Alcances y limitaciones del uso de índices espectrales de la vegetación para la estimación de la evapotranspiración y biomasa en cultivos con diferentes densidades de follaje

Abstract

En el presente trabajo fueron revisados los alcances y limitaciones de los índices espectrales de la vegetación (IV) como herramienta para estimar evapotranspiración y biomasa en cultivos con diferente densidad foliar (media: algodón, maíz, trigo y alta: sorgo). Las relaciones entre las variables biofísicas y espectrales se analizaron dentro del marco teórico de las líneas de igual vegetación (iso-IAF) en el espacio rojo-infra rojo cercano, mediante IV (NDVIcp e IV_CIMAS) basados en la pendiente (b0) de las líneas iso-IAF. El problema de rápida saturación de sus bandas evidencia sus limitaciones en cultivos con alta densidad de follaje. Como alternativa se exploró el uso de una constante aditiva (a0). La relación entre a0 y la fracción de cobertura (fv) fue bi-lineal para ambas densidades de follaje, permitiendo una parametrización fácil en campo de los índices de vegetación, mientras que con biomasa presentó problemas en la definición de sus transiciones. Para estimar la evapotranspiración del sorgo (alta densidad) en función del coeficiente basal del cultivo (Kcb, método FAO-56) se analizaron los patrones temporales de las variables biofísicas y espectrales y sus transiciones con los Kcb. En este caso, se analizaron tres métodos para caracterizar la etapa de desarrollo del cultivo, dos establecidos por FAO-56 (cobertura y floración) y uno usando información espectral (IV_CIMAS). Los mejores resultados comparados con los Kcb de lisimetría se obtuvieron con el IV_CIMAS (RECM=0.017). En maíz y trigo (densidad media), para parametrizar el inicio y final de las etapas del Kcb de acuerdo a FAO-56, es necesario usar la fv y el índice de área foliar (IAF) para reflejar la geometría de siembra de los cultivos. Mediante el IV_CIMAS y estimaciones directas de las pendientes de las líneas iso-IAF, se obtuvieron relaciones lineales entre el Kcb y el IV_CIMAS para la etapa vegetativa y la de senescencia.____________In the present work the strengths and weaknesses of the spectral vegetation indices (VI) as a tool to evaluated evapotranspiration process and biomass production in crops with different foliage density (i.e. medium density: cotton, maize, wheat and high density: sorghum) were reviewed. The relations between the biophysics and spectral variables were analyzed within the theoretical frame of the equal leaf area index (iso-LAI) in the red-near infra red spectrum (R-IRC), through the based on the slope (b0) vegetation indices (NDVIcp and IV_CIMAS). The fast band saturation demonstrates their limitations to be used in high leaf density crops. Alternatively the use of the intercept (a0) was explored. The relationship between a0 and the cover fraction (fv) showed a bi-linear tendency for both leaf densities, allowing an easy parameterization of the vegetation indices in the field, while biomass showed problems in the definition of its transitions. In order to estimate high leaf density crop evapotranspiration using the crop basal coefficient (Kcb) (FAO-56 approach) the time patterns of the biophysic and spectral variables and their transitions with the crop coefficients (Kc) were analyzed. In this case, three methods were analyzed to characterize the crop development stage, two established in FAO-56 (cover and flowering) and one using the spectral information (IV_CIMAS). The best results in relation to Kcb estimations by lysimeter were obtained with IV_CIMAS (RECM=0.017). In maize and wheat, to parameterize the beginning and the end of the Kc stages according to FAO-56, it is necessary the use of both fv and the leaf area index (LAI) to show the crop sowing geometry. Linear relations between the Kcb and the IV_CIMAS for the vegetative and senescence stage were obtained using the IV_CIMAS and direct estimations of the iso-IAF lines slopes in medium leaf density crops.