Geomática Aplicada à Gestão de Recursos Hídricos

Ikonos de Vitória1 m de Resolução PROF. ALEXANDRE ROSA DOS

SANTOSEngenheiro Agrônomo - UFES

Mestrado em Meteorologia Agrícola – UFVDoutorado em Engenharia Agrícola - UFV

Capítulo 3

UNIVERSIDADE FEDERAL DOS ESPÍRITO SANTO – UFESCENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS - CCHN

DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA - DPGEOLABORATÓRIO DE GEOMÁTICA DA UFES - LGU

Obs: Todos os Slides apresentados foram adaptados do livro “Fundamentos do Sensoriamento Remoto e Metodologias de

Aplicação (2ª Edição). Autor: Maurício Alves Moreira

VitóriaLANDSAT

AndaraíIkonos 1 m resolução

Campos do JordãoIkonos 1m de Resolução

Anatomia da Planta

CAULE

RAIZ

Seção transversal de raiz, mostrando as diferentes camadas e os vário tipos de transportes de solução para o xilema

FOLHAS

Corte transversal de uma folha, mostrando a distribuição de camadas constituintes

VEJA MAIS SOBRE A FOLHA

FUNÇÕES DAS FOLHAS

TRANSPIRAÇÃO

FOTOSSÍNTESE

RESPIRAÇÃO

Corte transversal de uma folha mostrando o estômato com o ostíolo aberto e fechado

Interação da Radiação Solar com a Planta

Principais reações fotoquímicas das plantas superiores

Interação da energia solar com a folha: radiação incidente (I), energia refletida (R), parte absorvida (A) e parte transmitida (T)

UTILIZAÇÃO DA ENERGIA SOLAR NA FOTOSSÍNTESE

eOOHCOHCO 2612622 66

Luz

Reações da luz ou fotoquímicas

Pigmentos encontrados nos cloroplastos de plantas superiores e em algumas algas, associados à

transferência de energia para o processo fotossíntético

Fórmula estrutural da molécula de clorofila “a” e fórmula molecular das clorofilas “a” e “b”

Curvas de absorção da energia luminosa (400 a 700 nm) pelos pigmentos do cloroplasto (clorofila “a” e

“b” e beta-caroteno

ABSORÇÃO DA LUZ PELOS PIGMENTOS

Esquema de uma unidade fotossíntética

Desenho para mostrar a distribuição das clorofilas e a proporção dos pigmentos em

cada unidade fotossíntética

Esquema em Z, mostrando a captura da energia luminosa pelos

fotossistemas I e II

REAÇÕES ESCURAS

PORÇÃO REFLETIDA DA RADIAÇÃO SOLAR

Espectro de reflectância de uma folha de vegetação verde e sadia

REGIÃO DO VISÍVEL

Efeito da presença de diferentes pigmentos na reflectância de folha entre 400 a 900 nm

REGIÃO DO INFRAVERMELHO

Mudança na reflectância de folha de feijão provocada pela mudança no conteúdo de água infiltrada

FATORES ENVOLVIDOS NA INTERCEPTAÇÃO, ABSORÇÃO E REFLEXÃO DA LUZ SOLAR

PELAS FOLHAS

Fatores morfológicos: destacam-se densidade de cobertura vegetal, distribuição horizontal e vertical de folhas e ângulo de

inserção foliar.

Solo do

Foliar

Área

ÁreaIAF

dossel. do interior no luz da extinção de eCoeficient K

dossel. do topo no luz de Fluxo I

de.profundida da a luz de Fluxo

,

o

I

sendo

IAFKEXPII o

Fatores Fisiológicos ou Funcionais

A) Idade da planta

Curvas de reflectância espectral de folhas verdes e senescentes

B) Déficit hídrico

Reflectância de trigo na região espectral do vermelho (600 a 700 nm), em função do ângulo zenital (hora do dia)

Curva de energia interceptada (RFAI) e absorvida (RFAAb) pelo dossel de uma cultura de trigo com estresse de água,

com medições entre as 7 e 16 horas

Curvas de radiação fotossinteticamente ativa interceptada (RFAI) pelo dossel de uma cultura de trigo irrigado e com déficit de água,

medidas das 7 às 16 horas

C) Tipo e espessura das folhas

Desenho de corte transversal de folha de Sol folha de Sol e sombras

D) Nutrientes

Curvas de reflectância do cultivar IAC-287 com dois níveis de adubação nitrtogenada

E) Conteúdo de água na folha

Curvas de reflectância espectral, obtidas em folhas de milho com diferentes conteúdos de água

Relação inversa entre a reflectância de uma folha e a absorção pela água

INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR COM O DOSSEL DA VEGETAÇÃO

Uma comunidade homogênea (cultura do café) e uma heterogênea (mata natural)

Albedo de algumas superfícies

Curvas de reflectância de dosséis de trigo obtidas em diferentes estádios de desenvolvimento

Reflectância de folhas de algodão superpostas

Vale a pena conferir

Propriedades Espectrais das PlantasSuperiores

Morfologia das folhas; Estrutura interna das folhas; Composição química; Estado fisiológico; Geometria das plantas (disposição espacial); Etapa de crescimento ou de desenvolvimento na qual encontra práticas

culturais; Condições climáticas antes e durante o ciclo de vida das plantas.

DO QUE DEPENDEM AS PROPRIEDADES ESPECTRAIS DAS PLANTAS SUPERIORES?

As folhas absorvem, refletem e transmitem as radiações incidentes seguindo o padrão das células pigmentadas que contêm soluções aquosas. A refletividade das folhas (plantas superiores) é atribuída à estrutura interna das mesmas.

EPIDERME

FACE INFERIOR

TECIDO PALIÇÁLICO

MESÓFILOESPONJOSO

FACE SUPERIOR CÉLULAS GUARDAS

CUTÍCULAEPIDERME

Difunde bastante as r.e.m e reflete

pouco

CAVIDADE SUB-ESTOMATAL

Cotem pigmentos (clorofila) absorvendo

radiação visível

Seção transversal de uma folha mostrando possíveis trajetórias das radiações eletromagnéticas (GATES, 1970)

TEORIA DE WILLSTATE & STOLL (1918) BASEADA NA REFLEXÃO CRÍTICA DA R.E.M. NAS PAREDES CELULARES (REFLEXÃO ESPECULAR)

OBSERVAÇÃO Cutícula: difunde bastante e reflete pouco; Tecido palicádico: contém pigmentos (clorofila) e absorve as radiações

visíveis; Mesófilo esponjoso: têm muitos espaços inter-celulares os quais refletem

r.e.m. Nele acontecem trocas entre O2 e CO2 (fotossíntese e respiração).

r.e.m

Célula

Reflexão especular

Parede celular

Esquema da teoria de WILLSTATER & STOLL

TEORIA DE SINCLAIR

A refletividade no IV próximo (0,7 – 1,3 mm) está relacionada com o número de espaços de ar existentes entre células. A refletividade é maior quanto maior é o número de espaços de ar porque as r.e.m. passam com maior freqüência das partes da folha que tem alto índice de refração para aquelas partes que têm baixo índice de refração:

Exemplo: As folhas de algodão durante o ciclo vital aumenta o número de espaços de ar, aumenta a refletividade e diminui a transmissão.

Esquema da teoria de SINCLAIR

Célula Célula

CélulaCélula

Célula

Ar inter-celular (índice 1,0)

Parede hidratada (índice 1,4)A r.e.m. atinge a parede celular e é difundida em todas direções na cavidade inter-celular.

OBS1: No VIS, o comportamento da reflexão é determinado pela clorofila, cuja absorção encontra-se no intervalo da luz azul (0,4 - 0,5 mm) e da luz vermelha (0,6 - 0,7 mm); enquanto reflete no intervalo da luz verde (0,5 - 0,6 mm).

OBS2: A radiação incidente atravessa, quase sem perda, a cutícula e a epiderme, onde as radiações correspondentes ao vermelho e ao azul são absorvidas pelos pigmentos do mesófilo, assim como pelos carotenóides, xantófilas, e antocianidas, que causam uma reflexão característica baixa nos comprimentos de onda supracitados.

OBS2: As clorofilas A e B regulam o comportamento espectral da vegetação e o fazem de maneira mais significativa em comparação com outros pigmentos. A clorofila absorve a luz verde só em pequena quantidade, por isso a reflectância é maior no intervalo da luz verde, o que é responsável pela cor verde das folhas para a visão humana.

OBSERVAÇÕES

VEJA AS FIGURAS

Refletividade espectral de uma folha verde e a capacidade de absorção de água e refletividade, absorvidade e transmissividade numa folha

verde para a radiação no VIS e NIR

Curva de reflectância de diferentes culturas

No NIR (0,7 - 1,3 mm), dependendo do tipo de planta, a radiação é refletida em uma proporção de 30 a 70% dos raios incidentes, ainda que as superfícies das folhas e os pigmentos sejam transparentes para esses comprimentos de onda. Todavia, os sistemas pigmentais das plantas perdem a capacidade de absorver fótons nesse espectro, que é caracterizado por uma subida acentuada 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.

Nos comprimentos de ondas acima de 1,3 mm, o conteúdo de água das folhas influencia a interação com a radiação. A água dentro da folha absorve especialmente nas bandas em torno de 1,45 mm e 1,96 mm. Esta influência aumenta com o conteúdo de água. Uma folha verde caracteriza-se, nestas bandas, pela reflexão semelhante a de uma película de água. Por isso, estes comprimentos de onda, prestam-se à determinação do conteúdo hídrico das folhas. Folhas com conteúdo hídrico reduzido são caracterizadas por uma maior reflexão. A curva espectral depende do tipo de planta e, mais ainda, altera-se em função da estrutura e da organização celular.