CARACTERIZAÇÃO E DELIMITAÇÃO DE CLASSES DE MANEJO DA FERTILIDADE DO SOLO UTILIZANDO ESPECTRORRADIOMETRIA Relatório Técnico Parcial

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1 CARACTERIZAÇÃO E DELIMITAÇÃO DE CLASSES DE MANEJO DA FERTILIDADE DO SOLO UTILIZANDO ESPECTRORRADIOMETRIA Relatório Técnico Parcial CURITIBANOS SC 30 DE MAIO DE 2014

2 CARACTERIZAÇÃO E DELIMITAÇÃO DE CLASSES DE MANEJO DA FERTILIDADE DO SOLO UTILIZANDO ESPECTRORRADIOMETRIA 1. RESPONSÁVEIS EDUARDO LEONEL BOTTEGA 1* ALEXANDRE TEN CATEN 2* *Professor. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Campus Universitário de Curitibanos. Rod. Ulysses Gaboardi, km 3, Faz. Pessegueirinho. Curitibanos/SC. CEP: Telefones: (48) ; Engenheiro Agrônomo, Mestre em Engenharia Agrícola, eduardo.bottega@ufsc.br 2 Engenheiro Agrônomo, Doutor em Ciência do Solo, alexandre.ten.caten@ufsc.br 2. COLABORADORES Amanda Carolina Marx Bacellar Kuiawski (Bolsista) Bruno Fellipe Bottega Boesing (Voluntário) José Lucas Safanelli (Voluntário) Lays Sartori (Voluntária) Ricardo Hiroshi Haramoto (Bolsista) 3. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS 3.1. Implantação da cultura da soja A semeadura da cultura da soja foi realizada no dia 29 de novembro de 2013 por meio da adoção do sistema de plantio direto. Anteriormente a implantação da cultura da soja a área experimental havia sido cultivada com aveia. A cultivar semeada foi a BMX Potência RR, na densidade de 16 sementes por metro linear. Foi utilizado o fertilizante mineral misto Serrana Turbo, formulação (NPK) com 11% de Ca, 4,3% de S, 0,03% de B e 0,1% de Zn. A dose aplicada foi de 350 kg ha -1 na linha de semeadura (adubação de base). A área foi dessecada após a colheita da cultura da aveia a fim de controlar as plantas daninhas presentes, em especial a Euphorbia heterophylla (Leiteiro). A semeadura da soja e detalhes da área (cobertura e relevo) estão representados na Figura 1. 2

3 Figura 1. Semeadura da cultura da soja na área de realização do experimento 3.2. Mensuração da espectrorradiometria do dossel As mensurações da resposta espectral da cultura tiveram início no mês de janeiro de A primeira mensuração foi realizada no dia , nesta ocasião a cultura se encontrava em estádio vegetativo V6 (sexto nó e quinto trifólio aberto). A segunda mensuração foi realizada no dia , momento em que a cultura estava em seu estádio reprodutivo R5, com vagens formadas iniciando o enchimento de grãos (canivete). A terceira e última leitura foi realizada no dia , neste momento a cultura apresentava-se no final de seu estádio reprodutivo (R5.5) com os grãos formados e iniciando a maturação fisiológica. O processo de mensuração da reflectância do dossel é representado na Figura 2. Figura 2. Mensuração da resposta espectral do dossel (soja em estádio V6). 3

4 3.3. Colheita de amostras para mapeamento da produtividade A coleta de amostras representativas da produtividade da cultura foram realizadas no dia Em 50 pontos amostrais geoespacializados na área experimental foram colhidas três linhas de um metro de comprimento, representativas de uma área equivalente à 1,5 m 2. As plantas colhidas foram armazenadas em bolsas devidamente identificadas. Posteriormente estas serão processadas (debulhadas e limpas) manualmente, no momento encontram-se armazenadas em ambiente coberto livre das intempéries climáticas. As amostras ainda não foram processadas em função do início do período de provas, onde o tempo vago dos bolsistas e colaboradores foi dedicado aos estudos Análises preliminares Até o presente momento foram calculados os índices de vegetação em função da resposta espectral do dossel mensurada nos três estádios de desenvolvimento da cultura. Estes índices foram submetidos à análise geoestatística, buscando detectar e existência de dependência espacial através do ajuste dos semivariogramas. Uma vez detectada a dependência espacial, mapas temáticos da distribuição espacial dos valores dos índices na área foram confeccionados Redação de trabalhos científicos Com os resultados preliminares, foram redigidos seis resumos expandidos. Destes, um já teve seu aceite confirmado e será apresentado no XXVI Congresso Brasileiro de Cartografia, que ocorrerá na cidade de Gramado/RS de 03 à Os outros cinco trabalhos foram submetidos para apresentação no Congresso Brasileiro de Agricultura de Precisão (ConBAP 2014), que será realizado na cidade de Estância de São Pedor/SP, entre os dias 14 à Os resumos seguem como documentação complementar. 4. RESULTADOS PRELIMINARES 4

5 4.1. Comportamento espectral da cultura da soja para os três estádios de desenvolvimento estudados Na Figura 3 estão representadas as curvas espectrais (média das leituras realizadas em toda a área) da cultura da soja para os três estádios de desenvolvimento estudados. Figura 3. Resposta espectral da cultura da soja para os três diferentes estádios de desenvolvimento estudados. Conforme apresentado na Figura 3, os três estádios de desenvolvimento da cultura apresentaram comportamento diferenciado, em especial nos intervalos de comprimento de onda de 550 nm (verde) e 750 nm (infravermelho próximo), o que era esperado, uma vez que, a reflectância na banda do verde é influenciada pelo teor de clorofila na planta e a banda do infra vermelho próximo pela reflectância da radiação eletromagnética por parte da estrutura celular da cultura. Na medida em que a cultura avança em seu ciclo de desenvolvimento, a quantidade de clorofila (pigmento) tende a diminuir, sendo os maiores valores observados para o estádio vegetativo e os menores para o estádio reprodutivo. Este comportamento influencia a reflectância da radiação eletromagnética representativa da banda do verde (550 nm). A reflectância do infravermelho próximo (750 nm) é influenciada pela estrutura celular da planta. Conforme a planta cresce e se desenvolve aumenta-se o número de 5

6 folhas e ramas e, consequentemente, a quantidade de estrutura celular. No estádio reprodutivo inicial a planta apresenta seu máximo de estrutura celular ativa, o que resulta na máxima reflectância do infravermelho próximo. Conforme a planta avança seu estado de maturação, ocorre a morte de estruturas celulares e, com isso, queda na reflectância do infravermelho próximo. Este comportamento é evidenciado na Figura 3, onde o pico de reflectância do infravermelho próximo é obtido quando a cultura se encontra em estádio reprodutivo R Análise da dependência espacial dos índices NDVI, RS, GNDVI, VARI, SAVI para os três estádios de desenvolvimento da cultura da soja estudados Estádio vegetativo V6 As mensurações da reflectância espectral da cultura em estádio vegetativo V6 e posterior cálculo dos índices de vegetação, demostraram haver dependência espacial dos índices RS e SAVI. Os índices de vegetação NDVI, GNDVI e VARI não apresentaram dependência espacial. Quando a dependência espacial não é detectada, o mapa temático que exibe a variabilidade espacial do atributo em análise não pode ser produzido, pois não se tem o ajuste de um modelo teórico que descreva a semivariância empírica dos dados, o que se faz necessário para realização de estimativas de valores em locais não amostrados. A não detecção da variabilidade espacial está associada a dois motivos: 1) A dependência espacial não existe ou 2) A quantidade de pontos amostrais utilizados não foi suficiente para detectá-la. No presente estudo, considerando que dois dos índices estudados apresentaram dependência espacial, o motivo 2 pode ser descartado. O modelo Esférico foi o que melhor descreveu o comportamento espacial dos índices RS e SAVI. Na Figura 4 são apresentados os modelos geoestatísticos que descrevem a variabilidade espacial dos índices RS e SAVI, os gráficos de validação cruzada e os mapas temáticos de distribuição espacial. 6

7 A B SAVI RS C Figura 4. Modelos geoestatísticos (A); Gráfico de validação cruzada (B) e Mapas temáticos (C) para análise de dependência espacial dos índices de vegetação RS e SAVI Estádio reprodutivo R5 Para o estádio reprodutivo R5, foi detectada dependência espacial para os índices de vegetação NDVI, GNDVI, RS e SAVI. O índice VARI novamente não apresentou dependência espacial. O aparecimento de dependência espacial neste estádio (reprodutivo) demostra que, no decorrer do desenvolvimento da cultura, alguns fatores afetaram de forma diferenciada determinadas regiões do campo produtivo, provocando 7

8 variações nas plantas que foram detectadas pela mensuração da reflectância. Em análise futura, será verificado se esta dependência apresenta relação com a produtividade da área. Somente o índice de vegetação NDVI apresentou ajuste de modelo Exponencial, para os demais, o modelo Esférico foi o que melhor descreveu a variabilidade espacial. Na Figura 5 são apresentados os modelos geoestatísticos que descrevem a variabilidade espacial dos índices NDVI, GNDVI, RS e SAVI, os gráficos de validação cruzada e os mapas temáticos de distribuição espacial. A 8

9 B C Figura 5. Modelos geoestatísticos (A); Gráfico de validação cruzada (B) e Mapas temáticos (C) para análise de dependência espacial dos índices de vegetação RS, NDVI, GNDVI e SAVI Estádio reprodutivo R5.5 No estádio reprodutivo R5.5, foi detectada dependência espacial para todos índices de vegetação estudados. Na Figura 6 são apresentados os modelos geoestatísticos que descrevem a variabilidade espacial dos índices NDVI, GNDVI, RS, VARI e SAVI, os gráficos de validação cruzada e os mapas temáticos de distribuição espacial. Vale ressaltar que, para que estes mapas sejam utilizados como referencia no estabelecimento de zonas de manejo, é necessário que apresentem correlação com a produtividade. 9

10 A 10

11 B 11

12 C Figura 6. Modelos geoestatísticos (A); Gráfico de validação cruzada (B) e Mapas temáticos (C) para análise de dependência espacial dos índices de vegetação RS, NDVI, GNDVI, SAVI e VARI Trabalhos científicos submetidos em congressos SAFANELLI, J.L.; BOESING, B.F.B.; BOTTEGA, E.L.; TEN CATEN, A. Diferenciação de Euphorbia heterophylla L. em lavoura de soja utilizando espectrorradiometria. XXVI Congresso Brasileiro de Cartografia. (Resumo aceito para publicação) KUIAWSKI, A.C.M.B.; BOTTEGA, E.L.; TEN CATEN, A.; BOESING, B.F.B.; SARTORI, L. correlação espacial de índices de vegetação em diferentes estádios de desenvolvimento da soja. Congresso Brasileiro de Agricultura de Precisão ConBAP BOESING, B.F.B.; BOTTEGA, E.L.; TEN CATEN, A.; SARTORI, L.; HARAMOTO, R. H. Variabilidade espacial de índices de vegetação na cultura da soja em estádio reprodutivo. Congresso Brasileiro de Agricultura de Precisão ConBAP HARAMOTO, R. H.; BOTTEGA, E.L.; TEN CATEN, A.; SAFANELLI, J.L.; KUIAWSKI, A.C.M.B. Variabilidade espacial do índice de vegetação dinâmico de amplo alcance (WDRVI) na cultura da soja. Congresso Brasileiro de Agricultura de Precisão ConBAP SAFANELLI, J.L.; BOTTEGA, E.L.; TEN CATEN, A.; KUIAWSKI, A.C.M.B.; BOESING, B.F.B. Variabilidade temporal do índice de vegetação ajustado ao solo (SAVI) na cultura da soja. Congresso Brasileiro de Agricultura de Precisão ConBAP SARTORI, L.; BOTTEGA, E.L.; TEN CATEN, A.; HARAMOTO, R. H.; SAFANELLI, J.L. Mapeamento de índices de vegetação em diferentes estádios de desenvolvimento da soja. Congresso Brasileiro de Agricultura de Precisão ConBAP