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AmostraCafe3D – Software para inclusão de informações na escala de metâmeros em eixos plagiotrópicos parcialmente codificados
(Embrapa Café, 2013) Rakocevic, Miroslava; Tosti, Jonas Barbosa; Matsunaga, Fabio Takeshi
Café arábica (Coffea arabica L.) tem o crescimento contínuo; a sua arquitetura segue o modelo de Roux que é definido pela diferenciação geométrica e funcional entre o tronco principal – ortotrópico e os eixos laterais – plagiotrópicos. As medições de arquitetura de cafeeiros estão sendo feitas através de amostragem. O eixo principal é sempre descrito na escala de metâmeros, enquanto se amostram quatro eixos plagiotrópicos de 2ª ordem de ramificação (orientados para quatro pontos cardeais) em cada estrato do perfil vertical, a cada 40 cm. Nesses eixos realiza-se codificação completa na escala de metâmeros, mais a descrição detalhada das suas ramificações laterais de 3ª a 5ª ordem. Todos os outros ramos plagiotrópicos de 2ª ordem foram descritos pela sua posição ao longo de eixo ortotrópico, seu comprimento total, numero de frutos e orientação cardinal. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um software (AmostraCafe3D) auxiliar a VPlants, para inclusão de informações na escala de metâmeros em eixos parcialmente codificados, considerando interpolação, proporcionalidade e probabilidade de ocorrência de eventos botânicos. Plantas foram codificadas em objetos matemáticos hierarquizados que apresentam topologia e geometria de plantas (MTG). As saídas do software são MTGs de entrada enriquecidos com as informações incluídas após a computação. AmostraCafe3D considera duas situações: 1) não houve nenhuma observação temporal precedente e 2) existiram observações precedentes dos mesmos indivíduos. A lógica de inclusão de informações em eixos parcialmente medidos é baseada nos eixos completamente medidos do estrato e da orientação procurada em todas as plantas. O comprimento de cada entrenó é estimado como média referente ao seu índice. A probabilidade de presença de folhas e ramificações em cada metâmero é baseada na ocorrência deste evento em eixos medidos e distribuída em eixos reconstruídos com algoritmo randômico. A distribuição de frutos ajustou-se através da interpolação linear e a de Lagrange. A validação do modelo desenvolvido deu-se por comparação de área foliar formada pelos estratos de perfil vertical de cafeeiros completamente codificados de cv. IAPAR 59 com as maquetes geradas pelo AmostraCafe3D. Atualmente, o software produz as reconstruções com uma fraca superestimação de área foliar, melhor estimada em camadas de 40 cm do que em plantas inteiras.
Coeficiente de extinção calculado a partir das reconstruções 3D de acessão ‘E083’ de cafeeiros cultivados sob dois regimes hídricos
(Embrapa Café, 2019) Rakocevic, Miroslava; Pazianotto, Ricardo Antônio Almeida; Matsunaga, Fabio Takeshi
Hipótese deste trabalho foi que o regime hídrico pode modificar a arquitetura de plantas, modificando inclinação foliar (λ) e diminuindo índice de área foliar (IAF) no regime hídrico de campo (NI) comparado ao regime irrigado (IRR), o que pode influenciar no coeficiente de extinção de luz (k) que pode variar ao longo de crescimento de cafeeiros. Objetivou-se calcular azimute foliar, λ, área individual foliar (AFI), IAF e k de dossel de uma acessão de cafeeiros de Etiópia, ‘E083’, considerando alguns estágios fenológicos, usando maquetes 3D de plantas. A tendência geral de distribuição de λ foi plagiófila, porém as plantas NI, apresentaram o λ médio maior do que as IRR, o que pode explicar a tendência de evitar a dissipação de energia sob alta irradiância, já que os estresses abióticos foram múltiplos. As plantas NI apresentaram IAF muito menor do IRR, na faixa de diferenciação entre 2.5-3 vezes. A AFI mostrou um constante aumento entre cinco fenofases; em plantas IRR, a AFI média cresceu de 18.9 a 29.5 cm 2 , enquanto nas plantas NI de 15.2 a 27.7 cm 2 . O aumento na AFI devia-se ao aumento de número de folhas de ordens de ramificação superiores, sombreadas e formadas com AFI maior. k’ de radiação direta mostrou-se maior em plantas NI de que IRR durante fenofase de expansão de frutos e folhas de 2° ano produtivo. Maior k’ mostrou-se em fenofases que privilegiavam o crescimento vegetativo (expansão de área foliar e frutos) do que o reprodutivo (maturação de frutos e colheita). Nosso trabalho mostrou que algumas respostas morfológicas, como são variações na AFI e inclinação das folhas, têm grande valor para aclimatação à alta irradiância e pouca disponibilidade de água.
Módulo generalizado para reconstrução e visualização 3D de caffeiros com frutos baseado em um banco de dados de Coffea arabica
(Embrapa Café, 2015) Matsunaga, Fabio Takeshi; Pense, Wagner Luiz; Brancher, Jacques Duílio; Rakocevic, Miroslava
A arquitetura de cafeeiros arábica (Coffea arabica L.) é descrita pelo modelo de Roux, o que indica a existência de dimorfismo de galhos. As medições de plantas foram realizadas na escala de metâmeros ou pela amostragem (medições mistas). As plantas foram codificadas em grafos em árvores multiescalares (MTG) no software VPlants. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um módulo computacional denominado Cafe3D para reconstrução de plantas de cafeeiros, permitindo sua visualização da estrutura topológica (estruturas de ramificações) e geométrica (folhas + frutos) em 3D. Para isso foi desenvolvido um banco de dados de MTG de diversos genótipos e manejo de cafeeiros, de modo que o usuário possa selecioná-los para reconstrução. Software Cafe3D permite a reconstrução e visualização 3D de todos os constituintes de cafeeiros (estrutura de galhos, folhas e frutas), com todos os atributos correspondentes. No Cafe3D, o MTG pode ser obtido do banco de dados ou pode ser algum MTG próprio gerado pelo usuário. Este MTG foi convertido em uma estrutura de dados computacional denominado EDCafe, utilizando os recursos de orientação a objetos e classes em Python. Esta estrutura genérica permitiu que o usuário especifique todos os atributos desejados. Dessa forma, o usuário não necessita ter conhecimento da estrutura semântica de um MTG, basta apenas ter conhecimento das informações topológicas e geométricas, como estruturas de ramificações e valores dos atributos foliares e de frutos, significando que com um mínimo de informações, cada usuário pode produzir as suas maquetes de cafeeiros em 3D.
Multiescalaridade de fotossíntese de acessão ‘E083’ de cafeeiros arábica cultivados sob dois regimes hídricos
(Embrapa Café, 2019-10) Rakocevic, Miroslava; Matsunaga, Fabio Takeshi
Objetivo deste trabalho foi integrar a fotossíntese foliar (A) na escala de fotossíntese de plantas inteiras (Ap’) de cafeeiros Arábica (Coffea arabica L.) cultivados sob irrigação (IRR) e regime hídrico de campo (NI), com uso de modelagem estrutural-funcional (FSPM). No estudo, os cálculos de A p ’ foram realizados a partir das reconstruções 3D de uma acessão de Etiópia, ‘E083’, ao longo de cinco fenofases, abrangendo as duas primeiras produções de frutos no ciclo de vida de plantas. A foi medida nas folhas completamente expandidas que pertenciam aos ramos plagiotrópicos de 2a ordem situadas em estratos superior e inferior da planta e foi altamente sensível ao regime de suprimento de água no primeiro ano produtivo, quando a área foliar de plantas (AFp) foi baixa. Com aumento de AFp no segundo ano produtivo, as diferenças de A não apareceram entre dois regimes hídricos. Não houve diferenciação em A pela posição de folhas, o que se pode explicar pela adaptação na alta irradiância de folhas de 2a ordem de ramificação no estrato inferior, já que se encontram na periferia de ramos. AF p foi altamente afetada pelo regime hídrico, sendo até três vezes menor no regime NI do que no IRR, no primeiro ano produtivo. Ap’ mostrou-se impactada pela seca em todas as fenofases observadas. A sua evolução entre fenofases acompanhou a evolução de AFp . Os resultados indicam que a aclimatação na seca prolongada em cafeeiros ‘E083’ ocorreu na fotossíntese foliar, enquanto respostas de Ap ́ continuaram com alta redução, devido à redução de AFp na seca.
POSIÇÃO DE FOLHAS E INTERCEPTAÇÃO LUMINOSA AFETAM A DISTRIBUIÇÃO DE FRUTOS DE CAFEEIROS ARÁBICA VIRTUAIS
(2011) Rakocevic, Miroslava; Perez, Fernando Lucambio; Androcioli Filho, Armando; Matsunaga, Fabio Takeshi; Embrapa - Café
A arquitetura de café Arábica (Coffea arabica L.) foi descrita por modelo de Roux, especificado por existência de dimorfismo de galhos. O tronco principal é ortotrópico, ereto, radial com as folhas opostas. Os ramos laterais são plagiotrópicos, responsáveis para assimilação de carbono e reprodução. Hipotetizou-se que a produção de frutos de uma safra é relacionada com a área foliar (AF) formada no ano precedente, considerado a ocupação de quase mesma posição espacial destes dois constituintes botânicos nos ramos plagiotrópicos em dois anos subseqüentes. Neste sentido, objetivou-se correlacionar a AF e o número de frutos presentes em cubos tridimensionais (voxels), considerando dois anos subseqüentes (2007 e 2008). As plantas de C. arabica cultivadas em dois arranjos (retangular e quadrangular) e em três densidades (6000, 10000 e 14000 plantas ha-1) foram codificadas no software VPlants e reconstruídas em 3D no PlantGLViewer. STAR (Razão da Área Total da Silhueta), AF e número de frutos foram calculados no software VegeSTAR, diferenciando as camadas verticais de 30 cm e considerando a distância do tronco ortotrópico (em cada 30 cm) nos plagiotrópicos orientados para Norte e Sul. Aplicou se o modelo Poisson inverso Gaussiano para calcular o impacto do micro-clima luminoso (STAR) e da distribuição de AF em 2007 na distribuição dos frutos em 2008. Nas densidades 10000 e 6000 plantas ha-1 formaram-se mais frutos por planta em comparação de 14000 plantas ha-1. O número médio de frutos foi menor no arranjo retangular do que no quadrangular. Foi apresentada diferença entre as duas orientações nos plagiotrópicos, com maior produção de frutos perto de ortotrópico, na camada 0-30 cm no sentido Sul do que no sentido Norte. Na camada 31-60 cm o número de frutos diminui significativamente, enquanto que as camadas mais periféricas carregam pouco ou nenhum fruto. Quanto maiores foram AF e STAR por voxel em 2007, maior produção de frutos pode-se esperar em 2008 no mesmo espaço. Isso tem origem no fato que a indução floral começa em gemas seriadas de entrenós ocupados pelas folhas em 2007 e a seqüência de eventos é a reocupação deste espaço pelos frutos e algumas folhas antigas em 2008.
SOFTWARE PARA AJUSTE DA GEOMETRIA NA RECONSTRUÇÃO DE AFEEIROS EM 3D
(2011) Matsunaga, Fabio Takeshi; Rakocevic, Miroslava; Embrapa - Café
A arquitetura de cafeeiros arábica (Coffea arabica L.) é descrita pelo modelo de Roux, o que indica a existência de dimorfismo de galhos. As medições de plantas foram realizadas na escala de metâmeros definido o tamanho e posição de todas as entidades desta escala (entrenó e as folhas) e o número de frutos. As plantas foram codificadas em grafos em árvores multiescalares no software VPlants. As reconstruções geométricas apresentaram algumas distorções na orientação de folhas e ramificações, além do tamanho e a posição de folhas. Por isso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um software que aproxima a planta virtual de um cafeeiro à realidade. A plataforma NetBeans IDE, que é um ambiente de programação em linguagem Java Standart Edition, foi utilizada para o desenvolvimento do software VirtualCafe3D. A lógica do algoritmo do programa constitui-se de seguintes passos: 1/ ajuste espacial das folhas nas ramificações plagiotrópicas (de primeira à quarta ordem), 2/ ajuste espacial das folhas no tronco ortotrópico e 3/ correção da orientação dos ramos. A solução geral na correção de orientação e de posição de folhas e ramos foi realizada com a inserção de ramos virtuais constituídos de um entrenó extremamente curto, mas os passos no algoritmo diferençaram para cada ajuste solucionado. A saída final efetua corretamente a modificação da codificação topológica de cafeeiros para o ajuste de reconstrução geométrica de plantas.