Dissertação de Mestrado - Clotilde Pinheiro Ferri

Tese de Doutorado em Sensoriamento Remoto, orientada pelo Dr. Antonio Roberto
Formaggio, aprovada em 28 de março de 2002.

Os pigmentos fotossintéticos são essenciais para o desenvolvimento das plantas, pois
são responsáveis pela captura da energia solar incidente usada na fotossíntese. Com o
desenvolvimento do sensoriamento remoto hiperespectral, tem-se aberto a possibilidade
de quantificar estes pigmentos individualmente em grandes extensões de lavouras
agrícolas e estas informações auxiliam na determinação do estado fisiológico da
vegetação, na discriminação de espécies e na estimativa da produtividade. Uma das
maneiras de utilizar os dados de sensores hiperespectrais na determinação da
concentração de pigmentos, é pelo uso de índices de reflectância espectral que utilizam
bandas espectrais estreitas na forma de soma, razão ou multiplicação. Assim, com este
trabalho, buscou-se fornecer bases para a construção de conhecimentos na área de
sensoriamento remoto hiperespectral e suas relações com culturas agrícolas. Como
hipótese de trabalho, propõe-se que é possível, usando sensoriamento remoto de alta
resolução espectral, estimar pigmentos fotossintéticos de dosséis vegetais agrícolas,
sendo necessário levar em conta as influências de solos espectralmente distintos. A
presente pesquisa sugere também que existem relações significativas entre reflectância
espectral e parâmetros agronômicos de uma cultura agrícola, tendo como objetivos: (a)
avaliar as relações entre componentes vegetais da cultura da soja e resposta espectral
através dos índices espectrais: R750/R700, R750/R550, Ratio Analysis of Reflectance
Spectra (RARS), Pigment Specific Simple Ratio (PSSR) e Pigment Specific Normalized
Difference (PSND); e (b) analisar a influência de dois solos espectralmente diferentes
no comportamento espectral dessa cultura. Para testar a hipótese estabelecida e atingir
os objetivos propostos, a presente pesquisa foi realizada por método experimental, em
condições de casa de vegetação, utilizando-se espectroradiômetros de alta resolução,
com a cultura da soja [Glycine max (L.), Merril] tendo sido conduzida e monitorada
espectralmente ao longo do seu ciclo fenológico. Assim, em função dos procedimentos
utilizados e das análises realizadas, foi possível chegar a algumas conclusões e
recomendações, verificando que (a) as plantas de soja tiveram um desenvolvimento
considerado normal mesmo tendo sido cultivadas em condições de casa de vegetação,
tendo apresentado um sistema assimilatório suficiente e eficiente para a produção e
acúmulo de matéria seca; (b) os solos usados, mesmo tendo sido dois extremos
espectrais (o primeiro com características de baixa reflectância e o segundo com alta
reflectância) não influenciaram nas respostas espectrais dos dosséis de soja na maior
parte do seu ciclo fenológico; (c) a partir da fase fenológica V3, da cultura as respostas
espectrais já começaram a ser de vegetação, tendo iniciado então a manifestação de
relações entre as respostas espectrais e a concentração de pigmentos, confirmando a
validade de se estudar estas relações para posteriores determinações do estádio
fenológico e de outras características de vigor, sanidade e produtividade da cultura por
imagens hiperespectrais; (d) todos os espectros coletados apresentaram maior
reflectância no infravermelho próximo, em torno de 740 nm; e) a posição da borda
vermelha situou-se em torno de 700 nm; f) os espectros apresentaram curvas
características de acordo com a fase de desenvolvimento da cultura da soja, tendo
influência do solo de fundo nas fases iniciais e finais da cultura; (g) as posições do
comprimento de onda equivalente ao valor mínimo de reflectância no vermelho (Vmin)
e do ponto de inflexão (PI) da curva apresentaram boas relações com o conteúdo de
pigmentos, tendo o Vmin diminuído com o aumento da concentração de Clorofila a e o
PI aumentado com o aumento da concentração de Clorofila total; (h) as razões
R750/R550 e R750/R700 mostraram ser bons índices para a determinação de Clorofila
a e de Clorofila total, e estes índices, quando comparados com o NDVI (um dos índices
espectrais de banda larga mais usados em sensoriamento remoto da vegetação),
mostraram ser mais eficientes; (i) a análise dos três índices de bandas estreitas, o RARS,
o PSND e o PSSR, para a determinação de Clorofila a e b e Carotenóides, mostraram
que o melhor índice foi o PSSR; (j) o índice RARS não mostrou boas relações quando
os dados de todo o ciclo fenológico foram usados; porém, apresentou bons resultados
quando se avaliou a cultura em fases bem delimitadas, como a vegetativa e a reprodutiva
separadamente, para a determinação de Clorofila a e b. Para a determinação de
Carotenóides, este índice não foi eficiente; (k) o índice PSND também apresentou ter
relação com o conteúdo de Clorofila a e b e nenhuma relação com o conteúdo de
Carotenóides; (l) somente o índice PSSR foi um bom estimador da concentração de
pigmentos nas plantas, em nível de dossel, sendo que este índice também não
apresentou bons resultados para estimar a concentração de Carotenóides. Assim, com o
presente trabalho fica comprovado que é possível estimar pigmentos fotossintéticos
através de Sensoriamento Remoto Hiperespectral em nível de dossel, através dos índices
avaliados e de outros que podem ser gerados. Trabalhos devem ser realizados com o
propósito de se avaliar estes e outros índices em nível de dossel, tanto em laboratório
como em condições de campo, usando espectroradiômetros e imagens hiperespectrais a
fim de se verificar a eficiência destes para futuras utilizações agrícolas.