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Universidad Nacional de Colombia – Sede BogotáFacultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola
Autores:
Cindy Carolina Gámez Ávila Ing. Agrícola, MSc.
Jesús Hernán Camacho Tamayo Ing. Agrícola, PhD.
Oscar Leonardo García Navarrete Ing. Agrícola, MSc.
XXII CLACS Congreso Latinoamericano de Ciencia del Suelo
Propiedades del suelo: Físicas, Químicas, Bioquímicas y Biológicas.
ESTUDIO DE MODELOS ESPECTRALES VIS-NIR PARA LA ESTIMACIÓN DEL CONTENIDO DE CARBONO ORGÁNICO Y CARBONO TOTAL DEL SUELO
1
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2
Departamento del Tolima
Colombia
Fuente: http://tlm-adriana.blogspot.com/2011/12/turismo-departamento-de-tolima-el.html
TOLIMA – COLOMBIA
Superficie 23562 Km2
Altitud 710 msnm
Población 1 419 957 habitantes
AGRÍCOLA
Arroz
Café
Maíz
Frutales
ECONOMÍA
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Introducción
Objetivos
Marco conceptual
Materiales y métodos
Resultados
Conclusiones
Contenido
1
2
3
4
5
6
3
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1. Introducción
El conocimiento de las propiedades físicas y químicas del suelo, están relacionadas con aspectos fundamentales de la cosecha y disponibilidad de nutrientes.
Para proteger el planeta y erradicar la pobreza, es necesario aumentar la productividad del sector agrícola.
Existen diversas metodologías
para la determinación de CO,
que requieren el uso de
reactivos altamente
contaminantes.
El CO es un constituyente de la MO. La MO produce un efecto benéfico en las propiedades físicas y químicas del suelo.
Productividad Análisis de suelos
Importancia CO Metodologías CO
4
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2. Objetivo
Objetivo Comparar los modelos espectrales de calibración para la estimación del contenido de CO y CT
5
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3. Marco conceptual
Mide las concentraciones de una mezcla, en una solución o en muestras
sólidas.
Se fundamenta en la absorción de la radiación ultravioleta visible, lo que ocasiona la excitación de
los electrones de enlace de las moléculas.
Estudia mediante la excitación de los rayos X las estructuras cristalinas de los
materiales.
Por medio de la energía que emiten las vibraciones de los enlaces, es posible realizar la
determinación de los elementos en una
determinada muestra.
Atómica
UltravioletaInfrarroja
Rayos X
3.1 Espectroscopía
6
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3.2 Aplicaciones de espectroscopía en suelos
VIS NIR MIR
400 nm – 700 nm 2500 nm – 25000 nm
700 nm – 2500 nm
Curva espectral de reflectancia franja VIS – NIR representativa
7
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4. Materiales y métodos
Zona de estudio, unidades agrícolas Centro Agropecuario La Granja – Espinal, Tolima
8
Se estableció una red rígida con un total de 90 puntos
georreferenciados
En cada punto se tomaron muestras a una profundidad de
0 a 5 cm
Se realizaron ensayos para la determinación de CO y CT
Temperatura media: 25°CAltitud: 325 msnm
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4. Metodología
Prueba de
normalidadSet calibración
Selección de
pre
tratamientos
Construcción
modelo de
predicción
Por medio de la metodología de
regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR) y validación
cruzada
Se realizó pruebas de normalidad con el
estadístico de Shapiro-Wilk
Para la elaboración del modelo, se definió el set de calibración con
un total de 90 muestras
Se utilizaron pre tratamientos
matemáticos para corregir las
deformaciones en la adquisición de los datos espectrales
Objetivo: Comparar los modelos espectrales de calibración para la estimación del contenido de CO y CT
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10
Y cal = 0.8006x + 0.224R² cal = 0.8006
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0.2 0.7 1.2 1.7 2.2
CT
Esti
mad
o
CT Medido Datos de calibración Datos de validación
Datos medidos Vs datos estimados para CT
Y cal = 0.2308x + 0.7589R² cal = 0.2308
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
CO
Est
imad
o
CO Medido Datos de calibración Datos de validación
Datos medidos Vs datos estimados para CO
5. Resultados
AtributoCalibración
R2 RMSE SD RPD
CT 0,80 0,13 0,26 2,03
CO 0,23 0,18 0,10 0,55
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El uso de las técnicas de espectroscopía en la franja VIS – NIR, permite realizar la estimación de propiedades físicas y químicas del suelo. Para el presente estudio, se obtuvo un modelo representativo para la estimación del contenido de CT (R2 de 0,80; RMSE de 0,13 y RPD de 2,03) en las unidades agrícolas del Centro Agropecuario La Granja.
La poca correspondencia encontrada para el modelo de estimación del contenido de CO se atribuye, a la metodología empleada para su determinación, la cual está sujeta a imprecisiones cuantitativas.
La obtención de modelos representativos para la estimación de propiedades físicas y químicas del suelo, se puede ver afectado por coeficientes de variación altos y bajos contenidos de los atributos.
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6. Conclusiones
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12
Bibliografía Aldana-Jague, E., Heckrath, G., Macdonald, A., Van Wesemael, B., & Van Oost, K. (2016). UAS-based soil carbon mapping using VIS-NIR
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13
Bibliografía Eyherabide, M., Saínz Rozas, H., Barbieri, P., & Echeverría, H. (2014). Comparación de métodos para determinar carbono orgánico en
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Agradecimientos
Laboratorio de suelos del Centro Agropecuario La Granja, SENA Regional Tolima.
Laboratorio de suelos de Ingeniería Agrícola, Universidad Nacional.
Laboratorio de posgrados facultad de Agronomía, Universidad Nacional.
Pasante: María Camila Betancourt
Compañeros: Nathalia María Forero CabreraFelipe Fernández Martínez
Amigos: Javier Andrés Quintero JaramilloNiyireth Ortiz Oviedo