Estimação da área foliar de mucuna cinza por meio de método não destrutivo - NOTA -

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1 Ciêcia 238 Rural, Sata Maria, v.42,.2, p , fev, Cargelutti 202 Filho et al. ISSN Estimação da área foliar de mucua ciza por meio de método ão destrutivo Leaf area estimatio of velvet bea through o destructive method Alberto Cargelutti Filho I * Marcos Toebe II Cláudia Buri III Adré Luis Fick III Ismael Mario Márcio Neu IV Giovai Facco IV - NOTA - RESUMO O objetivo deste trabalho foi modelar a área foliar de mucua ciza determiada por fotos digitais em fução das dimesões do limbo do folíolo cetral da folha. Foi coduzido um experimeto de 256m 2 com a cultura de mucua ciza em área experimetal da Uiversidade Federal de Sata Maria. Em seis períodos de desevolvimeto da cultura (29, 43, 57, 73, 87 e 0 dias após a emergêcia), foram coletadas, aleatoriamete, o total de 790 folhas. Cada folha é composta pelos folíolos esquerdo, cetral e direito. Nessas 790 folhas, foi mesurado o comprimeto (CFC) e a largura (LFC) e calculado o produto do comprimeto vezes a largura (CFC LFC) do limbo do folíolo cetral. A seguir, determiouse a área foliar (soma da área foliar dos folíolos esquerdo, cetral e direito) por meio do método de fotos digitais (Y). Posteriormete, separou-se, aleatoriamete, 650 folhas para a costrução de modelos do tipo quadrático, potêcia e liear, de Y em fução do CFC, da LFC, e/ou do CFC LFC, e 40 folhas para a validação dos modelos. Em mucua ciza, o modelo potêcia (Y=3,6450x,9479, R 2 =0,9886) com base a largura do limbo do folíolo cetral é adequado para estimar a área foliar obtida por fotos digitais. Palavras-chave: Stizolobium ciereum, foto digital, dimesão foliar, modelo liear, correlação. ABSTRACT The objective of this research was to model the leaf area of velvet bea determied by digital photos with the dimesios of the cetral leaflet limb of the leaf. A experimet of 256m 2 was coducted with the culture of velvet bea i the Uiversidade Federal de Sata Maria. I six periods of culture developmet (29, 43, 57, 73, 87 ad 0 days after emergece) were collected, radomly, 790 leaves. Each leaf is composed of the left, ceter ad right leaflets. I these 790 leaves were measured the legth (CFC) ad width (LFC) ad calculated the product legth width (CFC LFC) of the cetral leaflet. It was determied the leaf area (the leaf area sum of the left, ceter ad right leaflets) by the method of digital photos (Y). Later, 650 leaves were radomly separated, to build the quadratic model, potecy ad liear of Y i fuctio of the CFC, LFC ad/or CFC LFC. It was used 40 leaves for validatio. The potecy model of leaf area obtaied by method of digital photos (Y= x.9479, R 2 =0.9886) based o the width cetral leaflet, is adequate to estimate leaf area i velvet bea. Key words: Stizolobium ciereum, digital photo, leaf dimesio, liear model, correlatio. Platas legumiosas apresetam elevada capacidade de fixação biológica de itrogêio, sedo muito utilizadas a rotação de culturas. A mucua ciza apreseta adaptabilidade a diferetes codições de solo e, essa cultura, estudos têm sido realizados quato à decomposição e liberação de itrogêio em seus resíduos culturais (RIBAS et al., 200). A quatificação da área foliar de uma cultura é importate, pois está relacioada com a capacidade de absorção de radiação solar e com a traspiração. A I Departameto de Fitotecia, Cetro de Ciêcias Rurais (CCR), Uiversidade Federal de Sata Maria (UFSM), , Sata Maria, RS, Brasil. cargelutti@pq.cpq.br. *Autor para correspodêcia. II Programa de Pós-graduação em Agroomia, UFSM, Sata Maria, RS, Brasil. III Curso de Egeharia Florestal, UFSM, Sata Maria, RS, Brasil. IV Curso de Agroomia, UFSM, Sata Maria, RS, Brasil. Recebido para publicação Aprovado em 0.. Devolvido pelo autor CR-5269 Ciêcia Rural, v.42,.2, fev, 202.

2 Estimação da área foliar de mucua ciza por meio de método ão destrutivo. 239 área foliar pode ser determiada diretamete através do método de fotos digitais. Segudo ADAMI et al. (2008), o método de fotos digitais pode substituir o método LI-COR (método padrão), a estimação da área foliar, em folíolos ítegros e daificados de soja, com vatages de custo iferior e acuracidade similar. Idiretamete, a área foliar pode ser obtida através de modelos de estimação da área foliar (obtida por fotos digitais, por exemplo) em fução das dimesões lieares das folhas, coforme realizado a cultura de crambe (TOEBE et al., 200). O objetivo deste trabalho foi modelar a área foliar de mucua ciza (Stizolobium ciereum), determiada por fotos digitais em fução do comprimeto, ou da largura e/ou do produto comprimeto vezes largura do limbo do folíolo cetral da folha. Foi coduzido um experimeto de 256m 2 com a cultura de mucua ciza a área experimetal do Departameto de Fitotecia da Uiversidade Federal de Sata Maria (latitude 29º42 S, logitude 53º49 W e altitude de 95m). O espaçameto foi de 0,5m etre fileiras e 0,25m etre platas a fileira, totalizado 6 platas por m 2. A semeadura foi realizada o dia 3//200 com adubação de base de 40kg ha - de N, 50kg ha - de P 2 O 5 e 00kg ha - de K 2 O. Foram coletadas, aleatoriamete, 90 folhas, aos 29 dias após a emergêcia (DAE), e 40 folhas em outros cico períodos (43, 57, 73, 87 e 0DAE), totalizado 790 folhas compostas de três folíolos (esquerdo, cetral e direito). Nessas 790 folhas, foi mesurado o comprimeto (CFC) e a largura (LFC) do limbo do folíolo cetral, com régua milimetrada. Após, foi calculado o produto comprimeto vezes largura (CFC LFC) do limbo do folíolo cetral. As mesmas folhas (compostas de três folíolos) foram fotografadas sobre papel milimetrado por meio de uma câmera digital da marca Soy, modelo DSC-W0. Essas images (fotos) foram processadas com o programa Sigma Sca Pro v. 5.0 (JANDEL SCIENTIFIC, 99), para a determiação da área foliar (soma da área foliar dos folíolos esquerdo, cetral e direito) por meio do método de fotos digitais (Y). Posteriormete, etre as 790 folhas, foram selecioadas, aleatoriamete, 40 folhas que foram utilizadas apeas a validação dos modelos. Com os dados do CFC, da LFC, do CFC LFC e de Y das 650 folhas restates, foram calculadas medidas de tedêcia cetral, de variabilidade, de assimetria e de curtose e verificada a ormalidade, por meio do teste de Kolmogorov-Smirov. Após, com os dados dessas 650 folhas, modelou-se a área foliar determiada por fotos digitais (Y) em fução do CFC, da LFC e do CFC LFC, por meio dos modelos: quadrático (Y=a+bx+cx 2 +e), potêcia (Y=ax b +e) e liear (Y=a+bx+e), totalizado ove modelos (três modelos três variáveis idepedetes), os quais x represeta as dimesões foliares e o termo erro de cada modelo é represetado pela letra e. Nesses modelos, assume-se que as dimesões foliares foram mesuradas livres de erros de medida. A validação dos ove modelos de estimação de área foliar foi realizada com base os 40 valores estimados pelo modelo (Y i ) e os 40 valores observados (Y i ). Em cada modelo, foi ajustada uma regressão liear simples (Y i =a+by i ) da área foliar estimada pelo modelo (variável depedete) em fução da área foliar observada (variável idepedete). Foram testadas as hipóteses H 0 : a=0 versus H : a 0 e H 0 : b= versus H :b, por meio do teste t de Studet a 5% de probabilidade de erro. A seguir, foram calculados os coeficietes de correlação liear de Pearso (r) e de determiação (R 2 ) etre Y i e Y i. Para cada modelo, foi calculado o erro absoluto médio (EAM), a raiz do quadrado médio do erro (RQME) e o ídice de Willmott (WILLMOTT, 98), por meio, respectivamete, das 2 Ŷi Yi ( Ŷi Yi ) i= expressões EAM=, RQME e i = = 2 ( Ŷi Yi ), em que Y i são os valores ( ) i= d= 2 Ŷi Y + Yi Y i= estimados de área foliar, Y i os valores observados de área foliar por meio do método de fotos digitais, Y é a média dos valores observados e é o úmero de folhas (=40). Os modelos que melhor estimam a área foliar de mucua ciza em fução do CFC, ou da LFC e/ou do CFC LFC do limbo do folíolo cetral são aqueles que apresetam: coeficiete liear ão diferete de zero, coeficiete agular ão diferete de um, coeficietes de correlação liear de Pearso e de determiação mais próximos de um, erro absoluto médio e raiz do quadrado médio do erro mais próximo de zero, e ídice d de Willmott mais próximo de um. As aálises estatísticas foram realizadas com o auxílio do aplicativo Office Excel. Em média, as 650 folhas utilizadas a costrução dos modelos de estimação de área foliar apresetaram folíolo cetral com limbo de 2,554 e 9,599cm de comprimeto e largura, respectivamete, e área foliar (soma da área foliar dos folíolos esquerdo, cetral e direito) de 326,227cm 2 (Tabela ). De maeira geral, o CFC e a LFC apresetaram CV próximos a 30% e o CFC LFC e Y próximos a 55%. Essa ampla variabilidade dos dados é importate a costrução de modelos, pois permite a utilização destes para folhas de diferetes tamahos e mesuradas em diferetes períodos de desevolvimeto da cultura. Ciêcia Rural, v.42,.2, fev, 202.

3 240 Cargelutti Filho et al. Tabela - Número de folhas (), míimo, máximo, média, coeficiete de variação (CV), variâcia, curtose, assimetria e p-valor do teste de kolmogorov-smirov do comprimeto (CFC), da largura (LFC), do produto comprimeto vezes largura (CFC LFC) do limbo do folíolo cetral e da área foliar (soma da área foliar dos folíolos esquerdo, cetral e direito), determiada por fotos digitais (Y) de 650 folhas de mucua ciza (Stizolobium ciereum) coletadas em seis períodos. Míimo Máximo Média CV(%) Variâcia Curtose () Assimetria (2) P-valor 29 dias após a emergêcia CFC 76 4,400 5,00 0,383 9,098 3,932 3,694 s -0,34* 0,788 LFC 76 2,800,500 7,576 2,605 2,679 3,602 s -0,085 s 0,89 CFC LFC 76 2,320 73,650 8,787 38, ,090 3,632 s 0,540* 0,490 Y 76 25,864 43,445 88,554 38, ,875 4,047 s 0,556* 0,70 43 dias após a emergêcia CFC 0 4,400 6,200 2,477 20,098 6,289 3,930* -,4* 0,063 LFC 0 3,200 2,00 8,930 2,824 3,798 3,600 s -0,960* 0,29 CFC LFC 0 4,080 96,020 6,36 35, ,364 2,640 s -0,529* 0,263 Y 0 33, ,49 276,657 35, ,020 2,778 s -0,52* 0,20 57 dias após a emergêcia CFC 3 3,800 9,00 2,387 34,464 8,224 2,030* -0,470* 0, LFC 3 2,900 4,500 9,399 33,872 0,35 2,058* -0,437 s 0,96 CFC LFC 3, ,950 29,794 57, ,593,785* -0,06 s 0,24 Y 3 26, , ,033 57, ,609,806* 0,008 s 0, dias após a emergêcia CFC 4 4,300 20,200 2,72 32,358 6,944 2,96 s -0,465* 0,200 LFC 4 3,000 6,300 9,953 34,098,57 2,99 s -0,429 s 0,06 CFC LFC 4 2,900 37,40 40,275 56, ,499 2,* 0,069 s 0,308 Y 4 3, ,62 35,30 56, ,890 2,096* 0,067 s 0, dias após a emergêcia CFC 9 4,300 9,300 3,66 28,83 3,767 2,495 s -0,53* 0,284 LFC 9 3,00 6,200 0,40 30,22 9,880 2,289 s -0,49 s 0,24 CFC LFC 9 3,330 32,660 48,345 50, ,256 2,02* 0,02 s 0,562 Y 9 28, , ,266 50, ,33,989* -0,006 s 0,574 0 dias após a emergêcia CFC 8 4,700 20,200 3,404 28,836 4,940 2,277 s -0,377 s 0,275 LFC 8 3,700 6,600 0,568 3,9 0,865 2,29* -0,224 s 0,328 CFC LFC 8 8, ,340 54,05 53, ,248 2,76 s 0,93 s 0,73 Y 8 47, ,46 388,62 5, ,368 2,64 s 0,26 s 0,46 Todas as coletas CFC 650 3,800 20,200 2,554 29,338 3,565 2,406* -0,33* 0,02 LFC 650 2,800 6,600 9,599 3,89 9,329 2,323* -0,07 s 0,25 CFC LFC 650, ,340 3,57 54, ,783 2,434* 0,365* 0,024 Y , ,46 326,227 55, ,794 2,382* 0,384* 0,009 () * Curtose difere de três, pelo teste t, em ível de 5% de probabilidade de erro. s Não-sigificativo. (2) * Assimetria difere de zero, pelo teste t, em ível de 5% de probabilidade de erro. s Não-sigificativo. Em relação ao CFC, LFC, CFC LFC e Y das coletas realizadas em seis períodos, em 4,7% dos casos, verificaram-se curtose diferete de três e assimetria diferete de zero (P 0,05). Cotudo, todos os dados ajustaram-se à distribuição ormal, de acordo com os p-valores (P>0,05) do teste de Kolmogorov- Smirov. Ao cosiderar todas as folhas coletadas (650), apeas a LFC apresetou assimetria ão diferete de zero e distribuição ormal. O elevado úmero de folhas (650) cotribuiu para que pequeos desvios das estimativas em relação à hipótese de ulidade da curtose, da assimetria e da ormalidade fossem sigificativos. Segudo LEVINE et al. (2008), quado o úmero de observações é elevado (maior que 30), com base o teorema do limite cetral, a distribuição da média amostral se ajusta à distribuição ormal. Assim, pode-se iferir boa aderêcia dos dados à distribuição ormal. Ciêcia Rural, v.42,.2, fev, 202.

4 Estimação da área foliar de mucua ciza por meio de método ão destrutivo. 24 De maeira geral, os modelos quadrático, potêcia e liear, que relacioam CFC, LFC e CFC LFC com a área foliar determiada por fotos digitais (Y), apresetaram elevados coeficietes de determiação (R 2 0,9299) (Tabela 2), sugerido a utilização de qualquer um dos ove modelos para estimar a área foliar de mucua ciza. Em relação as três variáveis idepedetes, os melhores modelos foram obtidos com o CFC LFC (R 2 0,9880), seguido dos modelos costruídos a partir da LFC (R 2 0,966). Em crambe, TOEBE et al. (200) também verificaram melhores ajustes dos modelos obtidos a partir da largura em relação ao comprimeto. Quato ao tipo de modelo utilizado, maior precisão foi observada os modelos potêcia (R 2 0,9805) e quadrático (R 2 0,9702), cocordado com TOEBE et al. (200). Com base os idicadores usados para a validação dos modelos, houve maior precisão dos modelos que utilizam o CFC LFC a estimação da área foliar, com coeficiete liear ão diferete de zero, coeficietes de correlação liear de Pearso e de determiação mais próximos de um, meor erro absoluto médio e raiz do quadrado médio do erro e ídices d de Willmott mais próximo de um, embora o modelo tipo potêcia apresete coeficiete agular diferete de um (P 0,05) (Tabela 2). O modelo tipo potêcia em fução da LFC (Y=3,6450x,9479 ) é o úico dos seis modelos restates que apresetou idicadores de validação semelhates aos ecotrados para os modelos costruídos com base o CFC LFC. Portato, este modelo deve, preferecialmete, ser adotado em fução de possibilitar a estimação da área foliar (soma da área foliar dos folíolos esquerdo, cetral e direito) de mucua ciza com elevada precisão, ecessitado apeas da mesuração da largura do limbo do folíolo cetral. Tabela 2 - Modelos para a determiação da área foliar obtida por fotos digitais (Y), utilizado o comprimeto (CFC), a largura (LFC) e o produto comprimeto vezes largura (CFC LFC) do limbo do folíolo cetral como variáveis idepedetes (x) e coeficiete de determiação (R 2 ) com base em 650 folhas. Validação dos modelos com base em coeficietes liear (a), agular (b), de correlação liear de Pearso (r) e de determiação (R 2 ), obtidos a regressão liear ajustada etre a área foliar estimada (variável depedete) e a observada (variável idepedete). Erro absoluto médio (EAM), raiz do quadrado médio do erro (RQME) e ídice d de Willmott calculados com base as áreas foliares observadas e estimadas de 40 folhas de mucua ciza (Stizolobium ciereum). Modelo Variável idepedete (x) Equação Coeficiete de determiação Costrução dos modelos (=650 folhas) ) Quadrático CFC Y = 34,7963-8,984x + 2,367x 2 0,9702 2) Quadrático LFC Y = - 4, ,0967x + 2,3886x 2 0,983 3) Quadrático CFC LFC Y = - 2, ,4943x + 0,00004x 2 0,9880 4) Potêcia CFC Y =,6225x 2,0579 0,9805 5) Potêcia LFC Y = 3,6450x,9479 0,9886 6) Potêcia CFC LFC Y = 2,3735x,0083 0,992 7) Liear CFC Y = - 269, ,4429x 0,9299 8) Liear LFC Y = - 232, ,737x 0,966 9) Liear CFC LFC Y = - 3, ,506x 0, Validação dos modelos (=40 folhas) Modelo x a () b (2) r (3) R 2 EAM RQME d ) Quadrático CFC 9,35* 0,975* 0,989* 0,980 2,602 27,405 0,995 2) Quadrático LFC 7,72* 0,975* 0,993* 0,986 6,57 22,538 0,996 3) Quadrático CFC LFC 4,075 s 0,988 s 0,995* 0,992 3,294 7,636 0,998 4) Potêcia CFC 7,295* 0,94* 0,989* 0,979 2,923 28,768 0,994 5) Potêcia LFC -,907 s,005 s 0,992* 0,986 6,40 23,266 0,996 6) Potêcia CFC LFC 5,69 s 0,982* 0,995* 0,992 3,288 7,69 0,998 7) Liear CFC 28,32* 0,909* 0,967* 0,936 37,070 48,829 0,983 8) Liear LFC 6,345* 0,940* 0,98* 0,964 28,04 36,798 0,990 9) Liear CFC LFC 4, s 0,988 s 0,995* 0,992 3,309 7,643 0,998 () * Coeficiete liear difere de zero, pelo teste t, em ível de 5% de probabilidade de erro. s Não-sigificativo. (2) * Coeficiete agular difere de um, pelo teste t, em ível de 5% de probabilidade de erro. s Não-sigificativo. (3) * Coeficiete de correlação difere de zero, pelo teste t, em ível de 5% de probabilidade de erro. s Não-sigificativo. Ciêcia Rural, v.42,.2, fev, 202.

5 242 Cargelutti Filho et al. REFERÊNCIAS ADAMI, M. et al. Estimativa de área de folíolos de soja usado images digitais e dimesões foliares. Bragatia, v.67, p , Dispoível em: < v674/30.pdf >. Acesso em: 02 maio, 20. doi: 0.590/ S JANDEL SCIENTIFIC. User s maual. Califoria: Jadel Scietific, p. LEVINE, D.M. et al. Estatística - teoria e aplicações. 5.ed. Rio de Jaeiro: LTC, p. RIBAS, R.G.T. et al. Decomposição, liberação e volatilização de itrogêio em resíduos culturais de mucua-ciza (Mucua cierea). Ciêcia e Agrotecologia, v.34, p , 200. Dispoível em: < v344a2.pdf >. Acesso em: 02 maio, 20. doi: 0.590/ S TOEBE, M. et al. Estimativa da área foliar de Crambe abyssiica por discos foliares e por fotos digitais. Ciêcia Rural, v.40, p , 200. Dispoível em: < Acesso em: 02 maio, 20. doi: 0.590/S WILLMOTT, C.J. O the validatio of models. Physical Geography, v.2, p.84-94, 98. Ciêcia Rural, v.42,.2, fev, 202.