Medição em grande escala do carbono orgânico do solo usando espectrofotômetros compactos de infravermelho próximo: efeito do preparo da amostra de solo e do uso de modelagem local

Resumo:

Os espectrofotômetros compactos de infravermelho próximo (NIR) são instrumentos de baixo custo que permitem a medição rápida, não destrutiva e ecológica do carbono orgânico do solo (SOC). No entanto, vários aspectos, como modos de preparação de amostras de solo ou estratégias de modelagem, relacionados ao uso desses instrumentos em conjuntos de dados grandes e heterogêneos ainda precisam ser abordados extensivamente. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de dois espectrofotômetros NIR compactos (NeoSpectra e NanoNIR) para determinar o conteúdo de SOC em uma aplicação de grande escala. Além disso, é importante compreender as implicações da preparação da amostra de solo (moagem e secagem do solo) e do uso da regressão local de mínimos quadrados parciais (LOCAL/PLSR) na precisão dos modelos construídos com esses instrumentos. As amostras de solo dos conjuntos de calibração (n = 320, selecionadas usando o algoritmo Kennard-Stone) e dos conjuntos de validação (n = 160) foram coletadas no estado de Minas Gerais (aproximadamente 589 [espaço fino (1/6/em)] 000 km2), Brasil. Três modos de preparação de amostras de solo foram considerados: amostras ao ar/secas e peneiradas de 2 mm, amostras ao ar/secas e finamente moídas e amostras no forno/secas e moídas. Modelos para determinar o SOC foram desenvolvidos usando o PLSR tradicional (GLOBAL/PLSR) e uma nova abordagem baseada em LOCAL/PLSR, e seu desempenho foi avaliado usando a raiz quadrática do erro de predição (RMSEP). A precisão dos modelos construídos com os instrumentos compactos foi comparada com a precisão alcançada usando um espectrofotômetro Vis/NIR de bancada. O NeoSpectra foi o espectrofotômetro com melhor desempenho, mostrando valores de RMSEP, R2 e bias, respectivamente, entre 5,2 e 6,3 g kg? 1, 0,522 e 0,645 e? 0,08 e? 0,594. Melhorias significativas na estimativa de SOC de até 13% foram encontradas quando os modelos foram calibrados usando LOCAL/PLSR e amostras de solo forno/seco e moído. Nossos resultados mostraram que os espectrofotômetros NIR compactos são uma alternativa econômica e eficaz aos espectrofotômetros Vis/NIR para medições de SOC em grande escala. Os modelos construídos com esses instrumentos foram precisos, principalmente quando a calibração LOCAL/PLSR foi usada junto com amostras de solo forno/seco e moído.