Uso de bibliotecas espectrais para a predição do carbono orgânico do solo
Abstract
Este estudo apresenta o uso da técnica de espectroscopia de reflectância difusa (ERD) aplicada à predição de carbono orgânico do solo (COS). O escopo do trabalho tem relação com o aumento da demanda por informações de solo para auxiliar no monitoramento ambiental, produção agrícola e abastecer modelos de simulação de cenários futuros. A ERD associada a bibliotecas espectrais de solo (BES) é uma alternativa para a quantificação do conteúdo de COS. No entanto, a capacidade preditiva dos modelos está atrelada às características dos dados espectrais do solo. Assim, torna-se essencial avaliar a construção de modelos quando a BES é composta por amostras com grande variação nas características físicas, químicas e mineralógicas, como é o caso dos solos da região sul do Brasil. Pois a acurácia dos modelos é definida pela complexidade e abrangência das características pedológicas dos solos representados na BES. Assim, usando uma BES da região sul do Brasil, os objetivos deste estudo foram: i) avaliar o efeito de técnicas de pré-processamentos, métodos multivariados e estratificação amostral de BES na acurácia dos modelos; ii) identificar a influência da complexidade espectral das amostras na qualidade das predições; iii) definir as características mínimas da BES que possam impactar em seu poder preditivo. No ESTUDO 1, foi utilizada uma BES de escala local, composta por 841 amostras. A partir dela testou-se a influência de técnicas de pré-processamentos, métodos multivariados e estratificação da BES com base na variância espectral, classe de solo, uso da terra e profundidade das amostras de solo na predição de COS. No ESTUDO 2, foi utilizada uma BES de escala regional, composta por 2599 amostras. A partir dela, foi avaliado o efeito da estratificação da BES com base em características ambientais regionais, classe textural do solo, usos da terra e classes espectrais na acurácia dos modelos. Os espectros de solo apresentaram alta variação espectral, decorrente da variação pedológica e ambiental da região sul do Brasil. Modelos mais acurados foram alcançados com a técnica de processamento espectral Savitzky-Golay - 1ª derivada associada ao método calibração de regressão por mínimos quadrados parciais e com o método Cubist com processamento remoção do contínuo. A estratificação de BES com base em características do solo e do ambiente (regiões fisiográficas) revelou que o agrupamento de amostras mais homogêneas, principalmente em relação a regiões fisiográficas e usos da terra aumentou a acurácia das predições. A redução no número de amostras devido à estratificação afetou negativamente o desempenho dos modelos, principalmente para grupos com alta variação pedológica e espectral. As predições de COS apresentaram menor acurácia para amostras com textura grossa (areia > 15% e argila < 35%). Os resultados reiteram que o uso de BES para a predição de COS exige um estudo prévio sobre a variância dos dados.
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