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标题：Mapping Nutrients Content in a Nematode-Infected Coffee Plantation by Empirical Models Derived from RapidEye Image
其他标题：Mapeamento do Conteúdo de Nutrientes da Cultura Cafeeira Infectada por Nematoides por Meio de Modelos Empíricos Derivados de Imagens do RapidEye
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作者：George Deroco Martins ; Maria de Lourdes Bueno Trindade Galo ; Bruno Sérgio Vieira 等
期刊名称：Anuario de Instituto de Geociencias
印刷版ISSN：0101-9759
电子版ISSN：1982-3908
出版年度：2019
卷号：42
期号：3
页码：164-177
DOI：10.11137/2019_3_164_177
出版社：Universidade Federal de Rio de Janeiro
摘要：Os nematoides estão entre os mais importantes patógenos do café, causando perdas significativas de produtividade. A infecção do cafeeiropor nematoides pode comprometer o sistema radicular, induzindo a manifestação de sintomas reflexos na parte superior da planta. Além do mais, asdeficiências nutricionais podem desencadear um aumento na predisposição do hospedeiro a vários outros patógenos. Assim, o monitoramento dosníveis nutricionais de plantas cultivadas em áreas predispostas à ocorrência de nematoides é fundamental. Neste estudo, foi avaliado o potencial demodelos empíricos para estimar os teores de macro e micronutrientes em uma área experimental de café infestada por nematoides, a partir de umaimagem multiespectral RapidEye. Para isso, análises laboratoriais foram realizadas para determinar as concentrações de macro e micronutrientes,bem como do nível de infestação por nematoides, em duas parcelas experimentais instaladas na região cafeeira de Monte Carmelo (MG). Verificou--se que a correlação entre teor de nutrientes e concentração de nematoides no solo foi maior para Mg, S, Cu e Mn (coeficientes de correlação igual a0,62, 0,51, 0,71 e 0,75, respectivamente), enquanto outros nutrientes como o Ca tiveram correlações mais altas com as bandas espectrais ou índicesde vegetação superiores a 0,7, com todos os índices derivados das bandas espectrais de vermelho, vermelho distante e infravermelho próximo. Osmodelos empíricos para a estimativa dos nutrientes foram produzidos a partir das bandas espectrais e índices de vegetação com correlações maioresque 0,5. A banda do vermelho limítrofe, posicionada em uma região espectral sensível a variações na vegetação, participou individualmente dosmodelos para inferir as concentrações dos macronutrientes Mg e S e dos micronutrientes B, Cu, Fe e Mn, porém todos resultaram em coeficientesde calibração inferiores a 0,41. A banda do infravermelho próximo foi usada na estimativa dos teores de N, P e Na, com R2 igual a 0,25, 0,36 e 0,49,respectivamente. O NDVI participou da formulação do modelo de inferência do teor de Ca e resultou no maior R2 de calibração (0,61), embora o errode validação tenha sido alto (13,56%). Os mapas coropléticos da distribuição espacial de Ca, Mg, Cu, Fe, Mn e Zn apresentaram uma configuraçãosimilar, evidenciando concentrações elevadas e quase homogêneas desses nutrientes em quase toda a área experimental. Os teores de Na e B foramdiferentes nas duas parcelas que compõem a área experimental, enquanto K e S tiveram uma distribuição mais heterogênea. Os mapas de N e P refletembem a deficiência desses nutrientes na totalidade da área, principalmente no conteúdo de P. Os modelos empíricos ajustados para a estimativada maioria dos nutrientes foram consistentes com a condição de excesso ou deficiência nutricional na área experimental.
其他摘要：Nematodes are among the most important coffee pathogens, causing significant losses of productivity. The infection of the coffee plant bynematodes can compromise the root system inducing the manifestation of reflex symptoms in its upper part. In addition, nutritional deficienciesmay trigger an increase in host predisposition to various other pathogens. Thus, the monitoring of the nutritional levels of plants grown in areaspredisposed to the occurrence of nematodes is fundamental. In this study, it was evaluated the potential of empirical models to estimate macro andmicronutrient contents in an coffe experimental nematode infested area from a RapidEye multispectral image. For this purpose, laboratory analyzeswere performed to determine the contents of macro and micronutrients, as well as the level of nematode infestation, in two experimental plotslocated in the coffee region of Monte Carmelo (MG). It was verified that the correlation between nutrient content and nematode concentration washigher for the Mg, S, Cu and Mn (correlation coefficients of 0.62, 0.51, 0.71 and 0.75, respectively), while other nutrients had higher correlations withspectral bands or vegetation indices, mainly Ca which had coefficients higher than 0.7 with all indices derived from the spectral bands of red, rededge and near infrared. Empirical models for nutrient estimation were generated from spectral bands and vegetation indices with correlations greaterthan 0.5. The red edge band, positioned in a spectral region sensitive to variations in vegetation, individually participated in the models to infer theconcentrations of the macronutrients Mg and S, besides the micronutrients B, Cu, Fe and Mn, but all calibrated with correlation coefficients below0,41. The near infrared band was used in the estimation of the N, P and Na contents (R2 equal to 0.25, 0.36 and 0.49, respectively). The NDVI participatedin the formulation of the inference model of Ca content and resulted in the highest calibration R2 (0.61), although the validation error washigh (13.56%). The choropleth maps of Ca, Mg, Cu, Fe, Mn and Zn spatial distribution had a similar configuration, indicating almost homogeneousand high concentrations of these nutrients in most of the experimental area. The Na and B contents were different in the two plots of the experimentalarea, while K and S had a more heterogeneous distribution. The maps of N and P reflect well the deficiency of these nutrients in the whole area,mainly in the P content. The empirical models adjusted for the estimation of most of the nutrients were consistent with the condition of excess ordeficiency of nutrients in the experimental area.
关键词：estimativa do teor de nutrientes; nematoides na cultura cafeeira; imagem multispectral RapidEye
其他关键词：nutrient content estimation; nematodes in the coffee crop; multispectral image RapidEye