Laser avalia sementes de soja de forma rápida e com baixo custo - Mural de Dourados
Isso será possível graças à aplicação pioneira da técnica de espectroscopia de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) combinada com algoritmos de aprendizado de máquina (machine learning) na avaliação da qualidade de sementes. Pesquisadores da Embrapa Instrumentação (SP) e da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul (UFMS) constataram que é possível classificar lotes de sementes de forma precisa, rápida, em larga escala e com custo inferior comparado ao de técnicas tradicionais.
13/03/2021 09h03 - Por Embrapa Instrumentação
A nova técnica permite alta precisão na diferenciação entre sementes de baixo e alto vigor - Foto: Victor Otsuka
"A técnica parece ser uma boa ferramenta. Estou vendo um ganho de tempo muito grande, porque para um produtor saber hoje o vigor da semente leva, no mínimo, cinco ou seis dias. Tem de colher, levar para o laboratório e fazer os testes", diz o produtor de sementes da fazenda Ouro Branco, Hauston Godoy Munhoz.
"Para nós, é muito bom um método que permita saber rapidamente se o campo é bom ou não, porque traria um ganho de rapidez e também econômico. Se não for bom, a gente descarta logo", conclui o administrador de empresas.
De acordo com o grupo, isso possibilita em um futuro próximo a construção de um equipamento de baixo custo dedicado a esse fim.
Este é o próximo passo: encontrar empresas interessadas em desenvolver um aparelho dedicado para disponibilizar o serviço ao produtor rural.
Liderado pelo pesquisador do Instituto de Física da Universidade Federal do Mato Grosso (UFMS) Cícero Cena (foto à esquerda), o desenvolvimento da nova metodologia contou com a expertise da pesquisadora da Embrapa Débora Milori - e do seu orientado de doutorado Alfredo Xavier - na realização dos testes com espectroscopia de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) para avaliar as sementes de soja.
O estudo de dois anos ainda envolveu a participação dos bolsistas de mestrado e doutorado da UFMS Matheus Ribeiro e Gustavo Larios, apoiados pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes); pesquisadores da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC); da Universidade Estadual Paulista (Unesp); e do Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), da Itália.
No Laboratório de Óptica e Fotônica da Embrapa Instrumentação, Alfredo Xavier, estudante de doutorado, acompanhou o preparo e as medições de 92 amostras, sendo 46 coletadas em lotes comercializados como sementes de baixo vigor e 46 como sementes de alto vigor.
As sementes de soja dos dois lotes, de diferentes qualidades fisiológicas, foram moídas e passadas por uma peneira de malha.
"A técnica mostrou um potencial promissor para classificar lotes de sementes de soja de acordo com sua qualidade fisiológica", comemora Milori, ressaltando que a LIBS permite a avaliação em tempo real em laboratório.
O professor da UFMS Cícero Cena, líder do projeto, acrescenta que as sementes foram avaliadas por métodos padronizados de referência comumente utilizados pelo setor produtivo. "Inicialmente, as sementes foram caracterizadas por testes atuais de germinação e vigor, ou seja, contagens de primeira e última germinação, emergência, envelhecimento acelerado e teste de tetrazólio", relata.
Para confirmar, o grupo de pesquisadores empregou o procedimento de validação cruzada, dividindo todos os dados em dez pastas.
"Uma delas foi reservada para validação e as demais foram utilizadas para desenvolver o modelo de treinamento.
Em seguida, uma nova validação foi realizada utilizando a próxima pasta, e o procedimento foi repetido até que todas as pastas fossem validadas", afirma o pesquisador Bruno Marangoni, integrante do estudo na UFMS.
A pesquisa integrou diferentes áreas do conhecimento, como Física, Química e Agronomia e foi publicada na Food Analytical Methods, sob a chamada "Laser-Induced Breakdown Spectroscopy as a Powerful Tool for Distinguishing High-and-Low Vigor Soybean Seed Lots".
Segundo ele, com o protocolo desenvolvido, tendo o equipamento, o preço da análise seria irrisório. "Mas se for contabilizar pelo preço de equipamento novo hoje e dividir pelo número de análises seria possível fazer por amostragem a um custo bem inferior comparado aos cobrados atualmente", calcula.
"Saber se as sementes de soja são de alto ou baixo vigor, antes mesmo de plantar, é um importante fator que influencia a produtividade da lavoura, e que levará o produtor a alcançar outro patamar na produção do grão", salienta o pesquisador.
O professor observa que a crescente demanda por alimentos no mundo exige um aumento constante na produção de grãos e que os testes comuns realizados no setor agrícola proporcionam um bom indicativo sobre o vigor das sementes.
"Contudo, essas análises acabam superestimando o potencial fisiológico das sementes, uma vez que são conduzidas em condições controladas em laboratório. O problema é que nem sempre as condições em laboratório se correlacionam com as do campo", explica ele.
Ele conta que a nova técnica permite alta precisão na diferenciação entre sementes de baixo e alto vigor. "O processo é versátil e pode ser utilizado para qualquer tipo de semente e em larga escala, utilizando-se, para isso, qualquer tipo de equipamento de espectroscopia óptica e softwares de análise", explica.
Milori explica que o sistema LIBS dispara um laser de alta energia, gerando um plasma que emite luz oriunda dos átomos e íons presentes na amostra.
"A emissão de luz de cada elemento é como uma impressão digital que possibilita identificar o átomo que está no plasma. Dessa forma, é possível quantificar carbono, nutrientes e contaminantes do solo", esclarece a cientista.