Spatial variability of coffee plant water consumption based on the SEBAL algorithm

Awareness of evapotranspiration (ET) and crop coefficient (Kc ) is necessary for irrigation management in coffee crops. ET and Kc spatial variabilities are disregarded in traditional methods. Methods based on radiometric measurements have potential to obtain these spatialized variables. The Kc curve and spatial variability of actual evapotranspiration (ETa ) were determined using images from Landsat 8 satellite. We used images of young and adult coffee plantations from OLI (Operational Land Imager) and TIRS (Thermal Infrared Sensor) sensors over a two-year period. Evapotranspiration was estimated using the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL). Moreover, the reference evapotranspiration (ETo ) was estimated through the Penman-Monteith method. We obtained the values for the evapotranspiration fraction (ETf ), analogous to Kc , according to ET and ETo values. The study was conducted in Buritis, Minas Gerais State, Brazil, in areas cropped with Coffea arabica irrigated by central pivots. A comparative analysis was made using different statistical indices. Average ETa was 2.17 mm d–1 for young coffee plantations, , and the Kc mean value was 0.6. For adult coffee plantations, average ETa was 3.95 mm d–1, , and the Kc mean value was 0.85. The ETc and Kc data obtained based on the SEBAL algorithm displayed similar values to studies that used traditional methods. This model has huge potential to estimate ET of different stages of coffee plantation for the region studied

Modelo computacional para manejo da fertirrigação em sistemas de microirrigação

O uso de fertirrigação é um dos meios utilizado para a aplicação de fertilizantes via água de irrigação, mas caso não se tome cuidados necessários durante os cálculos da fertirrigação a quantidade calculada destes insumos pode apresentar-se inferior ou superior ao necessário, e assim comprometer a produção e/ou o solo. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver uma aplicação computacional para o cálculo da quantidade de fertilizantes a ser colocada em um tanque de fertirrigação e da quantidade de tanques necessários para realização do manejo adequado da fertirrigação. O aplicativo foi escrito em Visual Basic utilizando como ferramenta de desenvolvimento o software Visual Studio Community 2015. O modelo computacional desenvolvido utiliza de um grupo de variáveis informadas pelo usuário que possibilitam a obtenção de resultados consistentes. A metodologia de cálculo utilizada pelo aplicativo enfatiza o máximo de aproveitamento dos insumos tornando possível com seu uso a economia de recursos e ainda se apresenta simples e auto instrutivo para o usuário, permitindo assim melhor aproveitamento de suas funções

Tensiometria aplicada na estimativa do consumo hídrico do cafeeiro irrigado por gotejamento

O cafeeiro está entre as principais culturas irrigadas do Brasil e o seu consumo de água tem sido quantificado, principalmente, pelo uso de variáveis climatológicas, como a evapotranspiração de referência (ETo) e o coeficiente de cultura (Kc). Os coeficientes utilizados no manejo da irrigação e na estimativa da evapotranspiração (ET) do cafeeiro são, atualmente, objetos de pesquisa de muitos cientistas, que procuram caracterizar regionalmente esses fatores. O objetivo deste trabalho foi estimar os parâmetros característicos das necessidades hídricas do cafeeiro, ou seja, a ET e o Kc, com base em dois métodos de estimativa de ETo e tensiometria. O estudo foi realizado em Piracicaba-SP, utilizando a espécie Coffea arabica da variedade Catuaí Vermelho IAC 144, o sistema de irrigação adotado foi o gotejamento e o manejo foi feito por tensiometria. Foram utilizados dois métodos para a estimativa da ETo, Penman-Monteith e Priestley Taylor. As lâminas de irrigação necessárias para o suprimento hídrico da cultura variaram entre 1,73 e 2,67 mm d-1, em média, ao longo do período de avaliação. Concluiu-se que o Kc estimado com base na tensiometria e em estimativas de ETo (Penman-Monteith e Priestley Taylor) apresentou valores que variaram de 0,59 (época 4) a 0,98 (época 2)

Spatial variability of water consumption of irrigated crops using remote sensing

O presente trabalho teve como objetivo estimar a distribuição espacial da evapotranspiração atual (ETa) e a curva do coeficiente de cultura (Kc) do café (Coffea arabica), do feijão carioca (Phaseolus vulgaris) e do feijão caupi (Vigna unguiculata), utilizando os algoritmos Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) e Mapping Evapotranspiration at high Resolution using Internalized Calibration (METRIC) na versão do Google Earth Engine Evapotranspiration Flux (EEFlux). Além disso, visou-se validar as estimativas espaciais de ETa comparando-as com as diretrizes da FAO e com valores de evapotranspiração da cultura (ETc) calculados com o uso de valores de Kc obtidos em outros estudos de referência no Brasil. O estudo da cultura do café foi conduzido no município de Buritis - MG, ao longo de um período de 2 anos (2014-2015); já o estudo com a cultura do feijão foi conduzido no município de Primavera do Leste - MT, sendo analisados quatro ciclos de cultivo (2013, 2014, 2015 e 2017). Nos dois casos, foram utilizadas imagens do satélite Landsat 8, sensores Operational Land Imager (OLI) e Thermal Infrared Sensor (TIRS), de áreas irrigadas por pivô central e foram feitas análises comparativas utilizando diferentes índices estatísticos. A ETa para cafeeiros jovens foi de 2,17 mm dia-1, na média geral, e o valor médio de Kc foi de 0,6. Para cafeeiros adultos, a ETa foi de 3,95 mm dia-1, na média geral e o valor médio de Kc foi de 0,85. Os dados de ETa e Kc obtidos com base no algoritmo SEBAL apresentaram valores semelhantes aos dos estudos que utilizaram métodos tradicionais. A ETa para o feijão carioca variou entre 2,3 a 8,5 mm d-1 e o Kc obtido variou entre 0,4 a 1,6, em termos gerais. Para o feijão caupi, a ETa obtida variou entre 0,8 a 6,2 mm d-1 e o Kc obtido variou entre 0,2 a 1,7, em termos gerais. O método de estimativa de ETa e Kc espacializados utilizando a plataforma Google EEFlux possibilitou a compreensão da variabilidade espacial dessas duas variáveis.The objective of this study was to estimate the spatial distribution of the actual evapotranspiration (ETa) and crop coefficient (Kc) curve of the coffee (Coffea arabica), Carioca bean (Phaseolus vulgaris) and Caupi bean (Vigna unguiculata), using the algorithms Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) and Mapping Evapotranspiration at high Resolution using Internalized Calibration (METRIC) in the version of Google Earth Engine Evapotranspiration Flux (EEFlux). In addition, we aimed to validate the spatial estimates of ETa by comparing them with the FAO guidelines and crop evapotranspiration (ETc) values calculated using Kc values obtained in other reference studies in Brazil. The study of coffee crop was carried out in the municipality of Buritis - Minas Gerais, over a period of 2 years (2014- 2015). Meanwhile, the bean crop study was conducted in the municipality of Primavera do Leste - Mato Grosso, four crop cycles (2013, 2014, 2015 and 2017) were analyzed. In both cases, images of the Landsat 8 satellite, Operational Land Imager (OLI) and Thermal Infrared Sensor (TIRS), from central pivot irrigated areas were used and comparative analyzes were performed using different statistical indices. Average ETaa was 2.17 mm d-1for young coffee plantations, and the Kc mean value was 0.6. For adult coffee plantations, average ETa was 3.95 mm d-1, and the Kc mean value was 0.85. The ETc and Kc data obtained based on the SEBAL algorithm displayed similar values to studies that used traditional methods. The ETa for Carioca bean ranged from 2.3 to 8.5 mm d-1 and the Kc obtained ranged from 0.4 to 1.6, in general terms. For Caupi bean, the ETa obtained ranged from 0.8 to 6.2 mm d-1 and the Kc obtained ranged from 0.2 to 1.7, in general terms. The method of estimation of ETa and Kc spatialized using the Google EEFlux platform allowed an understanding of the spatial variability of these two variables

Standards of thermal response to drought in irrigated coffee crop drip

O Brasil é destaque mundial na produção, na exportação e no consumo de café. Esta cultura ocupa cerca de dois milhões de hectares no território brasileiro, sendo plantada principalmente nos estados de MG, ES, SP e BA. A irrigação está presente em cerca de 10% da área plantada do cafeeiro arábica, já para o café robusta, este valor chega a 35%, o que torna o café uma das principais culturas irrigadas do Brasil. Porém, o déficit hídrico tornou-se o principal fator limitante da produção cafeeira, devido a expansão da cafeicultura para áreas consideradas marginais. A resposta do cafeeiro ao estresse hídrico pode ser avaliada utilizando-se medidas de potencial de água na folha no pré amanhecer, no entanto, essa metodologia restringe-se a atividades de pesquisa. O uso do CWSI (Crop Water Stress Index) calculado através da temperatura foliar como indicativo do potencial hídrico pode ser uma alternativa. O objetivo deste trabalho foi definir as relações entre o potencial de água na folha da cultura do café com o CWSI calculado através de medidas de temperatura com canhão infravermelho e com câmera térmica e analisar se estas relações apresentam bons índices de correlação, de precisão e de acurácia. O estudo foi realizado em um ambiente protegido localizado na área de pesquisa do Departamento de Engenharia de Biossistemas na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\". A espécie plantada foi a Coffea arabica da variedade Catuaí Vermelho IAC 144, o sistema de irrigação adotado foi o gotejamento e o manejo foi feito por tensiometria. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados, sendo este formado por quatro blocos e quatro lâminas de irrigação (L130%, L100%, L70% e L40%) aplicadas em quatro épocas distintas (30/03 a 24/04, 07/06 a 02/07, 17/08 a 11/09 e 10/10 a 04/11) ao longo do ano de 2015. A unidade experimental foi representada por uma caixa com uma planta. Foram avaliadas a fração de radiação fotossinteticamente ativa interceptada, o potencial de água na folha e a temperatura foliar. A partir dos dados de temperatura foliar e dos dados meteorológicos calculouse o CWSI. As três variáveis avaliadas apresentaram relações significativas com os tratamentos impostos. O CWSI calculado para as diferentes situações e o potencial de água na folha apresentaram correlações bem representadas pelos modelos linear e cúbico. Os mesmos modelos apresentaram altos índices de precisão e acurácia. Conclui-se que o CWSI é um bom indicador do potencial hídrico da cultura do cafeeiro e pode substituir medidas do potencial de água na folha realizadas na câmara de Scholander.Brazil is the world featured in production, export and consumption of coffee. This crop occupies about two million hectares in our country, it is mainly planted in state MG, ES, SP and BA. Irrigation is present in about 10% of the area planted arabica coffee, as for robusta coffee, this figure reaches 35%, which makes coffee one of the main irrigated crops in Brazil. But the drought has become the main limiting factor of coffee production due to the coffee growing expansion into areas considered marginal. The coffee response to water stress can be evaluated using water potential measurements on the sheet in the pre dawn, however, this methodology is limited to research activities. The use of CWSI (Crop Water Stress Index) calculated by leaf temperature as an indicator of water potential may be an alternative. The objective of this study was to define the relationship between the potential of water in the coffee culture of the sheet with the CWSI calculated from temperature measurements with infrared gun and thermal camera and analyze if these relations have good levels of correlation, accuracy and accuracy. The study was conducted in a protected environment located in the area of research in the Department of Biosystems Engineering at the School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\". The planted species was the Coffea arabica variety Catuaí IAC 144, the adopted irrigation system was dripping and management was made by tensiometers. We used the randomized block design, which is made up of four blocks and four irrigation levels (L130%, L100%, L70% and L40%) applied in four different times (30/03 a 24/04, 07/06 a 02/07, 17/08 a 11/09 e 10/10 a 04/11) the 2015 year long. The unit experimental was represented by a box with a plant. We evaluated the intercepted photosynthetically active radiation fraction, water potential in the leaf and the leaf temperature. From the leaf temperature data and meteorological data we calculated the CWSI. The three variables evaluated showed significant relationships with tax treatments. The CWSI calculated for different situations and the potential of water in the sheet showed correlations well represented by linear and cubic models. The same models showed high precision and accuracy. It is concluded that the CWSI is a good indicator of water potential of the coffee crop and can replace water potential measurements on the sheet held in Scholander chamber

Risco climático para a ocorrência da ferrugem do cafeeiro | Climate risk for occurrence of rust on the coffee plant

O Brasil é o maior produtor e exportador de café do mundo e ocupa posição de destaque também no consumo. No nosso país, o cafeeiro é cultivado nas mais diversas condições com uma intensidade de doenças variando de uma região para outra, sendo que a principal patologia do café (Coffea spp.) é a ferrugem (Hemileia vastatrix). Neste trabalho objetivou-se calcular o risco climático de ocorrência dessa doença utilizando o valor de severidade como critério na tomada de decisão para aplicação de fungicida sistêmico ou de contato para carga alta e média/baixa de frutos. Conclui-se que o risco climático para ocorrência da ferrugem do cafeeiro na região de Piracicaba – SP é alto em praticamente todas as situações testadas.

GEOESTATÍSTICA APLICADA NA ESTIMATIVA DE CHUVAS MÁXIMAS DIÁRIAS NO ESTADO DE MINAS GERAIS

O objetivo desse trabalho foi determinar os parâmetros α e β espacializados e, assim, possibilitar a estimativa de chuvas intensas em todo o estado de Minas Gerais com uma determinada probabilidade, e também para tempos de retorno diferentes dos tradicionais. A área de estudo considerada foi o Estado de Minas Gerais, foram utilizados dados de 96 estações pluviométricas presentes na região e aplicados testes de aderência da distribuição generalizada de valores extremos (GEV) e de tendência. Os resultados da avaliação da dependência espacial dos parâmetros α e β e seus respectivos intervalos de confiança, demonstram que o modelo de semivariograma exponencial foi o mais adequado para descrever a dependência espacial dos parâmetros da distribuição GEV, podendo ser aplicados os valores de precipitação máxima diária no Estado de Minas Gerais. Concluiu-se que os mapas gerados podem ser utilizados para determinação dos parâmetros α e β em qualquer localidade de Minas Gerais e, assim, a precipitação máxima diária pode ser obtida para quaisquer tempos de retorno desde que os intervalos de confiança de α e β sejam respeitados.Palavras-chave: eventos extremos, precipitação máxima, probabilidade. GEOSTATISTICS APPLIED IN THE ESTIMATION OF DAILY MAXIMUM RAINS IN THE STATE OF MINAS GERAIS ABSTRACT:The objective of this work is to determine the parameters α and β estimates of rainfall in the entire state of Minas Gerais with a certain probability, as well as our traditional return times. A study area of the State of Minas Gerais, with rainfall data of 96 rainfall stations present in the region and tested for generalized distribution of extreme values (GEV)adherence and trend. The results of the spatial dependence evaluation of the parameters and their confidence parameters demonstrate that the exponential semivariogram model was the most adequate to describe a spatial dependence of the parameters of the GEV distribution, being able to be applied to values of daily maximum non-state precipitation Minas Gerais. It was concluded that the generated maps can be used for the determination of the parameters and in any locality of Minas Gerais and, thus, a maximum daily precipitation, can be obtained by times of return since the confidence intervals of α and β are respected.Keywords: extreme events, maximum precipitation, probability

GEOESTATÍSTICA APLICADA NA ESTIMATIVA DE CHUVAS MÁXIMAS DIÁRIAS NO ESTADO DE MINAS GERAIS

O objetivo desse trabalho foi determinar os parâmetros α e β espacializados e, assim, possibilitar a estimativa de chuvas intensas em todo o estado de Minas Gerais com uma determinada probabilidade, e também para tempos de retorno diferentes dos tradicionais. A área de estudo considerada foi o Estado de Minas Gerais, foram utilizados dados de 96 estações pluviométricas presentes na região e aplicados testes de aderência da distribuição generalizada de valores extremos (GEV) e de tendência. Os resultados da avaliação da dependência espacial dos parâmetros α e β e seus respectivos intervalos de confiança, demonstram que o modelo de semivariograma exponencial foi o mais adequado para descrever a dependência espacial dos parâmetros da distribuição GEV, podendo ser aplicados os valores de precipitação máxima diária no Estado de Minas Gerais. Concluiu-se que os mapas gerados podem ser utilizados para determinação dos parâmetros α e β em qualquer localidade de Minas Gerais e, assim, a precipitação máxima diária pode ser obtida para quaisquer tempos de retorno desde que os intervalos de confiança de α e β sejam respeitados.Palavras-chave: eventos extremos, precipitação máxima, probabilidade. GEOSTATISTICS APPLIED IN THE ESTIMATION OF DAILY MAXIMUM RAINS IN THE STATE OF MINAS GERAIS ABSTRACT:The objective of this work is to determine the parameters α and β estimates of rainfall in the entire state of Minas Gerais with a certain probability, as well as our traditional return times. A study area of the State of Minas Gerais, with rainfall data of 96 rainfall stations present in the region and tested for generalized distribution of extreme values (GEV)adherence and trend. The results of the spatial dependence evaluation of the parameters and their confidence parameters demonstrate that the exponential semivariogram model was the most adequate to describe a spatial dependence of the parameters of the GEV distribution, being able to be applied to values of daily maximum non-state precipitation Minas Gerais. It was concluded that the generated maps can be used for the determination of the parameters and in any locality of Minas Gerais and, thus, a maximum daily precipitation, can be obtained by times of return since the confidence intervals of α and β are respected.Keywords: extreme events, maximum precipitation, probability

Modelos de estimativa de elementos micrometeorológicos em ambiente protegido

Protected environments have been studied, especially those using plastic sheeting, for both commercial and research purposes. In these environments, the irrigation management frequently depends on internal micrometeorological elements, which are often not available to users. One solution to this problem would be the utilization of models to estimate these elements using data measured outside the greenhouse. This work aimed to develop models for estimating micrometeorological elements in greenhouse conditions, for the region of Piracicaba-SP. The data used (temperature, relative humidity and solar radiation) were obtained from the meteorological station of the ESALQ/USP and from a station installed within a protected the environment of the same institution. The estimate of evapotranspiration was calculated using the Penman-Monteith method, recommended by FAO-56 through the program REF-ET. Statistical indicators were used for the comparisons between conditions and it is concluded that the models allow the estimation of micrometeorological elements for protected environments according to the field conditions.Ambientes protegidos têm sido estudados, sobretudo os que utilizam cobertura plástica, tanto para fins comerciais quanto para fins de pesquisa. Nestes ambientes o manejo da irrigação muitas vezes depende de elementos micrometeorológicos internos, que muitas vezes não estão à disposição dos usuários. Uma das soluções para esse tipo de problema seria a utilização de modelos de estimativa desses elementos utilizando dados medidos no exterior da estufa. Neste trabalho objetivou-se desenvolver modelos para a estimativa de elementos micrometeorológicos em condições de ambiente protegido, para a região de Piracicaba-SP. Os dados utilizados (temperatura, umidade relativa e radiação solar global) foram obtidos no posto meteorológico da ESALQ/USP e em estação instalada dentro de ambiente protegido da mesma instituição. A estimativa de evapotranspiração foi calculada pelo método de Penman-Monteith preconizado pela FAO-56 por meio do software REF-ET. Foram utilizados indicativos estatísticos para as comparações entre as condições e conclui-se que os modelos possibilitam a estimativa de elementos micrometeorológicos para condições de ambiente protegido em função das condições de campo

Modelo computacional para manejo da fertirrigação em sistemas de microirrigação

O uso de fertirrigação é um dos meios utilizado para a aplicação de fertilizantes via água de irrigação, mas caso não se tome cuidados necessários durante os cálculos da fertirrigação a quantidade calculada destes insumos pode apresentar-se inferior ou superior ao necessário, e assim comprometer a produção e/ou o solo. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver uma aplicação computacional para o cálculo da quantidade de fertilizantes a ser colocada em um tanque de fertirrigação e da quantidade de tanques necessários para realização do manejo adequado da fertirrigação. O aplicativo foi escrito em Visual Basic utilizando como ferramenta de desenvolvimento o software Visual Studio Community 2015. O modelo computacional desenvolvido utiliza de um grupo de variáveis informadas pelo usuário que possibilitam a obtenção de resultados consistentes. A metodologia de cálculo utilizada pelo aplicativo enfatiza o máximo de aproveitamento dos insumos tornando possível com seu uso a economia de recursos e ainda se apresenta simples e auto instrutivo para o usuário, permitindo assim melhor aproveitamento de suas funções