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Um Guia sobre o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI)

  • Por Arable Staff

Uma das formas de medir o sucesso de suas práticas de manejo agrícola é usando o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI). O NDVI é uma excelente ferramenta para medir a saúde e o vigor de sua colheita e detectar alterações sutis na saúde das plantas. Mudanças percentuais inesperadas no NDVI podem indicar problemas em sua colheita e as mudanças esperadas podem informar a ocorrência de práticas essenciais de manejo.

Há muitas aplicações para o NDVI, com destaque para:

  • Monitoramento do crescimento do dossel, fenologia da cultura e estresse da planta
  • Previsões do estágio de crescimento
  • Planejamento de irrigação

O que é o NDVI?

O Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) é um método comum utilizado na agricultura de precisão para avaliar a biomassa verde viva; um NDVI alto indica uma maior biomassa da cultura. Esta métrica é baseada em como a planta reflete e absorve luz em comprimentos específicos de onda. As plantas saudáveis absorvem mais radiação no espectro vermelho da luz e refletem mais radiação infravermelha próxima.

NEM TODA ENERGIA LUMINOSA NASCE IGUAL

As plantas absorvem comprimentos de onda de luz no espectro vermelho, mas não no espectro infravermelho próximo. Por quê? Bem, a frequência dos comprimentos de onda corresponde à quantidade de energia contida nas partículas de luz (fótons).

Não seria eficiente se as plantas tentassem absorver todas essas diferentes intensidades de energia (imagine tentar pegar uma bola curva, uma bola rápida e uma bola lenta ao mesmo tempo), então elas se especializaram em absorver apenas as partes azuis e vermelhas do espectro visível. O solo, entretanto, é muito bom em absorver energia NIR. Portanto, quanto mais as plantas crescem e bloqueiam o solo, mais NIR é refletido e mais alto é o NDVI.

Por que medir NDVI é importante?

Os agricultores experientes desenvolvem um olhar aguçado para as mudanças em suas fazendas. Visitar sua lavoura e conferir a saúde e o vigor da plantação – se o tamanho, a forma e a cor das plantas estão de acordo com o atual momento da safra – é fundamental para garantir que sua lavoura produzirá no cronograma e de acordo com suas expectativas.

Este índice agronômico pode ser utilizado tanto como um monitor de status da cultura como uma ferramenta de tomada de decisão. Os gráficos de NDVI representam visualmente a cobertura do dossel e o ciclo de crescimento de uma planta, permitindo que você compare facilmente os valores de NDVI entre áreas e estações para garantir que sua colheita seja saudável e atinja os objetivos de crescimento esperados.

Como a Arable mede o NDVI?

O Arable Mark 2 conta com um radiômetro orientado para cima e um espectrômetro para baixo para medir a radiação recebida e a refletida de faixas específicas de luz. Estas faixas de luz (bandas de onda) serão absorvidas ou refletidas com base no tamanho da cobertura verde presente sob o espectrômetro.

Um índice é uma razão ou coeficiente que demonstra uma relação entre quantidades relacionadas. No caso do NDVI, na verdade é uma razão de razões.

A primeira razão que calculamos é a reflectância (ρ), que é a quantidade de luz que sai da planta (ascendente, medida pela lente que fica virada para baixo) dividida pela quantidade de luz que entra na planta (descendente, medição pela lente que fica virada para cima). Para o NDVI, calculamos as reflectâncias dos comprimentos de onda (λ) vermelho e infravermelho próximo (NIR). Assim descobrimos quanto da luz vermelha e NIR os pigmentos da planta estão “aproveitando” e “rejeitando”.

 

O NDVI é calculado como a razão entre a diferença de NIR e reflectância das bandas vermelhas e a soma da reflectância das mesmas bandas:

A Arable também usa o NDVI para fornecer taxas de evapotranspiração da cultura (ETc) específicas da cultura, com base no coeficiente de cultura (KcNDVI). O KcNDVI é um multiplicador que representa a área foliar da planta e, portanto, sua demanda de evaporação – quanto mais área foliar, maior é a necessidade de água. Usamos o KcNDVI para converter uma evapotranspiração real (ETr), baseada nas condições climáticas, para a ETc específica da cultura.

 

Como analisamos os dados de NDVI?

O NDVI é uma métrica na faixa de -1 a 1. Você pode ver como os valores aumentam à medida que o dossel se desenvolve. Abaixo, há um exemplo de dois campos de arroz na Califórnia com dois tratamentos diferentes de fertilizantes. Eles foram plantados ao mesmo tempo, mas as culturas com maior entrada de nitrogênio apresentam valores de NDVI mais elevados em comparação com as culturas que recebem menos fertilizante.

Dois campos de arroz plotados em um gráfico mostram como o NDVI aumenta com o desenvolvimento do dossel à medida que a safra avança.

 

Como utilizar o NDVI?

Você pode esperar uma redução nos valores do NDVI quando o verde dos seus campos começar a parecer menos uniforme ou quando houver qualquer indicação de clorose*. Se suas plantas estão nos estágios iniciais de crescimento, o NDVI deve aumentar continuamente até atingir a cultura atingir a maturidade, quando os valores começarão a cair, indicando outros estágios fenológicos e senescência do dossel**. Uma diminuição inesperada no NDVI durante o desenvolvimento do dossel pode indicar estresse nas plantas, doenças, deficiência de nutrientes ou má gestão do dossel.

Exemplo de caso prático

Como os valores de NDVI fornecem informações granulares sobre a fenologia da cultura e o vigor do dossel, os mesmos também podem ser usados para programar a implementação de práticas de gerenciamento na produção, pois você consegue visualizar o aumento da curva do NDVI conforme o dossel se desenvolve. Quando a planta começa a produzir frutos, a curva atingirá os valores máximos antes do início de uma lenta diminuição causada pelo amadurecimento dos frutos.

NDVI durante a temporada de crescimento de tomates industriais Quando os frutos começam a amadurecer, em meados de julho, o NDVI diminui de forma gradual, até que estejam totalmente maduros.

O NDVI pode ajudar a determinar o momento ideal para iniciar a irrigação deficitária para os tomates. Vários estudos indicam que o início da irrigação deficitária na fase de frutos rosados pode manter ou até aumentar a produtividade. Como o NDVI é um indicador chave para determinar a data de início da irrigação com déficit regulado (RDI), é essencial acompanhá-lo conforme o estágio do crescimento da fruta se aproxima.

Uma pequena mudança percentual negativa dentro da faixa de NDVI nos dias subsequentes significa que você provavelmente verá a mudança na cor de suas lavouras conforme a fruta amadurece. Alinhada com o graus-dia (GDD), que é um indicador direto do desenvolvimento da cultura, uma mudança como esta no NDVI indica que é hora de implementar uma RDI.

Considerações finais

O NDVI é um indicador significativo da saúde e vitalidade das culturas. Mesmo pequenas mudanças no NDVI podem indicar problemas iminentes nas suas lavouras, por isso é essencial prestar atenção quando esse número começar a subir ou descer e estes alertas podem sugerir que algo precisa de atenção.

Na Arable, estamos aqui para ajudá-lo a tornar suas práticas agrícolas o mais bem-sucedidas possível. Nossas análises ajudam você a aproveitar o poder dos seus dados para uma melhor tomada de decisão.

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*A clorose é a perda de clorofila pela planta, que se apresenta como um clareamento do verde ou amarelamento dos tecidos foliares. Como o nitrogênio e a clorofila estão intimamente ligados, também é sinônimo de falta de nitrogênio.

**A senescência é o processo de envelhecimento devido a fatores estressantes ou passagem normal do tempo. Os sintomas são causados por uma redução na replicação saudável e no vigor celular. Geralmente, aparecem em forma de escurecimento severo (no caso de morte celular), amarelamento dos tecidos (em caso de perda de clorofila) ou perda de integridade estrutural.

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