Mostrar registro simples

dc.creatorLazzaretti, Bruno Pedro
dc.date.accessioned2019-12-20T16:00:42Z
dc.date.available2019-12-20T16:00:42Z
dc.date.issued2019-07-19
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/19211
dc.description.abstractAmong the constituents of the soil, special attention is given to soil clay and soil organic matter (SOM), since, among other aspects, they are determinant for nutrient retention and for the formation of aggregates, which directly affect the productive potential of crops. The most commonly used methods for quantification of these constituents present some disadvantages, such as the use of chemical reagents and the generation of residues. The Near Infrared Spectroscopy (NIRS) arises as an alternative to such methods. The objective of this work is to develop models for the quantification of clay and organic matter contents in soil samples using spectral data obtained via NIRS. 400 soil samples from the UFSM routine laboratory were used for generating the calibration curve, 100 for each soil clay class (class 1 clay > 60%; class 2 clay between 41 and 60%; class 3 clay between 21 and 40%; and class 4 clay ≤ 20. Clay and organic matter contents were determined via densimeter and sulfochromic solution methods, respectively. The untreated spectra (absorbance) and the pretreated spectra (Savitzky-Golay derivative) of the 400 samples were used for calibration purposes with previously known mathematical models. For calibration, we used models with four algorithms: Multiple Linear Regression (MLR), Partial Last Squares Regression (PLSR), Support Vector Machine (SVM), and Gaussian Process Regression (GPR). The validation of the curve was performed with the model that presented the best performance in the calibration (higher R2 and lower RMSE) and in two ways: with 40 random samples (10 of each clay class) used in the calibration; and with 200 new unknown samples (50 of each class of clay) from the UFSM routine laboratory. The clay content of the soil samples affects the predictive capacity of the calibration curve for the estimation of the SOM content via NIRS. The validation of the curves presented worse performance (higher R² and lower RMSE) when carried out on unknown samples. The model tends to overestimate the lower contents and to underestimate the higher contents of clay and SOM. Despite its potential, in order to use the prediction of these attributes via NIRS in soil analysis laboratories, further calibration studies are necessary.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectCalibraçãopor
dc.subjectValidaçãopor
dc.subjectModelos matemáticospor
dc.subjectPré-tratamento espectralpor
dc.subjectCalibrationeng
dc.subjectValidationeng
dc.subjectMathematical modelseng
dc.subjectSpectral pretreatmenteng
dc.titleEspectroscopia no infravermelho próximo para estimativa dos teores de argila e de matéria orgânica em amostras de solopor
dc.title.alternativeNear infrared spectroscopy for estimation of clay and organic matter contents in soil sampleseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoDentre os constituintes do solo, especial atenção é voltada aos teores de argila e de matéria orgânica do solo (MOS), pois, entre outros aspectos, são determinantes para retenção de nutrientes e a formação de agregados no solo, os quais afetam diretamente o potencial produtivo das culturas. Os métodos mais comumente utilizados para quantificação destes constituintes apresentam algumas desvantagens, como o uso de reagentes químicos, a geração de resíduos, a demora na execução das análises, além de serem trabalhosas. Uma alternativa a estes métodos é o uso da espectroscopia no infravermelho próximo (Near Infrared Spectroscopy – NIRS). O objetivo deste trabalho é desenvolver modelos de quantificação dos teores de argila e de matéria orgânica em amostras de solo utilizando dados espectrais por meio da técnica de espectroscopia no infravermelho próximo - NIRS. Foram utilizadas 400 amostras de solos oriundas do laboratório de rotina da UFSM, 100 para cada classe de argila do solo (classe 1 argila > 60%; classe 2 argila entre 41 e 60%; classe 3 argila entre 21 e 40% e classe 4 argila ≤ 20%), para geração de uma curva de calibração. A argila foi determinada pelo método do densímetro e a matéria orgânica por meio da solução sulfocrômica. Para calibração com modelos matemáticos previamente conhecidos, utilizou-se os espectros brutos (absorbância) e com pré-tratamento espectral (Savitzky-Golay derivative) das 400 amostras. Para calibração foram utilizados modelos com quatro algoritmos: Multiple linear regression (MLR), Partial last squares regression (PLSR), Support vector machine (SVM) e Gaussian process regression (GPR). A validação da curva foi realizada com o modelo que apresentou melhor desempenho na calibração (maior R2 e menor RMSE) e de duas maneiras: com 40 amostras aleatórias (10 de cada classe de argila) utilizadas na calibração e com outras 200 novas amostras (50 de cada classe de argila) desconhecidas oriundas do laboratório de rotina da UFSM. O teor de argila das amostras de solo afeta a capacidade preditiva da curva de calibração da estimativa do teor de MOS pelo NIRS. A validação das curvas apresentou pior desempenho (maior R² e menor 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. Apesar do potencial do NIRS, para que a predição destes atributos via NIRS seja utilizada em laboratórios de análises de solos, outros estudos de calibração ainda são necessários.por
dc.contributor.advisor1Silva, Leandro Souza da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2152888530643357por
dc.contributor.referee1Bueno, Jean Michel Moura
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6826707506303568por
dc.contributor.referee2Tiecher, Tales
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7665378790484936por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9661702382616869por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentAgronomiapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência do Solopor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLOpor
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências Ruraispor


Arquivos deste item

Thumbnail
Thumbnail

Este item aparece na(s) seguinte(s) coleção(s)

Mostrar registro simples

Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
Exceto quando indicado o contrário, a licença deste item é descrito como Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International