Dissertação
Caracterização e determinação da eficiência em sistema agrícola de cultivo de soja por meio de análise envoltória de dados e métodos multivariados
Registro en:
TEIXEIRA, Salathiel Antunes. Caracterização e determinação da eficiência em sistema agrícola de cultivo de soja por meio de análise envoltória de dados e métodos multivariados. 2020. Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2020.
Autor
Teixeira, Salathiel Antunes
Institución
Resumen
The development of analysis and management techniques is important. Even if the aim of this
work is centered on an energy analysis of a production system, the techniques explored here
can be applied in other circumstances. The general objective of the work was to characterize
and compare the efficiency of a group of farmers in the region of Boa Esperança, state of Paraná,
in the soybean production system using data envelopment analysis and multivariate methods
from the perspective of the energy used in the system. The data referring to the amounts of
energy used and produced in the systems were converted into energy equivalents per unit of
area to perform the energy balance. Then, a bibliographic review on data envelopment analysis
(DEA) was carried out. Subsequently, to obtain efficiency values, DEA was used in the set of
data obtained from the 27 producers in the 2014/2015, 2015/2016 and 2016/2017 seasons.
Multivariate analysis of variance, discriminant logistic regression and clustering analysis in the
plane of the principal components were used to verify differences between efficiency classes
and clustering pattern considering the different variables. In multivariate analyzes the variables
were: 1.productivity, 2.pesticides (fungicides, herbicides, insecticides, adjuvants and spreaders
oils), 3.nutrients (N, K2O, P2O5 and micronutrients), 4.seeds and 5.operational (labor,
machinery and fuel). The energy balance in production was positive considering the average of
27 producers in three seasons. The total energy used in the production of soybeans was
40,888.98 MJ ha-1. A balance of 53,634.69 MJ ha-1 was found, debiting equivalent energy
expenditures from energy equivalent productivity. The ratio between the totals of output and
inputs was 2.31. It was found in a mathematical approach that it is possible to obtain efficiency
values by building relative efficiency values between elements of a group of decision making
units (DMU’s). Using DEA with input orientation in the 27 soybean producers in the
2014/2015, 2015/2016 and 2016/2017 harvests, the maximum efficiency value was 100% and
the lowest value was 71.37%. Two classes were defined: “efficient” and “inefficient”. The mean
vectors associated with the “efficient” and “inefficient” classes show a significant difference
by the Wilks Lambda test at the level of 5% according to the multivariate analysis of variance.
Simultaneous intervals with at least 95% confidence estimated by the Bonferroni method for
the difference between the mean vectors indicate that the means of the “operational” and
“productivity” variables are different. The estimated logistic regression was able to distinguish
between the “efficient” and “inefficient” classes in more than 75% of the total cases evaluated.
In the clustering analysis by principal components, three clusters were identified considering
the average of clusters. The balance between energy cost and productivity per unit area
characterizes cluster 1. Cluster 2 is characterized on average by productivity values in low
energy equivalents and high expenditure of energy equivalents with pesticides and operational.
Cluster 3 has efficient and inefficient DMU’s. The DMU's in this group have high (low)
productivity associated with high (low) energy expenditures. O desenvolvimento de técnicas de análise e gestão é importante. Mesmo que o alvo deste trabalho
esteja centrado em uma análise energética de um sistema de produção as técnicas aqui exploradas
podem ser aplicadas em outras circunstâncias. O objetivo geral do trabalho foi caracterizar e comparar
a eficiência de um grupo de produtores da região de Boa Esperança, estado do Paraná, no sistema de
produção da cultura da soja utilizando a análise envoltória de dados e métodos multivariados sob a
óptica da energia empregada no sistema. Os dados referentes a quantidades de energia utilizados e
produzidos no sistemas foram convertidos em equivalentes de energia por unidade de área para
realização do balanço de energia. Em seguida foi realizada revisão bibliográfica sobre a análise
envoltória de dados (DEA – data envelopment analysis). Posteriormente, para obter valores de
eficiência, foi utilizada a DEA no conjunto de dados obtidos junto aos 27 produtores nas safras
2014/2015, 2015/2016 e 2016/2017. A análise multivariada de variância, regressão logística
discriminante e análise de agrupamento no plano das componentes principais foram utilizadas para
verificar diferenças entre classes de eficiência e padrão de agrupamentos considerando as diferentes
variáveis. Nas análises multivariadas as variáveis foram: 1.produtividade, 2.pesticidas (fungicidas,
herbicidas, inseticidas, adjuvantes e espalhantes), 3.nutrientes (N, K2O, P2O5 e micronutrientes),
4.sementes e 5.operacionais (mão-de-obra, máquinas e combustível). O balanço de energia na
produção foi positivo considerando a média dos 27 produtores em três safras. O total de energia
empregada na produção de soja foi de 40.888,98 MJ ha-1. Foi constatado um saldo de 53.634,69 MJ
ha-1 debitando da produtividade equivalente em energia os gastos equivalentes em energia. A razão
entre os totais de saída e entradas foi de 2,31. Verificou-se em uma abordagem matemática que é
possível obter valores de eficiência construindo valores de eficiência relativa entre elementos de um
grupo de unidades formadoras de decisão (DMU’s – decision making units). Utilizando DEA com
orientação para entradas nos 27 produtores de soja nas safras 2014/2015, 2015/2016 e 2016/2017 o
máximo valor de eficiência foi de 100 % e o menor valor foi de 71,37 %. Foram definidas duas
classes: “eficientes” e “ineficientes”. Os vetores de médias associados as classes “eficientes” e
“ineficientes” apresentam diferença significativa pelo teste Lambda de Wilks ao nível de 5% segundo
a análise multivariada de variância. Intervalos simultâneos com pelo menos 95% de confiança
estimados pelo método de Bonferroni para a diferença entre os vetores de médias indicam que as
médias das variáveis “operacionais” e “produtividade” são diferentes. A regressão logística estimada
foi capaz de realizar a distinção entre as classes “eficientes” e “ineficientes” em mais de 75% do total
dos casos avaliados. Na análise de agrupamentos por componentes principais foram identificados 3
agrupamentos considerando a média dos agrupamentos. O agrupamento 1 é caracterizado pelo
equilíbrio entre custo e produtividade de energia por unidade de área. O agrupamento 2 se caracteriza
em média por valores de produtividades em equivalentes em energia baixos e altos dispêndios de
equivalentes em energia com pesticidas e operacionais. O agrupamento 3 possui DMU’s eficientes e
ineficientes. As DMU’s deste grupo possuem altas (baixas) produtividades associadas a altos (baixos)
dispêndios de energia. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior