Estimativa da produtividade e estado nutricional da cultura do algodão irrigado via técnicas de sensoriamento remoto.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: BRANDÃO, Ziany Neiva.
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8472
Resumo: Técnicas de sensoriamento remoto são alternativas rápidas e econômicas para avaliações precisas do estado nutricional de uma cultura, sendo valiosas no gerenciamento do algodoeiro (Gossypium hirsutum L.) para garantir alta produtividade. Nesse sentido, foi instalado um experimento em campo no município de Apodi, RN, com o objetivo de estimar a produtividade e o estado nutricional do algodoeiro irrigado em relação a fertilização nitrogenada e fosfatada, utilizando variáveis biofísicas obtidas através de técnicas de sensoriamento remoto com dados multiespectrais e de espectrorradiometria de campo, proporcionando subsidios para recomendação da adubação nitrogenada. Adotou-se delineamento experimental de blocos ao acaso com 3 repetições. Os tratamentos foram constituídos por quatro doses de nitrogênio (0, 90, 180 e 270 kg ha'1), quatro doses de fosforo (0, 120, 240 e 360 kg ha'1) e quatro épocas de avaliação (40, 60, 80 e 100 dias apos a emergência (DAE)). Nas parcelas estudou-se os efeitos das doses de N e P, e nas subparcelas os efeitos das épocas de avaliação. A observação da resposta espectral do algodoeiro foi realizada em campo através de um espectrorradiômetro portátil, operando na faixa de 350 a 1100 nm aos 60, 80 e 100 DAE. Foram também utilizadas três imagens multiespectrais do Mapeador Temático do satélite Landsat 5, obtidas nos dias 01/11/2008, 17/11/2008 e 19/12/2008. Adicionalmente, foram determinados o conteúdo de clorofila, os teores foliares de N e P, indice SPAD, indice de area foliar, altura de plantas, produção da fitomassa e produtividade do algodoeiro, bem como foram utilizados dados da estação meteorológica instalada no local do experimento (5°37'19" S e 37°49'06" W). O estadio de pleno florescimento se apresentou como a melhor época para estimativa das variáveis biofísicas através dos índices de vegetação obtidos tanto por espectrorradiômetria de campo como por imagens de satélite. Os dados adquiridos através do espectrorradiômetro portatil possibilitaram a obtenção de modelos matemáticos para todos os índices de vegetação (IVs) usados na avaliação do estado nutricional e vigor das plantas de algodão. O índice de vegetação com melhor desempenho em resposta a adubação nitrogenada foi o MTVI2, atingindo seu valor máximo quando se aplicou a dose de 250 kg ha"1 de N. E possível a estimativa do IAF e da produção de fitomassa do algodoeiro usando indices espectrais obtidos por espectrorradiometria de campo com alto grau de precisão, tendo sido observados altos indices de correlação entre os IVs e as características biofísicas do algodoeiro, com significância a 1% pelo teste t. Para predizer o IAF tanto na época de pleno florescimento, quanto aos 100 DAE, o índice de vegetação que melhor se ajustou ao modelo matemático foi o NDVI, confirmando seu potencial como bom estimador das condições gerais da cultura e da densidade da cobertura vegetada. A produção de fitomassa pode ser estimada em campo através do NDVI, do SAVI ou do TVI, que apresentaram bom desempenho aos 60 e 80 DAE, uma vez que o NDVI pode ser usado como o melhor preditor em todos os estádios fenológicos. tendo apresentado elevado grau de precisão. Por outro lado, os dados multiespectrais do possibilitaram a predição do IAF através dos indices de vegetação, tendo sido constatados elevados coeficientes de correlação, mostrando que a metodologia e adequada a estimativa dessa variável biofísica desde o inicio da floração ate o pleno florescimento do algodoeiro. O MSAVI e o MTVI2 se apresentaram como os melhores indices para predição do IAF em estádios fenológicos menos avangados, enquanto que o NDVI e o TVI mostraram melhor desempenho no estadio de pleno florescimento. A produção de fitomassa pode ser estimada através do modelo de Monteith (1972), se realizada no estadio de pleno florescimento do algodoeiro, ou pode tambem ser estimada no inicio da floração através de equação preditiva obtida com o NDVI que apresentou o melhor desempenho para esse fim. Os índices de vegetação obtidos através das imagens de satélite apresentaram desempenhos similares aos observados por espectrorradiometria de campo na predição da produção de fitomassa do algodoeiro, tendo a espectrorradiometria de campo a vantagem ser mais flexível nas datas de avaliação, bem como pode ser utilizada por tratamento, oferecendo melhor precisão para áreas menores. Adicionalmente, foi observado que os IVs obtidos através do espectrorradiometro portátil apresentaram melhores correlações para predição do IAF do que aqueles indices obtidos atraves das imagens de satelite, em quaisquer das epocas de avaliação. A produtividade estimada, tanto com o IAF como com a produção de fitomassa obtidos atraves das imagens do Landsat 5, apresentaram altas correlações com esses parametros aos 80 DAE, mostrando a adequação do modelo CASA para esse fim. Os resultados mostram que tanto a espectrorradiometria de campo quanto os dados multiespectrais do satelite sao adequados para obtenção das variaveis biofisicas, sendo uteis para avaliação do estado nutricional e do vigor do algodoeiro, viabilizando a correção de possiveis deficiencias de nitrogenio na cultura, com restauração total ou parcial da sua produtividade, usando doses suplementares delimitadas a partir do indice SPAD entre os 40 e 90 dias apos a emergencia aplicadas via fertirrigação.
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Nesse sentido, foi instalado um experimento em campo no município de Apodi, RN, com o objetivo de estimar a produtividade e o estado nutricional do algodoeiro irrigado em relação a fertilização nitrogenada e fosfatada, utilizando variáveis biofísicas obtidas através de técnicas de sensoriamento remoto com dados multiespectrais e de espectrorradiometria de campo, proporcionando subsidios para recomendação da adubação nitrogenada. Adotou-se delineamento experimental de blocos ao acaso com 3 repetições. Os tratamentos foram constituídos por quatro doses de nitrogênio (0, 90, 180 e 270 kg ha'1), quatro doses de fosforo (0, 120, 240 e 360 kg ha'1) e quatro épocas de avaliação (40, 60, 80 e 100 dias apos a emergência (DAE)). Nas parcelas estudou-se os efeitos das doses de N e P, e nas subparcelas os efeitos das épocas de avaliação. A observação da resposta espectral do algodoeiro foi realizada em campo através de um espectrorradiômetro portátil, operando na faixa de 350 a 1100 nm aos 60, 80 e 100 DAE. Foram também utilizadas três imagens multiespectrais do Mapeador Temático do satélite Landsat 5, obtidas nos dias 01/11/2008, 17/11/2008 e 19/12/2008. Adicionalmente, foram determinados o conteúdo de clorofila, os teores foliares de N e P, indice SPAD, indice de area foliar, altura de plantas, produção da fitomassa e produtividade do algodoeiro, bem como foram utilizados dados da estação meteorológica instalada no local do experimento (5°37'19" S e 37°49'06" W). O estadio de pleno florescimento se apresentou como a melhor época para estimativa das variáveis biofísicas através dos índices de vegetação obtidos tanto por espectrorradiômetria de campo como por imagens de satélite. Os dados adquiridos através do espectrorradiômetro portatil possibilitaram a obtenção de modelos matemáticos para todos os índices de vegetação (IVs) usados na avaliação do estado nutricional e vigor das plantas de algodão. O índice de vegetação com melhor desempenho em resposta a adubação nitrogenada foi o MTVI2, atingindo seu valor máximo quando se aplicou a dose de 250 kg ha"1 de N. E possível a estimativa do IAF e da produção de fitomassa do algodoeiro usando indices espectrais obtidos por espectrorradiometria de campo com alto grau de precisão, tendo sido observados altos indices de correlação entre os IVs e as características biofísicas do algodoeiro, com significância a 1% pelo teste t. Para predizer o IAF tanto na época de pleno florescimento, quanto aos 100 DAE, o índice de vegetação que melhor se ajustou ao modelo matemático foi o NDVI, confirmando seu potencial como bom estimador das condições gerais da cultura e da densidade da cobertura vegetada. A produção de fitomassa pode ser estimada em campo através do NDVI, do SAVI ou do TVI, que apresentaram bom desempenho aos 60 e 80 DAE, uma vez que o NDVI pode ser usado como o melhor preditor em todos os estádios fenológicos. tendo apresentado elevado grau de precisão. Por outro lado, os dados multiespectrais do possibilitaram a predição do IAF através dos indices de vegetação, tendo sido constatados elevados coeficientes de correlação, mostrando que a metodologia e adequada a estimativa dessa variável biofísica desde o inicio da floração ate o pleno florescimento do algodoeiro. O MSAVI e o MTVI2 se apresentaram como os melhores indices para predição do IAF em estádios fenológicos menos avangados, enquanto que o NDVI e o TVI mostraram melhor desempenho no estadio de pleno florescimento. A produção de fitomassa pode ser estimada através do modelo de Monteith (1972), se realizada no estadio de pleno florescimento do algodoeiro, ou pode tambem ser estimada no inicio da floração através de equação preditiva obtida com o NDVI que apresentou o melhor desempenho para esse fim. Os índices de vegetação obtidos através das imagens de satélite apresentaram desempenhos similares aos observados por espectrorradiometria de campo na predição da produção de fitomassa do algodoeiro, tendo a espectrorradiometria de campo a vantagem ser mais flexível nas datas de avaliação, bem como pode ser utilizada por tratamento, oferecendo melhor precisão para áreas menores. Adicionalmente, foi observado que os IVs obtidos através do espectrorradiometro portátil apresentaram melhores correlações para predição do IAF do que aqueles indices obtidos atraves das imagens de satelite, em quaisquer das epocas de avaliação. A produtividade estimada, tanto com o IAF como com a produção de fitomassa obtidos atraves das imagens do Landsat 5, apresentaram altas correlações com esses parametros aos 80 DAE, mostrando a adequação do modelo CASA para esse fim. Os resultados mostram que tanto a espectrorradiometria de campo quanto os dados multiespectrais do satelite sao adequados para obtenção das variaveis biofisicas, sendo uteis para avaliação do estado nutricional e do vigor do algodoeiro, viabilizando a correção de possiveis deficiencias de nitrogenio na cultura, com restauração total ou parcial da sua produtividade, usando doses suplementares delimitadas a partir do indice SPAD entre os 40 e 90 dias apos a emergencia aplicadas via fertirrigação.Remote sensing techniques are a fast and inexpensive alternative to accurate assessments of nutritional status of a culture, and became valuable in cotton (Gossypium hirsutum L.) management to ensure high yield. In this sense, a field experiment was carried out in Apodi county, RN, Brazil, in order to estimate the lint yield and nutritional status of irrigated cotton regarding to nitrogen and phosphorous fertilization, using biophysical variables obtained through remote sensing techniques with data from a portable spectroradiometer and multispectral data from TM Landsat 5, providing ways to the recommendation of nitrogen fertilization. It was used a Randomized Block Design with 3 replications. The treatments included four N rates (0, 90, 180 and 270 kg ha"1) and four P205 rates (0, 120, 240 and 360 kg ha"1), and four assessment seasons, (40, 60, 80, 100 DAE). It was studied the effects of N and P combinations in the plots and the effects of assessment seasons in the subplots. The cotton spectral response was evaluated in the field by means of a portable spectroradiometer operating in the range of 350 to 1100 nm at 60, 80 and 100 DAE. Three multispectral images from Thematic Mapper of Landsat 5 were used, obtained in the days 01/11/2008, 17/11/2008 and 19/12/2008. Additionally, it has been determined the leaf chlorophyll content, N and P leaf content, SPAD indices, leaf area index, plant height, phytomass production of cotton plant and lint yield, as well as it was used meteorological data from the station installed in the experimental field (5°37'19" S and 37°49'06" W). The full flowering stage is the best time to estimate the biophysical variables by means of the vegetation indices obtained by both satellite imagery and data from the portable spectroradiometer. With the acquired data through the spectroradiometer it is possible to obtain mathematical models for all vegetation indices (IVs) used to evaluate the nutritional status and cotton plant vigor. The vegetation index with best performance in response to nitrogen fertilization was MTVI2, reaching its maximum value when applied 250 kg ha"1 of N. It is possible to estimate LAI and cotton phytomass yield using spectral indices obtained by spectroradiometer data with high accuracy. It has been observed high correlation coefficients between the IVs and the biophysical characteristics of cotton with significance at 1% by t test. In order to predict the IAF at the full flowering stage or at 100 DAE, the vegetation index with best fit was the NDVI, confirming its potential as a good estimator of the crop general conditions and canopy density. Phytomass production can be estimated in field by the NDVI, SAVI or the TVI with a good performance at 60 and 80 DAE, since the NDVI can be used as the best predictor in all growth stages, providing high accuracy. Furthermore, the multispectral data from TM Landsat 5 enabled the prediction of LAI through the vegetation indices with high correlation coefficients, showing that the method is suitable for the estimation of biophysical variables since the early flowering stage up to the complete flowering stage. MSAVI and MTVI2 were the best indices for predicting LAI at the early growth stages, while NDVI and TVI showed better performance in the full flowering stage. Phytomass production can be estimated by the model of Monteith (1972), if done during the full flowering stage of cotton or can also be estimated at the early flowering stage through the predictive model obtained with the NDVI, which showed the best performance for this purpose. The vegetation indices obtained from satellite images showed performance similar to those observed by field spectroradiometry in predicting the phytomass production of cotton, where the spectroradiometry has the advantage to be more flexible to schedule the assessment, as well as can be used for each treatment, providing better accuracy for smaller areas. Furthermore, it was observed that the IVs obtained from portable spectroradiometer exhibited better correlation to predict LAI than those indices acquired through satellite images in any of the evaluation phases. The lint yield estimated by the IAF or the phytomass production data acquired from satellite images were highly correlated with these parameters at 80 DAE, showing the capability of the CASA model for that purpose. The results show that both the field spectroradiometry and multispectral satellite data are adequate to obtain the biophysical variables and are useful for evaluating the status and vigor of cotton, making it possible for the correction of crop nitrogen deficiency, with full or partially yield recovering, using supplemental doses bounded by the SPAD index between 40 and 90 days after emergence applied through irrigation.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Tecnologia e Recursos Naturais - CTRNPÓS-GRADUAÇÃO EM RECURSOS NATURAISUFCGSILVA, Bernardo Barbosa da.BELTRÃO, Napoleão Esberard de Macêdo.SILVA, B. B.BELTRÃO, N. E. M.http://lattes.cnpq.br/8285693170429747http://lattes.cnpq.br/6272315867990294FONTANA, Denise Cybis.AZEVEDO, Pedro Vieira de.BARBOSA, Marx Prestes.BRANDÃO, Ziany Neiva.2009-12-112019-10-24T20:02:57Z2019-10-242019-10-24T20:02:57Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8472BRANDÃO, Ziany Neiva. Estimativa da produtividade e estado nutricional da cultura do algodão irrigado via técnicas de sensoriamento remoto. 2009. 152f. (Tese de Doutorado em Recursos Naturais), Programa de Pós-graduação em Recursos Naturais, Centro de Tecnologias e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba – Brasil, 2009. 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Nas parcelas estudou-se os efeitos das doses de N e P, e nas subparcelas os efeitos das épocas de avaliação. A observação da resposta espectral do algodoeiro foi realizada em campo através de um espectrorradiômetro portátil, operando na faixa de 350 a 1100 nm aos 60, 80 e 100 DAE. Foram também utilizadas três imagens multiespectrais do Mapeador Temático do satélite Landsat 5, obtidas nos dias 01/11/2008, 17/11/2008 e 19/12/2008. Adicionalmente, foram determinados o conteúdo de clorofila, os teores foliares de N e P, indice SPAD, indice de area foliar, altura de plantas, produção da fitomassa e produtividade do algodoeiro, bem como foram utilizados dados da estação meteorológica instalada no local do experimento (5°37'19" S e 37°49'06" W). O estadio de pleno florescimento se apresentou como a melhor época para estimativa das variáveis biofísicas através dos índices de vegetação obtidos tanto por espectrorradiômetria de campo como por imagens de satélite. Os dados adquiridos através do espectrorradiômetro portatil possibilitaram a obtenção de modelos matemáticos para todos os índices de vegetação (IVs) usados na avaliação do estado nutricional e vigor das plantas de algodão. O índice de vegetação com melhor desempenho em resposta a adubação nitrogenada foi o MTVI2, atingindo seu valor máximo quando se aplicou a dose de 250 kg ha"1 de N. E possível a estimativa do IAF e da produção de fitomassa do algodoeiro usando indices espectrais obtidos por espectrorradiometria de campo com alto grau de precisão, tendo sido observados altos indices de correlação entre os IVs e as características biofísicas do algodoeiro, com significância a 1% pelo teste t. Para predizer o IAF tanto na época de pleno florescimento, quanto aos 100 DAE, o índice de vegetação que melhor se ajustou ao modelo matemático foi o NDVI, confirmando seu potencial como bom estimador das condições gerais da cultura e da densidade da cobertura vegetada. A produção de fitomassa pode ser estimada em campo através do NDVI, do SAVI ou do TVI, que apresentaram bom desempenho aos 60 e 80 DAE, uma vez que o NDVI pode ser usado como o melhor preditor em todos os estádios fenológicos. tendo apresentado elevado grau de precisão. Por outro lado, os dados multiespectrais do possibilitaram a predição do IAF através dos indices de vegetação, tendo sido constatados elevados coeficientes de correlação, mostrando que a metodologia e adequada a estimativa dessa variável biofísica desde o inicio da floração ate o pleno florescimento do algodoeiro. O MSAVI e o MTVI2 se apresentaram como os melhores indices para predição do IAF em estádios fenológicos menos avangados, enquanto que o NDVI e o TVI mostraram melhor desempenho no estadio de pleno florescimento. 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A produtividade estimada, tanto com o IAF como com a produção de fitomassa obtidos atraves das imagens do Landsat 5, apresentaram altas correlações com esses parametros aos 80 DAE, mostrando a adequação do modelo CASA para esse fim. Os resultados mostram que tanto a espectrorradiometria de campo quanto os dados multiespectrais do satelite sao adequados para obtenção das variaveis biofisicas, sendo uteis para avaliação do estado nutricional e do vigor do algodoeiro, viabilizando a correção de possiveis deficiencias de nitrogenio na cultura, com restauração total ou parcial da sua produtividade, usando doses suplementares delimitadas a partir do indice SPAD entre os 40 e 90 dias apos a emergencia aplicadas via fertirrigação.
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BRANDÃO, Ziany Neiva. Estimativa da produtividade e estado nutricional da cultura do algodão irrigado via técnicas de sensoriamento remoto. 2009. 152f. (Tese de Doutorado em Recursos Naturais), Programa de Pós-graduação em Recursos Naturais, Centro de Tecnologias e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba – Brasil, 2009. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8472
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