Agricultura inteligente para todos: como as pequenas explorações agrícolas podem pensar em grande

O potencial é enorme: desde os grandes dados e sensores agrícolas até às soluções de software personalizadas, as tecnologias digitais podem conservar recursos, melhorar o bem-estar dos animais e reduzir os custos operacionais. As grandes explorações agrícolas na Alemanha e no estrangeiro, em particular, estão a concentrar-se cada vez mais nestas inovações, muitas vezes de capital intensivo. No entanto, as pequenas e médias explorações familiares, como as que se encontram frequentemente em Baden-Württemberg, correm o risco de serem deixadas para trás por estes desenvolvimentos e de deixarem de ser competitivas no futuro.

O projeto "Cadeias de valor digitais para uma agricultura sustentável e de pequena escala" (DiWenkLa) investigou, durante um período de cinco anos, de que forma também elas podem beneficiar da mudança digital. Num total de 14 subprojectos, os investigadores analisaram as oportunidades que a digitalização oferece às pequenas empresas agrícolas.

"As tecnologias digitais podem não só reduzir a carga de trabalho e estabilizar os rendimentos agrícolas. Ajudam também a proteger o ambiente e a natureza, bem como o bem-estar dos animais e a reduzir a utilização de pesticidas", sublinha o Prof. Dr. Enno Bahrs, coordenador do projeto e cientista agrícola da Universidade de Hohenheim.

Dr. Enno Bahrs, coordenador do projeto e cientista agrícola da Universidade de Hohenheim. "Para garantir que as pequenas explorações agrícolas também possam beneficiar disto, o nosso objetivo era manter os custos de aquisição tão baixos quanto possível. É por isso que utilizámos principalmente soluções disponíveis no mercado e personalizámos algumas delas", continua o especialista. "Do nosso ponto de vista, muitas vezes também faz sentido que as explorações agrícolas unam forças - semelhante a um anel de máquinas - quando se trata de digitalização."

Por exemplo, os drones de um prestador de serviços contratado em conjunto poderiam ser utilizados em vários campos, não só para detetar e combater doenças, mas também para a monitorização da irrigação ou para a deteção precoce de incêndios florestais. Em geral, toda uma gama de aplicações é adequada para fazendas menores - por exemplo, na criação de animais.

Mais bem-estar animal através da digitalização

Cultivo sustentável, alimentação regional, alimentos de alta qualidade e um habitat eticamente aceitável para os animais de criação: as exigências dos consumidores em matéria de bem-estar animal e sustentabilidade estão a aumentar e a tornar-se cada vez mais complexas. No entanto, "o desejo generalizado de dar ao gado e a outros animais de criação mais acesso ao pasto também tem as suas armadilhas", diz a Prof. Dra. Eva Gallmann do Centro de Tecnologia de Criação Animal da Universidade de Hohenheim.

Dr. Eva Gallmann, do Centro de Tecnologia Pecuária da Universidade de Hohenheim. "As vacas de hoje são vacas de alto desempenho que precisam de uma alimentação adaptada às suas necessidades e desempenho", explica a especialista. "No estábulo, os agricultores têm muito mais controlo sobre os alimentos que os animais comem e a sua quantidade. Um fornecimento insuficiente conduz a doenças e a uma menor produção de leite. Por outro lado, uma oferta excessiva conduz a custos económicos mais elevados, bem como a um maior impacto ambiental, uma vez que alguns dos nutrientes dos alimentos são excretados sem serem utilizados."

O empenhamento pessoal dos agricultores para com os seus animais continua a ser essencial

É por isso que é particularmente importante que os animais em pastoreio conheçam a quantidade e a qualidade da forragem que comem. Só assim os agricultores podem alimentar os animais de acordo com as suas necessidades. Por exemplo, um instrumento que funcione com espetroscopia de infravermelhos próximos (NIRS) pode ser utilizado para fazer declarações exactas sobre a qualidade da forragem. "Até agora, este dispositivo só tem sido utilizado em laboratório; a sua utilização no campo é bastante recente", afirma o Prof.

Um outro dispositivo de medição regista a altura de crescimento, ajudando assim a estimar a quantidade e a rapidez com que a erva volta a crescer numa pastagem. Estes dados são introduzidos numa aplicação de planeamento de rações, que os agricultores podem utilizar para planear melhor a quantidade necessária de alimentos suplementares.

No entanto, uma coisa continua a ser particularmente importante para o cientista: "Mesmo a tecnologia mais moderna não pode substituir o compromisso pessoal dos agricultores com os seus animais!"

Proteção eficiente das culturas com sensores ópticos em drones

O grupo de trabalho do Prof. Dr. Ralf Vögele, do Departamento de Fitopatologia da Universidade de Hohenheim, está a trabalhar na utilização orientada de produtos fitofarmacêuticos. Os investigadores estão a investigar a questão de como as doenças nos vegetais de campo podem ser reconhecidas o mais cedo possível e as contramedidas podem ser introduzidas atempadamente.

Os vários produtos fitofarmacêuticos contra doenças fúngicas e pragas ainda são frequentemente aplicados em todo o campo ao mesmo tempo. "Isto significa que são aplicados mais produtos fitofarmacêuticos do que o necessário", explica Christian Trautmann, um estudante de doutoramento do grupo de trabalho. "Faria mais sentido aplicar fungicidas para prevenir doenças fúngicas preventivamente e em toda a área, mas aplicar pesticidas apenas quando necessário e dependendo da infestação."

Os sensores ópticos dos drones podem ajudar. Estes medem os reflexos de luz alterados das plantas infestadas com fungos ou pragas numa fase inicial. A inteligência artificial (IA) analisa os dados e permite a utilização de agentes para combater as pragas de insectos ou ácaros. Estes podem ser aplicados especificamente nas plantas infestadas com a ajuda de drones de pulverização.

Desafio especial: IA no terreno

"Mas é também aqui que reside o desafio", explica Christian Trautmann. "Isto porque a IA tem de ser treinada individualmente para cada cultura e cada padrão de danos, para que possa reconhecer de forma fiável as plantas infestadas em condições práticas. Para tal, milhares de dados de treino têm de ser analisados e interpretados por humanos."

Trata-se de um grande esforço, que provavelmente valerá mais a pena para culturas especiais como as frutas e os legumes. Por um lado, os agricultores estão ameaçados com perdas elevadas em caso de fracasso das colheitas; por outro lado, a procura de alimentos tão pouco contaminados quanto possível também aumentou.

Robô inteligente para uma plantação amiga do solo

A força da robótica também é evidente no cultivo de vegetais, onde a quantidade de mão de obra necessária é elevada. O robô multifuncional Phoenix da Universidade de Hohenheim já provou o seu valor em vários projectos. Em DiWenkLa, é um verdadeiro peso leve, plantando mudas de couve em intervalos precisos sem compactar o solo desnecessariamente. Uma IA monitoriza todo o processo e garante resultados óptimos.

O Dr. Nils Lüling, do Departamento de Inteligência Artificial em Engenharia Agrícola da Universidade de Hohenheim, explica: "O nosso objetivo era desenvolver uma solução autónoma. Graças à monitorização baseada em IA, a unidade de plantação pode manter uma qualidade de trabalho constante, mesmo em campos com condições de solo variáveis, e reagir a erros."

Floresta Negra do Sul e região de Estugarda como modelos para outras regiões

Duas regiões de Baden-Württemberg serviram de campos experimentais: o sul da Floresta Negra e a região metropolitana de Estugarda. Foram escolhidas por serem duas zonas representativas da agricultura de Baden-Württemberg.

A região metropolitana de Estugarda representa zonas que, no futuro, se concentrarão principalmente na produção de produtos hortícolas arvenses e de campo (couves e alfaces), cereais, soja e outras culturas. Para além disso, haverá um aumento da criação de cavalos, que serão utilizados como animais de criação e de lazer. A vantagem das regiões metropolitanas é o facto de já disporem de estruturas digitais altamente ligadas em rede.

Em contrapartida, o sul da Floresta Negra reflecte a situação das regiões de baixa montanha, algumas das quais com declives acentuados. Estas regiões caracterizam-se por uma grande quantidade de prados, criação de gado e estruturas digitais pouco desenvolvidas. A seleção destas duas regiões deverá permitir a transferência dos resultados para outras regiões com estruturas semelhantes.

CONTEXTO: DiWenkLa - Cadeias de valor digitais para uma agricultura sustentável de pequena escala

O foco principal da investigação "Cadeias de valor digitais para uma agricultura sustentável de pequena escala" (DiWenkLa) foi um projeto conjunto com um total de 14 subprojectos. Sob a direção do Prof. Dr. Enno Bahrs, do Departamento de Gestão de Empresas Agrícolas, estiveram envolvidos onze departamentos da Universidade de Hohenheim. O parceiro do projeto foi a Universidade de Ciências Aplicadas de Nürtingen-Geislingen (HfWU). Para além de cerca de 20 empresas agrícolas, participaram também no projeto institutos estatais do Ministério das Zonas Rurais e da Defesa do Consumidor de Baden-Württemberg e mais de 35 parceiros da indústria, tais como empresas industriais e de serviços.

O Ministério Federal da Alimentação e Agricultura (BMEL) financiou o projeto desde 2020 através da diretriz de financiamento "Campos experimentais para a digitalização na agricultura" com um montante de cerca de 3,3 milhões de euros para a Universidade de Hohenheim. O financiamento total ascendeu a cerca de 5,5 milhões de euros. O projeto foi concluído em fevereiro de 2025.