Pesquisa do Programa de Pós-Graduação em Agronomia utiliza sensoriamento hiperespectral e aprendizado de máquina
Os fitonematoides estão entre os maiores desafios da agricultura moderna. Invisíveis a olho nu, esses vermes microscópicos atacam principalmente as raízes das plantas e podem causar perdas de produtividade que variam entre 30% e 50%, dependendo da espécie, das condições do solo e do nível de infestação. Em situações mais severas, podem até inviabilizar economicamente uma lavoura. Foi diante desse cenário que surgiu a pesquisa desenvolvida pela doutoranda Karoline Günther Morata, primeira doutora formada pelo Programa de Pós-Graduação em Agronomia da UFMS de Chapadão do Sul. A pesquisa utilizou sensoriamento hiperespectral e técnicas de inteligência artificial para detectar precocemente a presença de nematoides em plantas de soja e algodão.
Segundo a professora Larissa Teodoro, orientadora do trabalho, a proposta nasceu de uma necessidade concreta do setor produtivo regional. “Atualmente, a identificação dos nematoides é um processo demorado e complexo. Muitas vezes os sintomas só aparecem quando já existe perda de produtividade. Além disso, para confirmar a presença do parasita é necessário arrancar plantas, coletar raízes e realizar análises laboratoriais”, explica. A proposta da pesquisa foi justamente desenvolver uma alternativa capaz de identificar o problema de forma mais rápida, antecipada e sem destruir as plantas. A defesa da tese foi realizada no dia 11 de junho e contou com participação dos professores do câmpus Fábio Baio e Cid Campos, e das professoras da Universidade de Brasília, Erina Rodrigues, e da Universidade de Burgos (Espanha), Maiara Marques.
A escolha do tema também está diretamente relacionada à trajetória profissional de Karoline. Pesquisadora em nematologia agrícola da Fundação Chapadão há quase sete anos, ela já trabalhava diariamente com a problemática dos nematoides. “Os fitonematoides sempre fizeram parte da minha rotina profissional. Por isso decidi aprofundar meus estudos nessa área e buscar novas soluções para um problema que continua impactando a agricultura”, destaca.
A relevância do tema é tão grande que está ligada à própria origem da Fundação Chapadão. Conforme lembra a pesquisadora, a instituição foi criada em resposta à chegada do nematoide de cisto da soja na região dos Chapadões. “Quando essa espécie foi introduzida na região, estava inviabilizando lavouras de soja. Produtores e pesquisadores se uniram para buscar soluções, e foi nesse contexto que surgiu a Fundação Chapadão”, relata.
Detectando o problema antes dos sintomas
O diferencial da pesquisa está no uso de sensores hiperespectrais, equipamentos capazes de captar alterações fisiológicas nas plantas por meio da análise da luz refletida por suas folhas. “Cada comprimento de onda está relacionado a características específicas da planta, como teor de água, estrutura ou atividade fisiológica. Quando a planta sofre algum tipo de estresse, esses padrões de reflectância mudam”, explica Karoline.
Segundo Larissa, essa capacidade permite identificar problemas antes mesmo de qualquer manifestação visual. “O sensor consegue captar alterações metabólicas que ainda não são perceptíveis ao olho humano. Isso representa uma mudança importante na forma de monitorar a sanidade das lavouras”, afirma.
Para garantir que as alterações detectadas fossem realmente causadas pelos nematoides, os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, sob condições totalmente controladas. “Nós eliminamos a interferência de outros fatores, como pragas, doenças ou estresses climáticos. Assim, tínhamos certeza de que qualquer alteração observada era resultado exclusivamente do parasitismo dos nematoides”, explica Karoline.
Após a coleta dos dados espectrais, os pesquisadores utilizaram algoritmos de aprendizado de máquina para analisar milhares de informações e verificar se era possível distinguir plantas saudáveis de plantas infectadas.
Os resultados foram considerados altamente promissores. Na soja, os sensores identificaram alterações associadas ao estresse causado pelos nematoides já aos 30 dias. No algodão, a detecção ocorreu aos 55 dias. “Conseguimos captar o estresse logo na primeira avaliação e obtivemos algoritmos com acurácia superior a 65%, um resultado bastante satisfatório para uma pesquisa pioneira”, destaca Karoline.
Para Larissa, o principal diferencial científico do trabalho é justamente oferecer uma alternativa tecnológica para um problema que ainda depende, quase exclusivamente, de métodos convencionais. “Hoje o agrônomo precisa ir a campo, arrancar plantas, coletar raízes e encaminhar material para laboratório. No futuro, poderemos utilizar sensores embarcados em drones ou outras plataformas para realizar essa detecção em larga escala, com menor custo e muito mais rapidez”, projeta.
Agricultura digital como aliada do produtor
A pesquisa também demonstra o potencial da integração entre agronomia, sensoriamento remoto e inteligência artificial para transformar a agricultura. Segundo Larissa, essas ferramentas permitem obter informações em poucos minutos sobre áreas que demandariam muito mais tempo e mão de obra para serem avaliadas pelos métodos tradicionais.
“As imagens conseguem cobrir grandes extensões de área e fornecer informações precisas sobre o estado das plantas. Isso reduz custos, aumenta a velocidade das análises e amplia a escala de monitoramento”, afirma.
Além da detecção de fitonematoides, a metodologia poderá futuramente ser aplicada ao monitoramento de doenças, pragas, estresse hídrico, estresse térmico, manejo nutricional e até estimativas de produtividade. Karoline ressalta que uma das maiores contribuições da tecnologia é permitir que o produtor atue antes do aparecimento dos sintomas visíveis.
“Muitas vezes a lavoura não apresenta amarelecimento, redução de porte ou reboleiras, mas isso não significa ausência de nematoides. O sensor pode indicar a presença do problema mesmo quando a planta aparentemente está saudável, permitindo decisões antecipadas”, explica. De acordo com a pesquisadora, quanto mais cedo a identificação ocorre, maiores são as possibilidades de planejamento e manejo para reduzir perdas nas safras seguintes.
Próximo desafio: levar a tecnologia para o campo
Apesar dos resultados promissores, a pesquisa ainda passará por novas etapas antes de uma possível aplicação comercial. O próximo passo será validar a metodologia em condições reais de cultivo. “No campo temos uma realidade muito mais complexa. Além dos nematoides, existem variações climáticas, ataques de pragas, doenças e diversos outros fatores que podem interferir na resposta das plantas”, explica Larissa.
Karoline acrescenta que, enquanto no experimento as espécies de nematoides foram avaliadas separadamente, em uma lavoura é comum a ocorrência simultânea de diferentes espécies. “Precisamos verificar se os sensores e os algoritmos manterão o mesmo desempenho diante de todas essas variáveis. Essa será a próxima fase da pesquisa”, afirma.
Além da contribuição científica, a defesa representa um momento histórico para a UFMS de Chapadão do Sul. A tese de Karoline é a primeira defendida no doutorado do Programa de Pós-Graduação em Agronomia do câmpus. Para Larissa, a conquista simboliza anos de construção coletiva. “A abertura de um curso de doutorado exige muito trabalho em ensino, pesquisa, extensão e internacionalização. Essa primeira defesa representa a concretização de um sonho construído por docentes, estudantes, técnicos e pela própria Universidade”, destaca.
A professora também avalia que o trabalho reflete o amadurecimento científico alcançado pelo programa. “São pesquisas de ponta, com elevado grau de inovação tecnológica e relevância internacional. Ainda existem poucos estudos no mundo utilizando sensoriamento hiperespectral e aprendizado de máquina para resolver problemas relacionados aos nematoides na agricultura.”
Para Karoline, ser a primeira doutora formada pelo programa representa um motivo de orgulho e responsabilidade. “Tenho uma ligação muito forte com a região. Fiz meu mestrado na UFMS, trabalho aqui há nove anos e poder contribuir com uma pesquisa inédita e, ao mesmo tempo, ser a primeira doutora formada pelo programa é algo muito especial”, afirma.
Ao refletir sobre o impacto do estudo, a pesquisadora resume o propósito que guiou sua trajetória. “Os fitonematoides continuam sendo um dos grandes inimigos ocultos da agricultura. Se conseguirmos ajudar os produtores a identificá-los mais cedo e adotar medidas de manejo adequadas, estaremos contribuindo para reduzir perdas e aumentar a eficiência das lavouras. A tecnologia certamente será uma grande aliada nesse processo.”
Texto: Vanessa Amin
Fotos: Acervo Pessoal/Fundação Chapadão
