limite, aparentemente não está em linha com a literatura.
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Ao se analisar a distribuição de graus-dia no período de maturação em função do mês de colheita (Figura 14), nota-se que o limite de corte proposto pela regra separa o período de colheita em duas partes: outono/primavera e inverno.
Figura 14. Distribuição do parâmetro graus-dia no período de maturação em função do mês de colheita (•) e ponto de corte determinado pela regra R32 (- -).
Esta segmentação do período de colheita em estações do ano permite agrupar talhões em condições razoavelmente homogêneas de déficit hídrico acumulado durante o ciclo da cultura (LANDELL et al., 2010). Uma possível interpretação levando-se em conta as regras R22, R32, R35, R38 e R40, é que os parâmetros que são associados a talhões com baixo desempenho são semelhantes para colheita realizada no Outono/Primavera. Com base na regra R6, associada a alto desempenho, os parâmetros são semelhantes no período de Inverno.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gr au s- d ia M atu ra çã o Mês Colheita
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De forma geral, a interpretação da regra R6 é que condições favoráveis de fertilidade e disponibilidade hídrica e colheita de inverno levaram a um desempenho alto.
A regra R11, além de contemplar talhões que têm como padrão o cultivo em áreas com textura muito argilosa (cuja importância já foi abordado anteriormente), também possui danos causados por broca no momento da colheita inferiores a 2% e teor de Mg superior a 7,0 mmolc.dm-3.
A importância da broca (Diatraea saccharalis) se mostra significativa, onde menores danos estão associados a talhões de melhor desempenho (R11 e R19), ou o inverso (R34), sendo o nível de dano econômico, a título de referência, no intervalo de 1 a 4% (DINARDO-MIRANDA, 2010). Considerando estas três regras com dano por broca no antecedente, o ponto de corte ficou no intervalo de 1,52 a 2,27%, por tanto, dentro do especificado na literatura.
Finalmente, teores de Mg maiores que 8 mmolc.dm-3 são considerados como
superiores segundo RAIJ et al., (1996), mostrando que a regra está dentro do esperado.
A regra R15, assim como R4, possui baixa precisão, porém alta cobertura. Esta regra mostra uma interação entre textura do solo e número de cortes do canavial (Figura 15). Para cana-planta e 2° ano, a textura do solo tem menor influência sobre a produtividade, sendo um fator que diferencia o desempenho dos talhões apenas do 3° corte em diante. Não foram encontradas pesquisas na literatura que tiveram resultados semelhantes, sendo este um ponto que pode ser considerado alvo de investigações mais específicas.
Também se observa que, para talhões com textura argilosa ou muito argilosa (Prob>F <0,001; b (IC 95%) = -4,36 ± 0,68) é menor a redução na produtividade com o aumento do número de cortes quando comparado a solos de textura mais arenosa (Prob>F <0,001; b (IC 95%) = -8,48 ± 0,37), comprovado pela declividade das retas que diferem estatisticamente entre si. Este fenômeno também foi observado por Inman- Bamber (2013), porém diferente do observado por Demattê e Demattê (2009).
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Figura 15. Produtividade (TCH) em função do número de corte para dois grupos de textura de solo.
De acordo com Vasconcelos e Casagrande (2010) a redução na produtividade em função do número de cortes ocorre devido ao aumento da relação massa seca de raízes/massa seca de parte aérea com a idade. Concomitantemente, estas raízes têm uma capacidade decrescente de absorção de água e nutriente. Este fenômeno faz com que reservas que poderiam ser destinadas a folhas e colmos, sejam direcionadas a raízes com eficiência cada vez menor em função da idade. Em condições mais arenosas, consequentemente com menor disponibilidade hídrica, o sistema radicular é maior e tende a ser mais profundo do que em condições de solo argiloso (LACLAU; LACLAU, 2009; SMITH et al., 2005), fazendo com que uma maior massa de raízes tenha que ser reposta a cada ciclo de seca, intensificando assim a redução na produtividade.
As regras R17 e R19 relacionam boa disponibilidade hídrica na fase de crescimento máximo e ausência de infestação por nematoides e baixo dano por broca, respectivamente. Sabidamente, durante a fase de crescimento máximo, restrições hídricas tendem a ter maior impacto sobre a produtividade (CÂMARA, 1993; INMAN- BAMBER; SMITH, 2005; MACHADO et al., 2009).
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A importância dos danos por broca bem como a relação entre o ponto de dano econômico apresentado na literatura e ponto de corte proposto pela regra já foram discutidos anteriormente.
Com relação ao nível de infestação por nematoides, este pode ser um diferencial para a expressão do potencial produtivo visto que ataques severos debilitam o sistema radicular reduzindo assim a capacidade de absorção de água e nutrientes pela planta (DINARDO-MIRANDA et al., 1995, 1996, 1998). Para a regra em questão (R17), há uma relação entre boa disponibilidade hídrica e ausência de nematoides, mostrando que mesmo sob adequado fornecimento de água para a planta, ausência de danos causados pelos nematoides foi um diferencial.
A regra R22 relaciona à baixo desempenho: colheita realizada no outono/primavera (de acordo com o discutido sobre graus-dia no período de maturação e período de colheita), solos com textura médio arenosa a muito arenosa, alta disponibilidade hídrica no período de brotação e relação cálcio, potássio e magnésio inferior a 0,11.
A regra R25, por sua vez, relaciona baixo desempenho a alta disponibilidade hídrica no período de brotação e baixa disponibilidade na média do ciclo, e cultivo num ambiente de produção restritivo.
A regra R26 tem o antecedente formado por boa disponibilidade hídrica no período de brotação e restrição no período de máximo crescimento, teor de cálcio no solo menor que 7 mmolc dm-3 e soqueira de 3° corte ou mais velha.
As regras R38 e R40, com atributo meta baixo desempenho, têm como característica geral colheita em início ou final de safra, boa disponibilidade hídrica na fase de brotação e restrição hídrica na média do ciclo, associada a solo de textura arenosa ou baixo teor de matéria orgânica no solo.
O padrão das cinco regras (R22, R25, R26, R38 e R40) pode ser interpretado como talhões que tiveram boa disponibilidade hídrica durante o período de brotação têm seu sistema radicular pouco profundo (SMITH et al., 2005), o que os torna menos
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resistentes a um ciclo da cultura ou período de máximo crescimento com deficiência hídrica agravado com um ambiente de produção restritivo (caracterizado por sua baixa capacidade de retenção de água ou presença de fatores físicos ou químicos que limitam o desenvolvimento radicular (DEMATTÊ; DEMATTÊ, 2009), textura arenosa ou limitação química.
Para o caso da regra R22, a limitação química do solo ao desenvolvimento da cultura é dada pela relação cálcio, potássio e magnésio inferior a 0,11. Segundo Orlando Filho et al. (1996), em solos com textura arenosa, a relação K/(Ca + Mg)½
inferior a 0,19 está relacionada com baixas produtividades. O ponto de corte selecionado pela regra é inferior ao proposto pela literatura, porém ainda em concordância. A regra R34, com atributo meta baixo desempenho, também possui a relação entre estes nutrientes no solo como parte de seu antecedente, com o ponto de corte selecionado foi 0,15.
Por sua vez, a limitação química da regra R26 é o teor de cálcio. De acordo com Raij et al. (1996), podem ser considerados como médios, teores de cálcio no solo entre 4 e 7 mmolc dm-3, desta forma, o ponto de corte selecionado pela regra distancia-se do
proposto pela literatura. Tal fato pode possivelmente ser atribuído a um limitado desenvolvimento radicular causado por fatores hídricos, agravado pelo número de cortes do canavial, que por sua vez dificulta a absorção de cálcio que se dá por fluxo de massa ou interceptação radicular (ORLANDO FILHO, 1983). Landell et al. (2003) observou a influência do teor de cálcio na subsuperfície do solo sobre a produtividade a partir do 3º corte. Teor deste nutriente na camada superficial do solo não foi estudada para permitir a comparação com o encontrado neste presente trabalho, porém, existem indícios de que a relação do teor de cálcio em ambas as camadas do solo e produtividade são as mesmas.
A regra R28 associa a atributo meta baixo desempenho com um período relativamente chuvoso durante a brotação da cultura, com ausência de chuva no período de máximo crescimento – o mais sensível à deficiência hídrica (DOORENBOS; PRUITT, 1977) – com baixos teores de potássio no solo, de acordo com Raij et al.
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(1996), são considerados baixos teores de potássio no solo menor que 1,6 mmolc dm-3
–- e período de início ou final de safra. Tais fatores já foram discutidos anteriormente nas demais regras.
A regra R32 contempla talhões com alta disponibilidade hídrica durante a brotação da cultura e limitação durante o ciclo de forma geral. Além destes antecedentes, também estão presentes o teor baixo de magnésio no solo e colheita no início e final de safra.
De acordo com Raij et al. (1996), podem ser considerados como médios, teores de magnésio no solo entre 5 e 8 mmolc dm-3, e a regra em questão associa valores
inferiores a 3,8 mmolc dm-3 a talhões de baixo desempenho, fato já esperado. Os
demais fatores já foram discutidos anteriormente.
A regra R34 tem como antecedentes: dano por broca acima do nível econômico, graus-dia na fase de brotação maior ou igual a 5,59 °C.dia-1 e relação cálcio, potássio e magnésio menor que 0,15. A importância dos atributos dano por broca e relação entre cátions já foi discutida anteriormente.
Assim como descrito anteriormente para a relação entre graus-dia no período de maturação e período de colheita, o mesmo é válido para graus-dia na brotação e mês de plantio (Figura 16).
São diversos os estudos que comprovam a influência do período de plantio na produtividade da cana-de-açúcar (DEMATTÊ; DEMATTÊ, 2009; MARCHIORI, 2004; ROCHA, 1984; SINGELS et al., 2005). A regra gerada segmenta o período de plantio em dois. De forma aproximada, um período é compreendido entre a 2ª. quinzena de Outubro até a 1ª quinzena de Março. O outro período, por conseguinte, é da 2ª quinzena de Março até a 1ª quinzena de Outubro. Segundo Demattê e Demattê (2009), para ambientes de produção restritivos, em função da menor fertilidade e disponibilidade hídrica, caso predominante dos solos contemplados pelo estudo, deve- se realizar o plantio preferencialmente de 18 e 15 meses, evitando-se o plantio de 12 meses.
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Figura 16. Distribuição do parâmetro graus-dia no período de brotação em função do mês de plantio (•) e ponto de corte determinado pela regra R34 (-).
A regra R35 contempla talhões colhidos em início ou final de safra, teor de potássio no solo baixo, disponibilidade hídrica adequada à baixa no período de máximo crescimento, e solos classe argissolo vermelho e vermelho-amarelo e neossolo quartzarênico.
Apesar da diferença entre precipitação e evapotranspiração de cultura ter valor positivo para 50% dos talhões cobertos por esta regra, a classe de solo argissolo representa apenas 8% enquanto os 92% dos registros restantes são classificados como neossolo quartzarênico. Segundo Prado et al. (2010), esta classe de solo tem o perfil arenoso em toda sua extensão, resultando em baixa capacidade de armazenamento hídrico e baixa fertilidade.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gr au s- d ia b rot aç ão Mês plantio
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Desta forma, a classe do solo e baixa disponibilidade de potássio fazem com que os talhões cobertos por esta regra tenham um baixo desempenho, mesmo com uma boa disponibilidade hídrica na fase crítica em boa parte dos casos.
Com relação à classificação subjetiva das regras com atributo meta alto desempenho, a regra R4 pode ser classificada como esperada e não-passível de ação, pois está em linha com o descrito na literatura, o que a torna esperada, e possui fator relacionado ao ambiente (textura do solo), o que torna alguma ação muito difícil.
As regras R6, R11, R17 e R19 foram classificadas como esperadas e passíveis de ação. Diferentemente da anterior, são consideradas como passíveis de ação, pois o controle de pragas pode, em teoria, ser intensificado, assim como correções nos teores de nutrientes aplicados.
Por fim, as regras R3, R10 e R14, R15, podem ser consideradas como inesperadas e não-passíveis de ação. Para as três primeiras, uma das possíveis explicações seria a relação do relevo com alto desempenho, fato já descrito na literatura, porém não há resultados de pesquisas que mostrem que a população de cigarrinhas pode ser um indicador indireto de condições mais favoráveis ao desenvolvimento da cultura propiciado pelo relevo. Para R15, o efeito negativo sobre a produtividade causado pela perda da eficiência do sistema radicular que ocorre com o aumento do número de cortes, aparenta ser mitigado com a textura do solo argilosa.
Já para as regras com consequente baixo desempenho, todas as regras encontradas são consideradas como esperadas, sendo que R25, R38 e R40 são não- passíveis de ação, ao passo que R22, R26, R28, R32, R34 e R35 podem ser consideradas como passíveis de ação. Todas estão alinhadas com resultados obtidos anteriormente por outras pesquisas, sendo que as primeiras possuem fatores relacionados ao ambiente (regime pluviométrico e ambiente de produção) o que torna alguma ação específica difícil. Como afirmado por Landell et al. (2010), unidades de produção possuem talhões em praticamente todos os ambientes de produção e colhidos todas as épocas, o que inviabilizaria alguma ação. O que é sugerido pelos
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autores seria atuar na alocação de variedades que mais se adaptem em cada condição para mitigar efeitos negativos.
As seis últimas regras foram classificadas como passíveis de ação, pois além de fatores relacionados ao clima e época de colheita que não podem ser alterados, também possuem antecedentes relacionados com teores de nutrientes no solo e controle de praga.
Assim, em resumo, das 18 regras selecionadas somando-se desempenho baixo e alto, dez foram classificadas como passíveis de ação e quatro como inesperadas.
Passando agora para a análise dos atributos descritores. Tanto para desempenho baixo como alto, a disponibilidade hídrica foi o fator de destaque, fato este já esperado e relatado por inúmeros autores. As fases fenológicas de maior destaque foram brotação e máximo crescimento, como descrito anteriormente na discussão das regras individuais, estas duas fases são reconhecidamente sensíveis à disponibilidade hídrica.
A seleção de atributos pelas regras relacionados com a disponibilidade hídrica durante fases fenológicas em detrimento ao ciclo como um todo - ponto destacado por Ramburan et al. (2011) como interessante em ser testado em função de uma possível vantagem que traria na interpretação de resultados - mostra que esta foi uma abordagem válida, ao menos para os resultados obtidos com esta base de dados, mesmo que a determinação destas fases tenha sido feita de forma aproximada.
Os atributos descritores, diferença entre precipitação e evapotranspiração da cultura e maior número de dias consecutivos sem precipitação, foram selecionados pelas regras com maior frequência, enquanto veranico foi pouco selecionado. Tal fato pode ser explicado pelo pequeno número de veranicos que ocorreram durante o período em estudo, o que faz com que um grande percentual de registros tenham o mesmo valor para este atributo.
Para a análise dentro de desempenho baixo, química do solo teve especial destaque, com teores de K, Ca, Mg e suas relações com maior percentual de seleção
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pelas regras. Sabidamente, tais elementos têm importância para a produtividade da cultura (ALMEIDA et al., 2008; ANDERSON et al., 1999; BRUGGEMANN et al., 2001; DIAS et al., 1999; ORLANDO FILHO et al., 1996; PORTIER; ANDERSON, 1995; REIS JUNIOR, 2001) e, como também esperado, as relações também são importantes, uma vez que a cana-de-açúcar tem como principal nutriente exportado o potássio e os solos em estudo se mostram deficientes neste nutriente, características que contribuem para a interação entre estes nutrientes (REIS JUNIOR, 2001).
Uma possível razão para que outros atributos químicos do solo não tenham sido selecionados com grande frequência pelas regras é que os dados disponíveis são apenas da camada superficial do solo. Resultados de diversos trabalhos mostram que