Reflectância espectral e irrigação de precisão: tecnologias para maximizar a produtividade agrícola | Spectral reflectance and precision irrigation: technologies to maximize agricultural productivity

The growing global demand for food, driven by factors such as population growth and climate change, has intensified the challenges faced by global agriculture. In this context, crops like corn and soybeans play a crucial role in food supply, industry, and energy production. Ensuring agricultural sustainability requires the use of advanced technologies, such as hyperspectral remote sensing, which enables non-destructive monitoring of plants' physiological and biochemical conditions. This technique allows the development of specific vegetation indices to optimize water management. This study evaluated the response of corn hybrids and soybean cultivars to different irrigation levels, using hyperspectral data to analyze the impact of water deficit on productivity. Additionally, it aimed to develop spectral tools and indices tailored to the conditions of Southern Brazil, promoting more sustainable agricultural practices. The experiment was conducted at the experimental agricultural area of Colégio Politécnico at UFSM (2019/2020), using a randomized block design with four replications. Three irrigation levels were tested (0%, 50%, and 100% of reference evapotranspiration—ETₒ) for the corn hybrids DKB345 IPRO3 RR and DKB230 IPRO3, as well as the soybean cultivars BAYER 2606 and PIONEER 95R31. Spectral measurements were taken using an ASD FieldSpec Pro spectroradiometer, covering 11 phenological stages, and six vegetation indices were calculated: NDVI, NDWI, mNDVI, NPQI, PI1, and PI3. Yield was measured and subjected to Tukey’s test (5% significance) and Spearman’s correlation analysis to assess the relationship between vegetation indices and productivity. The results highlighted the direct impact of water management on yield, with the best performance observed under 100% ETₒ treatment, which exhibited greater vegetative vigor, higher leaf water content, and superior yield. Indices such as NDVI, mNDVI, and NDWI proved effective in monitoring plant health and assessing water-use efficiency, showing stronger correlations with productivity under adequate irrigation (50% and 100% ETₒ). These findings underscore the potential of spectral technologies in precision agriculture, contributing to more efficient water resource management and enhanced agricultural sustainability. Future studies could explore these tools in different climatic scenarios and other crops, expanding their applicability and driving innovation in the agricultural sector.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A crescente demanda global por alimentos, impulsionada por fatores como o aumento populacional e as mudanças climáticas têm intensificado os desafios da agricultura mundial. Nesse cenário, culturas como milho e soja desempenham um papel essencial na alimentação, na indústria e na produção de energia. Para garantir a sustentabilidade agrícola, é fundamental o uso de tecnologias avançadas, como o sensoriamento remoto hiperespectral, que permite monitorar, de forma não destrutiva, as condições fisiológicas e bioquímicas das plantas. Essa técnica viabiliza a criação de índices vegetativos específicos para otimizar o manejo hídrico. Este estudo avaliou a resposta de híbridos de milho e cultivares de soja a diferentes níveis de irrigação, utilizando dados hiperespectrais para analisar o impacto do déficit hídrico na produtividade. Além disso, buscou-se desenvolver ferramentas e índices espectrais adaptados às condições do Sul do Brasil, promovendo práticas agrícolas mais sustentáveis. O experimento foi conduzido na área agrícola experimental do Colégio Politécnico da UFSM (2019/2020), em um delineamento de blocos casualizados com quatro repetições. Foram testados três níveis de irrigação (0%, 50% e 100% da evapotranspiração de referência – ETo) para os híbridos de milho DKB345 IPRO3 RR e DKB230 IPRO3, e para as cultivares de soja BAYER 2606 e PIONEER 95R31. As medições espectrais, realizadas com um espectrorradiômetro ASD FieldSpec Pro, abrangeram 11 estádios fenológicos, permitindo o cálculo de seis índices de vegetação: NDVI, NDWI, mNDVI, NPQI, PI1 e PI3. A produtividade foi mensurada e submetida ao teste de Tukey (5% de significância) e à análise de correlação de Spearman, a fim de avaliar a relação entre os índices vegetativos e o rendimento. Os resultados evidenciaram o impacto direto do manejo hídrico na produtividade, com melhor desempenho no tratamento com 100% de ETo, que apresentou maior vigor vegetativo, teor de água nas folhas e rendimento superior. Índices como NDVI, mNDVI e NDWI demonstraram eficiência no monitoramento da saúde das plantas e na avaliação da eficiência do uso da água, apresentando correlações mais fortes com a produtividade sob irrigação adequada (50% e 100% de ETo). Esses resultados reforçam o potencial das tecnologias espectrais na agricultura de precisão, contribuindo para uma gestão mais eficiente dos recursos hídricos e para a otimização da sustentabilidade agrícola. Estudos futuros poderão explorar essas ferramentas em diferentes cenários climáticos e em outras culturas, ampliando sua aplicabilidade e promovendo inovações no setor agrícola.