Analysis of soil organic matter in tropical soils with near-infrared spectroscopy (NIRS) and chemometrics

Abstract

The objective of this study was to predict the concentration of soil organic matter (SOM) in tropical soils using near-infrared spectroscopy (NIRS) for samples measured within a polyethylene bag and without a bag. One hundred and fifty six soil samples from the humid tropics of Tabasco, Mexico with contrasting chemical characteristics were selected. The samples were dried, ground, and sieved through 2 mm and 5 mm screens, and their SOM contents were determined using the Walkley-Black method. The soil samples were packed in polyethylene bags, and SOM was measured directly with and without a bag using a quartz probe (FOSS 5000 model of NIRsystems, DK-3400 Hillerod,Denmark) for a range from 1100 to 2000 nm to obtain a prediction model of SOM. The model for determining SOM for bagged samples had good fit and explained 88% of the variation (0 to 10, 2% of SOM of samples). The model for determining SOM for bag-less samples was not efficient for predicting independent samples and therefore was discarded. The analysis by NIRS was reliable, more rapid, and easier for the determination of SOM in soil samples measured through a plastic bag. El objetivo del presente trabajo fue predecir la concentracion de materia organica del suelo (MOS) de regiones tropicales mediante espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS), en muestras medidas dentro de una bolsa de polietileno y sin esta. Fueron seleccionadas 156 muestras de suelos del tropico humedo de Tabasco, Mexico, por sus caracteristicas quimicas contrastantes. Las muestras fueron secadas, molidas y tamizadas a traves de una malla de 5 y 2 mm y su concentracion de materia organica fue determinada por el metodo de Walkley Black. Las muestras de suelos se envasaron en bolsa Infrade polietileno y se midieron directamente con y sin bolsa con una sonda de cuarzo de un NIRS, modelo FOSS 5000 de NIRsystems, en un rango de 1.100 a 2.000 nm, para obtener un modelo de prediccion del contenido de MOS en muestras dentro de la bolsa y fuera de ella. El modelo para determinar la MOS en muestras dentro de la bolsa presento buen ajuste y explico el 88% de la variacion (0 a 10,2% de SOM). El modelo para materia organica para muestras fuera de la bolsa no resulto eficiente, para predecir muestras independientes, por lo que se descarto. El analisis por NIRS es confiable, mas rapido y sencillo en la determinacion de materia organica en muestras de suelo con bolsa.