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Consultar: Programa de Pós-Graduação em Agronomia

Título [PT]: Discriminação de classes de solo, quantificação de atributos e determinação do comportamento espectral de minerais de ferro e argila esmectítica utilizando espectrorradiometria difusa
Autor(es): Everson Cezar
Palavras-chave [PT]:

Solos. Sensoriamento remoto. Análise multivariada. Raios-X. Paraná. Brasil.

Soil. remote sensing. multivariate analysis. X-ray. Paraná. Brazil

Marcos Rafael Nanni [Orientador] - UEM Aline Marques Genú - UNIOESTE Antonio Carlos Saraiva da Costa - UEM Antonio Saraiva Muniz - UEM Edvard Elias de Souza Filho

Resumo: O uso racional do solo tem sido constantemente debatido. A busca por técnicas menos onerosas e mais ágeis, que auxiliem de maneira eficaz nos estudos e utilização dos solos tem apontado em direção ao sensoriamento remoto. O objetivo deste trabalho foi avaliar a possibilidade de emprego da espectrorradiometria difusa como ferramenta alternativa aos métodos tradicionais de levantamento e análise de solo. Para tal, a pesquisa foi dividida em duas etapas. Na primeira, a hipótese a ser testada foi se os solos formados em região de transição arenito/basalto poderiam ser discriminados por meio de sua energia refletida, e se seus atributos físico-químicos poderiam ser quantificados. Utilizou-se 200 amostras de solo advindas do município de Lobato - PR, as quais foram coletadas nas profundidades de 0 - 0,20 m e de 0,80 - 1,0 m. Essas amostras foram subdivididas e enviadas ao laboratório de solo para determinação dos atributos físicos, químicos e mineralógicos. Parte das mesmas amostras foi submetida à leitura espectral em equipamento FieldSpec 3 JR na faixa de 350 a 2500 nm. Após a leitura e tabulação dos dados, os mesmos foram avaliados por meio de análise multivariada. Foram realizadas análise discriminante, análise discriminante simulada e análise de regressão linear múltipla. Ambas, análise discriminante e análise discriminante simulada apresentaram resultados satisfatórios, com taxas de acerto globais médios para classificação próxima de 75% e 62 %, respectivamente. A análise de regressão linear múltipla também obteve resultados promissores para ambos os horizontes, sendo a argila, a areia, a soma de bases e os óxidos de ferro os atributos com maior capacidade de estimação. Na segunda etapa, foram testadas duas hipóteses, onde a primeira foi a de que seria possível estabelecer modelos de estimação para a fração silte, areia e argila mais robustos do que aqueles apresentados nos trabalhos contemporâneos. A segunda foi a de que os óxidos de ferro e a bentonita apresentariam fator de reflectância com comportamento linear. As amostras de solo empregadas no fracionamento e geração dos modelos de estimativa dos atributos foram coletadas na usina Cooperval, no Centro de Treinamento em Irrigação e na Fazenda Experimental de Iguatemi, nas profundidades de 0 - 0,20 m e de 0,80 - 1,0 m. Os óxidos de ferro foram sintetizados em laboratório, enquanto a bentonita foi obtida de depósito geológico. As análises físicas e químicas assim como as leituras espectrais foram realizadas nas mesmas condições descritas na etapa 1. Com relação à areia e argila fracionadas das amostras de solo, os resultados mostraram que tais elementos apresentaram fator de reflectância com comportamento linear, enquanto a fração silte apresentou comportamento curvilíneo. Os modelos de regressão obtidos para usina Cooperval e o Centro de Treinamento em Irrigação em ambas as profundidades foram capazes de estimar a fração areia nas amostras de solo naturais de maneira satisfatória, não ocorrendo diferença significativa entre os valores observados e estimados. No entanto, os modelos ajustados para a fração silte e argila não obtiveram os resultados esperados. Semelhantemente, os modelos ajustados para Fazenda Experimental de Iguatemi não foram capazes de estimar adequadamente os atributos supracitados, quando utilizados em amostras de solo naturais. Os resultados obtidos para os óxidos de ferro mostraram que a hematita, goethita e magnetita, submetidas à leitura espectral não apresentaram comportamento linear para o fator de reflectância, ocorrendo queda acentuada do mesmo até as concentrações correspondentes a 20%, 40% e 10% respectivamente, com relativa estabilização a partir dessas proporções. Contrariamente, a amostra de bentonita apresentou comportamento linear, não somente na faixa estudada, mas em todo o espectro de leitura do equipamento. Frente aos resultados obtidos, conclui-se que a espectrorradiometria difusa possui futuro promissor nos estudos de solos, porém, para que ocorra sua utilização de maneira efetiva ainda são necessários mais estudos na área, os quais são incipientes no Brasil. Abstract: The rational use of soil has been constantly debated. The search for less expensive, more agile techniques, which can effectively help in soil studies and its use, have highlighted the use of remote sensing. This study aimed at evaluating the possibility of employing diffuse spectroradiometry as an alternative tool to traditional survey methods and soil analysis. In order to achieve this goal, the research was divided into two stages. In the first one, the hypothesis to be tested was whether the soils formed in the transition region sandstone/basalt could be discriminated by their reflected energy, and if their physico-chemical attributes could be quantified. A number of 200 soil samples collected in Lobato (a town in Parana State, Brazil) - PR, were used. They were collected at depths from 0 to 0.20 m and from 0.80 to 1.0 m. These samples were subdivided and sent to the soil laboratory so that their physical, chemical and mineralogical attributes could be determined. Part of the same samples was subjected to spectral reading in FieldSpec 3 JR equipment in the range of 350-2500 nm. After reading and tabulating the data, they were evaluated by multivariate analysis. Discriminant analysis, simulated discriminant analysis and multiple linear regression analyses were carried out. Both discriminant analysis and simulated discriminant analysis showed satisfactory results, with overall average hit rates for classification close to 75% and 62% respectively. The multiple linear regression analysis also obtained promising results for horizons, being clay, sand, sum of bases and iron oxides the attributes with larger capacity of estimation. In the second stage, two hypotheses were tested. The first one was if it would be possible to establish estimation models for silt, sand and clay fractions more robust than those presented in current studies. The second one was that iron oxides and bentonite would present reflectance factor with linear behavior. The soil samples used in the fractionation and in the generation of models for estimating attributes were collected at Cooperval (a local mill), at its Irrigation Training Center and at Maringa State University Experimental Farm, located in Iguatemi (Parana State, Brazil) at depths from 0 - 0.20 m and from 0.80 to 1.0 m. The iron oxides were synthesized at the laboratory, while the bentonite was obtained from geological repository. The physical and chemical analysis and spectral readings were performed under the same conditions described in stage 1. Regarding the sand and clay fractionated in the soil samples, the results showed that these elements had the reflectance factor with linear behavior, whereas the silt fraction showed a curvilinear behavior. The regression models for Cooperval and the Irrigation Training Center, at both depths, were able to estimate the fraction of sand in natural soil samples satisfactorily, without significant differences between the values observed and the values expected. However, the models adjusted for silt and clay fractions have not performed the expected results. Similarly, models adjusted for the Experimental Farm in Iguatemi have not been able to adequately estimate the attributes mentioned above, when used in natural soil samples. The results for the oxides of iron showed that the hematite, goethite and magnetite, subjected to spectral reading did not present linear behavior for the reflectance factor; there was a sharp fall in their concentrations levels, corresponding to 20%, 40% and 10% respectively, with relative stabilization from these proportions. On the other hand, the sample of bentonite showed linear behavior, not only in the range studied, but across the entire reading equipment spectrum. Given our results, we conclude that the diffuse spectroradiometry has promising future in soil studies; however, for it to be used effectively, more studies, which are incipient in Brazil, are still necessary.

Idioma: Português Data de Publicação: 2012 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Marcos Rafael Nanni Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Agronomia Nível: Tese (doutorado em Agronomia)/ UEM: Departamento de Agronomia

Responsavel: zenaide
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: Tese_Everson.pdf
Tamanho: 5021 Kb (5141835 bytes)
Criado: 30-08-2014 11:47
Atualizado: 30-08-2014 11:55
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