Manejo sítio-específico de nitrogênio no sul do Brasil

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1 Sistemas de Producción de Trigo y Cebada: Decisiones de manejo en base a conceptos ecofisiológicos para optimizar el rendimiento, la calidad y el uso de los recursos PROGRAMA IBEROAMERICANO DE CIENCIA Y TECNOLOGIA PARA EL DESARROLLO (Valdivia, Chile) Noviembre 2011 Manejo sítio-específico de nitrogênio no sul do Brasil Prof. Christian Bredemeier Departamento de Plantas de Lavoura Faculdade de Agronomia Porto Alegre, RS, Brasil

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3 EEA/UFRGS Porto Alegre

4 Porto Alegre Trigo y cebada: rendimiento promedio kg/ha (RS) Investigación: hasta kg/ha Limitaciones: Precipitação elevada na estação de cultivo (Maio-Novembro) Enfermidades Buenos Aires Manejo de N

5 Sem N 120 kg N/ha 1500 kg/ha 6000 kg/ha 350 espigas/m 2 20 grãos/espiga mg/grão espigas/m 2 25 grãos/espiga mg/grão

6 Aplicación de N Momento de aplicação (Cuando?) Dose a ser aplicada (Cuánto?) Em que local aplicar (Donde?)

7 Aplicación del nitrógeno en trigo - Indicadores - Teor de matéria orgânica do solo Cultura antecessora Expectativa de rendimento Dose total de N a ser aplicada

8 Expectativa de rendimento Grande variação entre anos Variabilidade espacial

9 Desenvolvimento de metodologia para quantificar o N a ser aplicado na semeadura e cobertura, para condições particulares de cada lavoura/ano Prática Fácil utilização Baseada em avaliações in situ na lavoura Baseada em variáveis de planta e/ou solo

10 Greenseeker 14/08/2009

11 Reflectancia Curva de reflectancia de una comunidad vegetal 1 R e f l e x i o n s g r a d Reducción debido al alto contenido de clorofila 160 kg/ha 120 kg/ha 90 kg/ha 50 kg/ha El aumento se debe a la elevada biomasa Wellenlänge nm Longitud de onda (nm)

12 Sensoriamento remoto em alta resolução (Greenseeker) Palmtop e GPS NDVI = (ρinfravermelho ρvermelho) (ρinfravermelho + ρvermelho) 10 medições/segundo 0,8 a 1,0 m 0,6 m

13 Estação Experimental Agronômica/UFRGS (Eldorado do Sul, Rio Grande do Sul, Brasil)

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15 Local: EEA/UFRGS (Eldorado do Sul, 2008 e 2009) Dois tipos de resíduos Pós-milho e Pós-soja Duas espécies de inverno Trigo e Cevada Cinco cultivares FUNDACEP, Ônix e Safira (Trigo) MN 698 e BRS 195 (Cevada) Três densidades de semeadura Densidade recomendada e 150 sementes aptas m -2 Cinco doses de N na semeadura Sem N, 20, 40, 60 e 80 kg ha -1 Emissão da sexta folha: Leitura de NDVI do dossel Biomassa acumulada na parte aérea

16 Pós-milho Pós-soja 1,0 FUNDACEP 1,0 FUNDACEP 0,8 0,8 0,6 0,6 Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) 0,4 0,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 1,0 0,8 0,6 R 2 = 0,78** NDVI = 0,14+ 0,0010MS - 3,95E-007MS 2 ONIX MN 698 SAFIRA R 2 = 0,76** NDVI = 0,11+ 0,0010MS - 3,29E-007MS 2 R 2 = 0,71** NDVI = 0,16+ 0,0012MS - 6,68E-007MS 2 BRS 195 Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) 0,4 0,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 1,0 0,8 0,6 R 2 = 0,61** NDVI = 0,44 + 0,0006MS - 2,2E-007MS 2 ONIX MN 698 SAFIRA R 2 = 0,67** R 2 = 0,67** NDVI = 0,27 + 0,0008MS - 2,98E-007MS 2 NDVI = 0,32 + 0,0009MS - 4,910E-007MS 2 BRS 195 0,4 0,4 0,2 R 2 = 0,84** R 2 = 0,87** 0,0 NDVI = 0,06+ 0,0011MS - 4,17E-007MS 2 NDVI = 0,10+ 0,0010MS - 3,79E-007MS Biomassa acumulada na parte aérea (kg ha -1 ) 0,2 R 2 = 0,72** R 2 = 0,74** 0,0 NDVI = 0,34 + 0,0009MS - 3,93E-007MS 2 NDVI = 0,25 + 0,0009MS -3,53E-007MS Biomassa acumulada na parte aérea (kg ha -1 )

17 Modelo teórico para determinação dos valores críticos de NDVI e biomassa acumulada na parte aérea e das classes de potencial produtivo. NDVI máximo NDVI médio 1 função linear NDVI NDVI baixo NDVI mínimo Baixo potencial Médio potencial Alto potencial Muito alto potencial 0 MS baixa MS mínima MS Média MS máxima Biomassa acumulada na parte aérea

18 Relação entre os valores críticos do NDVI e biomassa acumulada na parte aérea por ocasião da emissão da sexta folha, em cinco cultivares de trigo e cevada, sobre restevas de milho e soja. Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, NDVI =0,32 + 0,00081MS - 3,19E-007MS 2 R 2 = 0,92** Resteva de soja Resteva de milho 1 5 NDVI = 0,13 + 0,00097MS - 3,52E-007MS 2 R 2 = 0,97** Resteva Soja Milho Valores críticos Mínimo Baixo Médio Máximo Cultivar 1) MN 743 2) BRS 195 3) ÔNIX 4) SAFIRA 5) FUNDACEP Biomassa acumulada na parte aérea (kg ha -1 ) - MS Fonte: Bredemeier et al. (2008)

19 Modelo para determinação do potencial produtivo de trigo e cevada pelo Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI). Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) 0,80 NDVI máximo NDVImédio 0,68 NDVIbaixo 0,45 0,13 0 NDVI = 0,13 + 0,00097MS - 3,52E-007MS 2 Baixo Potencial 0,83 NDVImáximo 0,75 NDVImédio NDVIbaixo 0,59 Médio Potencial Alto Potencial (a) Resíduo de milho 0,25 0,53 0,87 Biomassa relativa acumulada na parte aérea - MS 1 NDVI =0,32 + 0,00081MS - 3,19E-007MS 2 2 Muito alto Potencial (b) Resíduo de soja 2 0,33 Fonte: Bredemeier et al. (2009) (Revista Engenharia Agrícola) 0 Baixo Potencial Médio Potencial Alto Potencial Muito alto Potencial 0,30 0,57 0,89 Biomassa relativa acumulada na parte aérea - MS 1

20 Local: EEA/UFRGS (Eldorado do Sul, 2009) Dois tipos de resíduos Pós-milho e Pós-soja Duas espécies de inverno Trigo Duas cultivares Safira e Abalone Quatro doses de N na semeadura Sem N, 20, 40, 60 e 80 kg ha -1 Emissão da sexta folha: Leitura de NDVI do dossel Aplicação de N em cobertura

21 Metodologia Dose de N em cobertura: - De acordo com o NDVI medido no dia anterior à aplicação Dose máxima de resposta ao N em cobertura - Variável de acordo com a cultivar Safira: 60 kg N ha -1 Abalone: 100 kg N ha -1

22 Modelo para determinação do potencial produtivo de trigo e cevada pelo Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI). Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) 0,80 NDVI máximo NDVImédio 0,68 NDVIbaixo 0,45 0,13 0 NDVI = 0,13 + 0,00097MS - 3,52E-007MS 2 100% da dose Baixo Potencial 0,83 NDVImáximo 0,75 NDVImédio NDVIbaixo 0,59 75% da dose Médio Potencial Alto Potencial (a) Resíduo de milho 0,25 0,53 0,87 Biomassa relativa acumulada na parte aérea - MS 1 NDVI =0,32 + 0,00081MS - 3,19E-007MS 2 50% da dose 2 25% da dose Muito alto Potencial (b) Resíduo de soja 2 0, % da dose Baixo Potencial 75% da dose Médio Potencial 50% da dose Alto Potencial 25% da dose Muito alto Potencial 0,30 0,57 0,89 Biomassa relativa acumulada na parte aérea - MS 1

23 Rendimento de grãos (cv. Safira, Pós-soja) N na base N em cobertura Rendimento (kg/ha) (kg/ha) de grãos (kg/ha) sem N ns

24 Variação do índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) em diferentes estádios de desenvolvimento do trigo NDVI 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 a) Sem N na emergência (após milho) N em cobertura 80 kg/ha 60 kg/ha 40 kg/ha 20 kg/ha sem N NDVI 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 b) 20 kg/ha N na emergência (após milho) N em cobertura 80 kg/ha 60 kg/ha 40 kg/ha 20 kg/ha sem N 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 DMS 5% 0,2 DMS 5% 0,0 0,0 NDVI 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 c) 40 kg/ha N na emergência (após milho) N em cobertura 80 kg/ha 60 kg/ha 40 kg/ha 20 kg/ha sem N NDVI 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 d) 60 kg/ha N na emergência (após milho) N em cobertura 80 kg/ha 60 kg/ha 40 kg/ha 20 kg/ha sem N 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 DMS 5% 0,2 DMS 5% 0,0 4 folhas 4-5 folhas 5-6 folhas 6-7 folhas 8 folhas Emborrachamento Espigamento Florescimento Estádio de desenvolvimento do colmo principal (Escala Haun) 0,0 4 folhas 4-5 folhas 5-6 folhas 6-7 folhas 8 folhas Emborrachamento Espigamento Florescimento Estádio de desenvolvimento do colmo principal (Escala Haun)

25 Variação do índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) em diferentes estádios de desenvolvimento do trigo 0,7 a) Após milho 0,6 0,5 N na base 60 kg/ha NDVI 0,4 40 kg/ha 20 kg/ha 0,3 sem N 0,2 0,0 4 folhas 4-5 folhas 5-6 folhas DMS 5% Estádio de desenvolvimento do colmo principal (Escala Haun)

26 Variação do índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) em quatro cultivares de trigo NDVI 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 a) Após milho Abalone Marfim Raízes Quartzo 0,4 0,3 0,2 0,0 0,9 0,8 0,7 0,6 b) Após soja ns ns ns ns Abalone Marfim Raízes Quartzo DMS 5% NDVI 0,5 0,4 0,3 0,2 0,0 ns ns ns ns ns DMS 5% 4 folhas 4-5 folhas 5-6 folhas 6-7 folhas 8 folhas Emborrachamento Espigamento Florescimento Estádio de desenvolvimento do colmo principal (Escala Haun)

27 Relação entre NDVI e rendimento de grãos no estádio de 6-7 folhas completamente expandidas d) Estádio de 6-7 folhas expandidas Rendimento de grãos (kg ha -1 ) Abalone (y=-198,8+5502,9x; r 2 =0,77**) Marfim (y=-405,5+5425,6x; r 2 =0,94**) Quartzo (y=271,8+4236,3x; r 2 =0,74**) 500 Raízes (y=-72,2+4370,0x; r 2 =0,87**) Ajuste das 4 cv s (y=-78,1+4833,5x; r 2 =0,75**) 0 0,00 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) Variani et al. (2010)

28 Relação entre NDVI e rendimento de grãos no estádio de florescimento do trigo h) Estádio de florescimento Rendimento de grãos (kg ha -1 ) Abalone (y=3100,6-7209,0x+10297,9x 2 ; r 2 =0,96**) Marfim (y=1590,4-4999,0x+9809,1x 2 ; r 2 =0,93**) Quartzo (y=4789, ,0x+16246,8x 2 ; r 2 =0,96**) Raízes (y=3520, ,8x+13459,4x 2 ; r 2 =0,97**) Ajuste das 4 cv s (y=3042,2-8585,1x+12034,5x 2 ; r 2 =0,94**) 0 0,0 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) Variani et al. (2010)

29 Teor de proteína (%) Grain N content (%) Grain yield (kg/ha) Grain yield (kg/ha) Teor de proteína em grãos de trigo afetado pela aplicação de N no florescimento ** ** Mirante Uréia Mirante Super N ns Mirante Uréia Uréia Quartzo Uréia Mirante Cultivar/N source Cultivar / Fonte de N ns Mirante Quartzo Quartzo Super N Uréia Uréia Quartzo Cultivar/N source Super N Mirante Super N Cultivar/N source Sem N 40 kg N/ha no florescimento Sem N no florescim Com N no Floresci C Quartzo Super N Quartzo Super N Se Bredemeier et al. (2010)

30 PH (kg/hl) Hectolitre weight (kg/hl) Grain yield (kg/ha) Grain yield (kg/ha) Peso do hectolitro de grãos de trigo afetado pela aplicação de N no florescimento * Mirante Uréia * Mirante Super N ** Quartzo Uréia Cultivar/N source Mirante Uréia Mirante Uréia Cultivar / Fonte de N ** 40 kg N/ha no florescimento Mirante Super N Mirante Super N Quartzo Super N Quartzo Uréia Quartzo Uréia Cultivar/N source Cultivar/N source Sem N Sem N no florescim Com N no florescim C Quartzo Super N Quartzo Super N Bredemeier et al. (2010) Se

31 MATERIAL & MÉTODOS Ano do experimento: 2010 Local: EEA/UFRGS Área Piloto EEA/UFRGS (Eldorado do Sul, RS) Cultivar de trigo: BRS Guamirim Data de semeadura: 03/08/10 Área: 5 hectares Adubação na emergência: 20 kg de N ha -1 Adubação na sexta folha: 60 kg de N ha -1 31

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33 MATERIAL & MÉTODOS Variáveis determinadas: Leituras georreferenciadas do dossel com sensor Greenseeker (NDVI) no período do florescimento Colheita georreferenciada de grãos (84 pontos amostrais, ± 7,0 m 2 ) Determinação do rendimento de grãos

34 MATERIAL & MÉTODOS 34

35 MATERIAL & MÉTODOS 35

36 MATERIAL & MÉTODOS Greenseeker (1949 pontos) 36

37 MATERIAL & MÉTODOS 37

38 MATERIAL & MÉTODOS Rendimento de grãos (84 pontos) 38

39 Semivariância Semivariograma NDVI no florescimento 0,0109 0,0082 0,0054 0,0027 0,0000 Grau de Dependência: 50 % Alcance: 78,9 m 0,00 41,01 82,02 123,03 Distância (m) Figura 1. Semivariograma do NDVI medido no florescimento ajustado pelo modelo exponencial. 14

40 Mapa de isolinhas para NDVI no florescimento NDVI

41 Semivariância 16 Semivariograma Rendimento de grãos ,0 Grau de Dependência: 80,3 % 33,3 66,7 Distância (m) Alcance: 78 m 100,0 Figura 2. Semivariograma do rendimento de grãos ajustado pelo modelo esférico.

42 Mapa de isolinhas para rendimento de grãos Kg/ha N

43 NDVI Rendimento de grãos

44 CONCLUSÕES Os semivariogramas mostraram que há forte dependência espacial entre as amostras, tanto para reflectância do dossel quanto para rendimento de grãos. O sensor Greenseeker é um instrumento preciso para a avaliação da variabilidade espacial da produção de biomassa e produtividade de trigo.

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48 Sistemas de Producción de Trigo y Cebada: Decisiones de manejo en base a conceptos ecofisiológicos para optimizar el rendimiento, la calidad y el uso de los recursos PROGRAMA IBEROAMERICANO DE CIENCIA Y TECNOLOGIA PARA EL DESARROLLO (Valdivia, Chile) Noviembre 2011 Muchas gracias Manejo sítio-específico de nitrogênio no sul do Brasil Christian Bredemeier bredemeier@ufrgs.br