¹ Eng. Agr., Estudante de mestrado, Estudante de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Fitotecnia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, RS. E-mail: eduardo.haverroth@gmail.com
2 Estudante de agronomia, UFRGS, Porto Alegre, RS.
4Eng. Agr., Ph.D., Professora do Departamento de Plantas de Lavoura, Faculdade de Agronomia, UFRGS, Porto Alegre, RS.
PODE O PERFIL TEMPORAL DO ÍNDICE DE VEGETAÇÃO NDVI DEDUZIR O RENDIMENTO DE GRÃOS DE AVEIA HEXAPLÓIDE?
Eduardo José Haverroth¹, Fabrício André Musa¹, Filipe Kalikoski Coelho2, Vanessa de Freitas Duarte¹, Paula Ribeiro da Rocha de Castro e Souza2, Carla Andréa
Delatorre3
A aveia branca constitui uma das principais culturas utilizadas no Sul do Brasil para a diversificação da exploração agrícola e seu cultivo tem aumentado constantemente por conta da necessidade de alternativas para rotação de culturas e manutenção do sistema de plantio direto (FEDERIZZI et al., 2014). Esse cereal tem sido destinado, principalmente, à produção de biomassa para alimentação animal e a utilização do grão no consumo humano (DE MORI; FONTANELI; SANTOS, 2012).
A biomassa acumulada tem grandes implicações no rendimento de grãos. Em condições de ambiente favorável, grande parte da massa seca do grão é devida à assimilação pós-antese (REBETZKE et al., 2008). A alta biomassa verde no período de enchimento de grãos favorece o processo de enchimento, em decorrência da maior produção e realocação de fotoassimilados (GREGERSEN et al., 2013).
Portanto, aparentemente, genótipos de alta biomassa verde tendem a maiores rendimentos de grãos (ARAUJO; TEIXEIRA, 2008), especialmente quando possuírem alta capacidade de particionar a biomassa acumulada em massa de grãos (LONG et al., 2006).
O índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI), estimado pela razão diferenciada da reflectância no comprimento de onda vermelho e infravermelho próximo, vem sendo empregado em pesquisas agronômicas (DUAN et al., 2017).
Este índice apresenta-se como ferramenta substituta para mensuração indireta da biomassa verde e nível de verde do tecido foliar. Por isso é utilizado, por exemplo, na cultura do trigo, para estimativa do potencial de rendimento de grãos, para fins de manejo nutricional (BREDEMEIER et al., 2013) e determinação do comportamento da biomassa (DUAN et al., 2017; MAGNEY et al., 2016).
Este trabalho objetiva relacionar o comportamento de produção e alocação de biomassa, de diferentes genótipos de aveia, relacionando-o ao rendimento de grãos.
O experimento foi desenvolvido na Estação Experimental Agronômica (EEA) da UFRGS, localizada no município de Eldorado do Sul, RS. A EEA está situada na região da Depressão Central, com latitude de 30º Sul e longitude de 51º Oeste. A área apresenta relevo de ondulado a suavemente ondulado, com solos classificados como argissolos vermelhos distróficos e argissolos distróficos típicos.
Os genótipos de aveia URS Altiva, URS Corona, URS Flete e URS Taura foram cultivados no delineamento experimental de blocos casualizados, com quatro repetições. Cada unidade experimental foi composta por cinco linhas de cinco metros de comprimento, espaçadas em 0,20 m entre linhas de um mesmo genótipo e 0,40 m entre parcelas. A semeadura foi realizada, em 23 de julho de 2017, de forma mecanizada e com densidade de aproximadamente 350 sementes aptas a germinar por metro quadrado. A adubação de base foi constituída de 350 kg ha-1 de adubo da fórmula 8-15-30 de N-P-K. A adubação nitrogenada em cobertura foi realizada com ureia e dividida em duas aplicações, de 35 kg ha-1 de N cada, quando as plantas apresentavam três e seis folhas expandidas.
Foi determinado o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) do dossel da parcela utilizando o equipamento comercial GreenSeeker, posicionado paralelamente às linhas da cultura, situado entre 0,8 e 1,0 m acima do dossel. As estimativas de NDVI ocorreram semanalmente a partir do estádio 3.0 da escala de Haun (HAUN, 1973).
Perfilhos em um metro linear foram coletados para estimar a relação entre perfilhos férteis e inférteis. O rendimento de grãos foi estimado a partir da amostragem de panículas em cinco metros lineares. Esses foram secos em estufa de ventilação forçada e, então, determinou-se a massa de grãos corrigida para 130 g kg-1. A massa de mil grãos foi obtida pela massa seca de quatro repetições de cem grãos, incluindo grãos primários, secundários e terciários.
Os dados obtidos, que apresentaram distribuição normal dos erros pelo teste de Kolmogorov-Smirnov, foram submetidos à análise de variância. Para os efeitos significativos, as variáveis foram avaliadas por meio do teste t de comparação de médias ou por análise de regressão.
O fator experimental genótipo apresentou efeito significativo para todas as variáveis analisadas. Os genótipos URS Altiva e URS Flete apresentaram os menores rendimentos de grãos, não diferindo entre si. URS Corona teve rendimento intermediário, enquanto URS Taura o maior rendimento (Tabela 1).
Os comportamentos de produção de biomassa dos genótipos são representados pelos perfis temporais do índice de vegetação NDVI (FIGURA 1). O genótipo URS Corona teve NDVI inicial alto, igualando-se com a URS Flete próximo ao estádio fenológico de alongamento de entrenós. Por outro lado, URS Flete, URS Altiva e URS Taura exibiram início de desenvolvimento semelhante. Após o alongamento de entrenós, URS Corona reduziu sua biomassa verde, tendo fim de ciclo junto dos genótipos de menor biomassa. No entanto, URS Flete manteve-se fotossinteticamente ativo por mais tempo, mostrando maior NDVI durante o enchimento de grãos.
A alta biomassa verde não implicou em alto rendimento de grãos, conforme ocorreu com URS Flete, que possuiu alta biomassa durante todo o ciclo, mantendo- se fotossinteticamente ativa por maior período de tempo em relação aos demais genótipos. Entretanto, apresentou o menor rendimento de grãos. A alta biomassa inicial também não refletiu em maior rendimento, como é verificado com o genótipo URS Corona. Ainda, menores biomassas durante todo o ciclo também não definiram o rendimento de grãos, uma vez que, URS Taura e URS Altiva apresentaram rendimentos de grãos díspar (Tabela 1). Portanto, outras características possuem maior influência sobre o rendimento de grãos do que o próprio comportamento da biomassa durante o ciclo.
A massa seca da inflorescência é expressa em função da duração do crescimento, taxa de crescimento da cultura e partição de biomassa para as inflorescências (FISCHER, 2011). O genótipo URS Taura apresentou baixa biomassa durante o ciclo e alto rendimento, mostrando-se eficiente em particionar a biomassa para o enchimento dos grãos (Tabela 1). A capacidade de possuir alto índice de colheita é conferida por diversos aspectos morfofisiológicos inerentes ao genótipo.
A quantidade de perfilhos férteis é uma característica muito plástica, que varia muito entre os genótipos (PELTONEN-SAINIO et al., 2007). É importante para o rendimento de grãos, por ser determinante do número de panículas por unidade de área. Neste contexto, o genótipo URS Taura teve relação perfilhos férteis e inférteis próximo ao dobro da relação apresentada pelos demais (Tabela 1). Contudo, há um equilíbrio entre o número de grãos por unidade de área e a massas desses. O número de panículas por unidade de área determina o número e a sobrevivência de flores por espigueta da panícula, definindo o número de grãos por panícula, que por sua vez, afeta a massa individual do grão (SANCHEZ-GARCIA et al., 2013). Isso pode ser observado nos genótipos URS Corona e URS Altiva, que por apresentarem menor relação de perfilhos férteis e inférteis, obtiveram maiores massas de mil grãos (Tabela 1).
Plantas com maior biomassa verde podem apresentar maior área fotossintética para a produção de fotoassimilados (XIE; MAYES; SPARKES, 2016).
Isso pode ser interessante, uma vez que o pool de carbono não estrutural acumulado pode sustentar a taxa de enchimento de grãos quando a fotossíntese declinar (DRECCER; BARNES; MEDER, 2014). No entanto, depende da eficiência que o genótipo possui na realocação desses. URS Flete por apresentar alta biomassa e baixo rendimento de grãos, provavelmente possui baixa eficiência na realocação de fotoassimilados. E, por outro lado, supostamente a URS Taura tem maior eficiência.
O índice de vegetação NDVI não é capaz de estimar o rendimento grãos entre diferentes genótipos. No entanto, é possível verificar a dinâmica do comportamento da produção de biomassa e diferenciar os genótipos quanto a este caráter. O genótipo URS Taura mostrou-se como o mais eficiente em realocar massa para o grão, uma vez que com a baixa biomassa produzida teve o maior rendimento de grãos.
Referências:
ARAUJO, A. P.; TEIXEIRA, M. G. Relationships between grain yield and accumulation of biomass, nitrogen and phosphorus in common bean cultivars. Revista Brasileira de Ciencia do Solo, v. 32, n. 5, p. 1977–1986, 2008.
BREDEMEIER, C.; VARIANI, C.; ALMEIDA, D.; ROSA, A.T. Estimativa do potencial produtivo em trigo utilizando sensor óptico ativo para adubação nitrogenada em taxa variável. Ciência Rural, v. 43, n. 7, p. 1147–1154, 2013.
DRECCER, M. F.; BARNES, L. R.; MEDER, R. Quantitative dynamics of stem water soluble carbohydrates in wheat can be monitored in the field using hyperspectral reflectance. Field Crops Research, v. 159, p. 70–80, 2014.
DUAN, T.; CHAPMAN, S.C.; GUO, Y.; ZHENG, B. Dynamic monitoring of NDVI in wheat agronomy and breeding trials using an unmanned aerial vehicle. Field Crops Research, v.
210, p. 71–80, 2017.
FEDERIZZI, L. C. et al. Importância econômica da cultura. In: LÂNGARO, N. C.;
CARVALHO, I. Q. DE (Org.). Indicações técnicas para a cultura da aveia. Passo Fundo:
Universidade de Passo Fundo, 2014, p. 11–23.
FISCHER, R. A. FARRER REVIEW. Wheat physiology: a review of recent developments.
Crop and Pasture Science, v. 62, n. 2, p. 95, 2011.
GREGERSEN, P.L.; CULETIC, A.; BOSCHIAN, L.; KRUPINSKA, K. Plant senescence and crop productivity. Plant Molecular Biology, v. 82, n. 6, p. 603–622, 2013.
HAUN, J. R. Visual Quantification of Wheat Development. Agronomy Journal, v. 65, p. 1971–
1974, 1973.
LONG, S. P. et al. Can improvement in photosynthesis increase crop yields? Plant, Cell and Environment, v. 29, n. 3, p. 315–330, 2006.
MAGNEY, T.S.; EITEL, J.U.; HUGGINS, D.R.; VIERLING, L.A. Proximal NDVI derived phenology improves in-season predictions of wheat quantity and quality. Agricultural and Forest Meteorology, v. 217, p. 46–60, 2016.
MORI, C. DE; FONTANELI, R. S.; SANTOS, H. P. Dos. Aspectos econômicos e conjunturais da cultura da aveia. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, p. 26, 2012.
REBETZKE, G.J.; VAN HERWAARDEN, A.F.; JENKINS, C.; WEISS, M.; LEWIS, D.; RUUSKA, S.;
TABE, L.; FETTELL, N.A.; RICHARDS, R.A. Quantitative trait loci for water-soluble carbohydrates and associations with agronomic traits in wheat. Australian Journal of Agricultural Research, v. 59, n. 10, p. 891–905, 2008.
SANCHEZ-GARCIA, M.; ROYO, C.; APARICIO, N.; MARTIN-SANCHEZ, J.A.; ALVARO, F.
Genetic improvement of bread wheat yield and associated traits in Spain during the 20th century. The Journal of Agricultural Science, v. 151, p. 1–14, 2013.
XIE, Q.; MAYES, S.; SPARKES, D. L. Preanthesis biomass accumulation of plant and plant organs defines yield components in wheat. European Journal of Agronomy, v. 81, p. 15–26, 2016
Tabela 1. Rendimento de grãos (RDM), índice de colheita (IC), Relação de perfilhos férteis e inférteis (F/I) e massa de mil grãos (MMG) de quatro genótipos de aveia.
EEA/UFRGS, Eldorado do Sul, 2017.
Genótipo RDM
(Mg ha-1)
IC (%)
F/I MMG
(g)
Taura 4481 A† 0.46 A 7.17 A 30.84 B
Corona 3429 B 0.41 B 3.51 B 31.72 AB
Altiva 2955 BC 0.33 C 3.11 B 33.93 A
Flete 2558 C 0.30 C 3.71 B 24.22 C
C.V. (%) 25 18 24 13
† Médias com letras diferentes, na coluna, diferem entre si pelo teste t a 5% de probabilidade de erro.
DAE
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
NDVI
0 20 30 40 50 60 70 80 90
Flete
Y = -0,0202X² + 2,6306X + 1,2618 R² = 0,96
DAE
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
NDVI
0 20 30 40 50 60 70 80 90
Taura
Y = -0,2015X² + 2,6923X -5,4408 R² = 0,94
DAE
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
NDVI
0 20 30 40 50 60 70 80 90
Corona
Y = -0,0218X² + 2,5352X +12,7127 R² = 0,97
DAE
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
NDVI
0 20 30 40 50 60 70 80 90
Altiva
Y = -0,0211X² + 2,5624X +0,1841 R² = 0,98
DAE
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
NDVI
0 20 30 40 50 60 70 80 90
Corona Flete Taura Altiva
DAE
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
NDVI
0 20 30 40 50 60 70 80 90
Corona Flete Taura Altiva
A
F
E
A F
E
A F
E A
F
E
i ii
iii iv
v vi
Figura 1. Perfis temporais do índice de vegetação NDVI dos genótipos URS Flete (i), URS Taura (ii), URS Altiva (iii) e URS Corona (iv), médias do índice de vegetação NDVI em cada ponto de coleta, com seus respectivos intervalos de confiança de 95%, para os quatro genótipos avaliados (v) e sobreposição das curvas preditas por regressão polinomial quadrática (vi). EEA/UFRGS, Eldorado do Sul, 2017.
