Produtividade da soja no Rio Grande do Sul estimada por meio de dados obtidos por satélites
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca |
Texto Completo: | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9106 |
Resumo: | A grande expansão da soja no estado do Rio Grande do Sul (RS) demanda informações atualizadas sobre a produtividade da cultura e a extensão dos danos meteorológicos ocorridos ao longo da safra. Os modelos matemáticos de estimativa da produtividade baseados na resposta das culturas aos fatores meteorológicos são uma importante ferramenta na obtenção dessas informações. Entretanto, sua utilização sobre grandes regiões é dificultada pela pouca disponibilidade de dados meteorológicos, função da distribuição esparsa das estações de medição para boa parte do território nacional. Assim, este trabalho objetivou testar um modelo de monitoramento e estimativa da produtividade agrícola da soja para o RS em um Sistema de Informações Geográficas (SIG), a partir de dados meteorológicos e espectrais obtidos majoritariamente através de sensores orbitais. Utilizou-se o modelo de Doorenbos e Kassam (1979) com dados de precipitação estimados pelo sistema Global Precipitation Measurement (GPM), de umidade relativa do ar estimados pelo sensor AIRS e de temperatura do ar estimados a partir dos dados de temperatura de superfície oriundos do sensor MODIS, além de dados de velocidade do vento e insolação obtidos por estações meteorológicas, para as safras de 2016 a 2018. Os dados meteorológicos estimados foram primeiramente comparados aos observados por estações meteorológicas convencionais. Então, devido as diferentes características edafoclimáticas, subdividiu-se o RS nas porções norte e sul, ajustando-se o modelo distintamente em cada região. Para todo o RS, aplicou-se o modelo com valores de Índice de Área Foliar (IAF) obtidos em literatura (Modelo Agrometeorológico - MA). Já para a porção norte, utilizaram-se ainda valores de IAF estimados pelo Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) do sensor MODIS (Modelo Agrometeorológico Espectral - ME), além de um mapa contendo as áreas de soja produzido via imagens do sensor MODIS para ambos os modelos. Os valores de produtividade modelados foram comparados aos dados oficiais disponibilizados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), em nível de microrregião, pelo teste de Kolmogorov-Smirnov (KS), para =5%. Para o monitoramento espaço-temporal da produtividade, utilizou-se o Índice de Penalização (IP). O viés observado para os dados de precipitação do GPM (5,33 mm), de umidade relativa do ar oriundos do sensor AIRS (de -3,30 a 4,43%) e de temperatura do ar estimados a partir do sensor MODIS (-0,3°C) foram considerados satisfatórios para sua utilização no modelo. Quando aplicado para todo o RS, não se observaram diferenças significativas entre os valores de produtividade oriundos do MA frente aos do IBGE, para todas as safras. Para a porção norte, observaram-se diferenças significativas entre os dados estimados pelos MA e ME frente aos do IBGE apenas para a safra 2016. Com relação ao IP, a porção norte foi pouco penalizada, à exceção de IPs de 0,7 a 0,8 observados na região Oeste, na safra 2018. Já a porção sul foi bastante penalizada, sendo as fronteiras sul e sudoeste as regiões mais prejudicadas, com IPs de 0,1 e 0,2, na safra 2018. Em suma, o modelo proposto mostrou ser uma eficiente ferramenta de auxílio para monitorar e estimar a produtividade da soja no RS. |
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2023-02-24T14:33:04Z2023-02-242023-02-24T14:33:04Z2021-02-18LEMOS, Gabriel da Silva. Produtividade da soja no Rio Grande do Sul estimada por meio de dados obtidos por satélites. 2021. 131 f. Tese (Doutorado em Manejo e Conservação do Solo e da Água) – Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2021.http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9106A grande expansão da soja no estado do Rio Grande do Sul (RS) demanda informações atualizadas sobre a produtividade da cultura e a extensão dos danos meteorológicos ocorridos ao longo da safra. Os modelos matemáticos de estimativa da produtividade baseados na resposta das culturas aos fatores meteorológicos são uma importante ferramenta na obtenção dessas informações. Entretanto, sua utilização sobre grandes regiões é dificultada pela pouca disponibilidade de dados meteorológicos, função da distribuição esparsa das estações de medição para boa parte do território nacional. Assim, este trabalho objetivou testar um modelo de monitoramento e estimativa da produtividade agrícola da soja para o RS em um Sistema de Informações Geográficas (SIG), a partir de dados meteorológicos e espectrais obtidos majoritariamente através de sensores orbitais. Utilizou-se o modelo de Doorenbos e Kassam (1979) com dados de precipitação estimados pelo sistema Global Precipitation Measurement (GPM), de umidade relativa do ar estimados pelo sensor AIRS e de temperatura do ar estimados a partir dos dados de temperatura de superfície oriundos do sensor MODIS, além de dados de velocidade do vento e insolação obtidos por estações meteorológicas, para as safras de 2016 a 2018. Os dados meteorológicos estimados foram primeiramente comparados aos observados por estações meteorológicas convencionais. Então, devido as diferentes características edafoclimáticas, subdividiu-se o RS nas porções norte e sul, ajustando-se o modelo distintamente em cada região. Para todo o RS, aplicou-se o modelo com valores de Índice de Área Foliar (IAF) obtidos em literatura (Modelo Agrometeorológico - MA). Já para a porção norte, utilizaram-se ainda valores de IAF estimados pelo Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) do sensor MODIS (Modelo Agrometeorológico Espectral - ME), além de um mapa contendo as áreas de soja produzido via imagens do sensor MODIS para ambos os modelos. Os valores de produtividade modelados foram comparados aos dados oficiais disponibilizados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), em nível de microrregião, pelo teste de Kolmogorov-Smirnov (KS), para =5%. Para o monitoramento espaço-temporal da produtividade, utilizou-se o Índice de Penalização (IP). O viés observado para os dados de precipitação do GPM (5,33 mm), de umidade relativa do ar oriundos do sensor AIRS (de -3,30 a 4,43%) e de temperatura do ar estimados a partir do sensor MODIS (-0,3°C) foram considerados satisfatórios para sua utilização no modelo. Quando aplicado para todo o RS, não se observaram diferenças significativas entre os valores de produtividade oriundos do MA frente aos do IBGE, para todas as safras. Para a porção norte, observaram-se diferenças significativas entre os dados estimados pelos MA e ME frente aos do IBGE apenas para a safra 2016. Com relação ao IP, a porção norte foi pouco penalizada, à exceção de IPs de 0,7 a 0,8 observados na região Oeste, na safra 2018. Já a porção sul foi bastante penalizada, sendo as fronteiras sul e sudoeste as regiões mais prejudicadas, com IPs de 0,1 e 0,2, na safra 2018. Em suma, o modelo proposto mostrou ser uma eficiente ferramenta de auxílio para monitorar e estimar a produtividade da soja no RS.The great soybean expansion in Rio Grande do Sul State (RS), Brazil, demands updated information regarding the crop grain yield as well as the extent of meteorological damage occurred during the season. Mathematical models used to estimate grain yield based on crop response to meteorological factors are an important tool in obtaining this information. However, its use over large regions is hampered by the limited availability of meteorological data, due to the sparse distribution of in situ weather measurement stations over a large part of the national territory. Thus, this work aimed to test a model to monitor and estimate soybean grain yield in RS coupled in a Geographic Information System (GIS), based on spectral and meteorological data obtained mainly through orbital sensors. To estimate soybean grain yield from 2016 to 2018 crop seasons the model proposed by Doorenbos and Kassam (1979) was used with rainfall data from the Global Precipitation Measurement (GPM) system, relative air humidity from the AIRS sensor and air temperature estimated from surface temperature data from MODIS sensor, along with wind speed and insolation data obtained by weather stations. We first compared estimated meteorological data from GPM, AIRS and MODIS to those observed from weather stations. Then, due to the different edaphoclimatic characteristics, we subdivided the RS into north and south portions, so that the model was distinctly adjusted between these regions. Moreover, for the entire RS we used Leaf Area Index (LAI) data obtained from literature (Agrometeorological Model - MA). For the North portion, we also used LAI values estimated by the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) (Agrometeorological-Spectral Model - ME) and a soybean cropped map obtained from MODIS images for both MA and ME models. Modeled grain yield data were compared with the official ones provided by the Brazilian Institute for Geography and Statistics (IBGE), in micro-region level, using the Kolmogorov-Smirnov (KS) test for =5%. For the spatio-temporal yield monitoring, we used the Penalty Index (IP). The observed bias we observed for rainfall data from GPM (5.33 mm), relative air humidity data from AIRS sensor (from - 3.30 to 4.43%) and air temperature data from MODIS sensor (-0.3°C) was suitable to their use in the estimation model. When applied to the entire RS, no significant difference was observed between MA data and those provided by the IBGE. For the north portion, we observed significant difference between MA and ME data compared to those provided by IBGE only for the 2016 crop season. Regarding the IP, the north portion was barely penalized, with the exception of IPs from 0.7 to 0.8, mainly in the West region in 2018 crop season. The south portion was very penalized, with the south and southwest borders the most affected regions, with IPs of 0.1 and 0.2 in the 2018 crop season. Overall, the proposed model showed to be a useful aid tool to monitor and estimate soybean grain yield in RS.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de PelotasPrograma de Pós-Graduação em Manejo e Conservação do Solo e da ÁguaUFPelBrasilFaculdade de Agronomia Eliseu MacielCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLO::MANEJO E CONSERVACAO DO SOLOAgronomiaMonitoramento agrícolaEstatísticas agrícolasModelagem agrometeorológicaSensor MODISSistemas de Informação GeográficaProdutividade da soja no Rio Grande do Sul estimada por meio de dados obtidos por satélitesSoybean yield in Rio Grande do Sul estimated through data obtained by satellitesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://lattes.cnpq.br/5758119258015164http://lattes.cnpq.br/5373631394883825Rizzi, RodrigoLemos, Gabriel da Silvainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPel - Guaiacainstname:Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)instacron:UFPELTEXTtese_gabriel_da_silva_lemos.pdf.txttese_gabriel_da_silva_lemos.pdf.txtExtracted texttext/plain219700http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9106/6/tese_gabriel_da_silva_lemos.pdf.txt6261be04a7c43585a3de5a9621baf831MD56open accessTHUMBNAILtese_gabriel_da_silva_lemos.pdf.jpgtese_gabriel_da_silva_lemos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1219http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9106/7/tese_gabriel_da_silva_lemos.pdf.jpg6300174ae6323b36574e3b7f3d1cf2c6MD57open accessORIGINALtese_gabriel_da_silva_lemos.pdftese_gabriel_da_silva_lemos.pdfapplication/pdf3883514http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9106/1/tese_gabriel_da_silva_lemos.pdf046c5147cbfe40e575ab6fc2e55a8e49MD51open accessCC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9106/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52open accesslicense_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9106/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53open accesslicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9106/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-867http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/9106/5/license.txtfbd6c74465857056e3ca572d7586661bMD55open accessprefix/91062023-07-13 05:52:52.442open accessoai:guaiaca.ufpel.edu.br:prefix/9106VG9kb3Mgb3MgaXRlbnMgZGVzc2EgY29tdW5pZGFkZSBzZWd1ZW0gYSBsaWNlbsOnYSBDcmVhdGl2ZSBDb21tb25zLg==Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufpel.edu.br/oai/requestrippel@ufpel.edu.br || repositorio@ufpel.edu.br || aline.batista@ufpel.edu.bropendoar:2023-07-13T08:52:52Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca - Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)false |
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