Bean spectral response with different nitrogen rates

A busca por uma agricultura sustentável, com produção de alimentos a custos competitivos e menor impacto ao meio ambiente, vem levando vários produtores a adotarem técnicas relacionadas à agricultura de precisão. Assim, o uso de métodos que propiciam a rápida diagnose do estado nutricional das plantas é uma necessidade para uma recomendação de adubação otimizada. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar, em condições de campo, a resposta espectral do feijoeiro submetido a diferentes doses de nitrogênio. Foram conduzidos dois experimentos (safras seca e inverno de 2007) onde os dados foram obtidos do delineamento em blocos casualizados, com três repetições, distribuídos em esquema fatorial 5 x 6. Os tratamentos foram constituídos por cinco doses de nitrogênio (N) aplicadas na semeadura e seis doses de N aplicadas em cobertura, na forma de uréia. Para cada experimento, foram realizadas sete campanhas radiométricas com uso de espectroradiômetros. Em cada parcela, paralelamente aos dados radiométricos, foram feitas leituras com uso de um clorofilômetro portátil (SPAD). Das mesmas folhas utilizadas para as leituras dos valores SPAD foram determinados os teores de nitrogênio foliar (NF). Foram determinados, também, a produtividade e seus componentes de rendimento número de vagens por planta (NVP), número de grãos por vagem (NGV) e massa de cem grãos (MCG). A partir dos dados radiométricos foram calculados os valores médios de reflectância e extraídos os índices de vegetação. Os experimentos foram divididos em duas etapas, antes e após da adubação em cobertura. Antes da adubação em cobertura, para cada época, foram feitas análises de regressão entre as doses de N aplicadas na semeadura e os valores SPAD, NF e índices de vegetação. Para visualização do comportamento espectral do dossel do feijoeiro, foram gerados, para cada dose aplicada, gráficos médios da resposta espectral. O grau de relacionamento entre as variáveis NF, valores SPAD e valores médios de índices de vegetação, foi avaliado por meio de análise de correlação. Após à adubação em cobertura, a existência de uma relação funcional entre as doses de N aplicadas na semeadura e em cobertura e os valores SPAD, NF, índices de vegetação, produtividade e componentes de rendimento do feijoeiro, foram feitas por meio de análises de regressão. A avaliação da relação entre o grupo índices de vegetação e componentes de rendimento do feijoeiro foi feita por meio de análise de correlação canônica. Os estudos conduzidos antes da adubação em cobertura permitiram concluir que o clorofilômetro portátil SPAD 502 e a análise do teor de nitrogênio foliar podem ser utilizados para avaliação dos níveis de adubação nitrogenada desde que o solo seja de baixa fertilidade natural. As variações na quantidade de biomassa do dossel alteraram a resposta espectral do feijoeiro. Os índices SAVI e WDRVI mostraram-se mais eficientes na identificação da relação funcional entre doses de N aplicadas na semeadura e os valores médios dos índices de vegetação, quando comparados com o índice NDVI. Os índices de vegetação estudados não apresentaram correlação significativa com os valores de NF. Após a adubação em cobertura foi possível discriminar doses de nitrogênio aplicadas na semeadura e em cobertura com uso dos valores SPAD, NF e índices de vegetação, apenas para o solo de baixa fertilidade natural. Para esse mesmo solo, as doses de adubação nitrogenada na semeadura e em cobertura incrementaram significativamente a produtividade, o NVP e o NGV. Por meio de análise de correlação canônica foi possível identificar que, para o solo de alta fertilidade, os grupos valores médios dos índices de vegetação e o grupo produtividade do feijoeiro e seu componentes de rendimento foram independentes. Para o solo de baixa fertilidade natural, os grupos considerados não se mostraram independentes.The search for sustainable agriculture, with production of food at competitive cost and less impact to the environment, has led many producers to adopt techniques related to precision agriculture. The use of methods that provides rapid diagnosis of the nutritional status of plants is a need for a recommendation for optimal fertilization. The main objective of this work was to evaluate, under field conditions, the spectral response of bean canopy subjected to different nitrogen rates. Two experiments were conducted where data were obtained from the randomized block design with three replicates, distributed in a factorial 5 x 6. The treatments consisted of five nitrogen (N) rates applied at planting and six N rates applied as sidedress using urea-based fertilizers. For each experiment, there were seven measurements using a spectrometer. Parallel to the radiometric data, in each parcel readings were made using a portable chlorophyll meter (SPAD). For the same leaves used for the determination of SPAD values, the levels of leaf nitrogen were determined. The yield and yield components of number of pods per plant, number of grains per pod and one hundred grain mass were determined. From the radiometric data were calculated average values of reflectance and generated vegetation indices. The experiments were divided into two stages, before and after sidedressing nitrogen. Before the sidedressing for each date, the regression analysis was made between the N rates applied at planting and the SPAD values, leaf nitrogen and vegetation indices. To visualize the spectral reflectance of the bean canopy, average spectral response graphics were generated for each N rates applied. The quantity of relationship between variables leaf nitrogen, SPAD values and average values of vegetation indices was evaluated by correlation analysis. After sidedressing, the existence of a functional relationship between of N rates applied before and after sidedressing and the SPAD values, leaf nitrogen, vegetation indices, yield beans and your components, were made by regression analysis. The evaluation of the relationship between the group of vegetation indices and yield beans and your components was made by canonical correlation analysis. Studies conducted before sidedressing have concluded that the use of SPAD values and leaf nitrogen may be used to evaluate the rates of nitrogen fertilizer if the soil is of low natural fertility. Variations in the amount of biomass of the canopy changed the spectral response of the bean. The vegetation indices WDRVI and SAVI were more efficient in identifying the functional relationship between N rates applied at planting and the average vegetation indices, when compared with the index NDVI. The vegetation indices studied showed no significant correlation with the values of leaf nitrogen. Only for the soil is of low natural fertility, after sidedressing the use of SPAD values, leaf nitrogen and vegetation indices could discriminate N rates applied at planting and sidedressing. For that soil, the N rates applied at planting and sidedressing increased significantly the yield, the number of pods per plant and the number of grains per pod. Through analysis of canonical correlation was identified that for the soil is of high fertility, the groups the average values vegetation indices and the group bean yield components were independent. For the soil is of low natural fertility, the groups considered were not independent.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic