É POSSÍVEL A DETERMINAÇÃO DO CARBONO ORGÂNICO DO SOLO EM LABORATÓRIO DE ROTINA UTILIZANDO ESPECTROSCOPIA DE REFLECTÂNCIA DIFUSA? Ricardo Simão Diniz DALMOLIN(1);

Apresentação em tema: "É POSSÍVEL A DETERMINAÇÃO DO CARBONO ORGÂNICO DO SOLO EM LABORATÓRIO DE ROTINA UTILIZANDO ESPECTROSCOPIA DE REFLECTÂNCIA DIFUSA? Ricardo Simão Diniz DALMOLIN(1);"— Transcrição da apresentação:

1 É POSSÍVEL A DETERMINAÇÃO DO CARBONO ORGÂNICO DO SOLO EM LABORATÓRIO DE ROTINA UTILIZANDO ESPECTROSCOPIA DE REFLECTÂNCIA DIFUSA? Ricardo Simão Diniz DALMOLIN(1); Jean Michel MOURA-BUENO(2); Alexandre ten CATEN(3); Taciara Zborowski HORST(5); Nicolas Augusto ROSIN(4) Diego José GRIS(4) (1)Professor, Universidade Federal de Santa Maria/UFSM, Santa Maria RS; (2)Estudante de doutorado; UFSM, Santa Maria RS; (3)Professor, Universidade Federal de Santa Catarina/UFSC, Curitibanos SC; (4)Estudante de graduação, UFSM, Santa Maria RS; (5)Estudante de mestrado; UFSM, Santa Maria RS.

2 Resultados e discussão
ROTEIRO Introdução Objetivo Material e métodos Resultados e discussão Conclusão

3 Espectroscopia reflectância difusa (ERD)
INTRODUÇÃO Espectroscopia reflectância difusa (ERD) Técnica de levantamento de dados físico-químicos através da transmissão, absorção ou reflectância da energia incidente em um objeto; A espectroscopia se baseia no fato de que as ligações químicas possuem frequências de vibração específicas, as quais correspondem a níveis de energia da molécula; As frequências dependem da energia potencial da molécula, da geometria molecular, da massa dos átomos...

4 Resposta espectral ou assinatura espectral
INTRODUÇÃO Espectroscopia reflectância difusa (ERD) O resultado gráfico da técnica de ERD é uma função que relaciona a reflectância com o comprimento de onda; Resposta espectral ou assinatura espectral

5 INTRODUÇÃO 2.0 % MO 2.5 % MO 3.0 % MO 4.2 % MO 3.5 % MO
Região Vis-NIR-SWIR (350 – 2500) 3.5 % MO

6 É possível determinar o COS por ERD???
INTRODUÇÃO É possível determinar o COS por ERD??? Predição de COS com 299 amostras – solos da região serrana de SC Modelo – PLSR Processamento espectral – remoção do contínuo R2 = 0,90 RMSE = 0,32%

7 É possível determinar o COS por ERD???
INTRODUÇÃO É possível determinar o COS por ERD??? - 2016 Predição de COS com 484 amostras – solos da Amazônia R2 = 0,71 RMSE = 5,89

8 É possível determinar o COS por ERD???
INTRODUÇÃO É possível determinar o COS por ERD??? Predição de COS a partir 28 amostras de horizontes de cinco perfis R2 = 0.80 RMSE = 20.08

9 Elaborar mapas de COS em escala detalhada
INTRODUÇÃO Informação do teor de matéria orgânica para fins de recomendação de nitrogênio Elaborar mapas de COS em escala detalhada Problemas Grande nº de amostras; Análises são demoradas, geram de resíduos químicos e custo elevado;

10 INTRODUÇÃO ALTERNATIVA
- Técnicas de sensoriamento remoto proximal (SRP); - Uso de espectroscopia reflectância difusa (ERD); - Estudar o comportamento espectral do solo; - Organizar bibliotecas espectrais de solo (BES) em nível local, regional e nacional; - Desenvolver modelos de predição;

11 OBJETIVO Avaliar o potencial da técnica de ERD na predição de COS para uso em laboratórios de rotina para recomendação de fertilizantes.

12 MATERIAL e MÉTODOS Área 1 (n = 445) Área 2 ( n = 184)

13 MATERIAL e MÉTODOS Áreas agrícolas com culturas anuais em sistema plantio direto; Relevo: plano e suave ondulado; Material de origem : Formação Serra Geral – Basalto; Classe de solo: Latossolos Vermelhos Distroférricos típicos; Solos com teor de ferro ~ 250 g/kg e textura variando de argilosa a muito argilosa;

14 Análise de referência de COS Análise espectral Vis-NIR
MATERIAL e MÉTODOS Amostragem de solo Análise de referência de COS Walkley-Black Análise espectral Vis-NIR Espectroradiômetro FildSpec 3

15 1 2 3 4 MATERIAL e MÉTODOS Dados de referência de COS
Estatística descritiva dos dados de COS Dados de referência de COS 1 BES-1 (n = 445) BES-2 ( n = 184) Dados espectrais Vis-NIR Processamento espectral 2 Construção do modelo de predição do COS BES-1 (n = 445) Regressão por mínimos quadrados parciais (PLSR) 3 Valor de COS predito Predição do COS a partir do modelo BES-1 4 Dados espectrais da BES-2

16 MATERIAL e MÉTODOS Dados espectrais Vis-NIR
Savitzky-Golay com 1ª derivada usando um polinômio de primeira ordem, com uma janela de busca de 11 nm Dados espectrais Vis-NIR Processamento espectral Construção do modelo de predição do COS Regressão por mínimos quadrados parciais (PLSR) Treinamento (70%) Validação (30%) - Coeficiente de determinação (R2) - Raiz do erro médio quadrático (RMSE) Indicadores de acurácia

17 Processamento dados espectrais
MATERIAL e MÉTODOS Processamento dados espectrais

18 RESULTADOS e DISCUSSÃO
BES-1 BES-2

19 RESULTADOS e DISCUSSÃO Assinaturas espectrais
BES-1 BES-2

20 RESULTADOS e DISCUSSÃO
Assinaturas espectrais após processamento com derivada de 1ª ordem BES-1 BES-2

21 RESULTADOS e DISCUSSÃO
Modelo de predição gerado a partir da BES-1 por Regressão por mínimos quadrados parciais (PLSR) (n = 311) (n = 134)

22 RESULTADOS e DISCUSSÃO Modelo de predição da BES-1
COS = f (bandas espectrais) BES-2 Predição do COS da BES-2 RMSE = 0,46% de COS

23 Simulação de uso do modelo de predição de COS em laboratório de rotina
RESULTADOS e DISCUSSÃO Simulação de uso do modelo de predição de COS em laboratório de rotina Intervalos de teor de COS para grãos ≤ 1,5 % 1,6 – 2,9 % > 2,9 %

24 Simulação de uso do modelo de predição de COS em laboratório de rotina
RESULTADOS e DISCUSSÃO Simulação de uso do modelo de predição de COS em laboratório de rotina Apenas 32 % da amostras precisariam passar pela análise de rotina Classificação do teor de COS nos intervalos Redução de 63 % de uso da solução sulfocrômica utilizada na análise de rotina. Redução de tempo e custo.

25 CONCLUSÕES O modelo de predição gerado a partir da BES-1 apresentou bom resultado (R2 = 0,78 e RMSE = 0,46%); A aplicação no modelo da BES-1 para a predição do COS da BES-2 e classificação em intervalos de matéria orgânica reduziria em 68% o número de análises de rotina e 30 % do uso da solução sulfocrômica; O método de determinação de COS por ERD apresentou potencial para utilização em laboratório de rotina; Estudos futuros devem focar na organização e avaliação de bibliotecas espectrais locais;

26 Ricardo Simão Diniz DALMOLIN E-mail: dalmolin@ufsm.br
OBRIGADO PELA ATENÇÃO! Ricardo Simão Diniz DALMOLIN