RESUMO
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.
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.
RESUMO
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.
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.
RESUMO
Field symptoms of open spikelets in wheat were observed in specific cultivars and supposedly related to low B soils and differential B requirement among cultivars. This study aimed to evaluate the response of four wheat (Triticum aestivum L.) cultivars, IAC 24, IAC 60, IAC 287 and IAC 289, to increasing B concentrations in nutrient solution. The experiment was set up in a randomized complete block design, with four replicates and five B concentrations (0.0, 0.05, 0.2, 0.8 and 2.0 mg L-1), during 1997/1998, in a greenhouse. Plants were grown to maturity and evaluated for plant height, spike number and length, open spikelet number, grains per spike, plant parts dry matter, B, P, K, Ca and Mg leaf concentrations and total nutrient contents. The visual symptoms of B deficiency consisted of open spikelets, distorted spikes without grains. 'IAC 60' and 'IAC 287' had higher B efficiency, with the highest grain yields in lower B concentrations. The 'IAC 287' and 'IAC 24' were more tolerant to the highest B concentrations. 'IAC 24' required more B for grain production as compared to the other cultivars. The critical leaf B concentration for deficiency was 25 mg kg-1 of dry matter tissue for all cultivars, and for toxicity were: 44 to 45 mg kg-1 for 'IAC 60' and 'IAC 289'; 228 and 318 mg kg-1 for 'IAC 24' and 'IAC 287', respectively. Except for the highest B level in the nutrient solution, the leaf P, K, Ca and Mg concentrations and whole plant contents were in an adequate range in the plants and did not vary among cultivars.
Sintomas esporádicos de espiguetas sem grãos observados em campos de trigo apenas para determinadas cultivares induziram pesquisadores à hipótese de uma possível relação destes sintomas com baixo teor de boro (B) disponível no solo e com diferenças entre as cultivares na exigência a B. Este experimento foi realizado com o objetivo de estudar as cultivares IAC 24, IAC 60, IAC 287 e IAC 289, em concentrações de B em solução nutritiva. O ensaio foi instalado em casa de vegetação, durante 1997/1998, em blocos casualizados com quatro repetições e cinco concentrações de boro (0,00; 0,05; 0,20; 0,80 e 2,00 mg L-1). As plantas cresceram até a maturidade e foram avaliadas quanto à altura, número e comprimento das espigas, número de espiguetas sem grãos, grãos por espiga, matéria seca das partes das plantas, teores de B, P, K, Ca e Mg nas folhas e conteúdos totais desses nutrientes. Os sintomas visuais de deficiência de B consistiram de espiguetas abertas, retorcidas e sem grãos. 'IAC 60' e 'IAC 287' mostraram-se mais eficientes, apresentando as maiores produções de grãos nas concentrações mais baixas de B. 'IAC 287' e 'IAC 24' foram mais tolerantes às concentrações mais altas de B, sendo 'IAC 24' bem mais exigente. O teor limite de B nas folhas, para deficiência, foi de 25 mg kg-1 para todas as cultivares e, para toxicidade, foram de: 44 a 45 mg kg-1 para 'IAC 60' e 'IAC 289'; e 228 e 318 mg kg-1 para 'IAC 24' e 'IAC 287', respectivamente. Exceto para o tratamento com a mais alta concentração de B, os teores e conteúdos de P, Ca, K e Mg encontrados nas plantas estavam dentro da normalidade e não variaram com os tratamentos.
RESUMO
Field symptoms of open spikelets in wheat were observed in specific cultivars and supposedly related to low B soils and differential B requirement among cultivars. This study aimed to evaluate the response of four wheat (Triticum aestivum L.) cultivars, IAC 24, IAC 60, IAC 287 and IAC 289, to increasing B concentrations in nutrient solution. The experiment was set up in a randomized complete block design, with four replicates and five B concentrations (0.0, 0.05, 0.2, 0.8 and 2.0 mg L-1), during 1997/1998, in a greenhouse. Plants were grown to maturity and evaluated for plant height, spike number and length, open spikelet number, grains per spike, plant parts dry matter, B, P, K, Ca and Mg leaf concentrations and total nutrient contents. The visual symptoms of B deficiency consisted of open spikelets, distorted spikes without grains. 'IAC 60' and 'IAC 287' had higher B efficiency, with the highest grain yields in lower B concentrations. The 'IAC 287' and 'IAC 24' were more tolerant to the highest B concentrations. 'IAC 24' required more B for grain production as compared to the other cultivars. The critical leaf B concentration for deficiency was 25 mg kg-1 of dry matter tissue for all cultivars, and for toxicity were: 44 to 45 mg kg-1 for 'IAC 60' and 'IAC 289'; 228 and 318 mg kg-1 for 'IAC 24' and 'IAC 287', respectively. Except for the highest B level in the nutrient solution, the leaf P, K, Ca and Mg concentrations and whole plant contents were in an adequate range in the plants and did not vary among cultivars.
Sintomas esporádicos de espiguetas sem grãos observados em campos de trigo apenas para determinadas cultivares induziram pesquisadores à hipótese de uma possível relação destes sintomas com baixo teor de boro (B) disponível no solo e com diferenças entre as cultivares na exigência a B. Este experimento foi realizado com o objetivo de estudar as cultivares IAC 24, IAC 60, IAC 287 e IAC 289, em concentrações de B em solução nutritiva. O ensaio foi instalado em casa de vegetação, durante 1997/1998, em blocos casualizados com quatro repetições e cinco concentrações de boro (0,00; 0,05; 0,20; 0,80 e 2,00 mg L-1). As plantas cresceram até a maturidade e foram avaliadas quanto à altura, número e comprimento das espigas, número de espiguetas sem grãos, grãos por espiga, matéria seca das partes das plantas, teores de B, P, K, Ca e Mg nas folhas e conteúdos totais desses nutrientes. Os sintomas visuais de deficiência de B consistiram de espiguetas abertas, retorcidas e sem grãos. 'IAC 60' e 'IAC 287' mostraram-se mais eficientes, apresentando as maiores produções de grãos nas concentrações mais baixas de B. 'IAC 287' e 'IAC 24' foram mais tolerantes às concentrações mais altas de B, sendo 'IAC 24' bem mais exigente. O teor limite de B nas folhas, para deficiência, foi de 25 mg kg-1 para todas as cultivares e, para toxicidade, foram de: 44 a 45 mg kg-1 para 'IAC 60' e 'IAC 289'; e 228 e 318 mg kg-1 para 'IAC 24' e 'IAC 287', respectivamente. Exceto para o tratamento com a mais alta concentração de B, os teores e conteúdos de P, Ca, K e Mg encontrados nas plantas estavam dentro da normalidade e não variaram com os tratamentos.
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Rice cultivars (Oryza sativa L.) response to nitrogen may vary under waterlogged conditions. The objective of this work was to evaluate the response of three new rice cultivars grown under irrigation, taking into account yield components. Two field experiments were carried out at Mococa, SP, Brazil, during 1997/98 and 1998/99, on a Typic Endoaquept. The experimental design was a split plot with four replications. The main plots received the N rates (0, 50, 100, and 150 kg ha-1) and the sub plots were represented by rice cultivars (IAC 101, IAC 102 and IAC 104). Nitrogen fertilizer was applied as urea, 33% at seedling transplantation and 33% 20 and 40 days latter. Cultivars responded significantly to N application and the average yield for three cultivars at higher N rates was more than 8 t ha-1. Cultivars IAC 104 and IAC 101 presented higher grain yield than 'IAC 102', although all of them presented a marked response to N fertilizer application. Adequate rates of N were 140 kg ha-1 for IAC 101 and 150 kg ha-1 for 'IAC 102' and 'IAC 104'. The 1000 grain weight and panicle length of three cultivars were significantly affected by N treatments. The length of the panicles was the component more closely correlated grain yield.
Genótipos de arroz irrigado por inundação (Oryza sativa L.) podem apresentar variabilidade de resposta ao nitrogênio. O objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta de três cultivares de arroz ao nitrogênio. Os experimentos foram realizados em Mococa, SP, em 1997/98 e 1998/99, em Cambissolo Háplico Tb Eutrófico gleico. O delineamento estatístico foi em blocos ao acaso, em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições. Nas parcelas foram aplicadas doses de N (0, 50, 100 e 150 kg ha-1) e nas subparcelas foram transplantadas mudas dos cultivares de arroz (IAC 101, IAC 102 e IAC 104). O nitrogênio foi aplicado parceladamente sendo 1/3 da dose no transplantio das mudas, 1/3 aos 20 dias e 1/3 aos 40 dias, após o transplantio. Os cultivares responderam significativamente à aplicação de N e a média de produtividade de grãos dos três cultivares na maior dose de N foi superior a 8 t ha-1. Os cultivares IAC 104 e IAC 101 apresentaram maiores rendimentos de grãos (4863 e 5015 kg ha-1, na ausência da aplicação de N) do que o IAC 102, com resposta quadrática para os dois primeiros e linear para o último. As doses adequadas de N foram 140 kg ha-1 para o 'IAC 101' e 150 kg ha-1 para 'IAC 102' e 'IAC 104'. O cultivar IAC 104 apresentou maior rendimento de grãos inteiros e, embora não tenha sido o mais produtivo nos dois anos do estudo, gerou maior produção de grãos inteiros por unidade de área. O comprimento da panícula foi o componente que melhor se correlacionou com o rendimento de grãos.
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Rice cultivars (Oryza sativa L.) response to nitrogen may vary under waterlogged conditions. The objective of this work was to evaluate the response of three new rice cultivars grown under irrigation, taking into account yield components. Two field experiments were carried out at Mococa, SP, Brazil, during 1997/98 and 1998/99, on a Typic Endoaquept. The experimental design was a split plot with four replications. The main plots received the N rates (0, 50, 100, and 150 kg ha-1) and the sub plots were represented by rice cultivars (IAC 101, IAC 102 and IAC 104). Nitrogen fertilizer was applied as urea, 33% at seedling transplantation and 33% 20 and 40 days latter. Cultivars responded significantly to N application and the average yield for three cultivars at higher N rates was more than 8 t ha-1. Cultivars IAC 104 and IAC 101 presented higher grain yield than 'IAC 102', although all of them presented a marked response to N fertilizer application. Adequate rates of N were 140 kg ha-1 for IAC 101 and 150 kg ha-1 for 'IAC 102' and 'IAC 104'. The 1000 grain weight and panicle length of three cultivars were significantly affected by N treatments. The length of the panicles was the component more closely correlated grain yield.
Genótipos de arroz irrigado por inundação (Oryza sativa L.) podem apresentar variabilidade de resposta ao nitrogênio. O objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta de três cultivares de arroz ao nitrogênio. Os experimentos foram realizados em Mococa, SP, em 1997/98 e 1998/99, em Cambissolo Háplico Tb Eutrófico gleico. O delineamento estatístico foi em blocos ao acaso, em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições. Nas parcelas foram aplicadas doses de N (0, 50, 100 e 150 kg ha-1) e nas subparcelas foram transplantadas mudas dos cultivares de arroz (IAC 101, IAC 102 e IAC 104). O nitrogênio foi aplicado parceladamente sendo 1/3 da dose no transplantio das mudas, 1/3 aos 20 dias e 1/3 aos 40 dias, após o transplantio. Os cultivares responderam significativamente à aplicação de N e a média de produtividade de grãos dos três cultivares na maior dose de N foi superior a 8 t ha-1. Os cultivares IAC 104 e IAC 101 apresentaram maiores rendimentos de grãos (4863 e 5015 kg ha-1, na ausência da aplicação de N) do que o IAC 102, com resposta quadrática para os dois primeiros e linear para o último. As doses adequadas de N foram 140 kg ha-1 para o 'IAC 101' e 150 kg ha-1 para 'IAC 102' e 'IAC 104'. O cultivar IAC 104 apresentou maior rendimento de grãos inteiros e, embora não tenha sido o mais produtivo nos dois anos do estudo, gerou maior produção de grãos inteiros por unidade de área. O comprimento da panícula foi o componente que melhor se correlacionou com o rendimento de grãos.