Transcript Análise multivariada na agricultura
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Análise multivariada na agricultura
Jaboticabal - SP
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
Slide 3
Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
Slide 4
Slide 5
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Classificação numérica
Diversidade
de Solos
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Dokuchaev (1873-1875)
Diversidade
de Solos
Glinka (1914)
Exemplo:
Classe de textura:
Arenoso <15%
Média entre 15-35%
Argilosa entre 35-65%
Muito argilosa >65%
Witney (1901)
Marbut (1927)
Kellog (1902-1977)
Os limites quantitativos observados no
laboratório são atribuídos nas classes
qualitativas
Soil Survey Stalf, 1951
Smith (1960/1980)
Soil Taxonomy
Camargo (1987) Embrapa (1999)
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Brasil
Sistema de classificação de solos
Limites laboratorias quantitativos
E.U.A
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Levantamento: Nível Exploratório
Levantamento: Nível Semi-detalhado
Levantamento: Nível detalhado
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Subjetivo
? amts/ ha
Escala 1: 250.000
Escala 1: 50.000
Escala 1: 5.000
Peso genético: 30 %
Peso dos fatores ambientais: 70 %
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
CO2
Cor
Suscetibilidade
magnética
Disponibilidade
Infiltração de
Água no solo
de nutrientes
Estabilidade do agregado
Volume de poros
Resistência a
penetração
Densidade
Slide 13
Análise multivariada na agricultura
Introdução
A análise multivariada se divide em dois grupos:
- Técnicas exploratórias de simplificação:
Análise de componentes principais (CP), análise
fatorial, análise de correlações canônicas (ACC),
análise de agrupamentos ou cluster, análise
discriminante e análise de correspondência;
- Técnicas de inferência estatística:
Métodos de estimação de parâmetros, testes de
hipóteses e análise de variância, covariância e
regressão multivariada.
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Componentes Principais (ACP)
PC1
PC2
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Componentes Principais (ACP)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Componentes Principais (ACP)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Componentes Principais (ACP)
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 1
CP 1 41,92% SM=25,51% ~ 11%
SIQUEIRA, D.S; MARQUES, JR. J.; MATIAS, S.S.R.; BARRÓN, V.; TORRENT, J.; BAFFA, O.; OLIVEIRA, L.C.
Correlation of properties of Brazilian Haplustalfs with magnetic susceptibility measurements. Soil Use and
Management , 2010, v. 26, p.425-431.
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
Município de Guimarânea, região do Alto Paranaíba,
a suldoeste do Estado de Minas Gerais
(18 de produção de café var. Catuaí)
31,7 hectares (145 pontos )
Relação solo-relevo em áreas sob cultivo de café no sudoeste de Minas Gerais. 101f. Dissertação
(Mestrado) - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista,
Jaboticabal, 2009.
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
Unidade amostral amostragem
do fruto (média de 9 plantas)
145 pontos
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
Análise de componentes principais
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
litros pé-1
% peneira
litros pé-1
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 3
Cortez et al. (2011), Energia na Agricultura
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Diferentes
Ambientes
Classificação taxonômica
Solo A ≠ Solo B
Comportamento (relações)
Solo A = Solo B
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Distância Euclideana
Diferentes
ambientes
d AB
( x 1 A x 1B ) ( x 2 A x 2 B ) ... ( x mA x mB )
2
2
2
Distância Euclideana Média
1
d AB
m
( x 1 A x 1B ) ( x 2 A x 2 B ) ... ( x mA x mB )
2
2
Distância de Manhattan
d AB x 1 A x 1B x 2 A x 2 B ... x mA x mB
Distância de Chebychev
Distância Potência
d AB
r
p
p
( x 1 A x 1B ) ( x 2 A x 2 B ) ... ( x mA x mB )
p
2
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Ligação Simples (problemas com Outline)
Ligação Completa
Não ponderado de Agrupamento aos Pares
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
5
4
6
3
2
1
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Análise multivariada na agricultura
Exemplos 4
Caracterização da área
Município: Pereira Barreto – SP
Material de origem: arenitos da Formação Santo Anastácio e basaltos da
Formação Serra Geral
Solos: Latossolos Vermelhos textura média, Latossolos Vermelhos
Eutroférricos textura argilosa
Uso: cana-de-açúcar
Área: 530 ha
Pontos amostrados: 67 pontos (~1 pt / 8 ha)
Soil 1 – Dystrophic Red Latosol (Haplutox)
Soil 2 – Eutrophic Red Latosol (Eutrustox)
Soil 3 – Eutroferric Red Latosol (Haplustox)
Soil 4 – Typical eutrophic Litholic Neosol (Orthents)
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 4
Dendograms classes of soil built based on attributes of greater relevance to PC1
in depth 0.0-0.2 m (a) and 0.8-1.0 m (b). Geomorphic surfaces I (LVd = Dystrophic
Red Latosol - Haplustox); Geomorphic surfaces II ( LVe” = Eutrophic Red Latosol Eutrustox); Geomorphic surfaces III (LVe’’’ = Eutrophic Red Latosol; LVef =
Eutrophic Red Latosol - Haplustox; Rle = typical eutrophic Litholic Neosol –
Orthents).
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Correlação Canônica (ACC)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Correlação Canônica (ACC)
Estudo das relações de causa e efeito
30 variáveis da planta (% fibra, teor açúcar, TCH, pol do caldo ...)
30 variáveis do solo (densidade, teor de argila, CTC,...)
Produção
Relações de causa e efeito (inviável e pouco esclarecedora)
Produção= a – b.RP
Resistência à penetração
Análise multivariada
% fibra
Teor de açúcar
Produção
(…)
P= a.RP+ b.CTC+ c.Ca+ d.Umidade + (...)
S = índice do solo
P = índice da planta
Resistência à penetração, CTC, Mg, Ca, Umidade, (…)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Correlação Canônica (ACC)
Y1
Y2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 5
Caracterização da área
Município: Gavião Peixoto – SP
Material de origem: arenitos do Grupo Bauru, Formação Adamantina
Solos: Latossolo Vermelho Escuro distrófico, com horizonte A moderado e textura
média a argilosa
Uso: laranja
Área: 95,6 ha
Pontos amostrados: 312
(~ 1pt / 0,3 ha)
Siqueira et al. (2010), Geoderma
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 5
Siqueira et al. (2010), Geoderma
Slide 45
Análise multivariada na agricultura
Exemplo 5
Índice de qualidade física do solo
côncava
“DMG, teor de argila, teor de matéria orgânica,
condutividade hidráulica, resistência do solo à
penetração, teor de água, VTP e densidade do
solo na profundidade de 0.00 – 0.20 m”
Índice da fruta
0.18
côncava
0.39
“Sólidos solúveis totais, acidez total titulavel, produção e
tamanho da frua, em três épocas diferentes”
Siqueira et al. (2010), Geoderma
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 5
Côncava
7.248,73 kg
~ 16 mil dólares/ha
Preço médio do suco concentrado e congelado na Bolsa de Nova Iorque,
2007 (US$/t): 2223*
* Fonte: Centro de Estudos Avançados em Economia Aplicada
CEPEA ESALQ/USP
Cortez et al. (2011), Energia na agricultura
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Literatura consultada
Apostila
Análise Exploratória de Dados
- Estatística Multivariada –
Prof. Dr. Antonio Sérgio Ferraudo
Slide 48
Literatura consultada
*texto com hiperlink, clique sobre o nome para acessar
Slide 49
Créditos
Coordenador: Prof. Dr. Gener Tadeu Pereira
Diagramação: Diego Silva Siqueira
Apoio: Equipe CSME
*texto com hiperlink, clique sobre o nome para acessar
Slide 50
OBRIGADO!
www.csme.com.br
[email protected]
16-3209.2601
Análise multivariada na agricultura
Jaboticabal - SP
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
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Slide 5
Slide 6
Análise multivariada na agricultura
Introdução
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Classificação numérica
Diversidade
de Solos
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Dokuchaev (1873-1875)
Diversidade
de Solos
Glinka (1914)
Exemplo:
Classe de textura:
Arenoso <15%
Média entre 15-35%
Argilosa entre 35-65%
Muito argilosa >65%
Witney (1901)
Marbut (1927)
Kellog (1902-1977)
Os limites quantitativos observados no
laboratório são atribuídos nas classes
qualitativas
Soil Survey Stalf, 1951
Smith (1960/1980)
Soil Taxonomy
Camargo (1987) Embrapa (1999)
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Brasil
Sistema de classificação de solos
Limites laboratorias quantitativos
E.U.A
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Levantamento: Nível Exploratório
Levantamento: Nível Semi-detalhado
Levantamento: Nível detalhado
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Subjetivo
? amts/ ha
Escala 1: 250.000
Escala 1: 50.000
Escala 1: 5.000
Peso genético: 30 %
Peso dos fatores ambientais: 70 %
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
CO2
Cor
Suscetibilidade
magnética
Disponibilidade
Infiltração de
Água no solo
de nutrientes
Estabilidade do agregado
Volume de poros
Resistência a
penetração
Densidade
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
A análise multivariada se divide em dois grupos:
- Técnicas exploratórias de simplificação:
Análise de componentes principais (CP), análise
fatorial, análise de correlações canônicas (ACC),
análise de agrupamentos ou cluster, análise
discriminante e análise de correspondência;
- Técnicas de inferência estatística:
Métodos de estimação de parâmetros, testes de
hipóteses e análise de variância, covariância e
regressão multivariada.
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Componentes Principais (ACP)
PC1
PC2
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Componentes Principais (ACP)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Componentes Principais (ACP)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Componentes Principais (ACP)
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 1
CP 1 41,92% SM=25,51% ~ 11%
SIQUEIRA, D.S; MARQUES, JR. J.; MATIAS, S.S.R.; BARRÓN, V.; TORRENT, J.; BAFFA, O.; OLIVEIRA, L.C.
Correlation of properties of Brazilian Haplustalfs with magnetic susceptibility measurements. Soil Use and
Management , 2010, v. 26, p.425-431.
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
Município de Guimarânea, região do Alto Paranaíba,
a suldoeste do Estado de Minas Gerais
(18 de produção de café var. Catuaí)
31,7 hectares (145 pontos )
Relação solo-relevo em áreas sob cultivo de café no sudoeste de Minas Gerais. 101f. Dissertação
(Mestrado) - Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, Universidade Estadual Paulista,
Jaboticabal, 2009.
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
Unidade amostral amostragem
do fruto (média de 9 plantas)
145 pontos
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
Análise de componentes principais
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
litros pé-1
% peneira
litros pé-1
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 3
Cortez et al. (2011), Energia na Agricultura
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
Slide 30
Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Diferentes
Ambientes
Classificação taxonômica
Solo A ≠ Solo B
Comportamento (relações)
Solo A = Solo B
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Distância Euclideana
Diferentes
ambientes
d AB
( x 1 A x 1B ) ( x 2 A x 2 B ) ... ( x mA x mB )
2
2
2
Distância Euclideana Média
1
d AB
m
( x 1 A x 1B ) ( x 2 A x 2 B ) ... ( x mA x mB )
2
2
Distância de Manhattan
d AB x 1 A x 1B x 2 A x 2 B ... x mA x mB
Distância de Chebychev
Distância Potência
d AB
r
p
p
( x 1 A x 1B ) ( x 2 A x 2 B ) ... ( x mA x mB )
p
2
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Ligação Simples (problemas com Outline)
Ligação Completa
Não ponderado de Agrupamento aos Pares
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Slide 34
Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Slide 35
Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
5
4
6
3
2
1
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Análise multivariada na agricultura
Exemplos 4
Caracterização da área
Município: Pereira Barreto – SP
Material de origem: arenitos da Formação Santo Anastácio e basaltos da
Formação Serra Geral
Solos: Latossolos Vermelhos textura média, Latossolos Vermelhos
Eutroférricos textura argilosa
Uso: cana-de-açúcar
Área: 530 ha
Pontos amostrados: 67 pontos (~1 pt / 8 ha)
Soil 1 – Dystrophic Red Latosol (Haplutox)
Soil 2 – Eutrophic Red Latosol (Eutrustox)
Soil 3 – Eutroferric Red Latosol (Haplustox)
Soil 4 – Typical eutrophic Litholic Neosol (Orthents)
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 4
Dendograms classes of soil built based on attributes of greater relevance to PC1
in depth 0.0-0.2 m (a) and 0.8-1.0 m (b). Geomorphic surfaces I (LVd = Dystrophic
Red Latosol - Haplustox); Geomorphic surfaces II ( LVe” = Eutrophic Red Latosol Eutrustox); Geomorphic surfaces III (LVe’’’ = Eutrophic Red Latosol; LVef =
Eutrophic Red Latosol - Haplustox; Rle = typical eutrophic Litholic Neosol –
Orthents).
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Análise multivariada na agricultura
Introdução
Análise de Componentes Principais (ACP)
Análise de Agrupamentos (Análise de Cluster)
Análise de Correlação Canônica (ACC)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Correlação Canônica (ACC)
Slide 41
Análise multivariada na agricultura
Análise de Correlação Canônica (ACC)
Estudo das relações de causa e efeito
30 variáveis da planta (% fibra, teor açúcar, TCH, pol do caldo ...)
30 variáveis do solo (densidade, teor de argila, CTC,...)
Produção
Relações de causa e efeito (inviável e pouco esclarecedora)
Produção= a – b.RP
Resistência à penetração
Análise multivariada
% fibra
Teor de açúcar
Produção
(…)
P= a.RP+ b.CTC+ c.Ca+ d.Umidade + (...)
S = índice do solo
P = índice da planta
Resistência à penetração, CTC, Mg, Ca, Umidade, (…)
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Análise multivariada na agricultura
Análise de Correlação Canônica (ACC)
Y1
Y2
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 5
Caracterização da área
Município: Gavião Peixoto – SP
Material de origem: arenitos do Grupo Bauru, Formação Adamantina
Solos: Latossolo Vermelho Escuro distrófico, com horizonte A moderado e textura
média a argilosa
Uso: laranja
Área: 95,6 ha
Pontos amostrados: 312
(~ 1pt / 0,3 ha)
Siqueira et al. (2010), Geoderma
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 5
Siqueira et al. (2010), Geoderma
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 5
Índice de qualidade física do solo
côncava
“DMG, teor de argila, teor de matéria orgânica,
condutividade hidráulica, resistência do solo à
penetração, teor de água, VTP e densidade do
solo na profundidade de 0.00 – 0.20 m”
Índice da fruta
0.18
côncava
0.39
“Sólidos solúveis totais, acidez total titulavel, produção e
tamanho da frua, em três épocas diferentes”
Siqueira et al. (2010), Geoderma
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Análise multivariada na agricultura
Exemplo 5
Côncava
7.248,73 kg
~ 16 mil dólares/ha
Preço médio do suco concentrado e congelado na Bolsa de Nova Iorque,
2007 (US$/t): 2223*
* Fonte: Centro de Estudos Avançados em Economia Aplicada
CEPEA ESALQ/USP
Cortez et al. (2011), Energia na agricultura
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Literatura consultada
Apostila
Análise Exploratória de Dados
- Estatística Multivariada –
Prof. Dr. Antonio Sérgio Ferraudo
Slide 48
Literatura consultada
*texto com hiperlink, clique sobre o nome para acessar
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Créditos
Coordenador: Prof. Dr. Gener Tadeu Pereira
Diagramação: Diego Silva Siqueira
Apoio: Equipe CSME
*texto com hiperlink, clique sobre o nome para acessar
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OBRIGADO!
www.csme.com.br
[email protected]
16-3209.2601