¹ Estudante de Doutorado em Modelagem Matemática - UNIJUÍ, Ijuí, RS e Docente IFRS Campus Ibirubá. E-mail: angela.mamann@ibiruba.ifrs.edu.br
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Estudante de Mestrado em Modelagem Matemática 3
Estudante de Doutorado em Modelagem Matemática. 4
Eng. Agr., Doutor, Professor Dep. de Estudos Agrários, UNIJUÍ.
MODELO DE OTIMIZAÇÃO POR SUPERFÍCIE DE RESPOSTA NO AJUSTE COMBINADO DA DOSE DE NITROGÊNIO NA SEMEADURA COM A
ÉPOCA DE FORNECIMENTO EM COBERTURA NO SISTEMA SOJA/AVEIA
Ângela Teresinha Woschinski De Mamann¹, Douglas César Reginatto2, Eldair Fabrício Dornelles², Luana Henrichsen², Rubia Diana Mantai³, Anderson Marolli³,
Osmar Bruneslau Scremin³, Ana Paula Brezolin Trautmann³, Adriana Roselia Kraisig³, José Antonio Gonzalez da Silva4
Em processos biológicos, os modelos de ajustes de dois fatores quantitativos podem ser otimizados via análise de superfície de reposta (BREZOLIN et al., 2016; MAMANN et al., 2017). A análise por superfície de resposta, originalmente descrita por Box & Wilson (1951), permite a avaliação dos efeitos de dois ou três fatores e suas interações sobre as variáveis de resposta. Este modelo envolve princípios de regressão múltipla, pois considera duas variáveis independentes no modelo de regressão, envolvendo vários graus de influência destas variáveis independentes sobre a principal (CRUZ, 2006). Neste contexto, a modelagem matemática por superfície de resposta pode ser utilizada em aveia na otimização de uso do N-fertilizante (SCREMIN et al., 2017). O nitrogênio é o principal nutriente a maximização do rendimento e qualidade de grãos voltados a indústria de alimentos (MAROLLI et al., 2017). No entanto, o uso do N-fertilizante evidencia grande complexidade de ação sobre o ambiente, sendo facilmente perdido por lixiviação em anos chuvosos (TEIXEIRA FILHO et al., 2011) ou volatilização em anos secos (DUSI et al., 2005). A adubação de base por proteger o nitrogênio dos raios solares, também mantém o nutriente mais próximo às raízes, o que levanta a hipótese da possibilidade de aumentar as doses de N-fertilizante na base com redução do nutriente em cobertura sobre a dose total a ser fornecida para a expectativa desejada. Estudos indicaram que o fornecimento de nitrogênio dividido pode reduzir suas perdas usando doses parciais em momentos adequados para fertilização (BREZOLIN et al, 2016). Frente a isso, as relações complexas entre planta, clima e manejo devem ser consideradas na definição do gerenciamento eficiente para o fornecimento de N à produtividade (COSTA et al., 2018). Neste contexto, o emprego de superfície de resposta no uso da aplicação do nitrogênio na base e em combertura pode representar a forma de validar uma nova proposta de recomendação da adubação, melhorando a produtividade, reduzindo custos e promovendo maior sustentabilidade agrícola. Portanto, o objetivo do trabalho é modelar por superfície de resposta os efeitos proporcionados pelas doses de nitrogênio na semeadura e em cobertura nos diferentes momentos de aplicação sobre a máxima produtividade de grãos de aveia no sistema de cultivo soja/aveia.
O experimento foi conduzido a campo em 2015, 2016 e 2017 na área experimental do Instituto Regional de Desenvolvimento Rural (IRDeR), em Augusto Pestana, RS, Brasil. O delineamento foi de blocos casualizados com quatro
repetições, seguindo um modelo fatorial simples 4x4, sendo quatro adubações nitrogenadas de base (0- testemunha, 10, 30 e 60 kg ha-1) e quatro épocas de aplicação de adubação nitrogenada em cobertura (0, 10, 30 e 60 dias após a emergência – DAE), respectivamente, em sistema de sucessão soja/aveia. As parcelas foram constituídas de 5 linhas com 5 m de comprimento e espaçamento entre linhas de 0,20 m, compondo a unidade experimental de 5 m². A dose de adubação nitrogenada fornecida nas diferentes épocas em cobertura foi definida respeitando as indicações da cultura da aveia, pelo tipo de precedente cultural, teor de matéria orgânica do solo e da expectativa de produtividade de grãos de 4000 kg ha-1. A avaliação da produtividade de grãos foi através do corte das três linhas centrais de cada parcela. Os dados foram processados pelos softwares Genes e Matlab.
Os anos agrícolas dos experimentos foram classificados como intermediário (2015), favorável (2016) e desfavorável (2017) ao cultivo da aveia, tendo por base os resultados de temperatura e precipitação durante o ciclo de desenvolvimento, levando em consideração as condições de adubação com nitrogênio e os reflexos sobre a produtividade de grãos (dados não apresentados).
Na Tabela 1 de médias, foi observado valores mais expressivos de produtividade de grãos no uso da adubação de base com 0 e 10 kg ha-1 de nitrogênio, quando fornecido aos 30 dias após a emergência, na grande maioria das condições de ano agrícola. Embora, em ano desfavorável (2017), seja evidenciada a necessidade de antecipação da adubação em cobertura aos 10 dias após a emergência, na adubação de base com 0, 10 e 30 kg ha-1 de nitrogênio na expressão da produtividade de grãos.
Para o ajuste da combinação ideal da dose de nitrogênio na base com a época de fornecimento em cobertura, na Tabela 2 estão apresentadas as equações de superfície de resposta com o melhor coeficiente de determinação (R²). O coeficiente de determinação ou explicação R2 quantifica a qualidade do ajustamento, pois fornece uma medida da proporção da variação explicada pela equação de regressão em relação à variação total das respostas ao modelo, e favorecendo entendimento de variáveis com maior magnitude de ação sobre a superfície da combinação (RODRIGUES & IEMMA, 2005; SANTOS et al., 2008). Destaca-se, que estes resultados foram desenvolvidos por condição de ano agrícola. Além disso, o modelo mais completo de superfície de resposta está ajustado para representação do processo de otimização. Nesta perspectiva, as equações apresentadas na Tabela 2 foram utilizadas para derivação parcial na obtenção da máxima produtividade de grãos (PG) em função do ajuste da combinação ideal da dose de nitrogênio na base
com a época de fornecimento em cobertura
.
Na Figura 1, foi observado que as superfícies tridimensionais para otimização apresentaram as condições de fornecimento de nitrogênio com maior produtividade de grãos quando na ausência de nitrogênio aplicado na semeadura e com fornecimento do nutriente em cobertura ao redor de 30 dias independente de ano agrícola. Neste contexto, os resultados reportam que aos trinta dias após a emergência é o melhor momento de aplicação sem o uso de adubação nitrogenada na base no sistema soja/aveia.
Referências:
ASPLUND L.; BERGKVIST G.; WEIH M. Proof of concept: nitrogen use efficiency of contrasting spring wheat varieties grown in greenhouse and field. Plant Soil, 374:829-842, 2014.
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BREZOLIN, A.P.; SILVA, J.A.G.; FRANTZ, F.C.R.; BINELO, M.O.; VALDIERO, A.C.; ZIMMER, C.M.; MANTAI, R.D.; MAROLLI, A.; SCREMIN, O.S.; MAZURKIEVICZ, G. The efficiency of wheat yields by nitrogen dose and fractionation. African Journal of Agricultural Research, v.11, p.3440-3449, 2016.
COSTA, J.S.P.; MANTAI, R.D.; SILVA, J.A.G.; SCREMIN, O.B.; ARENHARDT, E.G.; LIMA, A.R.C. Single and split nitrogen dose in wheat yield indicators. v.22, n.1, p.16-21, 2018. CRUZ, C.D. Programa Genes: estatística experimental e matrizes. UFV, 2006.
DUSI, D.M. Efeito da adição do polímero hidrorretentor na eficiência da adubação nitrogenada no crescimento de brachiaria decumbens cv. basilisk, em dois diferentes substratos. 2005. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Paraná.
MAMANN, A.T.W.; SILVA, J.A.G.; SCREMIN, O.B.; MANTAI, R.D.; MAROLLI, A.; BREZOLIN, A.P.; CARBONERA, R.; BANDEIRA, L.M. The combination of hydrogel and nitrogen in wheat grain productivity. International Journal of Development Research, V. 07, n 06, pp.13088-13094, 2017.
MAROLLI, A.; SILVA, J.A.G.; ROMITTI, M.; MANTAI, R.D.; SCREMIN, O.B.; FRANTZ, R.Z.; SAWICK, S.; ARENHADT, E.G.; GZERGORCZICH, M.E.; LIMA, A.R.C. Contributive effect of growth regulator Trinexapac-Ethyl to oats yield in Brazil. African Journal of Agricultural Research, v. 12, n. 10, p. 795–804, 2017.
RODRIGUES, M.I.; IEMMA, A.F. Planejamento de experimentos e otimização de processos: uma estratégia sequencial de planejamentos. Casa do Pão Editora, 2005.
SANTOS, S.F.M.; SOUZA, R.L.A.; ALCÂNTARA, S.R.; PINTO, G.A.S.; SILVA F.L.H.; MACEDO, G.R. Aplicação da metodologia de superfície de resposta no estudo da produção de pectinase por fermentação em estado sólido do pedúnculo de caju. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, 10:101-109, 2008.
SCREMIN, O.B.; MAMANN, A.T.W.; SILVA, J.A.G.; MAROLLI, A.; MANTAI, R.D.; TRAUTMANN, A.P.B.; KRAISIG, A.R.; SCREMIN, A.H.; KRUGER, C.A.M.B.; DORNELLES, E. Nitrogen and hydrogel combination in oat grains productivity. International Journal of Development Research, v. 07, n. 07, pp.13896-13903, 2017.
SILVA, J.A.G.; MANTAI, R.D.; OLIVEIRA, A.C.; FONTANIVA, C.; ARENHARDT, E.G.; OLEGÁRIO, M.B.; SBERSE, V.L. Sowing density on oat production physiological parameters. Científica, v.43, p.181-189, 2015.
TEIXEIRA FILHO, M.C.M.; BUZETTI, S.; ANDREOTTI, M.; ARF, O.; BENETT, C. G. S. Doses, fontes e épocas de aplicação de nitrogênio em trigo irrigado em plantio direto. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.45, n.8, p. 797-804, 2011.
Tabela 1. Teste de médias da produtividade de grãos sob doses de nitrogênio nos diferentes anos no sistema soja/aveia.
N Base (kg ha-1) N Época (dias) PG (kg ha-1) 2015 (AI) 2016 (AF) 2017 (AD) 0 0 2016 e 2649 d 1421 c 0 10 3224 b 3730 a 2496 a 0 30 3525 a 4056 a 2006 b 0 60 2330 d 2873 d 1862 b 10 0 2059 e 2846 d 1505 c 10 10 3094 b 3495 b 2274 a 10 30 3440 a 3795 a 1951 b 10 60 2314 d 3073 c 1887 b 30 0 2104 e 3036 c 1722 b 30 10 2825 c 3375 b 2201 a
30 30 3393 a 3611 b 1942 b 30 60 2355 d 3339 b 1901 b 60 0 2369 d 2840 d 1778 b 60 10 2690 d 3207 c 1912 b 60 30 3138 b 3375 b 1882 b 60 60 2410 d 3236 c 1831 b
N – Nitrogênio; PG – Produtividade de grãos; AI – Ano intermediário; AF – Ano favorável; AD – Ano desfavorável; Médias seguidas pelas mesmas letras constituem um grupo estatisticamente homogêneo pelo teste de Skott & Knott com uma probabilidade de erro de 5%
Tabela 1. Equação de superfície de resposta com os coeficientes do modelo para adubação de base (X) e época de fornecimento de nitrogênio (Y).
Ano Equação de Superfície de Resposta
PG = a+bX+cX²+dY+eY²+fXY+gX²Y+hXY²+IX²Y² 2015 (AI) PG=2169-5,24X+0,13X²+96,55Y-1,57Y²-0,30XY-0,0078X²Y+0,0069XY²+0,00009X²Y² 2016 (AF) PG=2817+13,38X-0,20X²+85,99Y-1,42Y²-2,63XY+0,028X²Y+0,047XY²-0,00051X²Y² 2017 (AD) PG=1668+8,13X-0,09X²+36,93Y-0,57Y²-1,02XY+0,0086X²Y+0,016XY²-0,00014X²Y²
PG – Produtividade de grãos; AI – Ano intermediário; AF – Ano favorável; AD – Ano desfavorável
Figura 1. Otimização do uso combinado de nitrogênio aplicado na base e em diferentes épocas para a produtividade de grãos nas condições de ano. NB – Nitrogênio base; NE – Nitrogênio época; PG – Produtividade de grãos.
