O uso de ferramentas computacionais aplicadas à agricultura tem facilitado o trabalho no combate a pragas e doenças no trigo. A cooperação entre pesquisadores das ciências da computação com entomologistas e fitopatologistas no desenvolvimento de softwares e sistemas informatizados está ajudando no monitoramento de problemas na lavoura e orientando para a tomada de decisão no controle.
Insetos atingem o status de pragas agrícolas quando causam danos às plantas cultivadas. O limiar de dano econômico é atingido quando o prejuízo econômico resultante da redução da produtividade supera o custo do controle. Quando insetos atuam como vetores de patógenos (como vírus, por exemplo), mesmo em baixas populações esses limiares podem ser atingidos. Este é o caso dos afídeos, insetos conhecidos popularmente como pulgões.
Os afídeos que ocorrem em trigo e outros cereais de inverno, quando se alimentam das plantas, transmitem o vírus do nanismo amarelo. Plantas de trigo, infectadas pelo vírus em estádios iniciais de desenvolvimento, sofrem degeneração do sistema vascular o que resulta em nanismo, redução do crescimento, e amarelecimento das folhas, prejudicando a fotossíntese e a produção de grãos. Neste caso, o rendimento de grãos é comprometido em média entre 40 e 50%.
A Rede de Monitoramento de Afídeos no Brasil, constituída de parcerias entre instituições de pesquisa, obtém dados populacionais para entender a dinâmica desses insetos. O monitoramento semanal a campo é conduzido em plantas e em armadilhas, que capturam afídeos e parasitoides alados, nas localidades de Passo Fundo, Coxilha (Embrapa Trigo) e Cruz Alta (CCGL-TEC) no Rio Grande do Sul; Guarapuava, Pinhão, Candói (FAPA), Tibagi e Arapoti (FABC) no Paraná. As ferramentas e tecnologias em desenvolvimento visam facilitar a coleta, armazenamento e organização desses dados permitindo descrever os padrões e fatores que determinam a oscilação das populações de afídeos e inimigos naturais. Esses dados são utilizados por modelos de simulação e sistemas alerta que auxiliam na tomada de decisão para o manejo de afídeos em trigo.
Computação aplicada à agricultura
A necessidade de desenvolver ferramentas para facilitar a coleta, armazenamento, organização e o acesso aos dados obtidos pela rede experimental aproximou pesquisadores das áreas agronômicas e biológicas com pesquisadores das áreas da computação. Assim, nasceu a parceria entre a Embrapa, o Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense (IFSul – campus Passo Fundo) e a Universidade de Passo Fundo. Como resultado, foram desenvolvidos softwares que auxiliam na coleta, organização, acesso, visualização e suporte à tomada de decisão de controle de pragas nas lavouras.
TrapSystem – gerenciamento de armadilhas de insetos
Umas das primeiras ferramentas desenvolvidas no apoio ao controle de pragas e doenças no trigo foi o TrapSystem(http://gpca.passofundo.ifsul.edu.br/traps/index.php) (do inglês, sistema de armadilha), uma plataforma web para a entrada de dados das leituras de armadilhas, permitindo a organização das informações de forma segura e disponível a longo prazo para a obtenção de séries histórias. A plataforma organiza os dados de coletas por meio do banco de dados AgroDB, permitindo a visualização e download de dados para análises.
Desenvolvido pelo IFSul, o TrapSystem apresenta interface amigável e garante a padronização das informações que partem de cadastros básicos como inseto/taxonomia, localização das armadilhas e pessoas/organizações que integram a rede. “Utilizamos tecnologias de sistemas de gerenciamento de bancos de dados com desenvolvimento de sistemas web compatíveis com plataforma móvel e desktop”, explica o professor do IFSul, Alexandre Lazzaretti.
De acordo com o pesquisador da Embrapa Trigo, Douglas Lau, o TrapSystem permite gerenciar um conjunto de dados, de diversos colaboradores, unificando uma rede de monitoramento das populações de insetos.
“Imaginamos, no futuro, alcançar o nível de integração da rede europeia, que é capaz de monitorar padrões de migrações que ocorrem entre os diferentes países, com registros históricos confiáveis que permitem observar alterações e estimar impactos para recomendar o manejo mais adequado”, explica Lau.
AphidCV e InsectCV na contagem de insetos
Através do Programa de Pós-graduação em Computação Aplicada da UPF, sob a orientação do professor Rafael Rieder, foram criados dois softwares: AphidCV(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168169919306039?via%3Dihub) e InsectCV(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1574954121003071?via%3Dihub), visando a automação das coletas de dados de populações de afídeos.
O AphidCV realiza a contagem e a morfometria de afídeos separando em categorias (adultos ápteros, adultos alados e ninfas). A mensuração de populações de insetos em plantas é necessária em diversos estudos, como definir o limite de pragas para intervenção com controle químico, avaliar o nível de resistência genética das plantas, avaliação de fatores que afetam o crescimento populacional e a capacidade reprodutiva dos insetos. Estes trabalhos costumam ser realizados manualmente, com o apoio de lupas em um processo cansativo, que consome tempo e sujeito a erros humanos que afetam a precisão.
Resultado do trabalho de mestrado de Elison Lins, o software AphidCV trabalha sobre a imagem de uma placa de vidro contendo os insetos, processando de forma instantânea o número total e o tamanho de cada indivíduo. Com o apoio da visão computacional, é possível reduzir o tempo de análise e aumentar o número de amostras no período.
O software InsectCV foi desenvolvido pelo professor do IFSUL Telmo de Cesaro Junior. Esse programa, inserido dentro da plataforma TrapSystem, realiza a contagem automática de afídeos alados e parasitoides presentes em amostras de armadilhas processadas em laboratório. Assim, permite detectar os pontos críticos de tomada de decisão para o manejo e o pico da epidemia com precisão próxima da contagem manual.
ABISM na simulação de epidemias
Outra ferramenta que dá suporte ao manejo de epidemias de afídeos é o modelo de previsão ABISM (Agent Based Insect Simulation Model). Nesse modelo, são gerados afídeos virtuais que nascem, crescem, se alimentam, se movem, reproduzem e morrem de acordo com regras estabelecidas. O ABISM permite não apenas a simulação temporal, mas também espacial das epidemias. Os usuários podem utilizar leituras em plantas e armadilhas como entrada para a população inicial da simulação e, baseado nos prognósticos meteorológicos, simular o crescimento populacional e verificar as probabilidades de atingir o nível de ação para manejo. ABISM foi desenvolvido pelo professor do IFSul Roberto Wiest durante doutorado na UPF.
Novas ferramentas a caminho
Um workshop realizado no IFSul, em Passo Fundo, RS, no dia 30/11, apresentou novas ferramentas que estão sendo desenvolvidas dentro do projeto “Desenvolvimento e validação de ferramentas para monitoramento e tomada decisão de manejo de epidemias causadas por vírus transmitidos por insetos”, liderado pela Embrapa Trigo com o apoio do CNPq. Além do aperfeiçoamento das ferramentas em uso, como o TrapSystem, o AphidCV/InsectCV e o ABISM, estão a caminho novas tecnologias para a contagem de insetos como armadilhas eletrônicas e softwares para dispositivos móveis, além de sistemas de emissão de alertas. Todas essas ferramentas estão sendo validadas por experimentação a campo.
“Com o aumento da Rede de Monitoramento, ficou indispensável o uso destas ferramentas para integrar o volume de dados e transformar em informações que possam ser aplicadas de forma prática no controle dos pulgões, alertando para o risco de epidemias e promovendo o uso racional de defensivos”, afirma o pesquisador da Embrapa Trigo, Douglas Lau. Segundo ele, os dados ainda estão restritos aos pesquisadores, já que dependem da correta interpretação assegurada através de treinamentos periódicos, mas o compartilhamento dos alertas acontece através da divulgação de massa, nos veículos mantidos pelos colaboradores da Rede, como sites, publicações e mídias digitais. “Chegaremos ao momento em que o produtor poderá se cadastrar numa plataforma e receber os avisos de risco de epidemias e orientações para controle das pragas de forma imediata no seu smartphone.
Estamos trabalhando para isso e o avanço da tecnologia evolui rápido com a geração de conhecimentos nas universidades e centros de pesquisas”, conclui Lau.
Fonte: Embrapa Trigo
