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The success of soil prediction by VIS-NIR-SWIR spectroscopy has led to considerable investment in large soil spectral libraries. The aims of this study were 1) to develop a soil VIS-NIR-SWIR spectroscopy approach using legacy soil samples to improve spectral soil information in a regional scale; (2) to compare six spectral preprocessing techniques; and (3) to compare the performance of linear and non-linear multivariate models for prediction of sand and clay content. A total of 1,534 legacy soil samples, stored by Epagri, were collected from agricultural areas in 2009 on a regional scale, covering 260 municipalities of Santa Catarina. Six spectral preprocessing techniques were applied and compared with reflectance spectra (control treatment) in the development of sand and clay prediction models. Five multivariate regression models, Support Vector Machines, Gaussian Process Regression, Cubist, Random Forest, and Partial Least Square Regression were compared. The scatter-corrective preprocessing groups produced similar or better performance than spectral-derivatives. In addition, preprocessing spectra prior to regression analysis does not improve sand prediction, since reflectance spectra achieved the best performance using Cubist, SVM, and PLS models. In general, clay content presented better prediction accuracy than sand content. The best multivariate model to predict sand and clay content from soil VIS-NIR-SWIR spectra was Cubist. The best Cubist performance was achieved combined with reflectance spectra (R2 = 0.73; root mean square error = 10.60 %; ratio of the performance to the interquartile range = 2.36) and MSC (R2 = 0.83; root mean square error = 7.29 %; ratio of the performance to the interquartile range = 3.70) for sand and clay content, respectively. Considering the mean RMSE values of the validation set, the predictive ability of the multivariate models decreased in the following order: Cubist>PLS>RF>GPR>SVM for both properties. The predictive ability of VIS-NIR-SWIR reflectance spectroscopy achieved in this study for sand and clay content using legacy soil data and heterogeneous samples confirmed the potential of the spectroscopy approach.

Traditional method of soil survey is expensive, slow, and must be carried out by experienced researchers. Thus, advances in soil observation technologies and the need to obtain information quickly by modern techniques have intensified the use of proximal sensing. This study characterized surface reflectance spectra (A horizon) and related them to traditional soil classification, based on morphological, physical, and chemical properties of representative pedogenetic profiles, developed in two toposequences of the Distrito Federal, Brazil. In the toposequences, 15 soil profiles were selected for a complete morphological description and sampling for laboratory analyses. Soil-landscape relationships were established, and profiles were classified to the fourth level of the Brazilian Soil Classification System (SiBCS). Classes of similar soils were grouped based on their surface spectra, resulting in spectral curves of 10 representative soils in the studied area. The Morphological Interpretation of Reflectance Spectrum (MIRS) and second derivative of the Kubelka-Munk (KM) function were applied to the soil spectra. The clustered soils were similar, mainly in terms of color, textural class, and organic matter content. Groups based on soil physical and chemical properties and on surface and subsurface colors were similar to those determined by surface reflectance. The identification of soil-landscape relationships was fundamental to understand the genesis and distribution of the soils, which had similar chemical and physical properties to their parent materials. The analysis of clusters based on soil surface reflectance proved efficient in determining groups of soil classes with similar properties. Surface reflectance data were related to the soil surface and subsurface properties determined by traditional soil sample analyses, since the two approaches formed similar groups. The simultaneous interaction of soil properties was assessed by MIRS analysis, while the second derivative of the KM function adequately quantified the mineralogy of the spectra.

Existe a necessidade de avaliar a importância do relevo associado aos parâmetros espectrais de solos como base no mapeamento. O objetivo deste trabalho foi determinar um método de detecção de limites de solos por meio da interação de dados espectrais e formas de relevo. Foram percorridas 14 topossequências representativas de uma área de 13.000 ha próxima dos municípios de São Carlos e Araraquara, SP. As amostras foram caracterizadas pelos métodos convencionais de análise química e granulométrica. Posteriormente, foram obtidos dados espectrais de 400 a 2.500 nm. As informações do relevo foram obtidas pelo emprego de técnicas de geoprocessamento. Geraram-se o modelo digital de elevação do terreno e os mapas de declividade, de curvatura, de índice topográfico composto e de Potencial de Densidade de Drenagem. Ainda, procedeu-se à validação dos métodos pontual e espacial. Na primeira validação, os pontos classificados nas topossequências foram tomados como verdadeiros e contrastados com as informações contidas no mapa de solo pré-existente, com os dados de relevo e com os dados espectrais agrupados. Na validação em nível espacial, procuraram-se avaliar em que locais os diferentes métodos indicavam mudanças nos limites dos solos e comparar com as observações reais. Verificou-se que a análise de agrupamento com cluster evidenciou-se eficiente na discriminação das unidades de solos em topossequência, quando utilizados parâmetros espectrais do solo. Já o conjunto de parâmetros de relevo isoladamente não foi o mais adequado. There is a need to evaluate the importance of soil relief together with soil spectral attributes as the basis on soil mapping. The aim of this study was to test a method for detecting soil boundaries through the interaction of spectral data and relief features. Fourteen toposequences were used, representing an area of 13,000 ha near the municipalities of São Carlos and Araraquara, SP, Brazil. The samples were described by the conventional method of chemical and particle size analysis, such as pH (H2O and KCl), size (coarse and fine sand, silt, and clay), iron content, and color. Spectral information from 400 to 2,500 nm was subsequently obtained. Relief information was obtained by geotechnics, such as the Digital Elevation Model of the terrain, slope map, Compound Topographic Index, curvature, and Drainage Density Potential. In addition, the point and spatial methods proposed were validated. In the first validation, the points classified in the toposequences were taken as true and compared to information contained in the existing soil map, as well as the relief data and spectral data, separated by cluster analysis. Validation on the spatial level sought to assess in which locations the different methods indicated changes in the soil boundaries and compare this with real observations. It was seen that cluster analysis proved to be effective in differentiating soil classes in toposequences when soil spectral attributes were used. However, the set of relief attributes alone was not very suitable.

Considering that information from soil reflectance spectra is underutilized in soil classification, this paper aimed to evaluate the relationship of soil physical, chemical properties and their spectra, to identify spectral patterns for soil classes, evaluate the use of numerical classification of profiles combined with spectral data for soil classification. We studied 20 soil profiles from the municipality of Piracicaba, State of São Paulo, Brazil, which were morphologically described and classified up to the 3rd category level of the Brazilian Soil Classification System (SiBCS). Subsequently, soil samples were collected from pedogenetic horizons and subjected to soil particle size and chemical analyses. Their Vis-NIR spectra were measured, followed by principal component analysis. Pearson's linear correlation coefficients were determined among the four principal components and the following soil properties: pH, organic matter, P, K, Ca, Mg, Al, CEC, base saturation, and Al saturation. We also carried out interpretation of the first three principal components and their relationships with soil classes defined by SiBCS. In addition, numerical classification of the profiles based on the OSACA algorithm was performed using spectral data as a basis. We determined the Normalized Mutual Information (NMI) and Uncertainty Coefficient (U). These coefficients represent the similarity between the numerical classification and the soil classes from SiBCS. Pearson's correlation coefficients were significant for the principal components when compared to sand, clay, Al content and soil color. Visual analysis of the principal component scores showed differences in the spectral behavior of the soil classes, mainly among Argissolos and the others soils. The NMI and U similarity coefficients showed values of 0.74 and 0.64, respectively, suggesting good similarity between the numerical and SiBCS classes. For example, numerical classification correctly distinguished Argissolos from Latossolos and Nitossolos. However, this mathematical technique was not able to distinguish Latossolos from Nitossolos Vermelho férricos, but the Cambissolos were well differentiated from other soil classes. The numerical technique proved to be effective and applicable to the soil classification process. Atualmente, o espectro de reflectância do solo é uma informação subutilizada em processos de classificação. Sendo assim, os objetivos deste trabalho foram avaliar as relações entre os espectros de solos e seus atributos físicos e químicos, identificar padrões espectrais para cada classe de solo e por fim analisar o uso da classificação numérica de perfis, conciliada a dados espectrais, na distinção de solos. Para tanto, foram estudados 20 perfis da região de Piracicaba, SP, sendo descritos morfologicamente e classificados até o 3¼ nível categórico do SiBCS. Amostras foram coletadas dos horizontes pedogenéticos e foram submetidas às análises granulométrica e química. Posteriormente, o comportamento espectral de cada solo foi obtido e submetido à análise por componentes principais. Os escores dos componentes principais foram utilizados em análise de correlação linear com pH, matéria orgânica, P, K, Ca, Mg, Al, CTC, V% e m%. Além da interpretação dos três primeiros componentes principais, foram estabelecidas relações desses com as classes de solo definidas pelo SiBCS. Ainda, a classificação numérica dos perfis foi procedida a partir do algoritmo OSACA, utilizando os dados espectrais como base. A relação entre a classificação do SiBCS e a classificação numérica, foi determinada pelo índice de Informação Mútua Normalizada (IMN) e o Coeficiente de Incerteza (U). Foram encontradas correlações significativas entre os escores dos componentes principais e a areia (0,78), a argila (-0,74), a cor do solo e o teor de Al (0,73). A representação gráfica dos componentes principais e sua interpretação visual indicou diferenças no comportamento espectral das classes de solo, principalmente entre os Argissolos e as demais classes. Já a classificação numérica dos perfis, com base nos espectros dos solos, obteve valores para os índices de informação mútua normalizada e coeficiente de incerteza de 0,74 e 0,64, respectivamente. Esses valores indicam que a classificação numérica possui boa relação com a estabelecida pelo SiBCS, sendo capaz, por exemplo, de distinguir Argissolos de classes como Latossolos e Nitossolos. Além disso, observou-se que tal técnica não é capaz de diferenciar Latossolos e Nitossolos Vermelho férricos; no entanto, Cambissolos foram agrupados corretamente. A técnica evidenciou-se eficiente, demonstrando sua aplicabilidade em processos de classificação de solo.

Since different pedologists will draw different soil maps of a same area, it is important to compare the differences between mapping by specialists and mapping techniques, as for example currently intensively discussed Digital Soil Mapping. Four detailed soil maps (scale 1:10.000) of a 182-ha sugarcane farm in the county of Rafard, São Paulo State, Brazil, were compared. The area has a large variation of soil formation factors. The maps were drawn independently by four soil scientists and compared with a fifth map obtained by a digital soil mapping technique. All pedologists were given the same set of information. As many field expeditions and soil pits as required by each surveyor were provided to define the mapping units (MUs). For the Digital Soil Map (DSM), spectral data were extracted from Landsat 5 Thematic Mapper (TM) imagery as well as six terrain attributes from the topographic map of the area. These data were summarized by principal component analysis to generate the map designs of groups through Fuzzy K-means clustering. Field observations were made to identify the soils in the MUs and classify them according to the Brazilian Soil Classification System (BSCS). To compare the conventional and digital (DSM) soil maps, they were crossed pairwise to generate confusion matrices that were mapped. The categorical analysis at each classification level of the BSCS showed that the agreement between the maps decreased towards the lower levels of classification and the great influence of the surveyor on both the mapping and definition of MUs in the soil map. The average correspondence between the conventional and DSM maps was similar. Therefore, the method used to obtain the DSM yielded similar results to those obtained by the conventional technique, while providing additional information about the landscape of each soil, useful for applications in future surveys of similar areas.

It is often difficult for pedologists to “see” topsoils indicating differences in properties such as soil particle size. Satellite images are important for obtaining quick information for large areas. However, mapping extensive areas of bare soil using a single image is difficult since most areas are usually covered by vegetation. Thus, the aim of this study was to develop a strategy to determine bare soil areas by fusing multi-temporal satellite images and classifying them according to soil textures. Three different areas located in two states in Brazil, with a total of 65,000 ha, were evaluated. Landsat images of a specific dry month (September) over five consecutive years were collected, processed, and subjected to atmospheric correction (values in surface reflectance). Non-vegetated areas were discriminated from vegetated ones using the Linear Spectral Mixture Model (LSMM) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). Thus, we were able to fuse images with only bare soil. Field samples were taken from bare soil pixel areas. Pixels of soils with different textures (soil texture classifications) were used for supervised classification in which all areas with exposed soil were classified. Single images reached an average of 36 % bare soil, where the mapper could only “see” these points. After using the proposed methodology, we reached a maximum of 85 % in bare areas; therefore, a pedologist would have proper conditions for generating a continuous map of spatial variations in soil properties. In addition, we mapped soil textural classes with accuracy up to 86.7 % for clayey soils. Overall accuracy was 63.8 %. The method was tested in an unknown area to validate the accuracy of our classification method. Our strategy allowed us to discriminate and categorize different soil textures in the field with 90 % accuracy using images. This method can assist several professionals in soil science, from pedologists to mappers of soil properties, in soil management activities.

RESUMO O conhecimento dos solos é cada vez mais importante para que o uso dele seja realizado corretamente na agropecuária, no crescimento urbano, na conservação dos recursos naturais, entre outros. Entretanto, verifica-se carência de profissionais qualificados para a caracterização e os mapeamentos pedológicos, particularmente em escalas de maior detalhamento. Essa carência, aliada aos avanços das ferramentas computacionais e do sensoriamento remoto, promoveu o surgimento do Mapeamento Digital de Solos (MDS), que busca auxiliar e agilizar as atividades de levantamento pedológico. Assim, este trabalho objetivou desenvolver uma metodologia de delimitaçao de unidades de solos em topossequências por meio do comportamento espectral dos solos no comprimento de onda do Visível-Infravermelho Próximo (Vis-NIR). A metodologia espectral consistiu na obtenção das curvas espectrais dos solos por meio do espectrorradiômetro FieldSpecPro e da redução do número de informações espectrais por meio da análise de Componentes Principais, seguida de agrupamento das amostras mediante método fuzzy k-médias. Foram selecionadas cinco topossequências com pontos equidistantes de 30 m para caracterizar as classes de solos e amostragens. Foram descritas oito classes de solos distintas, que tiveram caracterização detalhada e classificação em perfis pedológicos. No restante dos pontos, a caracterização das classes de solos foi feita com base na classificação dos solos realizada nos perfis pedológicos, com coleta de amostras por meio de tradagens nas profundidades de 0,00-0,20 e 0,80-1,00 m, perfazendo o total de 162 amostras ao longo das cinco topossequências. As amostras foram analisadas pelas metodologias convencional e espectral, para que os resultados pudessem ser comparados e avaliados. Dessa forma, foram realizadas análises morfológicas, físicas (textura) e químicas nas amostras de solo. Das cinco topossequências estudadas, os resultados foram satisfatoriamente semelhantes; alguns solos não foram perfeitamente individualizados pela metodologia espectral, em razão da grande semelhança em seus comportamentos espectrais, como demonstrado pelo Latossolo Vermelho Férrico e Nitossolo Vermelho Férrico. A metodologia espectral foi capaz de diferenciar solos com resposta espectral distinta e estabelecer limites nas topossequências, apresentando grande potencial para ser implementada em levantamentos pedológicos. ABSTRACT Knowledge of soils is increasingly important for their correct use in agriculture, in urban growth, and in conservation of natural resources, among other purposes. However, there is a lack of qualified professionals for pedological characterization and mapping, particularly at scales of greater detail. Due to this shortage and due to advances in computational tools and remote sensing, Digital Soil Mapping (DSM) arose in order to assist and expedite pedological survey activities. Thus, the aim of this study was to develop a method for delineation of soil units in toposequences through the spectral response of soils in the Vis-NIR (Visible-Near Infrared) wavelength. The spectral method consisted of obtaining soil spectral curves by means of a spectroradiometer, FieldSpec Pro, and reduction in the amount of spectral information by Principal Component Analysis, followed by clustering of samples by the fuzzy k-means method. Five toposequences with 30 m equidistant points were selected for soil class characterization and sampling. Eight distinct soil classes were identified and received detailed characterization and classification in pedological profiles. For the remaining points, the characterization of soil classes was based on the soil classification contained in the pedological profiles, with samples collected using a soil auger at depths of 0.00-0.20 and 0.80-1.00 m, for a total of 162 samples across the five toposequences. The samples were analyzed by the conventional and spectral method so that the results could be compared and evaluated. Thus, morphological, physical (texture), and chemical analyses of soil samples were made. In the five toposequences studied, the results were similar, and some soils were not perfectly individualized by spectral method, due to great similarity in their spectral curves, as demonstrated by Latossolo Vermelho Férrico and Nitossolo Vermelho Férrico. The spectral method was able to differentiate soils with distinct spectral responses and establish limits in toposequences, showing great potential for implementation in soil surveys.

In recent years, geotechnologies as remote and proximal sensing and attributes derived from digital terrain elevation models indicated to be very useful for the description of soil variability. However, these information sources are rarely used together. Therefore, a methodology for assessing and specialize soil classes using the information obtained from remote/proximal sensing, GIS and technical knowledge has been applied and evaluated. Two areas of study, in the State of São Paulo, Brazil, totaling approximately 28.000 ha were used for this work. First, in an area (area 1), conventional pedological mapping was done and from the soil classes found patterns were obtained with the following information: a) spectral information (forms of features and absorption intensity of spectral curves with 350 wavelengths -2,500 nm) of soil samples collected at specific points in the area (according to each soil type); b) obtaining equations for determining chemical and physical properties of the soil from the relationship between the results obtained in the laboratory by the conventional method, the levels of chemical and physical attributes with the spectral data; c) supervised classification of Landsat TM 5 images, in order to detect changes in the size of the soil particles (soil texture); d) relationship between classes relief soils and attributes. Subsequently, the obtained patterns were applied in area 2 obtain pedological classification of soils, but in GIS (ArcGIS). Finally, we developed a conventional pedological mapping in area 2 to which was compared with a digital map, ie the one obtained only with pre certain standards. The proposed methodology had a 79 % accuracy in the first categorical level of Soil Classification System, 60 % accuracy in the second category level and became less useful in the categorical level 3 (37 % accuracy).

O sensoriamento remoto vem sendo utilizado na avaliação de características químicas e físicas dos solos, como fonte de informação rápida, não destrutiva e de baixo custo, podendo assim auxiliar no gerenciamento de passivos ambientais. Nesse sentido, este trabalho teve por objetivo verificar o potencial da utilização de dados hiperespectrais na determinação de algumas propriedades de um solo submetido a diferentes aplicações de doses de vinhaça, utilizando dados espectrais oriundos de amostras em condições de campo e de terra fina seca em estufa. O experimento, delineado em blocos ao acaso constou de seis tratamentos e quatro repetições, sendo os tratamentos: 1, sem vinhaça; 2, fertirrigado com químicos; e 3, 4, 5 e 6, com aplicação de, respectivamente, 150, 300, 600 e 900 m³ ha-1 de vinhaça. Foram gerados modelos para predição de alguns atributos químicos e físicos do solo para os dois tipos de amostras, a partir de curvas espectrais na região do visível e infravermelho próximo. Para determinação da granulometria, os modelos não foram influenciados pelo tipo de amostra utilizada e foram classificados como "aceitáveis" a "bons" (R² entre 0,7 e 0,9). Em relação aos atributos químicos, foram gerados modelos com capacidade de diferenciação apenas entre altas e baixas concentrações (R² entre 0,50 e 0,65) para os atributos pH, matéria orgânica, H+Al e capacidade de troca catiônica, sendo os gerados para terra fina seca em estufa em alguns casos melhores que os para amostras em condições de campo. Remote sensing has been used in the evaluation of physical and chemical characteristics of soils as a source of rapid, non-destructive, and low cost information, which may assist in management of environmental liabilities. The aim of this study was to investigate the potential for use of hyperspectral data in determining some properties of soil under different levels of application of sugarcane residue (vinasse) using spectral data obtained from samples in field conditions and laboratory oven-dried soil. A randomized block design was used with six treatments and four replications, the treatments being: 1. without vinasse; 2. fertigation with chemicals; 3, 4, 5, and 6 received the application of 150, 300, 600, and 900 m³ ha-1 of vinasse, respectively. Models were generated for prediction of chemical and physical soil properties for both types of samples from spectral curves of visible and near-infrared wavelengths. For determination of soil particle size, models classified as acceptable to good (R² from 0.7 to 0.9) were generated, and these models were not affected by the type of sample used. In regard to chemical properties, models were generated with capacity only for differentiation between high and low concentrations (R² from 0.5 to 0.65) for the properties of pH, organic matter, H+Al and cation exchange capacity. The models generated for laboratory oven-dried soil were in some cases better than those generated for samples in field conditions.

Made available in DSpace on 2015-02-02T12:39:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1999-06-01Bitstream added on 2015-02-02T13:08:24Z : No. of bitstreams: 1 S0100-06831999000200018.pdf: 182115 bytes, checksum: c2e1bd9e07af9ee3d0afa668b47d47af (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este trabalho teve por objetivo estudar espectralmente amostras de Latossolo Bruno e Terra Bruna Estruturada, provenientes de rochas vulcânicas ácidas na região Centro Sul do estado do Paraná, nas profundidades de 0-20 e 40-60 cm. Foram realizadas a caracterização, discriminação e previsão dos atributos desses solos por meio de sua energia refletida, obtidas em laboratório, pelo sensor IRIS, na faixa espectral de 400 a 2.500 nm. Foi possível discriminar os solos pela intensidade de reflectância e feições de absorção, apesar de apresentarem altos teores de óxidos de ferro, matéria orgânica e textura muito argilosa. A análise discriminante foi 100% eficiente na separação dos solos por sua energia refletida. A gibbsita, a matéria orgânica, a CTC e a tonalidade e a intensidade da cor foram os atributos dos solos que apresentaram equações múltiplas com coeficientes de correlação mais elevados, para sua previsão, por meio da energia refletida. The objective of this work was to study the spectral reflectance of a Brown Latosol (Haplohumox) and Terra Bruna Estruturada (Tropohumult) developed from volcanic acid rocks which occur in the center-south region of Paraná, Brazil. These soil samples were collected at depths of 0-20 and 40-60 cm. The characterization, discrimination and estimation of the soil attributes were studied by their reflected energy determined at the wavelength interval of 400 to 2.500 nm using an IRIS laboratory spectroradiometer. It was possible to separate both soils using their reflectance intensity and absorption features, although both soils had high iron, organic matter content and a clayey texture. Discriminant analyses were 100% effective in the separation of soils by their spectral reflectance. The results, which were analysed by linear multivariate equations, indicated that gibbsite, organic matter, CEC and the value and chroma soil color were the attributes presenting the highest correlation coefficients for their estimation by using spectral reflectance. USP ESALQ Departamento de Solos e Nutrição de Plantas UNESP Departamento de Cartografia UNESP Departamento de Cartografia

Diversos avanços têm sido conquistados no campo da espectrorradiometria difusa, nas últimas décadas. Na área agrícola, a busca por métodos de quantificação de atributos físicos e químicos do ambiente de produção, com base na reflectância do solo, tem sido pesquisada constantemente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a possibilidade de estimar os teores de silte, areia, argila, soma de bases, matéria orgânica e ferro total em amostras de solo, a partir de sua energia refletida. As amostras foram coletadas em uma área de 2.500 ha, localizada na região noroeste paranaense, composta por solos das classes Latossolo Vermelho, Nitossolo Vermelho, Argissolo Vermelho, Cambissolo Háplico e Neossolo Quartzarênico. As profundidades de amostragem foram de 0-0,2 e 0,2-0,8 m. Os pontos amostrados foram escolhidos com base em um grid: de 500 x 500 m, que recobriu toda a área de trabalho, totalizando, dessa forma, 100 pontos para o horizonte superficial e 100 pontos para o subsuperficial. As leituras espectrais foram obtidas em laboratório pelo sensor FieldSpec 3 JR. na faixa de 350 a 2.500 nm. As curvas espectrais das amostras foram separadas em bandas e alturas, que se relacionaram com cada atributo por meio de regressão linear múltipla. A espectrorradiometria difusa evidenciou-se mais eficiente na estimação de areia, argila, soma de bases e ferro total e menos eficiente na estimação da matéria orgânica e do silte, em ambos os horizontes. Os resultados após a validação dos modelos indicam que a espectrorradiometria difusa é ferramenta promissora, que pode ser utilizada na determinação de atributos do solo. Several advances have been made in the field of diffuse spectroradiometry in the last decades. In agriculture, the search for quantification methods of physical and chemical properties of the production environment, based on soil reflectance, has been constantly researched. The aim of this study was to evaluate the possibility of estimating the silt, sand, clay, sum of bases, total iron and organic matter content in soil samples based on the reflected energy. The samples were collected in a 2500 ha area, located in the northwestern region of Paraná, formed by Oxisol, Alfisol, Ultisol, Inceptsol, and Quartzipsamment soils, from the layers 0-0.2 and 0.2-0.8 m. The points to be sampled were chosen based on a 500 x 500 m grid, which covered the entire work area, totaling 100 samples for each layer. The spectral readings were obtained in the laboratory by the sensor FieldSpec 3 JR. in the range of 350 to 2500 nm. The spectral curves of the samples were separated into bands and heights, which were related to each attribute by multiple linear regression. The diffuse spectroradiometry proved to be more efficient in estimating sand, clay, sum of bases, and total iron, and less efficient in the estimation of organic matter and silt, in both horizons. The results obtained after validating the models showed that diffuse spectroradiometry is a promising tool, which can be used to determine soil properties.

Com a correção da acidez, nutrientes importantes para o cultivo do milho tornam-se mais disponíveis à planta, promovendo o aumento de produtividade. Objetivou-se com este estudo avaliar as alterações químicas ocorrentes em dois solos e na produção de matéria seca de milho pela aplicação de corretivos com diferentes graus de reatividade. Foi realizado um primeiro experimento em casa de vegetação, aplicando-se doses de três calcários comerciais, sendo um com reatividade média, denominado A (RE = 85,7 %; PRNT = 88,3 %), outro com reatividade baixa denominado B (RE = 83,7 %; PRNT = 76,2 %), e outro, denominado C (RE = 99,1 %; PRNT = 105,3 %) altamente reativo, em quatro cultivos sucessivos de milho. Os solos utilizados foram Neossolo Quartzarênico e Latossolo Vermelho. Os tratamentos foram dispostos inteiramente ao acaso, com quatro repetições, constando de três doses de calcário, calculadas para elevar a saturação por bases para 40, 60 e 80 %, além da testemunha. Paralelamente, um experimento de incubação foi realizado para verificar o efeito residual dos corretivos ao longo do tempo. A calagem aumentou os valores de pH, Ca2+ e Mg2+ e reduziu os teores de Al3+ trocável. O melhor crescimento do milho foi observado no Latossolo Vermelho. Neste solo, os calcários A e B foram mais eficientes na elevação do pH durante os quatro cultivos, enquanto o produto C teve menor eficiência na redução do Al3+ nos últimos ciclos, devido à sua maior reatividade. Os calcários A e C tiveram comportamentos semelhantes nos dois solos estudados. Houve queda na produção de matéria seca aérea com os cultivos sucessivos de milho. No experimento de incubação, os teores de Ca trocável foram maiores que os residuais. With acidity correction, important nutrients for the corn development become more available to the plants, increasing yield. The objective of this study was to evaluate chemical changes in two soils and corn dry matter yield as affected by lime application with different degrees of reaction. The experiment was carried out in a greenhouse on a Oxisol and a Quartzpsament. Three rates of three commercial limes were applied, one with mean reactivity A (RE = 85.7 %; PRNT = 88.3 %), another with low reactivity B (RE = 83.7 %; PRNT = 76.2 %) and C (RE = 99.1 %; PRNT = 105.3 %) with high reactivity, in four successive corn cycles. A randomized complete block design was used with four replications. The treatments consisted of three lime rates, calculated to increase base saturation to 40, 60 and 80 %, plus a control treatment. In parallel, another experiment was performed to verify the residual lime effect over time by incubation. Liming increased the values of pH, Ca2+ and Mg2+ and reduced Al3+. The best corn development was observed on the Oxisol. In this soil, the limes A and B were more efficient to increase the pH throughout the cycles, whereas product C had the lowest efficiency in Al3+ reduction in the last cycles due its higher reactivity degree. Limes A and C performed similarly in both soils. The shoot dry matter yield declined in the course of the successive corn cycles. In the incubation experiment, the exchangeable calcium content was higher than the residual.

Parte da variabilidade dos índices de produção agrícola está associada com as características do solo e da paisagem. Dessa forma, práticas de manejo, como a adubação, devem levar em consideração esta variabilidade. O sensoriamento remoto é uma ferramenta que pode fornecer, de maneira rápida, informações para o manejo do solo, pois relaciona a radiação eletromagnética com os atributos do solo. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento espectral, em dois níveis de aquisição de dados (terrestre e orbital), de diferentes classes de solos ao longo de toposseqüências na região de São Carlos e Ibaté, SP. Para isso, amostras de terra georreferenciadas foram coletadas em 319 pontos, em três profundidades. Em seguida, obtiveram-se os dados radiométricos em laboratório, na faixa espectral entre 450 e 2.500 nm. Os mesmos locais amostrados na camada superficial, no campo, foram avaliados na imagem de satélite. A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que: (a) teores de areia grossa, argila e matéria orgânica, e cor tiveram relação com a reflectância dos solos; (b) ao longo das vertentes ocorrem variações nos dados espectrais dos solos; e (c) solos da mesma ordem taxonômica, porém com classes texturais diferentes, apresentam diferentes comportamentos espectrais, podendo ser discriminados por sensoriamento remoto. Part of agricultural production index variability is associated with soil and landscape characteristics. Management practices such as fertilizer application should therefore take the soil spatial variability into account. Remote sensing is a tool that can provide faster information for soil management because it relates electromagnetic radiation with soil attributes. Thus, this study aimed at evaluating the spectral response, at two data acquisition levels (terrestrial and orbital), of different soil classes across toposequences in the region of São Carlos and Ibaté, SP. For this purpose, georeferenced soil samples were collected at 319 points and three depths, and radiometric data were obtained in the laboratory using a spectroradiometer (spectral band 450-2500 nm). The same points sampled in the field in the surface layer were evaluated by the satellite image (ASTER). Based on the results it was possible to conclude that (a) coarse sand, clay, organic matter and color were strongly related with soil reflectance; (b) soil spectral data vary along the declivities; (c) soils of the same taxonomy order, but of different clay classes, have different spectral performances and can be discriminated by remote sensing.

Os levantamentos de solos são na maioria antigos e pouco detalhados, geralmente nos níveis exploratório e de reconhecimento. Isso pode ser explicado pelo fato de que o método tradicional de levantamento de solos é lento e caro, requerendo grande número de observações de campo. Assim, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar unidades de mapeamento de solos das regiões de Ibaté e São Carlos, SP, desenvolvidos de materiais basálticos e areníticos em função da declividade e altitudes correspondentes, com base em modelo digital de elevação (MDE). Primeiramente, foi feito um mapa de solos semidetalhado pelo método tradicional. Posteriormente, utilizando-se curvas de nível da região, foi elaborado o MDE, do qual foram extraídos mapas com diferentes classes de declividade e elevação. Por meio da tabulação cruzada, foi determinada a incidência de cada solo nas respectivas classes de declives e altitudes. Cada solo apresentou comportamento diferenciado em relação às classes de declive. Contudo, nas faixas limítrofes de declividade pode ocorrer sobreposição de dois ou mais solos. Na referida região, o Latossolo Amarelo encontra-se predominantemente nas regiões mais altas e de relevo plano; entretanto, solos pouco intemperizados, como os Neossolos Litólicos, aparecem em diferentes faixas de declividade. Conclui-se que o conhecimento da distribuição dos solos no relevo é de grande importância, pois facilita a execução do levantamento de solos. O modelo de elevação apresenta semelhanças com o mapa de solos, podendo auxiliar na sua determinação. As variações de solo, no entanto, são mais complexas, não dispensando as observações de campo. Brazilian soil surveys are mostly outdated, with few details, usually based on discovery and recognition. This fact can be ascribed to the traditional, slow and expensive soil survey method, requiring a great number of field observations. Thus, faster and cheaper soil mapping techniques must be developed. The objective of this study was to characterize soil mapping units in the region of Ibaté and São Carlos, state of São Paulo, measuring slopes and altitudes, based on a digital elevation model (DEM). First a semi-detailed soil map was drawn based on the traditional methodology. Then, the DEM was elaborated using contour lines of the region, from which maps with different slope and elevation classes were extracted. By cross tabulation each soil was determined in each slope and elevation class. Each soil responded differently in relation to the slope classes. However, an overlapping of two or more soils can occur in the limit ranges. In the study area, the Typic Haplustox can be found predominantly in higher and plain areas. Low weathered soils such as the Typic Udorthent are however found at different slope levels. It was concluded that knowledge on the soil distribution in the relief is very important for soil surveys. The DEM have similarities with the soil map and can contribute with some information. Soil variations are however extremely complex, which makes field observations indispensable.

Com vistas em avaliar o comportamento da linha do solo para diferentes classes de solos, este trabalho foi realizado, utilizando-se dados de reflectância por meio de um espectrorradiômetro em laboratório. Amostras representativas dos horizontes superficiais e subsuperficiais de 18 classes coletadas em uma área piloto no Município de Rafard, sudoeste de São Paulo, foram secas, peneiradas e acondicionadas para leitura espectral. Os dados foram tabulados, para simularem as bandas 3 e 4 do TM-Landsat e construção dos gráficos. Os resultados demonstraram que as linhas de solo obtidas para as amostras de ambas as camadas comportaram-se de maneira semelhante, estando dispostas ortogonalmente aos eixos de um gráfico, com valores de R² próximos a 1,0 para todas as classes avaliadas. Não se observou uma única linha de solo, embora os dados revelem que cada solo apresenta uma linha individual e característica. De modo complementar, destacou-se a utilização deste índice como método auxiliar na discriminação de classes de solos, uma vez que os solos com textura arenosa e com menores teores de Fe total discriminaram-se daqueles mais argilosos e com maiores teores de Fe, além de apresentarem valores de reflectância mais elevados. Por fim, constatou-se que a matéria orgânica não constituiu fator determinante no comportamento espectral em relação à linha do solo. The aim of this study was to evaluate the behavior of the soil line for different soil classes by using reflectance data with a spectroradiometer in the laboratory. Representative samples of the surface and subsurface horizons of 18 soil classes collected in a pilot area in Rafard county, southwest São Paulo state, were dried, sieved and accomodated for spectral reading. Data were computed in order to simulate TM-Landsat 3 and 4 bands and to draw the graphs. The findings showed that the soil lines obtained for the samples of both soil layers behave similarly and are distributed orthogonal to the graph axes with R² values at about 1.0 for all classes evaluated. It was observed that there is not a unique soil line, and the data suggest that each soil has an individual line and features. In addition, the use of such an index can be an auxiliary method for discriminating soil classes, since sandy soils, with a lower iron content were different from the more clayey ones with a higher iron content, besides presenting higher reflectance values. Finally, it was observed that the organic matter was not a determinant factor regarding the spectral behavior in relation to the soil line.

O presente trabalho teve como objetivo estabelecer um método para a utilização de dados espectrais, obtidos em laboratório e imagens do Landsat 5, no reconhecimento e discriminação de três classes de solos do estado de São Paulo. Foram coletadas amostras de solo e obtidos os dados de reflectância por espectrorradiômetro em laboratório como padrão de um Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf), um Argissolo Vermelho-Amarelo (PVA) e Neossolo Quartzarênico (RQ). Foram extraídos dados de reflectância das imagens, com os quais se efetuou a classificação digital pelo classificador Spectral Angular Mapper. As curvas espectrais obtidas por espectrorradiômetro em laboratório mostraram três padrões distintos de comportamento espectral, baseados nas diferenças da forma das curvas, feições de absorção dos minerais do solo e na intensidade de reflectância. O LVdf apresentou menor albedo em virtude da textura argilosa e maiores teores de Fe, ao contrário dos solos mais arenosos PVA e RQ. As bandas de absorção características da caulinta (2.200 nm), OH- e água (1.400 e 1.900 nm) ocorreram em todos os solos. Solos arenosos, como o RQ, apresentaram uma curva espectral com tendência positiva. A linha do solo mostrou distinção espectral, tanto com dados orbitais como terrestres, indicando que cada solo tem uma tendência individual. Os padrões espectrais obtidos em laboratório foram importantes para a eficiência do método na detecção dos mesmos nas imagens de satélite. Os solos avaliados podem ser discriminados e reconhecidos pela interpretação quantitativa em imagens. O método mostrou-se eficiente como auxílio no mapeamento de solos no nível semidetalhado de alta intensidade. The objective of this research was to determine a methodology for the use of spectral data obtained in the laboratory and from orbital images for the recognition and discrimination of three soil classes in the State of São Paulo, Brazil. Reflectance data were obtained by a spectroradiometer/by Landsat 5 images in the laboratory as standards from soil samples of Oxisol, Ultisol, and Entisol profiles. Orbital data were converted to reflectance and classified by the Spectral Angle Mapper. The spectral curves obtained by a spectroradiometer in the laboratory showed three different patterns, based on the differences in the shape of the curves, soil mineral absorption features, and the reflectance intensity. The Oxisol presented smaller reflectance due to the clayey texture and greater iron content, in relation to the sandier Ultisols and Psament. The characteristic absorption bands of kaolinite (2,200 nm), OH-, and water (1,400 and 1,900 nm) occurred in all soils. Sandy soils such as the Psament presented a spectral curve with positive tendency. The soils were discriminated by the images (bands 5 and 7), being the terrestrial sensor data an important support in this evaluation. The soil line showed spectral distinction for both orbital and terrestrial data, indicating an individual tendency for each soil. The spectral standards obtained in the laboratory were important for the efficiency of the methodology to identify the same in the satellite images. The methodology was efficient to detect areas with exposed soil in the image. The methodology showed that the soil classes used in this work can be recognized and discriminated by orbital data. The obtained results of the digital classification indicated that this technique can be used to support soil survey at a semi-detailed level of high intensity.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência da reflectância espectral na discriminação e diagnóstico de diferentes níveis de erosão. Para tanto, quatro perfis de solos (Latossolo Vermelho-Amarelo, Terra Roxa Estruturada latossólica, Cambissolo de basalto e Vertissolo), localizados numa toposseqüência na região de Piracicaba, São Paulo, Brasil, foram submetidos à avaliação de atributos químicos, físicos e mineralógicos para verificar sua influência na reflectância. Os dados espectrais foram coletados, utilizando espectrorradiômetro no intervalo de 400 a 2.500 nm, em laboratório. O processo erosivo dos solos foi considerado de acordo com as profundidades de coleta de amostras no perfil, sendo: 0-5, 10-20, 40-60 e 60-80 cm, correspondentes à erosão nula (testemunha), erosão ligeira, erosão moderada e erosão severa, respectivamente. Com os dados espectrais obtidos em laboratório, foram também simuladas respostas do TM-LANDSAT-5, relacionando-os com os atributos do solo e os níveis de erosão. Na medida em que aumentou o grau de erosão, ocorreram alterações, principalmente no teor de matéria orgânica, provocando modificações no caráter espectral. Quanto mais erodido foi o solo, maior a intensidade da curva espectral entre 600 e 2.400 nm. As bandas de absorção devidas aos óxidos de ferro (850 nm), água (1.400 e 1.900 nm) e caulinita (2.200 nm), por sua vez, apresentaram-se mais intensas nos solos erodidos. Os dados espectrais do LANDSAT mostraram-se menos detalhados e, por conseqüência, menos eficientes na detecção dos níveis de erosão. Apesar disso, as bandas 3, 4, 5 e 7 discriminaram os solos não erodidos dos erodidos por meio da intensidade e tendência das curvas. The objective of this work was to evaluate the efficiency of spectral reflectance in the detection of different erosion levels present in soils. Four soils, corresponding to a Red-Yellow Latosol (Oxisol), Latosolic Terra Roxa Estruturada (Ultisol), Cambisol (Inceptisol) and Vertisol, located in a toposequence in Piracicaba, São Paulo, Brazil, were evaluated for their chemical, physical and mineralogical attributes. The spectral reflectance was measured between 400 and 2,500 nm using an Infra Red Intelligent Spectroradiometer. Each soil was collected according to the depth-increments 0-5, 10-20, 40-60, 60-80 cm, which were considered as no erosion (control), slight erosion, moderate erosion and severe erosion, respectively. Spectral data obtained under laboratory conditions, which simulated data from the TM-LANDSAT-5 satelite, were then correlated with the soil erosion process. As the degree of simulated erosion increased, alterations in the soils occurred, mainly with the organic matter content, causing modifications in the spectral characteristics. The more eroded the soil, the higher was the spectral reflectance intensity between 600 and 2,400 nm. The absorption bands, due to iron oxides (850 nm), water (1,400 and 1,900 nm) and kaolinite (2,200 nm), were more intense in the eroded soils. Spectral data from LANDSAT were less detailed, for discriminating erosion levels in soils and, consequently, less efficient. Even under these conditions, bands 3, 4, 5 and 7 discriminated the non eroded soils from the eroded ones.

No presente estudo, verificou-se a interferência da macrofauna edáfica sobre os atributos físicos e químicos e sua relação com a reflectância espectral de um Latossolo Vermelho-Amarelo (LV), Terra Roxa Estruturada latossólica (TR) e Vertissolo (V). Esses solos localizam-se em três pontos ao longo de uma toposseqüência da região de Piracicaba (SP). As amostras foram direcionadas para os agregados formados pelas formigas cortadeiras (Atta sp.), cupins (Cornitermes cumulans) e minhocas (Pontoscolex corethrurus), os quais foram comparados com o solo-controle sem atividade visível e recente dos animais (testemunha). Foram avaliadas a granulometria e a composição química das amostras de solo. O comportamento espectral do solo foi obtido em laboratório, utilizando espectroradiômetro entre 400 e 2.500 nm. Os coprólitos de minhoca apresentaram 2 a 3 vezes mais fósforo e um incremento de 30 a 50% na matéria orgânica em relação ao horizonte superficial do solo. Os agregados de cupins e formigas apresentaram composição química semelhante à dos horizontes subsuperficiais dos solos. O comportamento espectral dos agregados biológicos variou conforme sua composição química e profundidade de ação dos animais. No caso da minhoca, as curvas de reflectância foram semelhantes às do horizonte superficial para os três solos. Para as estruturas de cupim e formiga, tanto a composição química como o comportamento espectral corresponderam ao horizonte subsuperficial no LV e TR. The objective of this study was to study the effects of soil macrofauna on physical and chemical attributes and spectral reflectance of an Oxisol, Ultisol and Vertisol in Piracicaba (SP), Brazil. Along a topossequence, the soil aggregates produced by ants (Atta sp.), termites (Cornitermes cumulans) and earthworms (Pontoscolex corethrurus), were collected and compared with the control soil without recent visible animal activity. Soil chemical analysis and granulometry were carried out. The soil spectral behavior was determined in laboratory with a spectroradiometer between 400 and 2500 nm. The earthworm casts had 2 to 3 times more phosphorus and 30 to 50% greater increase in the organic matter content than the soil surface. The termite and ant aggregates showed similar chemical composition compared with the subsurface soil layer. The spectral reflectance of the biological aggregates changed according to their chemical composition and animal activity depth. In the earthworm case, the spectral curves were similar to the soil surface. In the termite and ant structures, chemical composition and spectral behavior corresponded to subsurface soil layer. The spectral curves of the randomly collected soil surface samples can show significant variations in conformity with fauna groups predominating the site and animal activity intensity.

Made available in DSpace on 2015-02-02T12:39:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1998-09-01Bitstream added on 2015-02-02T13:08:24Z : No. of bitstreams: 1 S0100-06831998000300014.pdf: 175500 bytes, checksum: 0471d0afa92c54d58a0a364509648675 (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O objetivo deste trabalho foi verificar a influência de alterações induzidas em alguns atributos químicos da caulinita e dos solos Latossolo Roxo, Latossolo Bruno e Terra Bruna Estruturada, encontrados no Estado do Paraná, sobre a sua reflectância espectral. Foram realizados tratamentos para saturação das amostras dos solos e mineral de argila, com soluções de acetado de cálcio e acetato de sódio, bem como incubações com carbonato de cálcio e com bicarbonato de sódio. Dados espectrométricos das amostras de argila e de solos foram obtidos na faixa espectral entre 400 e 2.500 nm em laboratório. Os tratamentos com acetado de cálcio e com acetato de sódio, nas amostras dos três solos e nas amostras do mineral de argila caulinita, promoveram aumentos no teor de cálcio e de sódio em relação à testemunha, resultando numa maior reflectância. As incubações com carbonato de cálcio ou bicarbonato de sódio nas amostras de solos da camada de 40 a 60 cm promoveram aumentos nos teores de cálcio, sódio e CTC efetiva, decréscimo de matéria orgânica e precipitação de alumínio. Essas alterações contribuíram, conjuntamente, para um aumento na magnitude da reflectância em todo o espectro eletromagnético. Apesar disso, as feições espectrais de absorção dos solos não se alteraram. As análises estatísticas mostraram o nível de discriminância entre as curvas espectrais dos solos. This study was conducted in order to verify the influence of induced chemical properties in standard kaolinite and samples of three soils from the State of Paraná, Brazil - Hapludox Haplohumox and Tropohumults - on the spectral reflectance obtained in laboratory using a spectroradiometer, adjusted from 400 to 2500 nm. The samples were treated with solutions of calcium acetate, sodium acetate and incubated with calcium carbonate and sodium bicarbonate. Higher spectral reflectance was observed in the samples treated with calcium and sodium acetate induced by the higher concentrations of both ions. The incubation with calcium carbonate and sodium bicarbonate in the soil samples from the 40 to 60 cm layer promoted higher concentrations of calcium, sodium and effective CEC, lower amounts of organic matter and aluminum precipitation. These alterations contributed to higher reflectance along the wavelength range analyzed. Although changes were observed in the intensity of reflectance, the absorption features obtained in each case were the same. Statistical analysis showed the discrimination level of the spectral curves of soils and standard kaolinite. USP ESALQ UNESP Departamento de Cartografia UNESP Departamento de Cartografia