BR102018016070A2

BR102018016070A2 - Processo de controle de lepidópteros por uso de barreira ultrassônica perimetral em cultivos agrícolas

Info

Publication number: BR102018016070A2
Application number: BR102018016070-2A
Authority: BR
Inventors: Helson Paulo Cruz; Jardélcio Damião Carvalho Ervilha; Joélcio Cosme Carvalho Ervilha; Luiz Paulo Grillo Brandão
Original assignee: Livefarm Tecnologia Agropecuaria Ltda
Priority date: 2018-08-06
Filing date: 2018-08-06
Publication date: 2020-02-27
Also published as: WO2020028961A1

Abstract

processo de controle de lepidópteros por uso de barreira ultrassônica perimetral em cultivos agrícolas a presente invenção diz respeito ao aprimoramento da aplicabilidade de uma técnica já cientificamente comprovada, que é o uso de pulsos ultrassônicos para mimetização de predadores naturais (morcegos). o caráter inovador é sua a aplicação deste tipo de técnica em grandes áreas abertas e remotas, onde se desenvolvem diversas atividades produtivas. a presente tecnologia vem suprir o problema do elevado custo energético para atingir efetivamente áreas abertas, com a efetividade necessária. o processo realizará remota e automaticamente a emissão de pulsos ultrassônicos, dentro de uma faixa de frequência desejada e com a periodicidade definida pelo usuário. a emissão dos pulsos ultrassônicos se dará de modo perimetral e terá o objetivo de dificultar a entrada de lepidópteros nas áreas produtivas. sua aplicação é no setor agrícola, dentro das mais distintas culturas e segmentos, sendo os principais: armazenamento de grãos e, em áreas agrícolas de produção (algodão, soja, milho, feijão, café, cacau, laranja, cana de açúcar, palma africana, entre outros).

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

PROCESSO DE CONTROLE DE LEPIDÓPTEROS POR USO DE BARREIRA ULTRASSÔNICA PERIMETRAL EM CULTIVOS AGRÍCOLAS

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

1. A presente invenção diz respeito ao uso de pulsos ultrassônicos que mimetizam predadores naturais de insetos da ordem dos Lepidópteros para o seu controle no campo. A técnica é aplicada em escala comercial, por meio do seu uso em um desenho perimétrico às áreas de produção agrícola ou ambientes fechados para o armazenamento de grãos. A presente tecnologia visa trazer uma solução economicamente viável e energeticamente sustentável de redução dos insetos da ordem dos Lepidópteros, remota e automaticamente através emissão de pulsos ultrassônicos, dentro de uma faixa de frequência desejada e com a periodicidade definida pelo usuário. A emissão dos pulsos ultrassônicos cobrirá a região perimetral de monitoramento do cultivo ou do armazenamento de grãos e terá o objetivo de dificultar a entrada de lepidópteros na referida área. Sua aplicação é no setor agrícola e industrial, dentro das mais distintas culturas e segmentos, sendo os principais: armazenamento de grãos e, em áreas agrícolas de produção de culturas, como algodão, soja, milho, feijão, café, cacau, laranja, cana de açúcar, palma africana, entre outros.

ESTADO DA TÉCNICA

2. A necessidade de controle de lepidópteros é fundamental em cultivos agrícolas, principalmente no estado de desenvolvimento larval. Estes insetos são responsáveis por prejuízos de elevado impacto econômico nas mais diversas culturas agrícolas, como milho, soja, sorgo, cana-de-açúcar, entre outros.

3. Atualmente, alguns cultivos possuem modificação genética, o que possibilita o controle oportuno de tais insetos. Este controle é possível através da inserção de genes de outros organismos nas plantas, o mais comum é oriundo da

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2/7 bactéria Bacillus thuringiensis, que expressam proteínas com caráter inseticida. No entanto, apesar da eficácia alcançada com as plantas geneticamente modificadas, também conhecidas como transgênicas, as áreas de cultivos apresentam a necessidade de cultivo de uma porcentagem de plantas não transgênicas, ou seja, sem a presença deste gene de expressão da proteína inseticida, essa área é denominada refúgio e visa inibir a seleção de insetos resistentes na população existente.

4. A presente tecnologia pretende atuar justamente neste espaço, uma vez que a condução de áreas com variedades transgênicas de modo inadequado, não respeitando a definição correta de áreas de refúgio, por exemplo, geram seleção de insetos resistentes à tecnologia e imunes ao efeito inseticida da proteína produzida nas plantas transgênicas, gerando perdas econômicas e produtivas.

5. Atualmente, para atenuar tal efeito da perda de eficiência da transgenia, se tem aplicado outros métodos de controle, como aplicação de inseticidas específicos para a praga-alvo, o que tem trazido bons resultados no que tange a redução da população, porém é um custo adicional ao controle da praga, justamente por esta função ser parte da transgenia. Adicionalmente, a aplicabilidade desta intervenção com uso de inseticidas, implica em maior grau de contaminação ambiental, custo produtivo e está condicionado ao correto momento de controle, o que ainda é um fator limitante de seu uso, gerando baixo percentual de efetividade.

6. A possibilidade de se reduzir naturalmente a pressão de ataque destas pragas, sem o uso direto de defensivos agroquímicos, é de interesse comum para o setor agropecuário. O controle efetivo dos lepidópteros adultos é estratégico para possibilitar redução de oviposição nos cultivos e, consequentemente, reduzir o número de larvas que atacam diretamente os mais diversos tipos de cultivos.

7. A ordem de insetos lepidóptera, principalmente a família Noctuidae, possui diversas espécies danosas a cultivos agrícolas, dentre elas Helicoverpa armigera, Spodoptera frugiperda. Estudos (Surlykke A. 1988. Interaction between echolocating bats and their prey. Pages 551-566 in Nachtigall PE, Moore PWB,

Petição 870190036147, de 15/04/2019, pág. 5/14 eds. Animal Sonar: Processes and Performance. New York: Plenum Press) mostram que tais insetos com hábito noturno, desenvolveram estratégias evolutivas para reduzir ataques de inimigos naturais como o morcego. Surlykke, em seu estudo, mostra que mariposas com hábito noturno conseguem absorver mais ondas sonoras emitidas pelo sonar do morcego que insetos de hábito diurno, essa estratégia visa deixar o inseto invisível no ambiente, evitando o ataque de seu predador. Entretanto, o morcego consegue emitir ondas em diversas faixas de frequências, entre 10 - 120 kHz, confirmada por estudos diversos (Ramsey, William L. Holt Physical Science. New York: Holt, 1986: 157. Sound. World Book Encyclopedia. Chicago: World Book, 1998: 600). Tal amplitude de frequências visa estratégias diferentes de referenciamento do ambiente e identificação de suas presas. Sendo assim, possível ultrapassar a defesa natural de absorção de ondas ultrassônicas desenvolvida por lepidópteros de hábito noturno.

8. Além disso, estudos em laboratórios e condições controladas conduzidos por Roeder (Roeder, K. D. 1998. Nerve cells and insect behavior (revised edition). Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts), Spangler (Spangler, H. G. 1988. Moth hearing, defense, and communication. Annu. Rev. Entomol. 33: 5981), Zha e colaboradores (Zha et al, Effect of ultrasound on acetylcholinesterase activity in Helicoverpa armígera (Lepidoptera: Noctuidae), The Canadian Entomologist, 2008), mostram que o contato de lepidópteras a certas faixas de frequência de ultrassom propiciam mudanças no metabolismo e comportamento destes insetos, remetendo à presença de um predador próximo. Ao se aumentar o nível de stress do inseto, uma de suas estratégias de defesa é a realização de um voo evasivo do local, mudando imediatamente a direção de seu deslocamento no sentido contrário.

9. A estratégia de defesa/evasão de lepidópteros não é explorada em áreas abertas de cultivos agrícolas e em áreas de armazenamento de grãos, dados os elevados custos energéticos para se fazer unicamente esta atividade. A presente solução visa atuar na região perimétrica à área de produção. Tal motivação se dá pela condicionante dos lepidópteros serem animais de comportamento migratório e

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4/7 alcançarem as áreas de produção pelas bordas, de modo que ao realizar um processo de mimetização de predadores naturais se pretende criar uma barreira, que gere ao inseto o instinto furtivo para evitar a entrada na área. A presente invenção busca cobrir a limitação de uso desta tecnologia em áreas abertas.

10. A inovação proposta, através da sua instalação em armadilhas automáticas para realização do monitoramento remoto de outras pragas-alvo, possibilitará a sua dispersão na região de bordadura, perímetro da área produtiva, possibilitando o uso de um sistema composto de emissores de sinais ultrassônicos, realizando um bloqueio adicional à plantação e gerando benefícios diretos ao cultivo, complementando assim o controle de pragas.

11. A presente tecnologia vem aplicar estas frequências ultrassônicas, para reduzir a pressão de lepidópteros adultos nas áreas agrícolas, e com isso, diminuir a taxa de oviposição nos cultivos. O uso ocorre em um perímetro pré-definido e com atividade em horas pré-determinadas do dia (onde se concentram a atuação de tais insetos - período noturno), o que gerará a economia necessária para converter a solução em algo aplicável em contexto de grandes áreas abertas. A supressão causada pelo uso desta tecnologia de mimetização, traz diversos benefícios, dentre eles o aumento da eficiência de tecnologias transgênicas, além da redução do número de aplicações de inseticidas e proteção do potencial produtivo da cultura, gerando aumento da produtividade nas áreas controladas.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

12. Figura 1. Representação gráfica da armadilha (1 - verde) e funcionamento do controle perimetral, destaque para o Suporte modulador (3 - vermelho) emitindo ondas sonoras ultrassônicas (2) a uma frequência definida e com o direcionamento unilateral, proporcionado pelo suporte modulador desenvolvido para sua instalação.

13. Figura 2. Suporte modulador (3) para amplificar (via ressonância) e direcionar a emissão dos sinais sonoros, aumentando assim a cobertura linear ao longo do perímetro.

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14. Figura 3. Desenho do aparelho emissor de ondas ultrassônicas, denominado Buzzer (4)

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

15. O controle de lepidópteros se dará utilizando emissores de sinais sonoros ultrassônicos (buzzers) ajustáveis à frequência e aos períodos de funcionamento definidos pelo usuário. Estes emissores ultrassônicos, adaptados em suportes moduladores, serão instalados em armadilhas, em região de bordadura, que constará também da capacidade de atuar no monitoramento em tempo real de outros insetosalvo, conferindo, portanto, uma oportunidade de diluição dos custos diretos com uma única funcionalidade. A solução é possível, devido a esta junção de atividades estratégicas, viabilizando a possibilidade de supressão perimetral de lepidópteros, através da invenção, e gerando a carga energética mínima necessária para a emissão dos sinais sonoros.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

16. Um suporte modulador (3), de 4cm de lado, serve de suporte e acoplamento para um dispositivo eletrônico, denominado buzzer (4), que emite ondas ultrassônicas, em frequências (0,3 - 100 kHz) e períodos de tempo, preferencialmente nos períodos sem a luz do sol (mais ou menos entre 18h e 5h), onde os lepidópteros tem maior atividade, mas que podem ser definidos pelo usuário, a fim de mimetizar inimigos naturais de insetos da ordem Lepidoptera. As frequências são ajustáveis, preferencialmente entre 33 a 65 kHz, para afetar o comportamento desta ordem de insetos e provocar stress ao mesmo, gerando uma reação de defesa. O suporte modulador (3) foi produzido em plástico ABS, ou semelhantes a esse, e desenhado da forma que possui 3 faces internas inteiriças e 1 com perfurações, para que haja ressonância na emissão do pulso ultrassônico, possibilitando maior amplitude e também um direcionamento unilateral do sinal ultrassônico (2). Este suporte modulador (3) contém uma de suas paredes internas adaptada para acoplar o emissor ultrassônico, buzzer (4), de modo que a superfície interna possibilite a criação de ressonância no sinal emitido, além de dar uma

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6/7 direção unilateral ao mesmo sinal, gerando através da dissipação das ondas ultrassônicas uma barreira que, o lepidóptero, ao se aproximar desta barreira, iniciase uma reação de defesa no organismo do inseto, idêntica à reação quando o inseto sente as ondas ultrassônicas emitidas pelo morcego, um de seus inimigos naturais. Desta forma, o inseto entende que essa barreira seria um local com possível presença de seu inimigo natural e, como forma de defesa, realiza um voo furtivo no sentido oposto ao da barreira de ondas ultrassônicas.

17. O suporte modulador (3) ficará a uma altura do solo de aproximadamente 150 cm e seu alcance será condicionado pela distância entre as armadilhas, em região de bordadura, podendo ser entre 100 a 600 m de distância entre eles. A amplitude e dimensões dessa barreira são variáveis, a depender do cultivo a ser protegido.

18. Para o funcionamento do processo proposto, o buzzer (4) deve ser alimentado por uma fonte de energia elétrica (bateria), de tensão entre 3,3V e 5V, com capacidade de carga de 2.000mA a 100.000mA, que permita seu funcionamento remoto. Além disso, o buzzer (4) está conectado a um microcontrolador (arduíno, ou equipamentos semelhantes a esse) para executar o algoritmo que faz o buzzer (4) funcionar em uma frequência de onda específica e durante o período comentado anteriormente, emitindo as ondas ultrassônicas como sinal de saída na direção que está definida na face com perfurações, do suporte modulador. Condicionando a emissão contínua e ininterrupta de ondas ultrassônicas, a fim de condicionar uma barreira de entrada de lepidópteros na região perimetral da área de cultivo.

CONCLUSÃO

19. A presente invenção diz respeito a uma tecnologia aplicada em ambientes agrícolas de longa extensão, fornecendo uma medida complementar para a diminuição da pressão de lepidópteros nas lavouras, através de sua dispersão perimetral, através do uso de pulsos ultrassônicos que mimetizam predadores.

20. Desta forma, o uso da tecnologia aqui descrita acarreta melhoria dos usos dos recursos produtivos, com redução e melhor efetividade no uso de inseticidas e

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7/7 aumento da eficiência da tecnologia transgênica, gerando melhores índices de produtividade e menores custos na atividade agrícola.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de controle de lepidópteros por uso de barreira ultrassônica perimetral em cultivos agrícolas, caracterizado por compreender as seguintes etapas:

- acoplamento de um dispositivo eletrônico emissor de pulsos ultrassônicos (buzzer) (4), em um suporte modulador (3) para uma direção determinada (2) ;

- acoplamento de uma bateria (fonte elétrica) no mesmo suporte modulador (3) ;

- acoplamento de um microcontrolador no suporte modulador (3), que executa o algoritmo e faz o dispositivo eletrônico (buzzer) (4) funcionar contínua e ininterruptamente;

- acoplamento do suporte modulador (3), após sua montagem, em armadilhas nas regiões de bordaduras (1);

- emissão de pulsos ultrassônicos (2) com direcionamento unilateral, com frequência e periodicidade de funcionamento ajustáveis.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o suporte modulador (3), ter 4cm de lado, ser produzido em plástico ABS, ou semelhantes a esse; ser desenhado de forma a possuir 3 faces internas inteiriças e 1 com perfurações; ter a parede interna com perfurações adaptada para acoplamento do buzzer (4); ser posicionado a uma altura do solo de aproximadamente 150 cm, e distantes entre 100 e 600m entre si.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo eletrônico (buzzer) (3) emitir frequências ultrassônicas entre 0,3 e 100kHz, preferencialmente entre 33 e 65, em períodos de tempo preferencialmente nos períodos sem a luz do sol (mais ou menos entre 18h e 5h).

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4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as baterias terem tensão entre 3,3V e 5V, com capacidade de carga de 2.000mA a 100.000mA.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o microcontrolador ser do tipo arduíno ou ESP, ou semelhantes a esses, constituído de um núcleo de processador, memória e suporte que recebe o buzzer para iniciar seu funcionamento via programação.