Uso de imagens termais no monitoramento de condutância estomática, potencial hídrico foliar e disponibilidade de água no solo em mudas de eucalipto

dc.contributor.advisor-co1Santos, Aline Ramalho dos
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1560-3555
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6556857615537768
dc.contributor.advisor1Pezzopane, José Eduardo Macedo
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0024-4016
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3640768649683482
dc.contributor.authorOliveira, Lorena Lacerda de
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0007-9580-0850
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2442956619920771
dc.contributor.referee1Cairo, Paulo Araquém Ramos
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-3619-7867
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2680188874788812
dc.contributor.referee2Toledo, João Vitor
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-9712-4776
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6698808632715962
dc.date.accessioned2025-06-23T23:24:56Z
dc.date.available2025-06-23T23:24:56Z
dc.date.issued2025-02-26
dc.description.abstractEucalyptus, widely cultivated in Brazil and globally to meet the demand of the pulp and paper industry, has been planted in regions with varying soil and climatic conditions. In areas with low and irregular rainfall, water scarcity may lead to stomatal closure, adversely affecting transpiration, gas exchange, photosynthesis, and consequently, plant development. The use of innovative technologies, such as thermographic imaging, has proven to be a promising tool for monitoring plant water stress. This study aimed to evaluate the potential use of thermographic images of eucalyptus leaves in determining stomatal conductance, leaf water potential, and soil water content under different atmospheric demand and soil water availability conditions.The experiment was conducted in an open area at the Laboratory of Meteorology and Forest Ecophysiology, Federal University of Espírito Santo, located in Jerônimo Monteiro, Espírito Santo, Brazil. Three field campaigns were carried out in April, May, and August 2024, with the aim of collecting data under varying atmospheric conditions, particularly solar radiation, temperature, and atmospheric vapor pressure deficit. Seedlings of the hybrid Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis clone I144 were planted in 12-liter pots and grown for approximately 30 days, with irrigation initially maintained near 90% of the maximum soil water retention capacity (MWRC). During each campaign, once the plants reached approximately 0.5 m² of leaf area, irrigation was suspended for a subset of plants, and the following water supply levels were implemented: full irrigation, moderate water restriction, and severe water restriction. These levels were defined by maintaining the substrate at 90%, 60%, and 30% of the MWRC, respectively. Five replicates were adopted, totaling 15 plants per campaign. On the final day of each campaign, water consumption, gas exchange, stomatal conductance, leaf water potential, and leaf temperature were measured to characterize plant physiological responses. Additionally, throughout the campaigns, daily measurements were taken at 10 a.m. for soil water content, stomatal conductance, and leaf temperature, while predawn leaf water potential was measured to model the physiological variables and soil water content as a function of leaf temperature and the temperature difference between air and leaf . Data were subjected to analysis of variance, and when significant differences were found using the F-test at the 5% level, means were compared using Tukey's test at the same significance level. For modeling purposes, second-order polynomial models were fitted to describe the relationships among variables, and two regression algorithms were employed: Random Forest Regressor (RFR) and K-Nearest Neighbors Regressor (KNN). Model accuracy was assessed using the coefficient of determination (R²), standard error of estimate (SEE), and root mean square error (RMSE). The results demonstrated a significant impact of water restriction on the ecophysiology of eucalyptus by the end of the campaigns, with stomatal closure emerging as the primary control mechanism. Furthermore, thermographic imaging proved useful in determining leaf water potential, soil moisture content, and particularly stomatal conductance, highlighting its applicability in assessing plant water status
dc.description.resumoO eucalipto, amplamente cultivado no Brasil e no mundo para suprir a demanda da indústria de papel e celulose, vem sendo plantado em regiões com variadas condições de solo e clima. Em locais com pouca e irregular chuva, a escassez hídrica pode causar o fechamento dos estômatos, prejudicando a transpiração, as trocas gasosas, a fotossíntese e, consequentemente, o desenvolvimento das plantas. O emprego de tecnologias inovadoras, como as imagens termográficas, tem se mostrado uma ferramenta promissora para monitorar o estresse hídrico em plantas. Este estudo teve como objetivo avaliar o potencial de uso de imagens termográficas de folhas de eucalipto na determinação da condutância estomática, do potencial hídrico foliar e do nível de água no solo, em diferentes condições de demanda atmosférica e disponibilidade de água no solo. O experimento foi realizado em área aberta, no Laboratório de Meteorologia e Ecofisiologia Florestal, pertencente a Universidade Federal do Espírito, em Jerônimo Monteiro, Espírito Santo, Brasil. Foram realizadas três campanhas nos meses de abril, maio e agosto de 2024, com o objetivo de coletar dados sob diferentes condições atmosféricas, especialmente radiação solar, temperatura e déficit de pressão de vapor atmosférico. Mudas do híbrido Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis I144 foram plantadas em vasos de 12 litros e cresceram por aproximadamente 30 dias, com irrigação mantida inicialmente próxima 90% da capacidade máxima de retenção de água (MCRA). Em cada campanha, quando as plantas atingiram aproximadamente 0,5 m² de área foliar, a irrigação foi suspensa para um grupo de plantas, sendo implementados os seguintes níveis de suprimento de água: irrigação plena, restrição hídrica moderada e restrição hídrica severa. Esses níveis foram estabelecidos mantendo-se o substrato a 90%, 60%, e 30% da MCRA. Foram adotadas cinco repetições, totalizando 15 plantas por campanha. No último dia de cada campanha, mediram-se o consumo de água, trocas gasosas, condutância estomática, potencial hídrico foliar e temperatura da folha para caracterizar a fisiologia das plantas ao final de cada campanha. Adicionalmente, ao longo das campanhas, foram realizadas medições diárias do nível de água no solo, condutância estomática e temperatura foliar às 10h, e potencial hídrico foliar antemanhã, para modelar as variáveis fisiológicas e o nível de água no solo em função da temperatura da folha e da diferença entre temperaturas do ar e da folha . Os dados foram submetidos a análise de variância e ao verificar diferenças significativas, pelo teste F a 5% as médias foram comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5%. Para a modelagem, foram ajustados modelos polinomiais de segunda ordem para descrever a relação entre as variáveis, e usados dois algoritmos de regressão: Random Forest Regressor (RFR) e K-Nearest Neighbors Regressor (KNN). A precisão dos modelos foi determinada a partir do coeficiente de determinação (R 2 ), do Erro Padrão de Estimativa (SEE) e Raiz do Quadrado Médio do Erro (RMSE). Os resultados mostraram impacto significativo da restrição hídrica sobre a ecofisiologia do eucalipto ao final das campanhas, tendo o fechamento estomático como o principal mecanismo de controle. Ademais, as imagens termográficas mostraram-se úteis na determinação do potencial hídrico foliar, do teor de umidade do solo e principalmente da condutância estomática, evidenciando sua aplicabilidade na mensuração das condições hídricas das plantas
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/19794
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Ciências Florestais
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Florestais
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectMudanças climáticas
dc.subjectDéficit hídrico
dc.subjectEucalipto
dc.subjectClimate change
dc.subjectWater deficit
dc.subjectEucalyptus
dc.subject.cnpqRecursos Florestais e Engenharia Florestal
dc.titleUso de imagens termais no monitoramento de condutância estomática, potencial hídrico foliar e disponibilidade de água no solo em mudas de eucalipto
dc.title.alternativeUse of thermal imaging in the monitoring of stomatal conductance, leaf water potential, and soil water availability in eucalyptus seedlings
dc.typemasterThesis
foaf.mboxemail@ufes.br
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