NDVI e sua relação com produtividade e estado nutricional da cultura da palma de óleo no Estado do Pará

Abstract

A sustentabilidade de produção da cultura de palma de óleo (Elaeis guineenses Jacq.), nas condições da Amazônia brasileira, é dependente do adequado manejo nutricional, que pode ser obtido com base na utilização de critérios diagnósticos, para embasar os programas de fertilização, a exemplo das faixas de suficiência de teores foliares de nutrientes. Essas faixas podem ser obtidas por métodos de diagnose tradicionalmente utilizados, tais como os índices balanceados de Kenworthy, como também mediante o relacionamento desses teores com o padrão de reflectância espectral da vegetação, abordagem esta não estudada para a cultura da palma de óleo nas condições de cultivo da Amazônia brasileira. Os objetivos deste trabalho são obter mapas de produtividade de cachos de frutos frescos (CFF) para sítios de produção representativos da região de Tailândia, nordeste do Pará, para períodos com pluviometria diferencial; avaliar a sazonalidade da produção de CFF dos materiais genéticos mais cultivados na área; obter modelo preditivo da produtividade de CFF na fase adulta com base na produtividade de plantios jovens; avaliar o relacionamento entre o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) e os valores de produtividade de CFF e os teores foliares de nutrientes. O trabalho foi realizado de modo a abranger 40.000 ha de plantios de diferentes materiais genéticos da cultura de palma de óleo, no município de Tailândia, Pará. Utilizou-se banco de dados, de 14 anos agrícolas, com informações georreferenciadas de material genético, produtividade de CFF em base mensal, e resultados de analise foliar. As sequencias temporais das imagens foram adquiridas do site USGS Earth Explorer NASA. A sazonalidade de produção de CFF foi estudada mediante séries temporais. Para a predição da produtividade na fase adulta a partir da produtividade dos plantios jovens foram utilizados os algoritmos Cubist, Random Forest, Regressão linear e Gradient Boosting Machine. Mediante o método da Chance Matemática Relativa (ChMR) fez-se o relacionamento da produtividade com o NDVI e do NDVI com os teores foliares de nutrientes. Concluiu-se que: a técnica de Séries Temporais foi eficiente no estudo da sazonalidade de produção de palma de óleo; a sazonalidade de produção intraanual é distinta conforme o material genético de palma de óleo, e, para o Deli x Lamé se acentua com o aumento do período de déficit hídrico; a predição de produtividade em idades mais avançadas pode ser feita com base na produtividade de plantios jovens da cultura de palma de óleo, mediante redes neuronais artificiais, a exemplo do modelo Random Forest; a utilização do NDVI e do método da Chance Matemática Relativa (ChMR) possibilitam a obtenção de faixas de suficiência de teores foliares de nutrientes, concordantes com as obtidas por métodos tradicionais de diagnose, de modo a assistir o monitoramento do estado nutricional da cultura de palma de óleo.The sustainability of production of oil palm (Elaeis guineenses Jacq), under the conditions of the Brazilian Amazon is dependent on the adequate nutritional management, which can be obtained based on the use of diagnostic criteria to support the fertilization programs, for example of nutrient foliar content levels. These bands can be obtained by diagnostic methods traditionally used, such as the Kenworthy balanced indexes, but also by their relationship with the spectral reflectance pattern of the vegetation, an approach that is not studied for the oil palm crop under the conditions of cultivation of the Brazilian Amazon. The objectives of this work were to obtain fresh fruit bunches (FFB) maps for production sites representative of the region of Tailândia, northeast of Pará, for periods with differential rainfall; to evaluate the seasonality of FFB production of the most cultivated genetic material in the area; to obtain a predictive model of FFB productivity in the adult phase based on the productivity of young plantations; to evaluate the relationship between the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and the FFB productivity values and foliar nutrient contents. The work was carried out to cover 40,000 ha of plantations of different genetic materials of the oil palm crop, in the city of Tailandia, Pará. A 14-year agricultural database was used with georeferenced information of genetic material, productivity of FFB on monthly basis, and leaf analysis results. The temporal sequences of the images were acquired from NASA USGS Earth Explorer website . The seasonality of FFB production was studied by time series. For the prediction of productivity in the adult phase from the productivity of the young plantations were used the algorithms Cubist, Random Forest, Linear Regression and Gradient Boosting Machine. Using the Relative Mathematical Chance (KMR) method, the productivity relationship with the NDVI and the NDVI was compared with the foliar nutrient contents. It was concluded that: the Time Series technique was efficient in the study of the seasonality of palm oil production; the seasonality of intra-annual production is distinct according to the oil palm genetic material, and for Deli x Lamé it is accentuated by the increase in the period of water deficit; the prediction of productivity at more advanced ages can be made based on the productivity of young plantations of the oil palm crop, through artificial neural networks, such as the Random Forest model; the use of NDVI and the Relative Chance method (ChMR) make it possible to obtain ranges of nutrient foliar contents, in agreement with those obtained by traditional methods of diagnosis, in order to assist the monitoring of the nutritional status of the palm crop of oil.