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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-6030-467X
Tipo do documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Guiafertil: software de análise exploratória e predição do limiar de produtividade da cultura de soja com técnicas de inteligência artificial
Título(s) alternativo(s): Guiafertil: software for exploratory analysis and prediction of soybean crop productivity threshold using artificial intelligence techniques
Autor(es): Melo, Dário da Silva
Primeiro orientador: Carneiro, Murillo Guimarães
Primeiro coorientador: Marques, Douglas José
Segundo coorientador: Marques, Odair José
Primeiro membro da banca: Carneiro, Murillo Guimarães
Segundo membro da banca: Caetano, Daniel Stefany Duarte
Terceiro membro da banca: Bianchini, Hudson Carvalho
Resumo: A cultura da soja desempenha papel fundamental no agronegócio brasileiro, exigindo práticas de manejo cada vez mais eficientes para garantir altos níveis de produtividade e sustentabilidade. Entretanto, os critérios atualmente utilizados pelos agrônomos para recomendar doses de fertilizantes e corretivos apresentam elevada divergência, consequência direta da escassez de pesquisas de calibração regionalizadas que considerem, simultaneamente, atributos específicos do solo, condições climáticas, altitude, sistema de plantio e demais variáveis que influenciam o desenvolvimento da planta. Essa limitação dificulta a tomada de decisão técnica no campo e reduz a precisão das recomendações agronômicas. Nesse contexto, torna-se essencial compreender a relação entre esses fatores e a produtividade, de modo a permitir estimativas mais robustas e apoiar decisões de manejo. O avanço das técnicas de Inteligência Artificial (IA) oferece novas possibilidades para modelar tais relações e identificar padrões complexos, muitas vezes imperceptíveis aos métodos tradicionais. Diante disso, este trabalho apresenta o desenvolvimento do software Guiafertil, uma ferramenta computacional voltada à análise exploratória de dados agronômicos e à predição do limiar de produtividade da soja. O Guiafertil integra banco de dados, rotinas de pré-processamento, análise estatística, geração de gráficos e aplicação de algoritmos de aprendizado de máquina — incluindo Regressão Linear, Máquinas de Vetores de Suporte (SVR), Floresta Aleatória e Redes Neurais Artificiais. Utilizando dados reais provenientes dos "Cases Campeões" do Comitê Estratégico Soja Brasil (CESB), o sistema permite avaliar atributos de solo, clima e manejo, treinar modelos, analisar métricas de desempenho e estimar a produtividade a partir de cenários práticos, como diferentes doses de adubação. Como principais resultados, destaca-se que a Rede Neural (MLP - Multi-Layer Perceptron) apresentou o melhor desempenho preditivo entre os modelos avaliados, alcançando desempenho R² igual a 0,56 em termos de predição sacas/ha, enquanto a Regressão Linear mostrou limitações significativas em termos preditivos com R² igual a -0,60. Além disso, neste estudo de caso demonstrou-se que ajustes nas doses de fertilizantes alteram os custos de produção, mas têm impacto limitado na produtividade prevista, evidenciando a importância de decisões mais assertivas. A qualidade e usabilidade do software foram avaliadas por engenheiros agrônomos, que atribuíram notas médias superiores a 9,0 para a maior parte dos critérios analisados. Assim, o Guiafertil se mostra uma ferramenta promissora para apoiar a recomendação agronômica, contribuindo para o uso mais eficiente de insumos, redução de custos e maior sustentabilidade no cultivo da soja. O trabalho também abre caminho para pesquisas futuras envolvendo novas culturas, ampliação da base de dados e integração com tecnologias de agricultura de precisão.
Abstract: Soybean cultivation plays a fundamental role in Brazilian agribusiness, requiring increasingly efficient management practices to ensure high levels of productivity and sustainability. However, the criteria currently used by agronomists to recommend fertilizer and soil amendment rates exhibit considerable variability, mainly due to the lack of regional calibration studies that simultaneously consider specific soil attributes, climatic conditions, altitude, planting systems, and other variables that influence crop development. This limitation hinders technical decision-making in the field and reduces the accuracy of agronomic recommendations. In this context, understanding the relationship between these factors and crop productivity becomes essential to enable more robust estimates and support management decisions. Advances in Artificial Intelligence (AI) techniques offer new opportunities to model such relationships and identify complex patterns that are often difficult to detect using traditional approaches. Therefore, this study presents the development of Guiafertil, a computational tool designed for exploratory analysis of agronomic data and soybean yield threshold prediction. Guiafertil integrates a database management system, data preprocessing routines, statistical analysis, graphical visualization, and machine learning algorithms, including Linear Regression, Support Vector Regression (SVR), Random Forest, and Artificial Neural Networks. Using real-world data obtained from the “Champion Cases” database of the Brazilian Soybean Strategic Committee (CESB), the system enables the evaluation of soil, climate, and management attributes, model training, performance analysis, and productivity estimation based on practical scenarios, such as different fertilization rates. Among the main results, the Multi-Layer Perceptron (MLP) Neural Network achieved the best predictive performance, reaching an R² value of 0.56 for soybean yield prediction bags/ha, whereas Linear Regression showed significant predictive limitations, obtaining an R² value of -0.60. Furthermore, the case study demonstrated that adjustments in fertilizer application rates affect production costs but have limited impact on predicted productivity, highlighting the importance of more accurate decision-making processes. The software quality and usability were evaluated by agronomists, who assigned average scores above 9.0 for most of the assessed criteria. Therefore, Guiafertil proved to be a promising tool for supporting agronomic recommendations, contributing to more efficient use of agricultural inputs, cost reduction, and greater sustainability in soybean production. Additionally, this work opens new opportunities for future research involving other crops, expansion of the database, and integration with precision agriculture technologies.
Palavras-chave: Cultura da Soja
Soybean Cultivation
Floresta Aleatória
Random Forest
Produtividade
Productivity
Regressão Linear
Linear Regression
Rede Neural
Neural Network
SVR
Área(s) do CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Assunto: Agronomia
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Agricultura e Informações Geoespaciais
Referência: MELO, Dário da Silva. Guiafertil: software de análise exploratória e predição do limiar de produtividade da cultura de soja com técnicas de inteligência artificial. 2026. 56 f. Dissertação (Mestrado em Agricultura e Informações Geoespaciais) - Universidade Federal de Uberlândia, Monte Carmelo, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.195.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.195
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48923
Data de defesa: 20-Jan-2026
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO - Agricultura e Informações Geoespaciais (Monte Carmelo)

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