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Título: Padrões espectrais de reflectância foliar e sua relação com o status hídrico em uma floresta de terra firme na Amazônia Central
Autor: Plácido, Antonia
Orientador: Gimenez, Bruno
Data do documento: 31-Dez-2024
Editor: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
Programa: Ciências de Florestas Tropicais - CFT
Abstract: Tropical forests play an important role in regulating water cycles, carbon and energy flows. Thus, studies that address both ecological and physiological aspects (ecophysiology) are necessary to understand how water availability affects the maintenance of these ecosystems. In this scenario, spectroscopy in the visible (VIS) and infrared (VIS-NIR) regions has emerged as a fast and non-destructive tool for obtaining information on the water status of plant organs and tissues. Previous studies have shown that, in the Central Amazon, plateau species are more adapted to drought conditions and therefore invest in a more resistant hydraulic system, with a smaller average vessel diameter and smaller sapwood area when compared to species found in lowland areas. In addition to the influence of topography and soil type on the hydraulic characteristics of species, canopy position and wood density can also influence these hydraulic functional traits. It is known, for example, that species with low wood density have greater hydraulic vulnerability when compared to species with high density, due to the different trade-offs that these two functional groups have. Low-density species (commonly associated with pioneer plants) invest the assimilated carbon in growth, while high-density species (commonly associated with climax plants) invest the carbon in reserves. In this context, the main objective of this work was to investigate the relationship between water status and leaf spectral reflectance of tree species with different wood densities and with exclusive occurrence in a plateau area in Central Amazonia. The main criterion for selecting species was the wood density spectrum. Spectral readings were taken on mature leaves of different species using an ASD FieldSpec 3 spectroradiometer, together with the acquisition of pressure-volume curve data and leaf functional traits such as leaf water content, specific leaf mass and nitrogen content. A Genie Z80/60 lifting platform (crane) with a vertical reach of around 26 meters was used to collect the leaves. The initial results showed no significant differences in leaf traits between the high and low density groups. However, spectroscopy showed that there are differences in ecological strategies for the functional groups (low and high density). The reflectance data along the pressure-volume curve suggested that high-density wood species are more tolerant of water stress, with a lower turgor loss point and higher leaf water content. With regard to leaf traits, leaf water content had significant correlations with short-wave infrared (1300-2400 nm). Specific leaf mass was most sensitive to the short-wave infrared region (1300-2400 nm). The spectral indices evaluated were sensitive to leaf functional traits and the point of turgor loss. From this work, we hope to gain a better understanding of vegetation spectral behavior and its relationship with plant functional characteristics.
Resumo: As florestas tropicais possuem um importante papel na regulação dos ciclos da água, do carbono e fluxos de energia. Assim, estudos que abordam tanto aspectos ecológicos como fisiológicos (ecofisiologia) são necessários para se compreender como a disponibilidade hídrica atua na manutenção desses ecossistemas. Neste cenário, a espectroscopia na região do visível (VIS) e do infravermelho (VIS-NIR) surge como uma ferramenta rápida e não destrutiva para se obter informações sobre o status hídrico de órgãos e tecidos das plantas. Estudos anteriores demonstraram que, na Amazônia Central, espécies de platô são mais adaptadas às condições de seca e, portanto, investem em um sistema hidráulico mais resistente, com menor diâmetro médio dos vasos e menor área de alburno quando comparadas com espécies presentes em áreas de baixio. Além da influência da topografia e do tipo de solo nas características hidráulicas das espécies, a posição no dossel e a densidade da madeira também podem influenciar esses traços funcionais hidráulicos. Sabe-se, por exemplo, que espécies de baixa densidade da madeira possuem uma maior vulnerabilidade hidráulica quando comparadas a espécies de alta densidade, devido aos trade-offs diferentes que esses dois grupos funcionais possuem. Espécies de baixa densidade (comumente associadas às plantas pioneiras) investem o carbono assimilado em crescimento, enquanto as espécies de alta densidade (comumente associadas às clímax) investem o carbono em reservas. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho foi investigar a relação entre o status hídrico e a reflectância espectral foliar de espécies arbóreas com diferentes densidades da madeira e com ocorrência exclusiva em uma área de platô na Amazônia Central. Para isso, o critério principal para a seleção das espécies foi o espectro de densidade da madeira. Foram realizadas leituras espectrais em folhas maduras de diferentes espécies utilizando o espectroradiômetro modelo ASD FieldSpec 3, concomitantemente à aquisição de dados de curvas de pressão-volume e traços funcionais foliares, tais como o conteúdo de água da folha, a massa foliar específica e os teores de nitrogênio. Para as coletas foliares foi utilizada uma plataforma de elevação (grua) modelo Genie Z80/60 com cerca de 26 metros de alcance vertical. Os resultados iniciais não apontaram diferenças significativas nos traços foliares para os grupos de alta e baixa densidade. No entanto, a espectroscopia mostrou que existem diferenças nas estratégias ecológicas para os grupos funcionais (baixa e alta densidade). Os dados de reflectância ao longo da curva de pressão-volume sugeriram que espécies de alta densidade da madeira são mais tolerantes ao estresse hídrico, com menor ponto de perda de turgor e maior conteúdo de água da folha. Em relação aos traços foliares, foi observada fortes correlações entre o teor de água das folhas e a faixa de infravermelho de ondas curtas (1350-2400 nm). A massa foliar específica demonstrou fortes correlações com a região do infravermelho de ondas curtas (1300-2400 nm), enquanto o conteúdo de nitrogênio apresentou correlações mais expressivas com a região do espectro visível (700-1300 nm). Os índices espectrais avaliados foram sensíveis para os traços funcionais foliares e ao ponto de perda de turgor. A partir deste trabalho, espera-se a melhor compreensão sobre o comportamento espectral vegetação e sua relação com as características funcionais das plantas.
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