Spectral patterns in the mid-ir of soils in the northeast of Brazil and their relation to the taxonomic classification

Sara Fernandes Flor de Souza; Maria do Socorro Bezerra de Araújo; José Alexandre Melo Demattê; José Coelho de Araújo Filho

doi:10.26848/rbgf.v13.07.p3698-3711

Authors

Sara Fernandes Flor de Souza Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Departamento de Geografia, Caicó - RN. https://orcid.org/0000-0001-6829-3434
Maria do Socorro Bezerra de Araújo Universidade Federal de Pernambuco - UFPE, Departamento de Ciências Geográficas, Recife - PE. https://orcid.org/0000-0001-8816-8569
José Alexandre Melo Demattê Universidade de São Paulo, Departamento de Ciência do Solo, ESALQ, Piracicaba - SP. https://orcid.org/0000-0001-5328-0323
José Coelho de Araújo Filho EMBRAPA Solos, Recife - PE https://orcid.org/0000-0002-8318-7418

DOI:

https://doi.org/10.26848/rbgf.v13.07.p3698-3711

Abstract

Knowing particularities of soils allows the adoption of sustainable management practices. The most efficient method to obtain data on the soil is through its characterization, essential for planning land use and soil conservation. However, soil surveys conducted in the conventional methods are costly and time-consuming. This study aimed to identify spectral patterns in the mid-IR wavelengths for a quick and low cost characterization of soil classes. Soils from the Natuba river basin, Pernambuco State, Brazil, were used. These soils were mapped on a scale of 1:25,000, where the presence of Latossolos, Argissolos, Gleissolos and Neossolos were identified. The data of reflectance for profiles of each soil class were collected using the spectral range between 2,500 and 25,000 nm. In the mid-IR region, Latossolos and Argissolos presented spectral characteristics peculiar to classification criteria. The increased contents of organic matter and iron oxides reduced soil reflectance. The horizons with sand content above 80% showed strong absorption spectra and significant reflectance peaks of quartz in the mid-IR. The wavelengths 2,681, 2,600 and 2,495 cm^-1 occurred only in these horizons. The spectral analysis presented as a high-potential method for the characterization and classification of soils.

Keywords: spectral patterns, reflectance, soil absorption features, organic matter, iron oxide

Author Biographies

Sara Fernandes Flor de Souza, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Departamento de Geografia, Caicó - RN.

Professora Adjunta da Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN / Departamento de Geografia - DG / Centro de Ensino Superior do Seridó - CERES / Campus Caicó.

Doutora em Geografia pela Universidade Federal de Pernambuco - UFPE (2009-2013). Mestre em Geografia pela Universidade Federal de Pernambuco (2007-2009). Graduada em Geografia pela Universidade Estadual da Paraíba - UEPB (2003-2007).

Atuando nas áreas: Geotecnologias, Cartografia e Geografia Física. Coordenadora do Laboratório Didático de Geociências (LADGEO) - CERES - UFRN.

Maria do Socorro Bezerra de Araújo, Universidade Federal de Pernambuco - UFPE, Departamento de Ciências Geográficas, Recife - PE.

Graduada em Engenharia Química (1983) e Química Industrial (1980) pela Universidade Católica de Pernambuco, mestre em Agronomia (Ciências do Solo) pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (1989), doutora em Agronomia (Solos e Nutrição de Plantas) pela Universidade Federal de Viçosa (2000) e pós-doutora pela School of Environmental Sciences, University of Guelph, Canadá (2010). Coordenadora do Programa de Pós-graduação em Rede em Desenvolvimento e Meio Ambiente-PRODEMA no período 2013-2016, e membro permanente deste Programa. Professora Associada IV da Universidade Federal de Pernambuco e líder do Grupo de Pesquisa GEOAMBIENTAL. Experiência em pesquisa na área de Ciência do Solo, com ênfase em Manejo e Conservação do Solo.

José Alexandre Melo Demattê, Universidade de São Paulo, Departamento de Ciência do Solo, ESALQ, Piracicaba - SP.

Professor Titular Da Universidade de Sao Paulo, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Departamento de Ciencia do Solo, na area de Sensoriamento Remoto Aplicado a Solos (Pedologia). Possui graduação em Agronomia pela Universidade Federal de Lavras (1990), Mestrado Solos e Nutrição de Plantas-ESALQ/USP (1992) e Doutorado Solos e Nutrição de Plantas - ESALQ/USP (1995). Livre Docente 1(1999), Livre Docente 3 (2012). Pós Doutorado no INPE (1995-1998); Universidade do Arizona EUA (1998), INRA, França (1998); CSIRO, Austrália (2010); Universidade da Califórnia, Davis (2014) e Texas A&M University, College Station (2014).Professor Titular na area de Sensoriamento remoto aplicado a solos(2015). Pesquisador do CNPQ desde 1997, atualmente 1D. Professor Titular nas disciplinas Manejo e Conservação do Solo (Graduação), Sensoriamento remoto aplicado a levantamento de solos (Pós-Graduação), Geoprocessamento e Sensoriamento remoto aplicados a solos e planejamento do uso da terra (Especializacao). Lider da elaboração da Biblioteca Espectral de Solos do Brasil. Editor associado da Revista Brasileira de Ciência do Solo, Revista Brasileira de Cartografia, Geoderma Regional, Remote Sensing e Scientific Report. Coordenador do Laboratório de Sensoriamento remoto e geoprocessamento aplicado a solos e Planejamento do Uso da Terra. Membro dos grupos de pesquisa: European Geocience Union; World Soil Spectroscopy Group; Digital Soil Mapping; Digital Soil Morphometrics; Pedometrics; Rede Brasileira de Mapeamento Digital de Solos, Levantamento e Mapeamento de solos; Agricultura de precisão; Coordenador dos Grupos: Espectroscopia de Reflectancia de solos do Brasil (CNPq) e Grupo de Pesquisa GeoCiS (Geotecnologias em Ciência do Solo). Envolvido em ensino e pesquisa no uso de geotecnologias, sensoriamento remoto, geoprocessamento, levantamento e mapeamento de solos, mapeamento digital de solos, agricultura de precisão, planejamento do uso da terra, mapeamento de solos, grupos de manejo e ambientes de produção.

José Coelho de Araújo Filho, EMBRAPA Solos, Recife - PE

Possui graduação em Agronomia pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (1983); Mestrado em Agronomia - Ciência do Solo pela Universidade Federal Rural de Pernambuco (1992); Doutorado em Ciências - área de concentração: Geoquímica e Geotectônica - pela Universidade de São Paulo (2003); e Pós-Doutorado pela Universidade Técnica de Berlim - Alemanha (2009). Atualmente é revisor da - Revista Brasileira de Ciência do Solo, PAB, Agriambi, Engenharia Sanitária e Ambiental e pesquisador em ciência do solo (Pedologia) na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Tem experiência na área de Agronomia, com ênfase em Gênese, Morfologia e Classificação de Solos, atuando principalmente nos seguintes temas: Zoneamentos Agroecológicos, levantamento de solos, diagnóstico ambiental e classificação de terra para irrigação. Tem realizado pesquisas sobre a coesão em solos dos Tabuleiros Costeiros assim como sobre cimentações pedogenéticas.

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