Multimodal spectroscopic analysis for erosion assessment in agricultural soils
Data
2026-06-25
Autores
Lopes, João Marcos Fávaro
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Resumo
Resumo: A erosão do solo em áreas agrícolas é um fenômeno natural caracterizado pela perda da camada fértil, podendo ser agravada por atividades humanas e resultando em impactos sociais e econômicos significativos. Dada a importância da conservação do solo, a adoção de práticas de manejo sustentável e o desenvolvimento de metodologias capazes de avaliar tais práticas de maneira rápida e precisa são essenciais. Nos últimos anos, técnicas de análise espectral têm se consolidado como ferramentas capazes de fornecer informações relevantes sobre a saúde e o manejo do solo, exigindo preparação mínima de amostras e sem a geração de poluentes. Nesse contexto, este trabalho apresenta dois objetivos principais: (i) desenvolver metodologias baseadas em Espectrometria de Raios Gama (GRS) que permitam o uso de detectores de baixa resolução na avaliação da redistribuição do solo; e (ii) empregar GRS, Fluorescência de Raios X por Dispersão de Energia (EDXRF) e Espectroscopia de Infravermelho Médio (MIRS) para avaliar a composição nuclear, elementar e molecular de solos e, por meio de fusão de dados e técnicas de aprendizado de máquina, aprimorar a compreensão dos processos erosivos e sua relação com a composição do solo. Para o primeiro objetivo, foram desenvolvidas duas metodologias: uma baseada na desconvolução espectral de medidas realizadas com detectores de NaI(Tl) para a quantificação de 7Be; e outra baseada na transferência de calibração entre detectores de HPGe e NaI(Tl) via Target Transformation Factor Analysis (TTFA), visando aumentar a acurácia das análises conduzidas com detectores de baixa resolução. Para o segundo objetivo, quatro abordagens foram aplicadas: (i) análise de componentes principais (PCA) para avaliar correlações entre os resultados quantitativos de GRS e EDXRF, indicando comportamento semelhante entre a redistribuição do solo e a concentração de elementos oriundos de fertilizantes; (ii) fusão de dados espectrais de GRS e EDXRF utilizando Análise de Dimensões Comuns (ComDim), demonstrando potencial para a determinação da proveniência do solo; (iii) fusão de dados quantitativos de GRS, EDXRF e química analítica via PCA multibloco, revelando correlações entre marcadores de redistribuição, composição elementar e parâmetros de fertilidade; e (iv) fusão de dados MIRS e EDXRF para a construção de modelos preditivos de parâmetros de fertilidade, oferecendo uma alternativa rápida aos métodos convencionais de química analítica. Esta abordagem integrada demonstra que a sinergia entre diferentes técnicas espectrométricas e análise multivariada amplia significativamente a capacidade de avaliação da dinâmica do solo e da produtividade agrícola
Descrição
Palavras-chave
Redistribuição de Solo, Fusão de Dados, Espectrometria de Raios Gama, Fluorescência de Raios X, Espectroscopia do Infravermelho Médio