Preditores da argila prontamente dispersa em água em solos tropicais via turbidimetria e VisNIR-SWIR-MidlR

Autor: Isabela Mello da Silva
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
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Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPUniversidade de São PauloUSP.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: O Brasil se destaca na produção agrícola intensiva omitindo em diversas situações práticas conservacionistas acarretando a má estrutura do solo, que por sua vez, propicia a dispersão da argila quando submetida em meio líquido. A argila prontamente dispersa em água (APDA) é a que sofre pequena agitação e pode ser quantificada pelo método do turbidímetro por definir desde os mais elevados graus de turvação até os menores (10000:1) em solução. O uso da espectroscopia tem sido crescente como uma ferramenta eficaz na quantificação das propriedades do solo. Diante disso, objetivou-se comparar métodos de determinação da APDA pelo turbidímetro e pela espectroscopia nas regiões espectrais VisNIR-SWIR-MidIR (400-25000 nm). 68 amostras foram adquiridas do horizonte B de Latossolos e subsuperficial de Neossolos Quartzarênicos e apresentam ampla variabilidade textural, química e mineralógica pertencentes aos estados de Goiás, Mato Grosso do Sul e São Paulo, estas foram avaliadas química e fisicamente. A determinação da APDA ocorreu por turbidimetria e esta foi relacionada com a argila total (AT) quantificada nos comprimentos de onda VisNIR-SWIR (350-2500 nm) e MidIR (4000-400 cm-1) via espectroscopia. Através da determinação da APDA, modelos foram criados por análise de regressão múltipla e estes foram ajustados conforme o resultado da análise de variância enquanto que a AT foi quantificada através da regressão por mínimos quadrados parciais (PLSR) por meio da validação cruzada, a ACP e o PLSR foram pressupostos e os modelos foram escolhidos levando em consideração o coeficiente de determinação, erro quadrado médio e a previsão para intervalo interquartil. Ocorreu uma relação negativa entre as variáveis AT, Ca, K, Mg, C e Al com a APDA e uma relação positiva da CTC, P e m com a APDA. Ao serem transformadas para logaritmo as variáveis estiveram mais próximas da normalidade. Das 9 variáveis independentes testadas 5 foram significativamente correlacionadas com a APDA em até 95% (log(AT), log(Ca), log(CTC), log(Al) e log(P)), o modelo foi adquirido por exclusão das variáveis não significativas equivalente ao modelo gerado pelo stepwise. Houve correlação negativa entre a APDA e AT (R2=0,27). A curva espectral evidenciou elevadas discrepâncias na amplitude de reflectância e nas feições das curvas, em razão das diferenças físicas, químicas e mineralógicas dos diferentes solos estudados. Para a AT o desempenho do modelo mensurado na faixa espectral MidIR foi superior (R2 ≥ 0,6; RMSE ≥ 103; RPIQ ≥ 249). Para a APDA os modelos validados sofreram pequena variação (R2 ≥ 0,5; RMSE ≥ 3,5; RPIQ ≥ 10,2) sendo a região MidIR a melhor desempenhada. O turbidímetro mostrou-se ser um método eficaz sendo portanto recomendado para futuros trabalhos. O conteúdo de argila total dos solos estudados foi a variável mais explicativa da APDA. A espectroscopia de reflectância foi eficiente em estimar a APDA tanto quanto o turbidímetro.
Brazil stands out in the intensive agricultural production omitting in several situations conservationist practices causing poor soil structure, which in turn, propitiates the dispersion of the clay when submitted in a liquid environment. The readily-dispersible clay in water (APDA) is the one that undergoes slight agitation and can be quantified by the turbidimeter method to be defined from the highest turbidity to the lowest turbidity (10000: 1) in solution. The use of spectroscopy has been increasing as an effective tool in the quantification of soil properties. The aim of this study was to compare APDA methods by the turbidimeter and by spectroscopy in the VisNIR-SWIR-MidIR (400-25000 nm) spectral regions. 68 samples were obtained from the B horizon of Latosols and subsurface of Quartzarenic Neosols and present wide textural, chemical and mineralogical variability belonging to the states of Goiás, Mato Grosso do Sul and São Paulo, which were evaluated chemically and physically. The determination of APDA occurred by turbidimetry and this was related to the total clay (AT) quantified at the wavelengths VisNIR-SWIR (350-2500 nm) and MidIR (4000-400 cm-1) via spectroscopy. Through the determination of the APDA, models were created by multiple regression analysis and these were adjusted according to the result of the analysis of variance while the AT was quantified through the partial least squares regression (PLSR) through the cross validation, the ACP and The PLSR were assumptions and the models were chosen taking into account the coefficient of determination, mean square error and the forecast for interquartile range. There was a negative relationship between the variables AT, Ca, K, Mg, C and Al with APDA and a positive relation of CTC, P and m with APDA. When they were transformed to logarithm the variables were closer to normal. Of the 9 independent variables tested 5 were significantly correlated with APDA in up to 95% (log (AT), log (Ca), log (CTC), log (Al) and log (P)), the model was acquired by excluding the Non-significant variables equivalent to the model generated by stepwise. There was a negative correlation between APDA and AT (R2 = 0.27). The spectral curve showed high discrepancies in reflectance amplitude and curves, due to the physical, chemical and mineralogical differences of the studied soils. For AT, the performance of the model measured in the MidIR spectral range was higher (R2> 0.6, RMSE> 103, RPIQ> 249). For the APDA, the validated models suffered a small variation (R2> 0.5, RMSE> 3.5, RPIQ> 10.2), with the MidIR region being the best performed. The turbidimeter proved to be an effective method and is therefore recommended for future work. The total clay content of the studied soils was the most explanatory variable of APDA. Reflectance spectroscopy was efficient in estimating APDA as much as the turbidimeter.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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