Évaluation de capteurs portables à faible coût dans le proche infrarouge pour l'analyse rapide des sols du sud-est de l'Australie

Résumé :

La spectroscopie dans le proche infrarouge a été proposée comme méthode rapide et rentable pour l'analyse des sols. Des spectromètres à large plage dans le visible et le proche infrarouge (Vis-NIR) fonctionnant dans la longueur d'onde de 350 à 2 500 nm sont couramment utilisés à des fins de recherche, mais des spectromètres miniaturisés avec des plages NIR limitées sont désormais disponibles. Cette étude vise à comparer la précision d'instruments de réflectance dans le proche infrarouge (NIR) de différentes tailles et plages de longueurs d'onde pour la prédiction des propriétés du sol. Des échantillons de sol ont été prélevés dans le sud de la Nouvelle-Galles du Sud et le nord de Victoria, composés de chromosols, de dermosols, de kandosols et de sodosols. Au total, l'ensemble de données comprend 392 échantillons de sol prélevés au premier mètre de profondeur. L'étude a comparé deux spectromètres Vis-NIR de qualité scientifique (350—2500 nm) et deux spectromètres NIR miniaturisés à longueurs d'onde limitées (NeoSpectra fonctionnant à 1250—2500 nm et NirvaScan fonctionnant à 900—1700 nm). L'arbre de régression cubiste et la régression des moindres carrés partiels (PLSR) ont été utilisés pour créer des modèles d'étalonnage. Les résultats ont montré que les deux procédures de modélisation sont fiables pour estimer les propriétés du sol. Les modèles cubistes ont donné de meilleures valeurs de validation r2 pour dix propriétés du sol étudiées pour les quatre instruments. Sur la base du modèle cubiste, des résultats prometteurs ont été obtenus dans les prévisions relatives à l'argile, au sable, au carbone total, à la CEC, au pH, au Mg et au Ca échangeables (r2 : 0,43—0,81). Les résultats sont également comparables à ceux des études publiées pour tous les instruments. Comme prévu, les spectromètres de recherche ont fourni les meilleures précisions de prédiction (r2 : 0,56—0,81). Les résultats de NeoSpectra ont fourni une précision comparable à celle des spectromètres Vis-NIR pour la prédiction du pH du sol, de la CEC et du Ca et du Mg échangeables (r2 > 0,63—0,78). NeoSpectra a produit une prévision légèrement moins précise du carbone total, du sable et de l'argile. Bien que le NirvaScan ait montré la précision la plus faible, il peut tout de même être utilisé pour prédire la texture du sol et le carbone total avec une précision raisonnable (argile r2 : 0,73 ; sable : 0,63 ; carbone total : 0,73). Cette étude démontre le potentiel des spectromètres miniaturisés avec des plages de longueurs d'onde réduites en tant qu'instruments moins coûteux pour l'analyse des sols.