Medición a gran escala del carbono orgánico del suelo mediante espectrofotómetros compactos de infrarrojo cercano e infrarrojo: efecto de la preparación de muestras de suelo y el uso de modelos locales

Resumen:

Los espectrofotómetros compactos de infrarrojo cercano (NIR) son instrumentos de bajo costo que permiten una medición rápida, no destructiva y respetuosa con el medio ambiente del carbono orgánico del suelo (SOC). Sin embargo, aún no se han abordado ampliamente varios aspectos relacionados con el uso de estos instrumentos en conjuntos de datos grandes y heterogéneos, como los modos de preparación de muestras de suelo o las estrategias de modelización. El objetivo de este trabajo era evaluar el rendimiento de dos espectrofotómetros NIR compactos (NeoSpectra y NanoNIR) para determinar el contenido de SOC en una aplicación a gran escala. Además, es importante entender las implicaciones de la preparación de las muestras de suelo (trituración y secado del suelo) y del uso de la regresión local de mínimos cuadrados parciales (LOCAL/PLSR) en la precisión de los modelos construidos con estos instrumentos. Las muestras de suelo de los conjuntos de calibración (n = 320, seleccionadas mediante el algoritmo Kennard-Stone) y de validación (n = 160) se recolectaron en el estado de Minas Gerais (aproximadamente 589 [espacio delgado (1/6/em)] 000 km2), Brasil. Se consideraron tres modos de preparación de muestras de suelo: muestras aire/secas y tamizadas de 2 mm, muestras aire/secas y finamente molidas, y muestras horneadas/secadas y molidas. Los modelos para determinar el SOC se desarrollaron utilizando el PLSR tradicional (GLOBAL/PLSR) y un nuevo enfoque basado en el LOCAL/PLSR, y su rendimiento se evaluó utilizando la raíz del error cuadrático medio de predicción (RMSEP). La precisión de los modelos construidos con los instrumentos compactos se comparó con la precisión lograda con un espectrofotómetro Vis/NIR de banco. El NeoSpectra fue el espectrofotómetro con mejor rendimiento, ya que mostró valores de RMSEP, R2 y sesgo, respectivamente, entre 5,2 y 6,3 g kg? 1, 0,522 y 0,645 y? 0.08 y? 0.594. Al calibrar los modelos con el método LOCAL/PLSR y con muestras de suelo molidas o secadas al horno, secas y molidas, se observaron mejoras significativas en la estimación del SOC, de hasta un 13%. Nuestros resultados mostraron que los espectrofotómetros NIR compactos son una alternativa rentable a los espectrofotómetros Vis/NIR para la medición del SOC a gran escala. Los modelos creados con estos instrumentos eran precisos, sobre todo cuando se utilizaba la calibración LOCAL/PLSR junto con muestras de tierra triturada o secada al horno.