Reflectance indices as a diagnostic tool for weed control performed by multipurpose equipment in precision agriculture

Abstract

Several tools of precision agriculture have been developed for specific uses. However, this specificity may hinder the implementation of precision agriculture due to an increasing in costs and operational complexity. The use of vegetation index sensors which are traditionally developed for crop fertilization, for site-specific weed management can provide multiple utilizations of these sensors and result in the optimization of precision agriculture. The aim of this study was to evaluate the relationship between reflectance indices of weeds obtained by the GreenSeeker™ sensor and conventional parameters used for weed interference quantification. Two experiments were conducted with soybean and corn by establishing a gradient of weed interference through the use of pre- and postemergence herbicides. The weed quantification was evaluated by the normalized difference vegetation index (NDVI) and the ratio of red to near infrared (Red/NIR) obtained using the GreenSeeker™ sensor, the visual weed control, the weed dry matter, and digital photographs, which supplied information about the leaf area coverage proportions of weed and straw. The weed leaf coverage obtained using digital photography was highly associated with the NDVI (r = 0.78) and the Red/NIR (r = -0.74). The weed dry matter also positively correlated with the NDVI obtained in 1 m linear (r = 0.66). The results indicated that the GreenSeeker™ sensor originally used for crop fertilization could also be used to obtain reflectance indices in the area between rows of crops to support decision-making programs for weed control.

Diversos equipamentos vêm sendo desenvolvidos para utilizações específicas relacionadas à agricultura de precisão. No entanto, essa especificidade pode dificultar a implementação da agricultura de precisão devido ao aumento da complexidade operacional e dos custos de produção. O uso de sensores de índices de vegetação para o manejo de plantas daninhas em adição à sua utilização mais comum – que é a fertilização de culturas – pode significar um uso múltiplo desses sensores e resultar na maior otimização das ferramentas empregadas na agricultura de precisão. O objetivo deste trabalho foi avaliar a relação de índices de reflectância das plantas daninhas obtidos com o sensor Greenseeker™ com parâmetros indicadores da competição interespecífica, de forma a viabilizar a adoção da agricultura de precisão para o controle de plantas daninhas. Foram realizados dois experimentos com as culturas de soja e milho, em que foi estabelecido um gradiente de infestação de plantas daninhas através da utilização de herbicidas aplicados em pré e pós-emergência. A quantificação das plantas daninhas foi feita por meio do índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), e a relação entre a reflectância no vermelho e no infravermelho próximo (Red/NIR) obtidos através do sensor Greenseeker™, do controle visual, da massa seca da parte aérea e de fotografias digitais, que resultaram em informações sobre a proporção de cobertura de área foliar das plantas daninhas e de palha. A cobertura vegetal obtida por fotografia digital foi altamente associada com o NDVI (r = 0,78) e Red/NIR (r = 0,66). A massa seca das plantas daninhas teve razoável correlação com o NDVI obtido em 1 m linear (r = 61). Os resultados indicaram que o sensor Greenseeker™, originalmente utilizado para determinação da fertilização em culturas, também pode ser empregado na obtenção dos índices de reflectância da vegetação existente na entrelinha das culturas e utilizado para a tomada de decisão sobre a necessidade de controle de plantas daninhas.