Índice de área foliar de coberturas do solo em uma microbacia hidrográfica subtropical

Leaf Area Index (LAI), an important structural variable descriptive of vegetation, is directly related to evapotranspiration and productivity. The objective of this work was to measure and analyze monthly LAI of different ground covers in a subtropical watershed. A field campaign to collect monthly LAI data was carried out during the year 2001, with a LAI-2000 (plant canopy analyzer) device, in sugarcane, pasture, corn, eucalypt, and riparian forest patches. Riparian forest presented a maximum LAI of 4.90; LAI values decreased as precipitation decreased, as it is a characteristic of this type of semideciduous vegetation. LAI for sugar cane presented the greatest variability throughout the year, related to plant characteristics and crop management in the study area. Results represent an initial step for the understanding of LAI dynamics in the study area and areas under similar conditions.O Índice de Área Foliar (IAF) é uma importante variável estrutural descritora da vegetação, diretamente relacionada com a evapotranspiração e a produtividade. O objetivo deste trabalho foi estruturar e analisar um banco de dados de valores mensais de IAF de diferentes coberturas do solo em uma microbacia hidrográfica subtropical. Uma campanha de campo de coleta de dados mensais de IAF, com o auxílio do equipamento LAI-2000 (analisador de dossel de plantas), foi realizada durante o ano de 2001, em áreas de cana-de-açúcar, pastagem, milho, eucalipto e floresta ripária. O valor máximo do IAF foi de 4,90, para floresta ripária; este valor apresentou uma queda com a diminuição da precipitação, característica deste tipo de vegetação semidecidual. O IAF da cana-de-açúcar apresentou a maior variabilidade durante o período de coleta, devido às características próprias da cultura e seu manejo na área em estudo. Os resultados apresentados representam um passo inicial para o entendimento da dinâmica do IAF na área em estudo e áreas similares

Monitoramento do índice de área foliar em nível de bacia hidrográfica por meio do NDVI derivado de imagens Landsat-7/ETM+

Leaf area index (LAI) is an important parameter of the vegetation canopy, and is used, for instance, to estimate evapotranspiration, an important component of the hydrological cycle. This work analyzed the relationship between LAI, measured in field, and NDVI from four dates (derived from Landsat-7/ETM+ data), and with such vegetation index, to generate and analyze LAI maps of the study area for the diverse dates. LAI data were collected monthly in the field with LAI-2000 equipment in stands of sugar cane, pasture, corn, eucalypt, and riparian forest. The relationships between LAI and NDVI were adjusted by a potential model; 57% to 72% of the NDVI variance were explained by the LAI. LAI maps generated by empirical relationships between LAI and NDVI showed reasonable precision (standard error of LAI estimate ranged from 0.42 to 0.87 m² m-2). The mean LAI value of each monthly LAI map was shown to be related to the total precipitation in the three previous months.O Índice de Área Foliar (IAF) é um importante parâmetro do dossel da vegetação, sendo utilizado, por exemplo, para estimar a evapotranspiração, um importante componente do ciclo hidrológico. Analisou-se a relação entre o IAF, medido em campo, e o índice de vegetação NDVI, de quatro datas (a partir de dados Landsat-7/ETM+) e, com este índice, foram gerados e analisados mapas de IAF da área de estudo para as diferentes datas. O IAF foi coletado mensalmente em campo, com o equipamento LAI-2000, em áreas de cana-de-açúcar, pastagem, milho, eucalipto e floresta ripária. A relação entre o IAF e o NDVI foi melhor ajustada por um modelo potencial, sendo que de 57% a 72% da variação do NDVI puderam ser explicados pelo IAF. Os mapas de IAF gerados por modelos empíricos da relação entre o IAF e NDVI mostraram razoável precisão (o erro padrão da estimativa de IAF variou de 0,42 a 0,87 m²m-2). O valor médio de IAF para cada mapa mensal mostrou-se relacionado com a precipitação total dos três meses anteriores

Caracterização da dinâmica espectro temporal florestal e da cana-de-açucar no município de Itapemirim, ES

O propósito deste estudo foi analisar a dinâmica vegetal da floresta estacional submontana, floresta estacional semidecidual e cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) variedades RB 86-7515 e SP 83-3250 por meio do Índice de Vegetação da Diferença Normalizada - NDVI para o período compreendido entre 1984 a 2011. A metodologia consistiu na obtenção das imagens por meio do catálogo eletrônico de imagens do INPE. Posteriormente as imagens passaram por um Processamento Digital de Imagem expresso na seguinte sequência metodológica: Mosaico, Registro, Correção atmosférica, transformação para reflectância bidirecional e imagens NDVI’s. Utilizou-se o teste não-paramétrico de Wilcoxon com P-value a 1% de probabilidade para distinguir se os valores médios de NDVI’s se diferiram estatisticamente em comparação aos valores médios da floresta semidecidual relacionados a submontana e dois talhões de cana-de-açúcar para a mesma variedade. Como resultados obteve-se que o maior valor de NDVI foi 0,92, sendo mensurado na floresta estacional submontana na imagem com data de 08/02/2010. A floresta estacional semidecidual apresentou o menor NDVI com valor de 0,43 na imagem com data de 13/05/1992. Embora, constatou-se um valor atípico de NDVI para vegetação densa, não foi encontrado sinal de desmatamento do bioma, os baixos valores de NDVI podem ser explicados pela presença intensa do fenômeno El Niño, pois este fenômeno proporcionou um período brusco de estiagem para os anos de 1991/1992 no Estado do Espírito Santo. Nas condições em que os estudos foram realizados, a análise dos resultados permitiu-se apresentar as seguintes conclusões, por meio do NDVI multitemporal foi possível discriminar a dinâmica da vegetação, ganho, perda de biomassa verde, manejo e o ciclo fenológico das duas variedades de cana-de-açúcar

Efeito das mudanças climáticas na demanda de irrigação na cultura do café conilon e do mamoeiro no Espírito Santo

A irrigação representa a maior parte do consumo de água doce do planeta, sendo fundamental para o aumento da produção agrícola. A utilização de água na irrigação é afetada pelas variáveis meteorológicas que, por sua vez, são afetadas pelas mudanças climáticas. Objetivou-se com o presente trabalho avaliar os potenciais impactos das mudanças climáticas sobre o manejo de irrigação do mamoeiro e do café conilon em Linhares-ES e Jaguaré-ES, respectivamente. Foram utilizados dados mensais médios de temperatura e precipitação obtidos para o clima atual e dados disponíveis pelo IPCC do modelo ECHAM5 MPI-OM para as projeções futuras. Realizou-se o balanço hídrico para irrigação, conforme Pereira et al. (2002), levando-se em consideração os períodos de 1980 para o clima atual e 2020, 2050 e 2080 para as projeções futuras do clima. Calculou-se a evapotranspiração de referência pelo método de Thornthwaite. Segundo os dados obtidos, as alterações no clima deverão impactar no aumento da lâmina de irrigação do café e do mamoeiro até 2080, em cerca de 138% e 160%, respectivamente. O aumento da temperatura e a redução da precipitação causam o aumento da demanda hídrica para as culturas. Assim, as mudanças no clima tendem a aumentar o consumo de água na irrigação, o que pode agravar a disponibilidade dos recursos hídricos para a população a não ser que medidas mitigadoras sejam adotadas

Coeficiente de proporcionalidade krs da equação de Hargreaves e Samani para aplicações ambientais: krs proportionality coefficient of Hargreaves & Samani’s equation for environmental purposes

Teve-se por objetivo no presente trabalho estimar os valores do coeficiente de proporcionalidade KRs da equação de Hargreaves-Samani, para os períodos mensal, sazonal e anual para todo o território brasileiro. Dados climáticos diários de 356 estações meteorológicas (2006 a 2013), distribuídas em todas as regiões do país e em nove diferentes tipos climáticos, foram analisados em uma planilha, especialmente desenvolvida para essa finalidade, gerando medidas de tendência e dispersão dos valores de KRs para todo o território brasileiro. A partir dos valores calculados foram confeccionados mapas com o programa de geoprocessamento Surfer 8.0, utilizando o método de interpolação krigagem, para períodos mensais, estacionais e anuais. Nas análises, verificou-se que o KRs variou para todas as regiões e tipos climáticos analisados. Os maiores valores ocorreram nas regiões litorâneas e os menores valores ocorreram com o aumento da longitude e redução da latitude, porém essa tendência não é linear e genérica, ocorrendo áreas com valores maiores no interior do país e menores no litoral, como no litoral norte catarinense ao sul fluminense. O KRs também variou conforme os meses e estações do ano. As variações foram evidentes e graduais atingindo valores máximos no inverno e mínimos no verão. Os resultados foram importantes para estabelecer valores de referência mais precisos do que os recomendados na literatura para o cálculo da radiação solar incidente

Spatial variability of the texture in a Red-Yellow Ultisol under pasture and nature vegetation crop

O conhecimento da variabilidade espacial dos atributos de um solo sob diferentes coberturas auxilia o estudo das alterações ocorridas em razão do manejo. O objetivo deste trabalho foi determinar, com uso da estatística clássica e geoestatística, a variabilidade espacial das frações texturais de um solo cultivado com pastagem e vegetação nativa. Amostras de solo foram coletadas na profundidade de 0-0,20m, nos pontos de cruzamento de uma malha, com intervalos regulares de 10m, totalizando 64 pontos em cada área. Na área de pastagem, as frações areia grossa e total apresentaram valores médios maiores em relação à vegetação nativa e correlações negativas com as altitudes dos pontos amostrais nas duas áreas. Todas as frações texturais apresentaram dependência espacial de moderada a alta nas duas áreas e com o patamar definido, com exceção da areia fina e do silte na pastagem. Grande parte dessa variabilidade ocorre em função da erosão hídrica.The study of the spatial variability of soil attributes under different crop helps the study of changes due the management. This research was carried out to determine spatial variability the particle-size distribution, using of the classic statistic and geostatistics, of a soil cultivated with pasture and native vegetation. Soil samples were collected in the layer 0-0.20m, at the crossing points of a regular grid with 10m-intervals, summing up 64 samples points in each area. In the pasture area the fractions of coarse and total sand presented larger mean values in relation to the native vegetation, and negative correlation with the altitude of the points samples in the two areas. All of the fractions presented moderate to high spatial dependence in the two areas and with the defined still, with exception of the fine sand and the silt in the pasture. Much of this variability occurs as a function of water erosion

Medidas de reflectância hiperespectral a campo para estimar produtividade de grãos e altura de plantas de trigo

Dados hiperespectrais de reflectância de culturas agrícolas são úteis para diversas aplicações e ainda existe a necessidade de estudos para definir as melhores bandas para estimar parâmetros biofísicos de culturas. O objetivo deste trabalho é analisar o uso de índices de vegetação (IV) de bandas estreitas e largas obtidas de medidas de reflectância hiperespectral a campo para estimar a produtividade de grãos e a altura de plantas do trigo (Triticum aestivum L.). Um experimento a campo foi conduzido durante a entre safra de 2003 em Campinas, São Paulo, Brasil. Medidas de reflectância foram adquiridas ao longo de seis estádios da cultura em 80 parcelas (quatro cultivares, cinco níveis de adubação nitrogenada e quatro repetições). Os IV testados foram: a) de banda estreita ou hiperespectrais (1. ótima reflectância de múltiplas bandas estreitas, OMNBR; 2. índice de vegetação da diferença normalizada com banda estreita, NB_NDVI; 3. primeira e segunda derivada da reflectância e; 4. quatro índices de derivadas da vegetação verde) e b) de banda larga (razão simples, SR; índice vegetativo da diferença normalizada, NDVI e; índice vegetativo ajustado para solo, SAVI). Os índices hiperespectrais forneceram melhores estimativas quando comparados às estimativas dos IV de banda larga. O índice OMNBR com quatro bandas apresentou os maiores valores de R² para estimar a produtividade de grãos (R² = 0,74; Emborrachamento e Espigamento) e a altura das plantas (R² = 0,68; Espigamento). Os melhores resultados foram observados entre os estádios de Perfilhamento II e Espigamento.Hyperspectral crop reflectance data are useful for several remote sensing applications in agriculture, but there is still a need for studies to define optimal wavebands to estimate crop biophysical parameters. The objective of this work is to analyze the use of narrow and broad band vegetation indices (VI) derived from hyperspectral field reflectance measurements to estimate wheat (Triticum aestivum L.) grain yield and plant height. A field study was conducted during the winter growing season of 2003 in Campinas, São Paulo State, Brazil. Field canopy reflectance measurements were acquired at six wheat growth stages over 80 plots with four wheat cultivars (IAC-362, IAC-364, IAC-370, and IAC-373), five levels of nitrogen fertilizer (0, 30, 60, 90, and 120 kg of N ha-1) and four replicates. The following VI were analyzed: a) hyperspectral or narrow-band VI (1. optimum multiple narrow-band reflectance, OMNBR; 2. narrow-band normalized difference vegetation index, NB_NDVI; 3. first- and second-order derivative of reflectance; and 4. four derivative green vegetation index); and b) broad band VI (simple ratio, SR; normalized difference vegetation index, NDVI; and soil-adjusted vegetation index, SAVI). Hyperspectral indices provided an overall better estimate of biophysical variables when compared to broad band VI. The OMNBR with four bands presented the highest R² values to estimate both grain yield (R² = 0.74; Booting and Heading stages) and plant height (R² = 0.68; Heading stage). Best results to estimate biophysical variables were observed for spectral measurements acquired between Tillering II and Heading stages

Assessing biophysical variable parameters of bean crop with hyperspectral measurements

Recently high spectral resolution sensors have been developed, which allow new and more advanced applications in agriculture. Motivated by the increasing importance of hyperspectral remote sensing data, the need for research is important to define optimal wavebands to estimate biophysical parameters of crop. The use of narrow band vegetation indices (VI) derived from hyperspectral measurements acquired by a field spectrometer was evaluated to estimate bean (Phaseolus vulgaris L.) grain yield, plant height and leaf area index (LAI). Field canopy reflectance measurements were acquired at six bean growth stages over 48 plots with four water levels (179.5; 256.5; 357.5 and 406.2 mm) and tree nitrogen rates (0; 80 and 160 kg ha-1) and four replicates. The following VI was analyzed: OSNBR (optimum simple narrow-band reflectivity); NB_NDVI (narrow-band normalized difference vegetation index) and NDVI (normalized difference index). The vegetation indices investigated (OSNBR, NB_NDVI and NDVI) were efficient to estimate LAI, plant height and grain yield. During all crop development, the best correlations between biophysical variables and spectral variables were observed on V4 (the third trifoliolate leaves were unfolded in 50 % of plants) and R6 (plants developed first flowers in 50 % of plants) stages, according to the variable analyzed

Vegetation indices simulated from different sensors for the estimation of biophysical variables of common bean

O objetivo deste trabalho foi avaliar os índices de vegetação e bandas do vermelho e do infravermelho próximo, gerados a partir dos sensores HRVIR, ETM+ e Modis, nas estimativas de índice de área foliar e produtividade da cultura do feijoeiro. O experimento foi realizado em blocos ao acaso, com parcelas subdivididas, com quatro lâminas de irrigação (179,5, 256,5, 357,5 e 406,2 mm), três doses de N (0,0, 80,0 e 160,0 kg ha-1) e quatro repetições. As medidas de reflectância foram obtidas com o Spetron SE‑590, no estádio R6 da cultura, nas 48 parcelas. Foram testados: a razão simples, o índice de vegetação por diferença normalizada, índice de vegetação ajustado ao solo e índice de vegetação realçado. Os índices de vegetação foram eficientes na estimativa do índice de área foliar (IAF) e da produtividade da cultura do feijoeiro. Os índices de vegetação e a banda do infravermelho apresentam o mesmo potencial na estimativa do IAF, quando se considera a resolução espectral dos sensores Modis, ETM+ e HRVIR.The objective of this work was to evaluate the vegetation indices and red and infrared bands of the HRVIR, ETM+ and Modis sensors, in the estimations of leaf area index and grain yield of common bean. The experiment was carried out in a randomized block design, with split plots and four irrigation levels (179.5, 256.5, 357.5, and 406.2 mm), three N rates (0.0, 80.0 and 160.0 kg ha-1), and four replicates. The reflectance measurements were obtained through the Spectron SE‑590, at R6 stage, on 48 plots. Simple ratio, normalized difference vegetation index, soil‑adjusted vegetation index, and enhanced vegetation index were tested. The vegetation indices were efficient to estimate the leaf area index (LAI) and grain yield. The vegetation indices and infrared band show the same potential to estimate LAI, when considering the spectral resolution of Modis, ETM+ and HRVIR

Method for spatialization of the climatic water balance elements

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar um método de espacialização dos elementos do balanço hídrico climatológico (BHC). O método utiliza modelos digitais do terreno que contêm a distribuição espacial dos elementos climáticos de entrada do BHC. A avaliação foi feita com dados reais de BHC referentes a110 estações pluviométricas do Estado do Espírito Santo. Comparou-se o desempenho do método proposto com o dos seguintes interpoladores espaciais: krigagem e inverso de uma potência da distância. O método proposto apresentou melhores estimativas espaciais de todos os elementos do balanço hídrico – evapotranspiração real, excedente, deficiência e disponibilidade hídrica.The objective of this work was to develop and evaluate a method for the spatial distribution of the climatic water balance (CWB) elements. The method applies terrain digital models containing the spatial distribution of climate elements used as input data of CWB. Evaluation was made with existing CWB data from 110 pluviometric stations of Espírito Santo state, Brazil. The proposed method’s performance was compared to the one of the following spatial interpolators: kriging and inverse distance weighting. The proposed method presented best predictions of the spatial distribution of all CWB elements – actual evapotranspiration, water deficit, water surplus and water availability