Detecção do efeito da adubação nitrogenada em Brachiaria decumbens utilizando técnicas de sensoriamento remoto

Abstract

O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de utilizar técnicas de sensoriamento remoto para detectar variação nos status nutricionais em Brachiaria decumbens. Foram demarcadas parcelas em uma área de pastagem, submetidas a cinco doses de nitrogênio (0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1) com 6 repetições cada, avaliadas em delineamento inteiramente casualizado. Para as avaliações, foram utilizados dois sistemas de sensoriamento remoto (SR). Os sistemas de SR foram compostos por câmeras digitais, cabos, placa de digitalização de imagens e microcomputadores, sendo que um sistema utilizou uma haste com três metros de altura e o outro um balão, a gás hélio, para levantamento das câmeras nas alturas de 15, 20, 25 e 30 m. Como os sistemas podem adquirir imagens em duas bandas espectrais simultaneamente, foram testados os seguintes pares de bandas: NIR (câmera monocromática com filtro passa alta para a banda do infravermelho próximo) e R (banda vermelha da câmera colorida), NIR e G (banda verde da câmera colorida), NIR e R (câmera monocromática com filtro passa banda para a banda do vermelho) e NIR e G (câmera monocromática com filtro passa banda para a banda do verde). Os dados foram coletados em duas fases, a primeira teve início com uma adubação em cobertura das plantas com cinco doses de nitrogênio (N). Nesta primeira fase, a aquisiçãos das imagens, a mediação dos valores de SPAD e a amostragem das folhas para medição do teor de N foram realizadas aos 15, 21 e 32 dias após a adubação (DAA), no período de fevereiro a março de 2006. Na segunda fase, após a reaplicação das doses de N, as mesmas avaliações foram realizadas aos 28, 36, 45 e 53 DAA no período de março a maio de 2006. Em ambas as fases foram utilizados os índices de vegetação NDVI, GNDVI e SAVI mono e color , com os índices formados pelas câmeras monocromáticas acopladas com filtros e pela câmera colorida, respectivamente. Os resultados encontrados na primeira fase pelo sistema de SR com haste mostraram que SPAD e N foliar aos 15 DAA e os índices NDVImono e SAVImono aos 21 e 32 DAA não foram capazes de detectar os diferentes status nutricionais proporcionados pela aplicação de N. O índice GNDVImono apresentou, no geral, os maiores valores de correlação com o N foliar, SPAD e MS em todos os períodos após a adubação utilizando o sistema da haste, sendo considerado o índice mais indicado para detectar as variações nutricionais nesta fase. Na segunda fase de avaliação, utilizando o sistema de SR com haste, todas as variáveis testadas foram influenciadas pelas diferentes doses de N, e dentre todas as variáveis o GNDVIcolor foi o índice que proporcionou os maiores valores de correlação com SPAD, N foliar e MS. Já no sistema de SR do balão, cujas coletas das imagens foram somente aos 28 DAA, na primeira fase, e aos 51 DAA na segunda, os três índices NDVIcolor, GNDVIcolor e SAVIcolor, nas quatro alturas testadas, ajustaram a modelos lineares de primeiro ou segundo grau e, portanto, foram capazes de detectar os efeitos das doses de N. O GNDVIcolor foi o índice com os maiores valores de correlação com SPAD, N foliar e MS nos dois períodos de aquisição e nas quatro alturas testadas. As maiores correlações entre os índices color e SPAD, N foliar e MS, na primeira fase experimental, foram obtidas com imagens capturadas a 30 m de altura. Os índices formados com a banda verde se mostraram mais eficientes na relação com a estimativa nutricional foliar, com o teor de N foliar e com a produtividade de matéria seca do que os índices utilizando a banda vermelha em todas as fases e sistemas testados. Os dois sistemas de SR propostos foram capazes de detectar os diferentes status nutricionais na forrageira nas duas fases experimentais.

The present work was developed with the goal of using remote sensing techniques to detect variations in nutritional status in Brachiaria decumbens. The experimental plots were formed in a pasture area. The data was evaluated usinging a statistical model of a completely randomized design, with five doses of nitrogenous (0, 50, 100, 150 e 200 kg.ha-1), with six repetitions. Two remote sensing systems were used for the evaluations. The systems were composed of digital cameras, wires, a framegrabber and microcomputers. One system set the camera at three meters above ground using a metal framework and the other used one helium-gas balloon to lift the cameras to the heights of 15, 20, 25 and 30 meters. Since the systems can aquire images in two spectral bands simultaneously, the tested pairs of bands were: NIR (monochrome camera with a near infrared high-pass band filter) and R (red band of color camera), NIR and G (green band of color camera), NIR and R (monochrome camera with red pass band filter) and NIR and G (monochrome camera with green pass band filter). The data was acquired in two periods. The first began with the five nitrogenous dose application (N) in February, and the second began after the pasture cutting and the reapplication of the five N doses at the end of March. In the first period, the images acquisition, the SPAD measurements and the nitrogen content in the leaves were determined at 15, 21 and 32 days after fertilization (DAF). In the second period, the same evaluations were done at 28, 36, 45 and 53 DAF. In both periods the vegetation indices NDVI, GNDVI and SAVI mono and color were evaluated using the bands from monochrome cameras with filters and color cameras, respectively. The results using the metal framework in the first period showed that SPAD and leaf N content at 15 DAF and the NDVImono and SAVImono at 21 and 32 DAF were not able to detect the different nutricional status of N. The GNDVImono obtained, in general, the highest values of correlation with leaf N content, SPAD and MS (dry mass) in all dates using the metal framework. Thus, GNDVImono was considered the most indicated index to detect the nutritional variations in this period. In the second period and using the metal framework, all the tested variables were influenced by the different doses of N, and the GNDVIcolor was generally the index that obtained the best correlation with SPAD, leaf N content and MS. The balloon remote sensing system was used only at 28 DAF in the first period at 51 DAF in the second. The three indices NDVIcolor, GNDVIcolor and SAVIcolor at the four tested heights adjusted the linear models of first or second degree and therefore were capable of detecting the effects of the doses of N. The GNDVIcolor was the index with the highest values of correlation with SPAD, leaf N content and MS in the two periods of acquisition at the four tested heights. The best correlations between the indices color and SPAD, leaf N content and MS in the first experimental period were obtained with images acquired at thirty meters of height. The indices using green band showed better relationship with the leaf chlorophyll estimation, the leaf N content and the dry mass productivity than those using the red band in all the periods and tested systems. Both remote sensing systems were capable of detecting the different nutritional status of the forage in the two experimentals periods.