Estimativa do índice de área foliar por métodos óticos e sensoriamento remoto para calibrar modelo ecofisiológico em plantios de eucalipto em áreas de relevo ondulado

Abstract

Este trabalho teve por objetivo estimar o índice de área foliar (IAF) em plantios florestais de eucalipto, utilizando instrumentos óticos e imagens de satélite para se avaliar a resposta frente às condições físico-climáticas presentes na área de estudo e, a partir destes dados, calibrar e simular a produtividade por meio de um modelo ecofisiológico de crescimento. O estudo foi realizado em quatro talhões de plantios de eucalipto em duas diferentes idades presentes em duas regiões: Cocais, de maior altitude e Rio Doce, mais baixa, localizadas na bacia do Rio Doce, leste de Minas Gerais. Foram alocadas nove parcelas em cada talhão, considerando as faces de exposição do relevo. Os dados experimentais foram coletados em agosto de 2008 (período seco) e janeiro de 2009 (período chuvoso). Realizaram-se as estimativas do IAF por meio de medidas de índice de área de planta (IAP) pelos equipamentos LAI- 2000 (LI-COR) e câmera com lentes hemisféricas. Adotou-se a expressão IAP visto que esses sensores não discernem unicamente o elemento foliar em suas medidas. Para verificar a exatidão das estimativas do IAF foi utilizado o método da análise destrutiva. Os dados meteorológicos foram adquiridos por meio de duas estações automáticas instaladas próximas às áreas dos talhões em cada região do estudo. Executou-se o modelo 3PG (Physiological Principles in Predicting Growth) com parametrização realizada em trabalhos anteriores para as mesmas regiões. Foi realizada a calibração do 3PG com índices de vegetação (IV s) do sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). A simulação do modelo foi realizada a partir da radiação global corrigida segundo a inclinação e a face de exposição do terreno. Verificou-se que o IAP obtido com LAI2000 foi o método indireto melhor correlacionado com o IAF observado. O eucalipto respondeu à sazonalidade climática, apresentando menores valores de IAF na época seca em relação à estação chuvosa. O rendimento dos talhões localizados nas maiores altitudes (Cocais) superou os talhões das altitudes mais baixas (Rio Doce) em IAF, provavelmente devido à maior demanda evapotranspirativa presente em Rio Doce. As faces de exposição norte apresentaram maior incidência de radiação solar de acordo com a correção realizada para superfícies inclinadas. Nesta face, também, foram verificados maiores valores de IAF medidos a campo e estimados pelo modelo 3PG bem como para outras variáveis estimadas que expressam a produtividade do plantio. Os resultados para as áreas de relevo inclinado não são conclusivos, devendo ser realizados estudos para verificar se o padrão de resposta obtido se repete analisando a influência da latitude do local. O modelo 3PG calibrado pelo NDVI apresentou boas estimativas pontuais com os dados observados e temporais verificada pelos dados IV s-MODIS.

The purpose of this study was to estimate the leaf area index (LAI) in eucalyptus forest plantations, using optical instruments and satellite imagery to evaluate the response to the physical and climatic conditions of the study area, and based on these data, calibrate and simulate yields with an ecophysiological growth model. The study was conducted in four eucalyptus stands of two ages in the following two regions: Cocais, at a higher altitude and Rio Doce, at a lower altitude, in the Rio Doce basin, in eastern Minas Gerais. Nine plots were marked in each stand, according to the exposure of the relief surface. The experimental data were collected in August 2008 (dry season) and January 2009 (rainy season). The LAI was estimated by measures of the plant area index (PAI) by the equipment LAI-2000 (LI-COR) and hemispherical photographs. The expression PAI was adopted since these sensors do not measure only the leaf element. The method of destructive analysis was used to check the accuracy of the LAI estimates. Meteorological data were collected at two monitoring stations installed near the stands in each region of the study. The model 3PG (Physiological Principles in Predicting Growth) was run using the parameterization established in previous studies for the same regions. The 3PG was calibrated with vegetation indices (VIs) of the sensor Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). The model simulation was performed based on the corrected global radiation according to the slope and exposure of the relief surface. It was found that the PAI derived from LAI2000 was the indirect method that correlated best with the observed LAI. Eucalyptus responded to climatic seasonality, with lower LAI values in the dry than in the rainy season. The LAI,in the stands at higher altitudes (Cocais) exceeded that of the lower plots (Rio Doce), probably due to the higher evapotranspiration demand in the Rio Doce basin. The incidence of solar radiation on the northern slope surfaces was higher, in agreement with the correction performed for inclined surfaces. On this face, again, higher LAI values were measured in the field and estimated by the model 3PG well as for other estimated variables that express the crop productivity. The results for the inclined areas were not conclusive. Studies should investigate whether the response pattern is repeated in analyses of the influence of the latitude of the site. The estimates of the model 3PG calibrated by the normalized difference vegetation index (NDVI) agreed well with the observed data and temporal data verified by MODIS-VI.