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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2019.tde-20191220-110140
Document
Auteur
Nom complet
José Alexandre Melo Demattê
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 1995
Directeur
Titre en portugais
Relações entre dados espectrais e características físicas, químicas, e mineralógicas de solos desenvolvidos de rochas eruptivas
Mots-clés en portugais
COMPORTAMENTO ESPECTRAL
MINERALOGIA DO SOLO
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO SOLO
ROCHAS ÍGNEAS
Resumé en portugais
Os principais objetivos do presente trabalho foram: a) através de dados radiométricos obtidos em laboratório utilizando espectrorradiômetro IRIS: caracterizar o comportamento espectral de cinco solos do Estado do Paraná, desenvolvidos de rochas básicas e ácidas, assim como determinar se são separáveis espectralmente; analisar a influência de dados analíticos desses solos no seu comportamento espectral; verificar o potencial de previsão de algumas características do solo através dos dados espectrais; b) determinar a separabilidade dos solos através de dados digitais em níveis de cinza em imagens do TM/LANDSAT-5, bandas 3, 4, 5 e 7. As regiões geográficas, municípios principais, tipos de solos e material de origem, assim como a área aproximada de estudo são respectivamente: I - Solos desenvolvidos de rochas básicas: Região Nordeste, município de Jataizinho, Brunizem Avermelhado, 1134,0 km2; Região Oeste, Formosa D'Oeste, Terra Roxa Estruturada, 1512, O km2; Região Oeste, Corbélia, Latossolo Roxo, 1111,3 km2; II - Solos desenvolvidos de rocha ácida: Região Centro Sul, município principal Guarapuava, Latossolo Bruno e Terra Bruna Estruturada, 1451,5 km2. As amostras de solo foram obtidas às profundidades de 0 a 20 cm (75 amostras) e 40 a 60 cm (25 amostras), cujas características espectrais foram obtidas de amostras "sem desterroar" e "preparadas", sendo esta última através de moagem e peneiramento. Os dados espectrais foram coletados utilizando espectrorradiômetro IRIS, no intervalo de 400 a 2500 nm, em laboratório. Foram realizadas análise química (pH, matéria orgânica, P, Ca, Mg, K, Al, H + Al), granulométrica (areia, silte, argila) e análises específicas como: teores de ferro total, ferro extraído pelo oxalato de amônio e ferro extraído pelo ditionito-citrato-bicarbonato de sódio; índice Ki; difração de raios-x para as frações argila e silte; análise térmica diferencial (para determinação da caulinita e gibbsita). As principais conclusões foram as seguintes: a) Através da análise descritiva dos Tipos de curvas espectrais (de acordo com Condit e Stoner & Baumgardner), foi possível separar os solos originados de rocha básica, com curvas do Tipo 3-4 para o Brunizem Avermelhado e Tipo 5 para a Terra Roxa Estruturada e Latossolo Roxo, dos solos originados de rocha ácida, com curvas do Tipo 3; b) Através da análise das feições de absorção e intensidade de reflectância foi possível separar os diferentes solos; c) As curvas espectrais da 2ª a camada dos solos de basalto são semelhantes às da camada superficial, porém com maior albedo. As curvas espectrais das amostras sem desterroar, são semelhantes às das amostras superficiais, porém de menor albedo; d) As melhores faixas do espectro óptico que separaram estatisticamente todos os solos foram: de 956 a 1082 nm, 1500 a 1802 nm, 1997 a 2109 nm e 2246 a 2329 nm; e) As características dos solos desenvolvidos de basalto e de rochas ácidas apresentaram correlações estatísticas com os dados espectrais diferenciadas para determinados elementos. Dos 24 dados analíticos observados, 22 obtiveram significância a 1%; f) A diferenciação das classes de solos pela análise discriminante, obteve 100% de acertos usando dados espectrais, com exceção do LR com 93%, e 100% de acerto usando os dados analíticos dos solos; g) O potencial de previsão das características analíticas dos solos através dos dados espectrais foi significativo a 1% para 23 dos 24 dados observados, bons valores de r2; h) A seqüência do solo menos intemperizado para o mais intemperizado, BV➔TE➔LR, é seguida pelas características diferenciadoras das curvas espectrais; i) Em solos tropicais de elevado teor de óxidos de ferro é necessário dar ênfase às formas de ferro, que obtiveram melhores correlações estatísticas, e não somente ao ferro total; j) O nível de saturação por bases no complexo de troca influi na intensidade de reflectância das curvas espectrais tanto de solos como do mineral de argila padrão (caulinita); k) Com relação aos dados digitais em níveis de cinza de imagens do TM/LANDSAT- 5, o canal 3 separou todos os solos; o canal 4 separou o grupo de solos de basalto do grupo de solos de rochas ácidas e o Latossolo Bruno da Terra Bruna Estruturada; o canal 7 separou o Latossolo Roxo da Terra Roxa Estruturada; 1) Os canais 4 e 7 do TM/LANDSAT-5 obtiveram uma relativa correspondência de separabilidade, com os dados obtidos pelo espectrorradiômetro IRIS para os solos estudados
Titre en anglais
Spectral reflectance and its relationship to physical, chemical and mineralogical characteristics of soils developed from igneous rocks
Resumé en anglais
The objectives of this research were: a) Laboratory spectral reflectance characterization of five soils accuming in the State of Paraná by using IRIS spectroradiometer in laboratory; b) Determine the spectral reflectance separability of the soils; c) measure grey level separability, extracted from multispectral images of TM/LANDSAT-5, in bands 3, 4 and 5 or 7; c) Physically, chemically and mineralogically characterize these soils and identify their influence in spectral reflectance; d) Interelate all data by the application of multivariate analysis. The regions studied, their dimensions and the soil mapping units were the following: I - Soils developed from basic rocks: Jataizinho region with 1134,0 km2 represented by Reddish Brunizem or an Argiudol; Formosa D'Oeste region with 1512,0 km2 represented by “Terra Roxa Estruturada” or a Rhodudalf; Corbélia region with 1111,3 km2 represented by “Roxo” Latosol or an Umbriudox; II - Soils developed from acid rocks: Guarapuava region with an area of 1415,5 km2 represented 2 by Brown Latosol, an Haplohumox, and “Terra Bruna Estruturada” an Tropohumult. Spectral reflectances were obtained for the wavelenth interval of 400 nm to 2500 nm using laboratory spectroradiometer. Spectral reflectance characteristics were extracted from soil samples colected at two depths, 0 to 20 cm and 40 to 60 cm. These samples were “not prepared” (natural form) and “prepared”, the latter by grinding and screening, for comparation. Interpretation of the data led to the following conclusions: a) The soils originated from basic rocks have a Type 3 -4 for Reddish Brunizem and Type 5 for “Terra Roxa” Estruturada and “Roxo” Latossol curve and the soils developed from acid rocks have a Type 3 curve, based on Condit and Stoner & Baumgardner; b) It was possible to separate all the soils using the intensity of reflectance and the kinds of absorption bands; c) All the soils were separated statistically and the key bands for this purpose were: from 956 nm to 1082 nm; from 1500 nm to 1802 nm; from 1997 nm to 2109 nm and from 2246 nm to 2329 nm; d) The 22 characteristics of the soils studied had a statistical correlation with spectral datas; e) The discriminant analysis showed 100% of accuracy using spectral data, except for LR soils with 93%, and 100% of accuracy using analytical soil data; f) The potential to predict soil characteristics using spectral data was significant at the 1% level for 23 of the 24 data of soils observed; g) There is a correlation with soil process and spectral curves from soils developed from basalt; h) For tropical , soils with high iron content it is important to emphasize the kind ,of iron form, rather than total iron; i) Base saturation had an influence in the reflectance intensity from soils and from the kaolinite standard; j) With LANDSAT-5 data it was possible to separate all soils using band 3; band 4 separated the groups of soils developed from basis and acid rocks, and separated TB and LB soils; band 7 separate LR and TE; k) bands 4 and 7 from TM/LANDSAT-5 had a good correspondence with the data obtained by the IRIS spectroradiometer in the laboratory. It is necessary to emphasize that this kind of study needs more research.
 
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Date de Publication
2019-12-20
 
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