Limitaciones en la estimación de variables biofísicas en cultivos usando indices de vegetación espectrales: efecto de la densidad del follaje

• Autores: Magali Odi Lara, Fernando Paz Pellat, Ramón López Urrea, J. González-Piqueras
• Localización: Agrociencia, ISSN 2521-9766, ISSN-e 1405-3195, Vol. 44, Nº. 7, 2010, págs. 807-819
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Limitations in the estimation of biophysical variables in crops using spectral vegetation indexes: foliage density effect
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• Resumen
  • español

    En cultivos con una densidad alta del follaje, se produce la saturación rápida de la banda del rojo y la reducción de las variaciones en las pendientes de las curvas de igual vegetación (iso-IAF), en las que están basados muchos índices de vegetación (IV). Por ello, es importante el desarrollo de índices alternativos que no presenten problemas de saturación y sean fácilmente parametrizados con información de campo. Con este fin se evalúan los patrones temporales (modelo expolineal como referencia) de índices espectrales basados en las pendientes de las líneas iso-IAF, así como los de variables biofísicas:

    biomasa aérea (Bm), cobertura aérea (fv) y altura (h) de dos cultivos con diferente densidad del follaje, alta (sorgo) y media (algodón). Al aplicar un modelo expo-lineal se espera que presenten un patrón bilineal siempre que exista coincidencia de las variables en las fases de inicio y final. En general, las fases exponencial y lineal de la Bm no coinciden con las de fv y h, mostrando diferencias entre las características estructurales y de distribución espacial de la vegetación (fv y h) y la función fotosintética (follaje y biomasa). El cultivo de densidad media presenta patrones bilineales bien caracterizados;

    en cambio, el de alta densidad muestra una rápida saturación en la fase exponencial de la Bm. Para reducir el problema de saturación, se exploró el uso de la constante aditiva a0 como alternativa de los índices basados en la pendiente.

    La relación entre la constante aditiva y Bm presentó patrones de tipo expo-lineal doble con problemas en la definición de sus transiciones; las relaciones con la variable fv fueron bilineales, tanto para el cultivo de densidad media como para el de densidad alta, permitiendo una parametrización fácil en campo de los índices de vegetación (uso de fv); con la altura la relación fue lineal-exponencial.

  • English

    High density foliage crops produce the rapid saturation of the red band and reduction of variations in curve slopes of the same vegetation (iso-LAI), on which many vegetation indexes (VI) are based. For this reason, it is important to develop alternative indexes that do not become saturated and that are easily parameterized with information from the field. To this end, temporal patterns of spectral indexes (expo-linear model as reference) were evaluated based on the slopes of the iso-LAI lines, as well as the biophysical variables aerial biomass (Bm), aerial cover (fv) and height (h) of two crops with different foliage density: high (sorghum) and medium (cotton). When an expo-linear model is applied, it is expected that it would have a bi-linear pattern, as long as the variables coincide in their initial and end phases. In general, the Bm exponential and linear phases do not coincide with those of fv and h;

    this shows that there are differences among the structural characteristics, those of spatial vegetation distribution (fv and h), and photosynthetic function (foliage and biomass). The medium density crop exhibited well-characterized bilinear patterns. In contrast, the high density crop saturated rapidly in the exponential phase of Bm. To reduce the problem of saturation, the use of the additive constant a0 was explored as an alternative to the indexes based on slope. The relationship between the additive constant and Bm exhibited patterns of the double expo-linear type with problems in the definition of its transitions; the relationship with the variable fv were bi-linear, both for the medium density crop and for the high density crop, thus facilitating parameterization the vegetation indexes (use of fv) in the field; with height, the relationship was linear-exponential.