Avaliação do uso de imagens MODIS na modelagem agrometeorologica-espectral de rendimento de arroz irrigado no Rio Grande do Sul

Abstract

Baseado na demanda de instituições oficiais para geração de informações objetivas sobre o rendimento da cultura do arroz irrigado, o objetivo deste trabalho foi avaliar a possibilidade do uso de imagens MODIS na estimativa de rendimento de arroz irrigado no Estado do Rio Grande do Sul. O estudo foi realizado usando-se dois conjuntos de dados abrangendo as seis regiões orizícolas do Rio Grande do Sul. O primeiro conjunto, referentes às safras 1982/1983 até 2005/2006, foi de dados meteorológicos de temperatura mínima do ar, radiação solar global e dados de estatísticas agrícolas de rendimento e área cultivada de arroz irrigado. O segundo conjunto considerou as imagens dos índices de vegetação NDVI e EVI provenientes do sensor MODIS, das safras de 2000/2001 até 2005/2006. A partir desses dados foram feitas análises de tendência tecnológica dos rendimentos e estabelecidos os indicadores agrometeorológicos e espectrais para o ajuste de modelos de estimativa de rendimento de arroz irrigado no Estado. Os resultados mostraram que existe tendência tecnológica de incremento nos rendimentos de arroz irrigado no Estado; os perfis espectrais (NDVI e EVI) das áreas de arroz irrigado são típicos de áreas cultivadas, com valores baixos no período de implementação da cultura, crescentes durante o desenvolvimento vegetativo, atingindo os valores máximos durante o enchimento de grão e decrescentes a partir da maturação fisiológica dos grãos. A variabilidade interanual desses perfis é devida, principalmente, às variações das condições meteorológicas; existe uma relação curvilinear entre NDVI e EVI, entretanto ambos índices apresentam um perfil médio similar, com o NDVI apresentando valores maiores do que o EVI; as variáveis meteorológicas radiação solar global e dias com temperatura mínima do ar menor ou igual a 15°C e as imagens de NDVI e EVI provenientes do sensor MODIS podem ser usadas como indicadores do rendimento do arroz irrigado. Os modelos agrometeorológicos e agrometeorológicos-espectrais ajustados apresentam características de precisão, fácil implementação e baixo custo, podendo, portanto, serem introduzidos ao programa nacional de previsão de safras. Embora o período de dados ainda seja reduzido para resultados conclusivos existe a tendência de melhora nas estimativas de rendimento de arroz irrigado no Rio Grande do Sul a partir da incorporação de dados provenientes de imagens MODIS.

Based on the demand of official institution for objective information about the irrigated rice yield, the aim of this research was to evaluate the possibility to use MODIS images for the irrigated rice yield forecasts in Rio Grande do Sul State, Brazil. This study was carried out using two data sets involving the six rice production regions of Rio Grande do Sul. The first data set, relative to the crop years from 1982/1983 to 2005/2006, was meteorological data of the minimum air temperature and global solar radiation, and data of the agricultural statistics about the irrigated rice yield and crop area. The second data set was the vegetation indexes images, NDVI and EVI, obtained from the MODIS sensor, referent to the crop years from 2000/2001 to 2005/2006. From these data, analyzes of yield technological tendencies were made, and the agrometeorological and spectral indicators for the adjustment of the irrigated rice yield models in the State was established. The results showed that there is a technological tendency of increasing the irrigated rice yield in the State; the spectral profiles (NDVI and EVI) of the irrigated rice areas are typical of crop areas, with low values during the implementation crop period, increasing values during the vegetative development, reaching the highest values during the grain-filling period and decreasing values during the grain physiological maturity. The interannual variability of these profiles occurs mainly due to the variations of the meteorological conditions; there is a curvilinear relationship between NDVI and EVI, however, both vegetation indexes show a similar mean profile, with NDVI values higher than EVI ones; the meteorological variables – global solar radiation and days with minimum air temperature below or equal to 15°C – and the NDVI and EVI images from the MODIS sensor can be used as indicators of the irrigated rice yield. The adjusted agrometeorological and agrometeorological-spectral models show characteristics of accuracy, easy implementation and low cost making them able to be introduced to the national program of crop forecast. Although the period of data are still reduced for final conclusions, there is a tendency of improvement of the irrigated rice yield estimates in Rio Grande do Sul through the incorporation of data from MODIS images.