Predição de carbono, nitrogênio e fósforo no solo por espectroscopia de reflectância vis-NIR

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Lázaro, Marcela Lopes lattes
Orientador(a): Pinheiro, Érika Flávia Machado lattes
Banca de defesa: Vasques, Gustavo de Mattos, Ceddia, Marcos Bacis, Terra, Fabrício
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Agronomia - Ciência do Solo
Departamento: Instituto de Agronomia
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/19314
Resumo: A espectroscopia de reflectância na região do visível e infravermelho próximo (vis-NIR) vem sendo utilizada como método para predição de atributos do solo, sejam eles químicos, físicos, biológicos ou mineralógicos, apresentando resultados rápidos, sem gerar resíduos e não destrutivos quando comparados aos métodos convencionais de análise. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar a acurácia da espectroscopia vis-NIR, aliada ou não a diferentes técnicas de pré-processamentos espectrais, na predição dos teores de C, N e P do solo. Este trabalho foi realizado em amostras de terra de um Planossolo Háplico, sob produção orgânica intensiva de hortaliças, no Sistema Integrado de Produção Agroecológica (SIPA), no município de Seropédica (RJ). Foram coletadas 294 amostras de terra, georreferenciadas num grid de 5x5m, na profundidade de 0-20 cm para a leitura espectral no espectrorradiômetro Field Spec 4. Os espectros, referentes a cada uma das amostras, foram gerados, exportados e analisados quantitativamente através de regressão por mínimos quadrados parciais (PLS), treinados por validação cruzada, validados com dados externos. Paralelamente, com a finalidade de melhorar as predições, foram testados seis pré-processamentos: absorbância, suavização, derivadas por Savitzky-Golay, variação normal padrão, correção multiplicativa do sinal e correção do contínuo. Os modelos de predição para C, N e P apresentaram valores médios de R² de, 0,82; 0,88 e 0,78; RMSE médios de 1,16 g kg-¹; 0,09 g kg-¹; 22,26 mg g-¹ e RPIQ médios de 4,00; 5,34 e 4,46, respectivamente. Os resultados mostraram que a espectroscopia de reflectância vis-NIR é uma técnica que possui acurácia, sendo promissora para predição de C, N e P do solo inclusive sem a necessidade do uso de pré-processamentos espectrais.
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Dissertação (Mestrado em Agronomia, Ciência do Solo) - Instituto de Agronomia, Departamento de Solos, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2018.https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/19314A espectroscopia de reflectância na região do visível e infravermelho próximo (vis-NIR) vem sendo utilizada como método para predição de atributos do solo, sejam eles químicos, físicos, biológicos ou mineralógicos, apresentando resultados rápidos, sem gerar resíduos e não destrutivos quando comparados aos métodos convencionais de análise. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar a acurácia da espectroscopia vis-NIR, aliada ou não a diferentes técnicas de pré-processamentos espectrais, na predição dos teores de C, N e P do solo. Este trabalho foi realizado em amostras de terra de um Planossolo Háplico, sob produção orgânica intensiva de hortaliças, no Sistema Integrado de Produção Agroecológica (SIPA), no município de Seropédica (RJ). Foram coletadas 294 amostras de terra, georreferenciadas num grid de 5x5m, na profundidade de 0-20 cm para a leitura espectral no espectrorradiômetro Field Spec 4. Os espectros, referentes a cada uma das amostras, foram gerados, exportados e analisados quantitativamente através de regressão por mínimos quadrados parciais (PLS), treinados por validação cruzada, validados com dados externos. Paralelamente, com a finalidade de melhorar as predições, foram testados seis pré-processamentos: absorbância, suavização, derivadas por Savitzky-Golay, variação normal padrão, correção multiplicativa do sinal e correção do contínuo. Os modelos de predição para C, N e P apresentaram valores médios de R² de, 0,82; 0,88 e 0,78; RMSE médios de 1,16 g kg-¹; 0,09 g kg-¹; 22,26 mg g-¹ e RPIQ médios de 4,00; 5,34 e 4,46, respectivamente. Os resultados mostraram que a espectroscopia de reflectância vis-NIR é uma técnica que possui acurácia, sendo promissora para predição de C, N e P do solo inclusive sem a necessidade do uso de pré-processamentos espectrais.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESVisible and Near infrared (vis-NIR) reflectance spectroscopy has been used as a method to predict chemical, physical, biological or mineralogical soil attributes with fast and non-destructive results comparing to conventional methods of analysis in Brazil. The aim of this work was to evaluate and determine the accuracy of vis-NIR spectroscopy with and without spectral pre-processing techniques, to predict of C, N and P soil contents. This work was carried out in the SIPA (Integrated System of Agroecological Production) in Seropédica – RJ, Brazil. A total of 294 soil samples were collect at 20 cm depth for chemical characterization of C, N and P and spectral readings, that were made on the Field Spec 4 spectroradiometer. The spectra for each sample were generated and quantitatively analysed by Partial Least Square regression, trained by cross validation and the best models were select and then applied to new soil samples in SIPA (external data). In parallel, six spectral pre-processes were tested to improve predictions: absorbance, smoothing, Savitzky-Goay derivatives, standard normal variation, multiplicative correction of the signal and continuum removal. The prediction models for C, N and P presented mean values of R² of 0.82; 0.88 and 0.78; mean RMSE of 1.16 g kg-¹; 0.09 g kg-¹; 22.26 mg g-¹ and RPIQ of 4.00; 5.34 and 4.46 for C, N and P, respectively. The results suggest that vis-NIR reflectance spectroscopy is a promising technique for the prediction of soil C, N and P and without the need for spectral pre-processing.porUniversidade Federal Rural do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Agronomia - Ciência do SoloUFRRJBrasilInstituto de AgronomiaAgronomiaAgronomiaSensoriamento próximoAgricultura orgânicaMatéria orgânicaProximal sensingOrganic agricultureOrganic matterPredição de carbono, nitrogênio e fósforo no solo por espectroscopia de reflectância vis-NIRPrediction of soil carbon, nitrogen and phosphorus by vis-NIR spectroscopyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFRRJinstname:Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ)instacron:UFRRJinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINAL2018 - Marcela Lopes Lázaro.pdf2018 - Marcela Lopes Lázaro.pdfapplication/pdf1948850https://rima.ufrrj.br/jspui/bitstream/20.500.14407/19314/1/2018%20-%20Marcela%20Lopes%20L%c3%a1zaro.pdf6a399f986a5f408e7d8ce06c29ca9626MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://rima.ufrrj.br/jspui/bitstream/20.500.14407/19314/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52TEXT2018 - Marcela Lopes Lázaro.pdf.txt2018 - Marcela Lopes Lázaro.pdf.txtExtracted texttext/plain113364https://rima.ufrrj.br/jspui/bitstream/20.500.14407/19314/3/2018%20-%20Marcela%20Lopes%20L%c3%a1zaro.pdf.txt1933f32447dfae9a584a91daafc3d33bMD53THUMBNAIL2018 - Marcela Lopes Lázaro.pdf.jpg2018 - Marcela Lopes Lázaro.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1316https://rima.ufrrj.br/jspui/bitstream/20.500.14407/19314/4/2018%20-%20Marcela%20Lopes%20L%c3%a1zaro.pdf.jpgfd4be664fd5772668318da4541c34bc9MD5420.500.14407/193142024-12-05 02:06:08.42oai:rima.ufrrj.br:20.500.14407/19314Tk9URTogUExBQ0UgWU9VUiBPV04gTElDRU5TRSBIRVJFClRoaXMgc2FtcGxlIGxpY2Vuc2UgaXMgcHJvdmlkZWQgZm9yIGluZm9ybWF0aW9uYWwgcHVycG9zZXMgb25seS4KCk5PTi1FWENMVVNJVkUgRElTVFJJQlVUSU9OIExJQ0VOU0UKCkJ5IHNpZ25pbmcgYW5kIHN1Ym1pdHRpbmcgdGhpcyBsaWNlbnNlLCB5b3UgKHRoZSBhdXRob3Iocykgb3IgY29weXJpZ2h0Cm93bmVyKSBncmFudHMgdG8gRFNwYWNlIFVuaXZlcnNpdHkgKERTVSkgdGhlIG5vbi1leGNsdXNpdmUgcmlnaHQgdG8gcmVwcm9kdWNlLAp0cmFuc2xhdGUgKGFzIGRlZmluZWQgYmVsb3cpLCBhbmQvb3IgZGlzdHJpYnV0ZSB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gKGluY2x1ZGluZwp0aGUgYWJzdHJhY3QpIHdvcmxkd2lkZSBpbiBwcmludCBhbmQgZWxlY3Ryb25pYyBmb3JtYXQgYW5kIGluIGFueSBtZWRpdW0sCmluY2x1ZGluZyBidXQgbm90IGxpbWl0ZWQgdG8gYXVkaW8gb3IgdmlkZW8uCgpZb3UgYWdyZWUgdGhhdCBEU1UgbWF5LCB3aXRob3V0IGNoYW5naW5nIHRoZSBjb250ZW50LCB0cmFuc2xhdGUgdGhlCnN1Ym1pc3Npb24gdG8gYW55IG1lZGl1bSBvciBmb3JtYXQgZm9yIHRoZSBwdXJwb3NlIG9mIHByZXNlcnZhdGlvbi4KCllvdSBhbHNvIGFncmVlIHRoYXQgRFNVIG1heSBrZWVwIG1vcmUgdGhhbiBvbmUgY29weSBvZiB0aGlzIHN1Ym1pc3Npb24gZm9yCnB1cnBvc2VzIG9mIHNlY3VyaXR5LCBiYWNrLXVwIGFuZCBwcmVzZXJ2YXRpb24uCgpZb3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgdGhlIHN1Ym1pc3Npb24gaXMgeW91ciBvcmlnaW5hbCB3b3JrLCBhbmQgdGhhdCB5b3UgaGF2ZQp0aGUgcmlnaHQgdG8gZ3JhbnQgdGhlIHJpZ2h0cyBjb250YWluZWQgaW4gdGhpcyBsaWNlbnNlLiBZb3UgYWxzbyByZXByZXNlbnQKdGhhdCB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gZG9lcyBub3QsIHRvIHRoZSBiZXN0IG9mIHlvdXIga25vd2xlZGdlLCBpbmZyaW5nZSB1cG9uCmFueW9uZSdzIGNvcHlyaWdodC4KCklmIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uIGNvbnRhaW5zIG1hdGVyaWFsIGZvciB3aGljaCB5b3UgZG8gbm90IGhvbGQgY29weXJpZ2h0LAp5b3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgeW91IGhhdmUgb2J0YWluZWQgdGhlIHVucmVzdHJpY3RlZCBwZXJtaXNzaW9uIG9mIHRoZQpjb3B5cmlnaHQgb3duZXIgdG8gZ3JhbnQgRFNVIHRoZSByaWdodHMgcmVxdWlyZWQgYnkgdGhpcyBsaWNlbnNlLCBhbmQgdGhhdApzdWNoIHRoaXJkLXBhcnR5IG93bmVkIG1hdGVyaWFsIGlzIGNsZWFybHkgaWRlbnRpZmllZCBhbmQgYWNrbm93bGVkZ2VkCndpdGhpbiB0aGUgdGV4dCBvciBjb250ZW50IG9mIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uLgoKSUYgVEhFIFNVQk1JU1NJT04gSVMgQkFTRUQgVVBPTiBXT1JLIFRIQVQgSEFTIEJFRU4gU1BPTlNPUkVEIE9SIFNVUFBPUlRFRApCWSBBTiBBR0VOQ1kgT1IgT1JHQU5JWkFUSU9OIE9USEVSIFRIQU4gRFNVLCBZT1UgUkVQUkVTRU5UIFRIQVQgWU9VIEhBVkUKRlVMRklMTEVEIEFOWSBSSUdIVCBPRiBSRVZJRVcgT1IgT1RIRVIgT0JMSUdBVElPTlMgUkVRVUlSRUQgQlkgU1VDSApDT05UUkFDVCBPUiBBR1JFRU1FTlQuCgpEU1Ugd2lsbCBjbGVhcmx5IGlkZW50aWZ5IHlvdXIgbmFtZShzKSBhcyB0aGUgYXV0aG9yKHMpIG9yIG93bmVyKHMpIG9mIHRoZQpzdWJtaXNzaW9uLCBhbmQgd2lsbCBub3QgbWFrZSBhbnkgYWx0ZXJhdGlvbiwgb3RoZXIgdGhhbiBhcyBhbGxvd2VkIGJ5IHRoaXMKbGljZW5zZSwgdG8geW91ciBzdWJtaXNzaW9uLgo=Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tede.ufrrj.br/PUBhttps://tede.ufrrj.br/oai/requestbibliot@ufrrj.bropendoar:2024-12-05T05:06:08Repositório Institucional da UFRRJ - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ)false
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