Chemical characterization of volcanic soils using near infrared spectroscopy (NIRS)

• Autores: Iris Lobos Ortega, Marta Alfaro Valenzuela, Josué Martínez Lagos, Paula Pavez Andrades
• Localización: Chilean Journal of Agricultural & Animal Sciences, ISSN-e 0719-3890, ISSN 0719-3882, Vol. 37, Nº. 1, 2021, págs. 32-42
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Caracterización quimica de suelos volcanicos utilizando espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS)
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  • español

    La cuantificación de la concentración de nutrientes en los suelos es importante para la implementación de estrategias de fertilización adecuadas y mejorar la productividad agrícola. En las últimas décadas se han desarrollado nuevos métodos instrumentales, tales como el uso de la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS). Aunque su potencial ha sido reconocido por los científicos del suelo durante algunas décadas, el uso de NIRS para el análisis de rutina del suelo, según nuestro conocimiento, está poco desarrollado en Chile. Los modelos de calibración se desarrollaron utilizando la regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR). El objetivo de este estudio fue evaluar el uso de NIRS para la determinación de la concentración de calcio, magnesio, fósforo, potasio, pH (agua), materia orgánica, sodio, aluminio intercambiable, amonio y nitrato en suelos volcánicos del sur de Chile. El coeficiente de determinación en la calibración obtenida fluctuó entre 0,79-0,95 y 0,79-0,89, en Andisoles y Ultisoles, respectivamente; los valores de la desviación de predicción residual (RPD) variaron entre 2,1-4,4 y 2,2-3,1, en Andisoles y Ultisoles, respectivamente; y no fue posible generar modelos de calibración robustos para Al Exch, Na y NH4+ en Andisoles y Al Exch, Mg, NO3 - y Na en Ultisoles. Aunque algunos de los modelos desarrollados presentaron elevados R2, esta metodología requiere una validación adicional que incluya un mayor número de muestras, una distribución espacial más amplia que cubra una variedad de condiciones climáticas y agrícolas.

  • English

    The quantification of nutrient concentration in soils is important for the implementation of adequate fertilization strategies, and also to improve agricultural productivity. In recent decades, new instrumental methods have been developed, including the use of near infrared spectroscopy (NIRS). Although its potential has been recognized by soil scientists for a few decades, the use of NIRS for routine soil analysis has been, to the best of our knowledge, poorly developed in Chile. Calibration models were developed by partial least squares regression (PLSR). The objective of this study was to assess the use of NIRS for the determination of concentrations of Calcium, Magnesium, Phosphorus, Potassium, pH (water), organic matter, Sodium, exchangeable aluminum, ammonium and nitrate in volcanic soils of southern Chile. The coefficient of determination in the calibration obtained ranged from 0.79 to 0.95 and 0.79 to 0.89 in Andisols and Ultisols, respectively. The residual prediction deviation (RPD) values varied between 2.1 and 4.4 in Andisols, and between 2.2 and 3.1 in Ultisols. It was not possible to generate robust calibration models for Al Exch, Na and NH4 + in Andisols and Al Exch, Mg, NO3 - and Na in Ultisols. Although some of the models developed presented high R2, this methodology requires further validation, including a greater number of samples from a wider spatial distribution, covering a variety of climatic and agricultural conditions.