Radiação mid-IR no mapeamento digital do solo e na modelagem de seus atributos indicadores da qualidade química e física

Abstract

O conhecimento de atributos físicos e químicos do solo, bem como o seu manejo e a sua conservação, é de fundamental importância. Quando não manejado adequadamente, o solo pode ser erodido, resultando na perda de material e nutrientes, com impactos negativos na produtividade agrícola e no meio ambiente. Neste sentido, a espectroscopia de reflectância mid-IR caracteriza-se como uma importante ferramenta por viabilizar a caracterização do solo e a quantificação de diferentes atributos de forma eficaz utilizando apenas a radiação eletromagnética. O objetivo deste estudo foi desenvolver uma biblioteca espectral com dados mid-IR visando a modelagem de atributos indicativos da qualidade física e química do solo e o seu mapeamento digital com base apenas nos espectros. O estudo foi conduzido na Fazenda Experimental Santa Paula, vinculada ao Instituto de Ciências Agrárias (ICA) da UFVJM, em Unaí-MG. Foram amostrados 68 pontos em diferentes profundidades (0– 20; 20–40; 40–60; 60–80 e 80–100 cm), abrangendo distintas classes de solos, usos e coberturas. As análises físicas incluíram: granulometria, argila dispersa em água, grau de floculação, densidades de partículas e solo, diâmetros médios ponderados e índice de estabilidade de agregados. As análises químicas envolveram: pH em água, carbono orgânico, nitrogênio total e condutividade elétrica. A análise espectral foi realizada com o espectrômetro Nicolet 6700 FT-IR. A modelagem foi conduzida pelos algoritmos: regressão por mínimos quadrados parciais (PLSR), máquina de vetor suporte (SVM) radial e linear, e árvores ampliadas (BT). A avaliação dos modelos baseou-se nos parâmetros R², RMSE e RPIQ, sendo complementada por análise de variância e teste de Tukey (α ≤ 5%) entre os modelos. O mapeamento digital dos solos foi realizado exclusivamente com base nos espectros, considerando suas variações em profundidade. Os dados espectrais foram reduzidos pela Análise por Componentes Principais (ACP) e os escores dos 5 primeiros componentes foram modelados conjuntamente por meio geoestatística e técnica de clusterização (algoritmo k-médias). O estudo indicou que o algoritmo SVM-Linear apresentou desempenho superior na modelagem de 71,43% dos atributos avaliados, enquanto o BT obteve resultados satisfatórios para 28,57%. No entanto, a modelagem de alguns atributos físicos dependentes da organização das partículas primárias do solo apresentou desempenho insatisfatório. Os espectros dos solos apresentaram dependência espacial independentemente da profundidade, possibilitando a identificação de nove unidades de mapeamento espectral bastante semelhantes às unidades de mapeamento convencionais. A espectroscopia de reflectância mid-IR, associada a técnicas de regressão e espacialização, apresenta-se como uma ferramenta eficiente para auxiliar a decisão sobre práticas de manejo e conservação do solo, além de suporte a levantamentos pedológicos.