Nitrogen management in wheat based on the normalized difference vegetation index (NDVI)

Abstract

Biomass production and nitrogen (N) accumulated in wheat shoots may be used for quantifying optimal topdressing nitrogen doses. The objective of this study was to develop and validate models for estimating the amount of biomass and nitrogen accumulated in shoots and the N topdressing dose of maximum technical efficiency in wheat using the normalized difference vegetation index (NDVI) measured by an active optical canopy sensor. Field experiments were carried out in two years and treatments consisted of N doses applied at plant emergence and as topdressing. NDVI, shoot biomass and N accumulated in shoots at the growth stage of six fully expanded leaves and grain yield were evaluated, being determined the topdressing N dose of maximum technical efficiency (DMTE). The NDVI was positively correlated to shoot biomass and N content in shoots and models for the relationship between these variables were developed and validated. The DMTE was negatively correlated with the NDVI value evaluated at the moment of N topdressing application. Thus, NDVI evaluation by an active optical canopy sensor can be used for nitrogen fertilization in variable rate, allowing the adjustment of applied N doses in different areas within a field.

A produção de biomassa e o conteúdo de nitrogênio (N) acumulado na parte aérea de trigo podem ser utilizados na quantificação da dose ótima de N em cobertura. O objetivo deste estudo foi desenvolver e validar modelos para a estimativa das quantidades de biomassa e nitrogênio acumulado na parte aérea e a dose de máxima eficiência técnica de N em cobertura em trigo utilizando o Índice de vegetação por diferença normalizada (NDVI) medido por sensor óptico ativo de dossel. Experimentos foram conduzidos a campo, em dois anos, e os tratamentos constaram de doses de N aplicadas na emergência das plantas e em cobertura. Foram avaliados o NDVI, a biomassa e a quantidade de N acumulada na parte aérea no estádio de seis folhas completamente expandidas e o rendimento de grãos, sendo determinada a dose de máxima eficiência técnica de N em cobertura (DMET). O NDVI apresentou correlação positiva com a biomassa e quantidade de N acumulada na parte aérea e modelos para as relações entre estas variáveis foram propostos e validados. A DMET correlacionou-se negativamente com o valor de NDVI avaliado no momento da aplicação de nitrogênio em cobertura. Assim, a avaliação do NDVI por sensor óptico ativo de dossel pode ser utilizada para a adubação nitrogenada em taxa variável, permitindo o ajuste da dose de N aplicada em diferentes locais da lavoura.