CARACTERÍSTICAS ESPECTRAIS DO ALGODOEIRO HERBÁCEO IRRIGADO COM ÁGUA RESIDUÁRIA E ADUBAÇÃO NITROGENADA José Fideles Filho 1, Olga Eduarda Ferreira 2, Napoleão Esberard de Macedo Beltrão 3, José Marcelo Dias 4, Annemarie König 5 (1) UEPB/EMEPA-PB. e-mail: fideles@uepb.rpp.br (2) UFCG, Rua Dom Viçoso, 25, Bom Jesus, 36570000, Viçosa, MG. e-mail: oeferr@yahoo.com.br (3) Embrapa Algodão, Rua Osvaldo Cruz, 1143, Centenário, Caixa Postal 174 58107720, Campina Grande, PB. e-mail: nbeltrao@cnpa.embrapa.br (4) Embrapa Algodão, Rua Osvaldo Cruz, 1143, Centenário, Caixa Postal 174 58107720, Campina Grande, PB. e-mail: marcelo@cnpa.embrapa.br (5) UFCG/CCT/DEC, Rua Manoel Alves de Oliveira, 186, Catolé, 58105-600, Campina Grande, PB. e-mail: akonig@dec.ufcg.edu.br RESUMO As propriedades espectrais de uma cultura podem ser utilizadas para o monitoramento das condições de crescimento ao longo do ciclo, assim como a estimativa da produtividade, através de técnicas de sensoriamento remoto. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a reflectância do algodão herbáceo BRS 187 8H, submetido a dois tipos de água de irrigação e doses de nitrogênio. O experimento foi conduzido em delineamento de blocos casualizados com 12 tratamentos e quatro repetições, originários de um fatorial misto[(2x5+2)], sendo os fatores dois tipos de água (abastecimento e residuária tratada por sistema de lagoas de estabilização), cinco dosagens de nitrogênio (0, 60, 90, 120 e 180kgN/ha) com fundação de P e K (40kg/ha e 20kg/ha), e duas testemunhas. A resposta espectral do algodoeiro foi alterada pelas variações na quantidade de biomassa do dossel, causada pela água residuária, rica em nutrientes utilizados pelas plantas. Os aumentos na quantidade de biomassa provocaram diminuição da reflectância na porção do visível do espectro e aumento na porção infravermelho, evidenciando que a análise da reflectância é um bom indicador das mudanças que ocorrem em um dossel. INTRODUÇÃO A caracterização espectral de um alvo, também conhecida como assinatura espectral, é a representação gráfica da reflectância em faixas de comprimento de onda bem estreitas e adjacentes. Ela representa de forma detalhada o resultado da interação da energia radiante com o objeto em estudo. As variações de amplitude na caracterização espectral são indicadoras das propriedades espectrais dos objetos (Steffen & Moraes, 1993). Diferentes níveis de nitrogênio (N) nas plantas podem ser detectadas por meio de sensores remotos. O N influencia tanto a taxa de expansão quanto a divisão celular, determinando, assim, o tamanho final das folhas, o que faz com que o N seja um dos fatores determinantes da taxa de acúmulo de biomassa. Um acréscimo no suprimento de N estimula o crescimento, atrasa a senescência, e muda a morfologia das plantas, e além disso, o aumento nos níveis de adubação nitrogenada causa um aumento significativo no conteúdo de clorofila das folhas (Fernández et al. 1994). Ainda, de acordo com Fernández et al., (1994), à medida que aumenta os níveis de N aplicados na adubação, observa-se uma diminuição na reflectância em todos os comprimentos de onda no visível, pelo aumento da quantidade de folhas e cloroplastos para interagir com a radiação solar. O objetivo deste trabalho foi fazer a caracterização espectral da cultura de algodão irrigado com água residuária e de abastecimento submetido a diferentes níveis de adubação nitrogenada. MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido em condições de campo, nas dependências da Estação de Tratamento de Esgoto da Companhia de Água e Esgoto da Paraíba (CAGEPA), no município de Campina Grande (PB), (7 13' 11" S; e 35 52' 31" W e 550 m), onde foram testados 12 tratamentos com quatro repetições e delineamento de blocos ao acaso, num esquema de análise fatorial misto [(2x5)+2], sendo os fatores dois tipos de água (abastecimento e residuária tratada por lagoas de estabilização), cinco dosagens de nitrogênio (0, 60, 90, 120 e 180kgN/ha) com fundação de P e K (40kg/ha e 20kg/ha) e duas testemunhas. A cultivar testada foi a BRS 187 8H de algodão herbáceo, em unidades experimentais de 20m 2 com quatro linhas de plantio de cinco metros, espaçadas em 1,0m, com duas plantas por cova espaçadas em 20cm, com irrigação por sulcos. A lâmina de irrigação aplicada variou conforme a demanda do ciclo fenológico do algodoeiro, tendo todos os tratamentos recebido em média 736 mm/ciclo de água. As medidas espectrais foram feitas com um espectrorradiômetro portátil LI 1800 às 13 horas local, e as análises de macro nutrientes na água residuária foram feitas segundo metodologia prescrita em APHA (1995). RESULTADOS E DISCUSSÃO No período do experimento, a água residuária apresentou concentrações médias elevadas de nitrogênio amoniacal (53mgN-NH 3 /L), fósforo total (7mg/L), potássio (21mg/L), cálcio (36mg/L), magnésio (33mg/L). Quanto ao teor nutricional da água residuária observa-se que ao aplicar os 730mm de água, ou seja 0,73m 3 /m 2, a cultura recebeu, de forma estimada, 387kg/ha de nitrogênio, 51kg/ha de fósforo, 153kg/ha de potássio, 263kg/ha de cálcio e 241kg/ha de magnésio, confirmando que o uso de água residuária doméstica tratada em irrigação é uma fonte alternativa de água e nutritiva para as culturas irrigadas no Nordeste, como ressaltam Sousa & Leite (2002). Nas Tabelas 1 e 2, são apresentadas a área foliar por planta, o teor de matéria seca e as medidas de reflectância para os tratamentos, em função dos tipos de água (abastecimento e água residuária tratada) e das diferentes doses de nitrogênio estudadas. Na Tabela 1, verifica-se que a medida em que aumentou a dosagem de Nitrogênio, ocorreu uma diminuição na reflectância, sugerindo o estabelecimento de relação inversa entre a reflectância e a aplicação de doses crescentes de nitrogênio. Na faixa visível do espectro (400 a 700 nm), observa-se que os menores valores de reflectância encontram-se associados aos maiores valores de matéria seca e de área foliar. A área foliar por planta cresce linearmente com as dosagens de nitrogênio (Silva, 2001) provocando uma maior absorção da radiação solar incidente e consequentemente diminuição da fração refletida pela cultura pelo aumento significativo no conteúdo de clorofila das folhas (Fernández et al. 1994), e de pigmentos como os carotenos. Para a faixa de comprimento de onda do infravermelho do espectro, a resposta observada foi oposta à da porção do visível do espectro. Nessa faixa, associados aos maiores valores de matéria seca e de área foliar, encontram-se os maiores valores de reflectância, nos tratamentos que receberam doses de Nitrogênio. O aumento na quantidade de biomassa provoca um aumento no espalhamento da radiação, devido ao maior número de folhas presentes, ocorrendo o fenômeno denominado de reflectância aditiva, que provoca um aumento da reflectância total na porção infravermelha do espectro (Steffen & Moraes, 1993; Peñuelas et al. 1997; Fontana, 1995). Na Tabela 2, observa-se que os menores valores de reflectância, na porção do visível do espectro, ocorreram nos tratamentos T6 e T8(doses de 60 e 90 kgn/ha) aumentando com as doses de nitrogênio (N). Na porção do visível como na porção infravermelho do espectro, não foi observada a tendência esperada para a relação entre a reflectância e a área foliar e produção de biomassa. Provavelmente, esta resposta foi decorrente da desuniformidade do dossel, sujeito à heterogeneidade da fertilidade do solo, tendo em vista que as águas residuárias são ricas em nutrientes para as plantas. As medidas de reflectância foram realizadas em um ponto fixo e a coleta de biomassa foi realizada em outro local dentro da parcela experimental. Como as medidas de reflectância, área foliar e biomassa
não foram realizadas nos mesmos pontos dentro das parcelas, pode ter havido superestimação de uma ou de outra variável, resultando em uma resposta fora dos padrões esperados. As curvas espectrais (Figura 1), nos diferentes tratamentos apresentaram a forma padrão característica da vegetação verde, com baixa refletância na região do visível e um pico próximo aos 550 nm, onde a clorofila absorve a luz verde em pequena quantidade, tornando a reflectância maior. Próximo aos 730 nm houve um substancial incremento na reflectância, a qual se manteve alta em toda região do infravermelho próximo, uma vez que os sistemas pigmentais da planta perdem a capacidade de absorver fótons nesse espectro, devido ao substancial aumento da curva de reflexão. O mínimo de reflexão neste comprimento de onda é causado pela mudança do índice de refração nas áreas frontais de ar/célula do mesófilo. Na Figura 1, observa-se que nos tratamentos com água de abastecimento (Figura 1A), na porção do visível as curvas de reflectância em todo comprimento de onda são mais elevadas que nos tratamentos com água residuária (Figura 1B), com maior valores de reflectância no tratamento testemunha diminuindo à medida que a produção de biomassa aumenta. Na Figura 1B, tratamentos que receberam a água residuária, quase não se verifica diferença nas curvas de reflectância para a porção do visível. CONCLUSÃO A resposta espectral do algodoeiro foi alterada conforme as variações na quantidade de biomassa do dossel, causada pela água residuária que é rica em nutrientes, utilizados pelas plantas. Os aumentos na quantidade de biomassa diminuiram a reflectância na porção visível e aumentaram a reflectância na porção infravermelha do espectro nos tratamentos irrigados com água residuária. Tabela1. Valores de doses de nitrogênio, área foliar, matéria seca refletância média do visível (400-700 nm) e refletância média do infravermelho (700-1100) obtidos na cultura de algodão nos diferentes tratamentos. Tratamento Doses de nitrogênio (kg/ha) Água de Abastecimento Área foliar (cm 2 /planta) Matéria seca (g/parcela) visível (400-700 nm) infravermelho (700-1100 nm) 01 Testemunha 3512 38 5,88 45,0 03 00 1357 37 6,55 37,0 05 60 2771 50 4,40 50,0 07 90 4594 59 4,10 51,0 09 120 3956 40 2,78 47,0 11 180 4020 52 5,53 52,0
Tabela 2. Valores de doses de nitrogênio, área foliar, matéria seca refletância média do visível (400-700 nm) e refletância média do infravermelho (700-1100) obtidos na cultura de algodão nos diferentes tratamentos Tratamento Doses de nitrogênio (kg/ha) Área foliar (cm 2 /planta) Água Residuária Matéria seca (g/parcela) visível (400-700 nm) (%) infravermelho (700-1100 nm) (%) 02 Testemunha 4203 42 5,19 36,0 04 00 4212 43 4,63 34,0 06 60 3295 45 3,68 44,0 08 90 4705 61 3,90 43,0 10 120 3045 49 5,11 40,0 12 180 2566 65 5,08 40,0 0,6 A 0,6 B 0,5 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 T1 T3 T5 T7 T9 T11 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Comprimento de onda (nm) 0,4 0,3 0,2 0,1 0 T2 T4 T6 T8 T10 T12 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Comprimento de onda (nm) Figura 1. Característica espectral do dossel da cultura de algodão, irrigada com água de abastecimento (A) e água residuária (B), adubado com diferentes doses de nitrogênio. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA, AWWA, WEF. Standard methods for the examination of water and wastewater. 19.ed. Washington,DC:APHA,1995 FIDELES FILHO, J.; BELTRÃO, N.E.M.; RAMANA RAO, T.V. do solo seco e úmido e da cultura de amendoim nas bandas do visível e infravermelho próximo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE AGROMETEOROLOGIA 11.; REUNIÃO LATINO-AMERICANA DE AGRAMETEOROLOGIA 2., 1999, Florianópolis. Anais...Florianópolis: Sociedade Brasileira de Agrometeorologia, 1999. p. 1782-1787. FERNÁNDEZ, S.; VIDAL, D.; SIMÓN, E.; SUGRAÑES, L. Radiometric characteristics of Triticum aestivum cv. Astral under water and nitrogen stress. International Journal of Remote Sensing, London, v. 15, n. 9, p. 1867-1884, 1994 PEÑUELAS, J.; ISLA.; FILELA, I.; ARAUS, J. L. Visible and near-infrared reflectance assessment of salinity effects on barley. Crop Science, Madison, v. 37, p. 198-202, 1997.
SILVA, M. N. B. DA.; BELTRÃO, N. E. DE M.; PITOMBEIRA, J. B. População de plantas e adubação nitrogenada em algodoeiro herbáceo irrigado. Características do crescimento. Revista oleaginosas e fibrosas: Campina Grande, v.5, n.2, 2001, p.363-371 SOUSA, J.T.; LEITE, V.D. Tratamento e utilização de esgotos domésticos na agricultura. EDUEP, Campina Grande - PB, 2002,103p STEFFEN, C.A; MORAES, E.C. Tutorial de radiometria. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, 7., 1993, Curitiba. Anais... Curitiba: Sociedade Latino-Americana de Sensoriamento Remoto/INPE, 1993. p. 2-12.