Uso de técnicas espectroscópicas e quimiométricas para reconhecimento de padrões e predição de parâmetros de solos tropicais sob diferentes condições climáticas

Abstract

A granulometria e mineralogia dos solos interferem na sua capacidade de armazenamento de carbono orgânico, retenção de água e nutrientes. Esses parâmetros variam bastante em solos tropicais ao longo da paisagem. Dessa forma, métodos analíticos adequados são necessários para obter informações sobre os solos e, consequentemente, melhorar o manejo e preservação deste recurso. As técnicas espectroscópicas e quimiométricas surgem como excelentes alternativas para a análise de solos. Considerando-se esses aspectos, o objetivo deste trabalho foi desenvolver métodos espectroanalíticos para avaliação qualitativa da granulometria e mineralogia, e determinação quantitativa dos teores de areia, argila e carbono orgânico do solo (COS). Foram utilizadas 176 amostras superficiais e subsuperficiais de solos provenientes da Zona da Mata, Agreste e Sertão do Estado de Pernambuco. As amostras foram analisadas por espectroscopias na região do infravermelho médio com transformada de Fourier e acessório de refletância total atenuada (ATR-FTIR), no infravermelho próximo (NIR) com instrumentos portáteis (NanoNIR e MicroNIR) e fluorescência de raios-X por energia dispersiva (EDXRF). A Análise de Dimensões Comuns (ComDim) integrou informações ATR-FTIR e EDXRF, evidenciando semelhanças e diferenças entre as amostras de solo, agrupando-as em cinco categorias associadas às diferenças na composição granulométrica e mineral. Os resultados da discriminação não-supervisionada foram usados como ponto de partida para o desenvolvimento de modelos de classificação empregando espectros medidos em instrumentos NIR portáteis. O modelo desenvolvido com espectros medidos no NanoNIR e Máquina de Vetores de Suporte (SVM) alcançou 92,5% de exatidão. Já o modelo empregando espectros medidos no MicroNIR e seleção de variáveis combinada a SVM, apresentou 92,5% de exatidão. Os modelos de calibração desenvolvidos para predição dos teores de areia e argila utilizando-se espectros ATR-FTIR apresentaram resultados semelhantes ao método de regressão dos mínimos quadrados parciais (PLS) e seleção de variáveis por algoritmos genéticos (GA-PLS) e SVM. Por outro lado, os melhores resultados para predição de COS foram obtidos utilizando-se SVM. Por fim, os métodos desenvolvidos e validados são uma alternativa rápida e de baixo custo para caracterização, monitoramento e mapeamento de solos.