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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2015.tde-16112015-145255
Document
Author
Full name
Marcos Nascimbem Ferraz
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2015
Supervisor
Committee
Molin, Jose Paulo (President)
Aguiar, Claudio Lima de
Inamasu, Ricardo Yassushi
Title in Portuguese
Uso de espectrometria para investigação da qualidade da cana-de-açúcar em campo
Keywords in Portuguese
Agricultura de precisão
Analises multivariadas
Espectrometria
Geoestatística
Teor de açúcares
Abstract in Portuguese
O gerenciamento agrícola no âmbito da Agricultura de Precisão visa explorar o potencial da lavoura considerando as diferenças existentes em cada local. Deste modo, é necessário um grande número de informações, como a quantidade produzida ou renda obtida, sendo que estas devem ser coletadas de maneira rápida, automatizada e georreferenciada. No entanto, no caso da cana-de-açúcar, a qualidade ou teor de açúcares também irá influenciar diretamente na renda do produtor. Diversos estudos propõem métodos de automatização da colhedora visando ao monitoramento da produtividade na cultura, mas poucos consideram a análise da qualidade no processo. Dentre os métodos existentes para medição do teor de açúcar o que mais se adequa a esta necessidade é a espectrometria. Deve-se, portanto, avaliar a possibilidade de seu uso e com qual forma de amostragem se obtêm as melhores calibrações. Para isso, espectros obtidos de diferentes formas físicas da amostra (corte, lasca, casca, caldo e fibras) foram correlacionados com resultados laboratoriais com Brix, Pol, ATR, pureza e teor de fibras. Para as correlações, foram utilizadas análises multivariadas do tipo PLSR. Dentre os espectros obtidos diretamente nos colmos, as medições na lasca foram as que resultaram em melhores correlações com o Brix. No entanto, ao se utilizar espectros obtidos diretamente dos colmos para prever resultados vindos de amostras compostas, as diferenças entre os colmos reduzem a capacidade de predição do método. Assim, espectros obtidos das amostras compostas de caldo ou fibras foram as que melhor se correlacionaram com os dados de laboratório. O teor de fibras foi o parâmetro que menos se correlacionou com as medições espectrais. Ressalta-se que foram encontradas diferenças de qualidade entre diferentes alturas no colmo. Foi realizado também o mapeamento da qualidade em um talhão comercial e, neste, observou-se a dependência espacial entre as amostras. A espectrometria foi eficaz em mapear regiões com padrões de qualidade diferentes ao longo do talhão. Obteve-se coeficiente de variação de 5% do teor de qualidade em um talhão de 16,5ha, o que poderia justificar o gerenciamento de ações localizadas.
Title in English
The use of spectroscopy to predict sugarcane quality in the field
Keywords in English
Geostatistic
Multivariate analysis
Precision agriculture
Sugarcane quality
Abstract in English
Site specific farm management aims to explore the potential of the crop considering the differences within the field. Thus, a large amount of information is necessary, as yield or obtained income, this information shall be collected in a fast, automated and georreferenced way. However, in the case of sugarcane, quality, or sugar content will also directly influence farmer's income. Several studies suggest harvester automation aiming to monitor yield, but few consider the quality analysis in the process. Among the existing methods for measuring sugar content the one that is best suited to this need is the spectroscopy. Therefore, it is necessary to assess the feasibility of its use and which form of sampling will obtain better calibrations. So, spectra that were obtained from different sample forms (cross sectional surface, transverse sectional surface, skin, juice and fiber) were related to laboratory results of Brix, Pol, ATR, Purity and fiber content. For the correlations, multivariate analyzes using PLSR were used. Among the spectra obtained directly in the stalks, the measurements on the transverse sectional surface were the ones with better correlations with Brix. However, when using spectra directly from the stalks to predict results obtained from composite samples, the differences between the stalks reduce the predictive capacity of the method. So spectra obtained from composite samples like juice or fibers were those with best capacity to predict laboratory data. The fiber content was the parameter that less correlated with spectral measurements. Quality differences were found between different heights in the stem. Quality parameters were also mapped in a commercial field and spatial dependence between samples was found. The spectrometry was effective in mapping regions with different quality levels over the field. A coefficient of variation of 5% was obtained in a 16.5 ha field, which could justify local management actions.
 
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Publishing Date
2015-11-25
 
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