Obtaining water stress index for bean crop using thermal images

Abstract

Imagens baseadas em sensoriamento remoto têm se mostrado uma boa ferramenta para avaliar o estresse hídrico em plantas. O feijão é uma das culturas mais cultivadas no Brasil, considerando isso, o objetivo deste trabalho foi utilizar imagens térmicas da temperatura do dossel para melhorar a eficiência hídrica da cultura e monitorar o estresse hídrico, nos potenciais de água no solo para o Latossolo Vermelho e o Latossolo Amarelo (-10, -20, -25, - 30 e -40 kPa) e o Neossolo Regolítico (-5, -10, -15, -20 e -25 kPa). O potencial matricial do solo (SMP) e o potencial hídrico foliar (LWP) foram medidos in situ, as imagens térmicas do dossel do feijoeiro foram capturadas, usando uma câmera térmica, para calcular o CWSI (Crop Water Stress Index). Avaliou-se a relação entre esses indicadores de estresse, para os estádios de crescimento do feijoeiro, por meio de equações de regressão. O modelo de predição do SMP obtida em ambiente controlado foi aplicada em uma área de pivô central cultivado com feijão, utilizando uma câmera térmica acoplada a um veículo aéreo não tripulado (VANT) para avaliar o estresse hídrico. Adicionalmente, mapas de CWSI e potencial matricial do solo foram criados para avaliar a variabilidade espacial dos níveis de estresse e a disponibilidade de água nas plantas. A relação entre CWSI e SMP para o estágio V4 foi robusta (R²=0.95) e significativa (p-valor < 0.05) para o Neossolo Regolítico. Nos estádios R5_R6, para o Latossolo VermelhoAmarelo, a relação foi alta e significativa (R²=0.86; p-valor < 0.05). No estádio R7, o Latossolo Vermelho apresentou coeficiente de determinação robusto (R²=0.8265) e a regressão foi significativa (P<0.032), o Latossolo Vermelho-Amarelo (R²=0.9795; p-valor < 0.05). Enquanto no estádio R8, a correlação foi elevada e significativa para o Latossolo Vermelho-Amarelo (R²=0.9596; p-valor < 0.05), e para o Neossolo Regolítico (R²=0.95) e (p-valor < 0.05). As relações entre CWSI e LWP foram altas para o Latossolo Vermelho (R²=0.87) e Neossolo Regolítico (R²=0.92), enquanto que para o Latossolo Vermelho-Amarelo a regressão foi fraca, mas não significativa (p-valor >0.05) para todos os solos tipos neste estudo. O modelo de regressão no estágio R8 (R²=0.96) obteve melhor ajuste do SMP em resposta ao CWSI no Neossolo Regolítico. Dados obtidos em campo e no ambiente controlado foram usados para analisar a performance desse modelo (R²=0.85, RMSE=3.08, MAE=2.34). O modelo foi aplicado para desenvolver os mapas de CWSI e mapas de potencial matricial do solo, que mostraram a variabilidade dos níveis hídricos e de estresse nas plantas. Esses resultados evidenciam a potencial uso de imagens térmicas obtidas por VANTs para manejo de irrigação de precisão.