Estimación de propiedades del suelo a partir de espectroscopía de infrarrojo medio

Estimating soil properties with mid-infrared spectroscopy

Contenido principal del artículo

Johana P. Bonett
Jesús H. Camacho Tamayo
Javier E. Vélez Sánchez

Resumen

La técnica de infrarrojo medio (MIR) puede ser utilizada para identificar y para estimar las propiedades de suelos, con gran precisión. El objetivo del presente estudio fue evaluar el potencial de la espectroscopia de reflectancia en el infrarrojo medio (MIR), para la estimación de algunas propiedades químicas del suelo, así como la aplicación de esta técnica, en la obtención de mapas digitales. Fueron analizadas 249 muestras de suelos de dos órdenes, correspondiente a Andisoles y Oxisoles. Los resultados obtenidos en el análisis de las curvas permiten verificar que el mayor número de atributos están reflejados en la región espectral de 400 y 850cm-1. El Andisol, se destacó por obtener mejores resultados en la calibración de los modelos que el Oxisol. Las respuestas espectrales en ambos suelos fueron similares, pero con diferentes niveles de reflectancia. Esta diferencia fue más marcada en los Andisoles, donde los picos espectrales fueron más bajos, hecho atribuible a los compuestos de la materia orgánica que tienden a oscurecer el suelo absorbiendo la luz infrarroja. Los resultados demuestran que la espectroscopia de reflectancia infrarroja MIR permite procesar una gran cantidad de muestras, donde se obtiene información sobre varios parámetros en un solo espectro. El carbono orgánico fue el atributo con la mejor predicción. De igual manera, los modelos de semivariograma, como los mapas de contorno, obtenidos a partir de los modelos con datos espectrales, mostraron alta similitud con los obtenidos a partir de las mediciones hechas en laboratorio, para aquellas propiedades, donde los modelos espectrales fueron representativos.

 

Palabras clave:

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Detalles del artículo

Referencias (VER)

BAILEY, T.C.; GATRELL, A.C. 1998. Interactive Spatial Data Analysis. Harlow, UK: Longman. 413p.

BELLON-MAUREL, V.; McBRATNEY, A. 2011. Nearinfrared (NIR) and mid-infrared (MIR) spectroscopic techniques for assessing the amount of carbon stock in soils - Critical review and research perspectives. Soil Biol. Biochem. 43(7):1398-1410.

BEHRENS, T.; SCHMIDT, K.; RAMÍREZ-LÓPEZ, L.; GALLANT, J.; ZHU, A.; SCHOLTEN, T. 2014. Hyperscale digital soil mapping and soil formation analysis. Geoderma 213:578-588.

BILGILI, A.V.; ES, H.M.; AKBAS, F.; DURAK, A.; HIVELY, W.D. 2010. Visible-near infrared reflectance spectroscopy for assessment of soil properties in a semi-arid area of Turkey. J. Arid Environ. 74(2):229-238.

BOUMA, J. 1989. Using soil survey data for quantitative le evaluation. Adv. Soil Sci. 9:177-213.

BOUMA, J.; Van LANEN, H.A.J. 1987. Transfer functions and threshold values: from soil characteristics to le qualities. In: International Workshop on Quantified le Evaluation Procedures, 1987, Washington. Proceedings. Washington. ITC Publ. p.106-110.

CAMACHO-TAMAYO, J.H.; RUBIANO S., Y.; HURTADO S., M.P. 2014. Near-infrared (NIR) diffuse reflectance spectroscopy for the prediction of carbon and nitrogen in an Oxisol. Agr. Col. 32(1):86-94.

CAMACHO-TAMAYO, J.H.; LUENGAS, C.A.; LEIVA, F.R. 2008. Effect of agricultural intervention on the spatial variability of some soils chemical properties in the Eastern Plains of Colombia. Chilean J. Agric. Res. 68(1):42-55.

CAMBARDELLA, C.A.; MOORMAM, T.B.; NOVAK, J.M.; PARKIN, T.B.; KARLEN, D.L.; TURCO, R.F.; KONOPKA, A.E. 1994. Field-scale variability of soil properties in Central Iowa Soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 58:1501-1511.

DAZA, M.C.; ALVAREZ, J.; ROJAS, L. 2006. Efecto de materiales orgánicos e inorgánicos sobre las fracciones de fosforo en un Oxisol de los Llanos orientales Colombianos. Agr. Col. 24(2):326-333.

DUNN, B.W.; BEECHER, H.G.; BATTEN, G.D.; CIAVARELLA, S. 2002. The potential of nearinfrared reflectance spectroscopy for soil analysis - a case study from the Riverine Plain of south eastern Australia. Aust. J. Exp. Agric. 42(5):607-614.

ESFANDIARPOOR BORUJENI, I.; MOHAMMADI, J.; SALEHI, M.H.; TOOMANIAN, N.; POCH, R.M. 2010. Assessing geopedological soil mapping approach by statistical and geostatistical methods: A case study in the Borujen region, Central Iran. Catena. 82(1):1-14.

GARZÓN, C.A.; CORTÉS, C.A.; CAMACHO-TAMAYO, J.H. 2010. Variabilidad espacial de algunas propiedades químicas en un Entisol. Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. 13(1):87-95.

GRUNWALD, S. 2009. Multi-criteria characterization of recent digital soil mapping and modeling approaches. Geoderma. 152(3-4):195-207.

JARAMILLO, D. 2009. Variabilidad espacial de las propiedades ándicas de un andisol hidromórfico del Oriente Antioqueño (Colombia). Rev. Fac. Nal. Agr. Medellín 62(1):4907-4921.

MARTINS, A.L.S.; MOURA, E.G.; CAMACHO-TAMAYO, J.H. 2011. Evaluation of corn production parameters and their spatial relationship with chemical attributes of the soil. Agr. Col. 29(1):99-106.

McDOWELL, M.L.; BRULAND, G.L.; DEENIK, J.L.; GRUNWALD, S.; KNOX, N.M. 2012. Soil total carbon analysis in Hawaiian soils with visible, near-infrared and mid-infrared diffuse reflectance spectroscopy. Geoderma, 189-190:312-320.

MINASNY, B.; McBRATNEY, A.; MENDONÇA-SANTOS, M.L.; SANTOS, H.G. 2003. Revisão sobre funções de pedotransferência (PTFs) e novos métodos de predição de classes e atributos do solo. Rio de Janeiro: Embrapa solos. (Série Documentos, 45). 50p.

MUÑOZ, J.D.; MARTÍNEZ, J.L.; GIRALDO, R. 2006. Variabilidad espacial de las propiedades edáficas y su relación con el rendimiento en un cultivo de papa (Solanum tuberosum L.). Agr. Col. 24(2):355-366.

OKIN, G.S.; PAINTER, T.H. 2004. Effect of grain size on remotely sensed spectral reflectance of sandy desert surfaces. Remote Sens. Environ. 89(3):272-280.

ORJUELA-MATTA, H.M.; RUBIANO-SANABRIA, Y.; CAMACHO-TAMAYO, J.H. 2012. Spatial analysis of infiltration in an oxisol of the eastern plains of Colombia. Chilean J. Agric. Res. 72(3):404-410.

PARFITT; J.M.B.; TIMM, L.C.; PAULETTO, E.A.; SOUSA, R.O.; CASTILHOS, D.D.; de ÁVILA, C.L.; RECKZIEGEL, N.L. 2009. Spatial variability of the chemical, physical and biological properties in lowland cultivated with irrigated rice. Rev. Bras. Ciênc. Solo. 33(4):819-830.

PEÑA, R.; RUBIANO, Y.; PEÑA, A.; CHAVES B. 2009. Variabilidad espacial de los atributos de la capa arable de un inceptisol del piedemonte de la cordillera oriental (Casanare, Colombia). Agr. Col. 27(1):111-120.

PLANT, R. 2001. Site-specific management: The application of information technology to crop production. Comp. Electron Agr. 30(1-3):9-29.

REEVES, J.B.; FOLLETT, R.F.; McCARTY, G.W.; KIMBLE, J.M. 2006. Can near or mid infrared diffuse reflectance spectroscopy be used to determine soil carbon pools? Soil Sci. Plant Anal. 37(15-20):2307-2325.

SHEPHERD, K.D.; WALSH, M.G. 2007. Infrared spectroscopy - enabling an evidence-based diagnostic surveillance approach to agricultural and environmental management in developing countries. J. Near Infrared Spectrosc. 15(1):1-20.

TITTONELL, P.; SHEPHERD, K.; VANLAUWE, B.; GILLER, K. 2008. Unravelling the effects of soil and crop management on maize productivity in smallholder agricultural systems of western Kenya: An application of classification and regression tree analysis. Agr. Ecosyst. Environ. 123(1-3):137-150.

VISCARRA-ROSSEL, R.A.; WALVOORT, D.J.J.; McBRATNEY, A.B.; JANIK L.J.; SKJEMSTAD J.O. 2006. Visible, near infrared or combined diffuse reflectance spectroscopy for simultaneous assessment of various soil properties. Geoderma. 131(1-2):59-75.

VISCARRA-ROSSEL, R.A. 2008. ParLeS: Software for chemometric analysis of spectroscopic data. Chemomet. Intell. Lab. Syst. 90(1):72-83.

VOHLAND, M.; LUDWIG, M.; THIELE-BRUHN, S.; LUDWIG, B. 2014. Determination of soil properties with visible to nearand mid-infrared spectroscopy: Effects of spectral variable selection. Geoderma. 223-225:88-96.

WOLD, S.; SJÖSTRÖM, M.; ERIKSSON, L. 2001. PLS-regression: la basic tool of chemometrics. Chemomet. Intell. Lab. Syst. 58(2):109-130.

Citado por