Prediction of soil organic matter and clay contents by near-infrared spectroscopy - NIRS

Dentre os constituintes do solo, especial atencao e voltada aos teores de argila e de materia orgânica do solo (MOS), pois, entre outros aspectos, sao determinantes para retencao de nutrientes e a formacao de agregados no solo, os quais afetam diretamente o potencial produtivo das culturas. Os metodos mais comumente utilizados para quantificacao destes constituintes apresentam algumas desvantagens, como o uso de reagentes quimicos e a geracao de residuos. Uma alternativa a estes metodos e o uso da espectroscopia no infravermelho proximo (near infrared spectroscopy – NIRS). O objetivo deste trabalho e avaliar modelos de quantificacao dos teores de argila e de MOS em amostras de solo utilizando dados espectrais por meio da tecnica NIRS. Foram utilizadas 400 amostras de solos com amplitude nos teores de MOS e argila para geracao de uma curva de calibracao. A argila foi determinada pelo metodo do densimetro e a MOS por meio da solucao sulfocromica. Para calibracao, utilizou-se os espectros originais (absorbância) e com pre-tratamento espectral (Savitzky-Golay derivative) das 400 amostras nos seguintes modelos: multiple linear regression (MLR), partial last squares regression (PLSR), support vector machine (SVM) e Gaussian process regression (GPR). A validacao da curva foi realizada com o modelo que apresentou melhor desempenho na calibracao (SVM) de duas maneiras: com 40 amostras aleatorias oriundas daquelas utilizadas na calibracao e com outras 200 novas amostras desconhecidas. O teor de argila das amostras de solo afeta a capacidade preditiva da curva de calibracao da estimativa do teor de MOS pelo NIRS. A validacao das curvas apresentou pior desempenho (menor R² e maior RMSE) quando feita a partir de amostras desconhecidas, cujo modelo tende a superestimar os teores mais baixos e subestimar os teores mais elevados de argila e MOS com a curva gerada. Apesar do potencial de predicao destes atributos via NIRS, outros estudos de calibracao ainda sao necessarios para que esta tecnica possa ser utilizada em laboratorios de analises de solos