Título:

Modelagem matemática aplicada a recomendação de uso de sistemas agroflorestais multiestratos sucessionais pelo pequeno agricultor no Bioma Cerrado

Autor:

MARIA APARECIDA MARQUES

Tipo de Trabalho de Conclusão:

TESE

Abreviatura:

MARQUES, M. A.

Data da Defesa:

17/12/2021

Resumo:

MARQUES, Maria Aparecida. Modelagem matemática aplicada a recomendação de uso de sistemas agroflorestais multiestratos sucessionais pelo pequeno agricultor no Bioma Cerrado. 2021. 153f. Tese (Doutorado em Ciência, Tecnologia e Inovação em Agropecuária). Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2021. A modelagem matemática de sistemas produtivos complexos (arranjo de diferentes estruturas vegetais), biodiversos e seus diferenciais, tanto ambiental quanto financeiro, possibilita a compreensão do comportamento e, consequentemente, a melhor implementação e manejo desses sistemas. Através de transferência de conhecimento, o produtor rural pode obter e aplicar práticas de recuperação ambiental, principalmente dos recursos de solo e água. Nesse estudo foram desenvolvidos e testados modelos matemáticos determinísticos para obtenção de arranjos entre espécies agrícolas, frutíferas, forrageiras e arbóreas, com o objetivo de auxiliar agricultores familiares nas escolhas dos arranjos mais adequados e com menor custo inicial para Sistemas Agroflorestais (SAFs) no bioma Cerrado. A tese está organizada em três capítulos, sendo o primeiro uma revisão geral sobre o bioma Cerrado, classes de solos, espécies encontradas nesse ambiente e as diferentes aplicações e uso das mesmas, bem como os SAFs e os processos para sua implantação. Foram considerados no estudo, sistemas que combinam vários estratos dentro do entendimento da sucessão natural, sendo aqui denominados de: Sistema Agroflorestal multiestrato sucessional (SAFms). O segundo capítulo apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático determinístico que, através de dados e informações ambientais e bromatológicas, indica os arranjos mais viáveis, diante dos dados ambientais fornecidos, em agroflorestas já consolidadas em diferentes cenários no bioma Cerrado. No terceiro capítulo concluímos o estudo com o desenvolvimento do modelo que utiliza os princípios de formação de um SAFms, ou seja, as etapas que contemplam a sucessão das espécies e os diferentes estratos que elas têm ao compor esse sistema em diferentes momentos dentro da cronologia do seu crescimento. Como “output” o modelo entregou soluções onde o arranjo ideal teria o menor custo de implantação inicial deste sistema produtivo para o pequeno agricultor. Para o desenvolvimento dos modelos matemáticos foi utilizada programação inteira binária - PIB, implementada com o pacote GLPK. A formação dos conjuntos de dados se deu a partir de fontes secundárias, de artigos científicos, teses e dissertações, entre outras, bem como o relato de espécies cultivadas em estados brasileiros que apresentam o bioma Cerrado. Concluiu-se que modelos matemáticos determinísticos, como o PIB, são robustos para combinar, espécies diferentes conforme os pesos de cada uma delas, seguindo a determinação da função objetivo de cada modelo proposto. Podemos afirmar que, os modelos matemáticos podem mostrar e valorizar particularidades do conhecimento para os sistemas dinâmicos como os da agricultura de processos. O qual foi visto e analisado, matematicamente, em suas interações, tanto internas quanto com o meio. Os modelos determinísticos são capazes de entregar parâmetros até então não analisados numericamente. Também são apresentados, para SAFms no bioma Cerrado, arranjos de implantação para agricultura de processos, com o menor custo possível.

Palavras-chave:

Agrofloresta;Agricultura de processos. Rede semântica

Abstract:

MARQUES, Maria Aparecida. Mathematical modeling applied to recommendation for the use of successional multistrata agroforestry systems by small farmers in the Cerrado Biome. 2021. 153p. Thesis (Doctorate in Science, Technology and Innovation in Agriculture). Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós- Graduação, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2021 The mathematical modeling of complex productive systems (arrangement of different plant structures), biodiverse and their differentials, both environmental and financial, enables the understanding of the behavior and, consequently, the better implementation and management of these systems. Through knowledge transfer, the rural producer can obtain and apply environmental recovery practices, mainly of soil and water resources. In this study, deterministic mathematical models were developed and tested to obtain arrangements between agricultural, fruit, forage and tree species, in order to assist family farmers in choosing the most appropriate arrangements and with the lowest initial cost for Agroforestry Systems (SAFs) in the Cerrado biome. The thesis is organized into three chapters, the first being a general review of the Cerrado biome, soil classes, species found in this environment and their different applications and use, as well as the SAFs and the processes for their implementation. Systems that combine several strata within the understanding of natural succession were considered in the study, being called here: Successional Multistratum Agroforestry System (SAFms). The second chapter presents the development of a deterministic mathematical model that, through environmental and bromatological data and information, indicates the most viable arrangements, given the environmental data provided, in agroforests already consolidated in different scenarios in the Cerrado biome. In the third chapter, we conclude the study with the development of the model that uses the principles of formation of a SAFms, that is, the stages that contemplate the succession of species and the different strata they have when composing this system at different times within the chronology of the its growth. As “output” the model delivered solutions where the ideal arrangement would have the lowest initial implementation cost of this production system for the small farmer. For the development of the mathematical models, binary integer programming - PIB, implemented with the GLPK package was used. The formation of data sets was based on secondary sources, scientific articles, theses and dissertations, among others, as well as the report of species cultivated in Brazilian states that have the Cerrado biome. It was concluded that deterministic mathematical models, such as GDP, are robust to combine, through decision trees, different species according to the weights of each one of them, following the determination of the objective function of each proposed model. We can say that the mathematical models can show and value particularities of knowledge for dynamic systems such as those of process agriculture. Which was seen and analyzed, mathematically, in its interactions, both internal and with the environment. Deterministic models are able to deliver parameters hitherto not analyzed numerically. For SAFms in the Cerrado biome, implementation arrangements for process agriculture are also presented, with the lowest possible cost.

Keywords:

Agroforestry;Process Agriculture. Semantic network.

Volume:

1

Páginas:

172

Idioma:

PORTUGUES

Biblioteca depositada:

Biblioteca Central da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro

Autorização de divulgação:

O trabalho possui divulgação autorizada

Anexo:

(DO-2021) Maria Aparecida.pdf

Área de Concentração:

RECURSOS NATURAIS E PROTEÇÃO AMBIENTAL

Linha de Pesquisa:

AGROMATEMÁTICA

Projeto de Pesquisa:

MODELAGEM MATEMÁTICA APLICADA AO PROBLEMA DE DEMANDA POR ÁGUA EM SISTEMAS AGRÍCOLAS

Orientador:

ANGEL RAMON SANCHEZ DELGADO

O orientador principal compôs a banca do discente?:

Sim

Tipo de Vínculo Empregatício:

Bolsa de Fixação

Tipo de Instituição:

Instituição de Ensino e Pesquisa

Expectativa de Atuação:

Ensino e Pesquisa

Mesma Área de Atuação?

Sim