Mesure à grande échelle du carbone organique du sol à l'aide de spectrophotomètres compacts dans le proche infrarouge : effet de la préparation des échantillons de sol et de l'utilisation de la modélisation locale

Résumé :

Les spectrophotomètres compacts dans le proche infrarouge (NIR) sont des instruments peu coûteux qui permettent de mesurer rapidement, de manière non destructive et respectueuse de l'environnement le carbone organique du sol (COS). Cependant, plusieurs aspects, tels que les modes de préparation des échantillons de sol ou les stratégies de modélisation, liés à l'utilisation de ces instruments dans des ensembles de données volumineux et hétérogènes n'ont pas encore été abordés de manière approfondie. Ce travail visait à évaluer les performances de deux spectrophotomètres NIR compacts (NeoSpectra et NanoNIR) pour déterminer la teneur en SOC dans une application à grande échelle. Il est également important de comprendre les implications de la préparation des échantillons de sol (broyage et séchage du sol) et de l'utilisation de la régression locale des moindres carrés partiels (LOCAL/PLSR) sur la précision des modèles construits à l'aide de ces instruments. Les échantillons de sol des ensembles d'étalonnage (n = 320, sélectionnés à l'aide de l'algorithme de Kennard-Stone) et de validation (n = 160) ont été collectés dans l'État du Minas Gerais (environ 589 [espace mince (1/6/em)] 000 km2), au Brésil. Trois modes de préparation des échantillons de sol ont été envisagés : échantillons à l'air/séchés et tamisés à 2 mm, échantillons à l'air/séchés et finement broyés, et échantillons au four/séchés et moulus. Des modèles pour déterminer le SOC ont été développés à l'aide du PLSR traditionnel (GLOBAL/PLSR) et d'une nouvelle approche basée sur LOCAL/PLSR, et leurs performances ont été évaluées à l'aide de l'erreur quadratique moyenne de prédiction (RMSEP). La précision des modèles construits à l'aide des instruments compacts a été comparée à la précision obtenue à l'aide d'un spectrophotomètre VIS/NIR de banc. Le NeoSpectra était le spectrophotomètre le plus performant, affichant des valeurs de RMSEP, R2 et de biais, respectivement, comprises entre 5,2 et 6,3 g kg ? 1, 0,522 et 0,645 et ? 0,08 et ? 0,594. Des améliorations significatives de l'estimation du COS, allant jusqu'à 13 %, ont été constatées lorsque les modèles ont été étalonnés à l'aide d'échantillons LOCAL/PLSR et d'échantillons de sol séché au four et broyé. Nos résultats ont montré que les spectrophotomètres NIR compacts constituent une alternative rentable et rentable aux spectrophotomètres Vis/NIR pour la mesure du SOC à grande échelle. Les modèles construits à l'aide de ces instruments étaient précis, principalement lorsque l'étalonnage LOCAL/PLSR était utilisé avec des échantillons de sol séchés au four et broyés.