Espectroscopía de infrarrojo cercano para la determinación de materia orgánica y nitrógeno total del suelo

Near infrared spectroscopy for the determination of organic matter and total nitrogen in soil

Los análisis del suelo son fundamentales para la toma de decisiones en agricultura. Estos análisis pueden ser obtenidos por técnicas no destructivas, rápidas y precisas como lo es la espectroscopía de infrarrojo cercano NIRS. El objetivo fue generar ecuaciones de predicción de la Materia Orgánica (MO) y Nitrógeno total (N total), mediante el uso de espectros del NIRS. Se procesaron 459 muestras de suelo por química húmeda y por NIRS y se utilizaron diversas transformaciones de datos analizadas por mínimos cuadrados parciales. En la selección se tuvieron en cuenta los valores del coeficiente de determinación (R²), de la raiz del error cuadrático medio de predicción (RMSEP) y la desviación residual predictiva (RPD). El mejor modelo para MO correspondió al modelo de aobsorbancia sin transformación (R²=0.90, RMSEP=0.29 y RPD=1.3) y para el nitrógeno total el mejor modelo fue la transformación de la 1^a derivada de Savitzky-Golay (R²=0.84, RMSEP=0.09 y RPD=2.5). Lo anterior indica que se pueden utilizar los valores de absorbancia de los espectros del NIRS para predecir los valores de MO y N del suelo, utilizando modelos de mínimos cuadrados parciales.

1. INTRODUCCIÓN

La materia orgánica (MO) del suelo se forma gracias a los residuos de animales y plantas en descomposición [20] y está relacionada con la retención de nutrientes y la formación de agregados del suelo, almacena elementos importantes y en ella se genera gran actividad microbiana [19,33]. El carbono orgánico es el principal componente de la MO, por lo que tienen una relación directa en su contenido [6]; por estas razones, la determinación del contenido de MO del suelo puede dar a conocer el estado de fertilidad [32]. Para saber el contenido de MO por química húmeda es necesario analizar primero el contenido de carbono orgánico CO, generalmente realizado por el método de Walkley y Black [9]. El Nitrógeno total se encuentra de forma orgánica e inorgánica y es uno de los elementos más importantes del suelo [11], además es uno de los nutrientes más limitantes para los cultivos y es un elemento muy dinámico en el suelo [1]. En la forma tradicional o química húmeda se determina por medio del método Kjeldahl.

Los análisis químicos son herramientas que permiten conocer el estado de fertilidad del suelo, sin embargo, son costosos, difíciles de realizar y toman mucho tiempo [5], además generan residuos químicos que pueden contaminar diferentes fuentes naturales. Por esto, se ha venido desarrollando e investigando en nuevas metodologías que permitan obtener resultados más fácilmente. La espectroscopía de infrarrojo cercano NIRS ha sido descrita por [17,22,10,23] como una buena alternativa en la agricultura de precisión para analizar las propiedades del suelo, siendo un método fácil, útil y de bajo costo.