Development of calibration equations for prediction of soil organic matter (SOM) content and quality using NIR spectroscopy in the area of Boskovice furrow (Malá Haná) and Drahanská vrchovina Highlands

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F62156489%3A43210%2F23%3A43924640" target="_blank" >RIV/62156489:43210/23:43924640 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/60460709:41210/23:97674 RIV/00027006:_____/23:10176784

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Vývoj kalibračních rovnic k predikci obsahu a kvality půdní organické hmoty (SOM) pomocí NIR spektroskopie v půdách v oblasti Boskovické brázdy (Malé Hané) a Drahanské vrchoviny

Original language description

Ověřená technologie (OT) představuje rychlé a přesné analytické postupy stanovení obsahu a kvality půdní organické hmoty (obsah půdního organického uhlíku /SOC/, humusových látek /HL/, huminových kyselin /HK/, fulvokyselin /FK/ a barevného kvocientu /Q4/6/), v suchých a přesátých vzorcích (2 mm) půd blízkou infračervenou spektroskopií (NIRS). Jedná se o půdy v oblasti Boskovické brázdy a Drahanské vrchoviny s různým způsobem využití /orná půda, travní prosty, sady apod./ a o různé typy půd /černozem, hnědozem, kambizem/. Sledované parametry SOC, HL, HK, FK a Q4/6 byly stanoveny klasickou metodou a dále byly měřeny spektra NIR spektroskopií. Vývoj kalibračních rovnic byl proveden metodami vícerozměrných regresních kalibrací: regrese hlavních komponent /PCR/, regrese částečných nejmenších čtverců /PLSR/ a modifikovaná PLSR /MPLSR/. Hodnoty koeficientů determinace (R2) kalibračního souboru se pohybují od 0,89 do 0,96. Hodnoty R2 validačního souboru se pohybují u parametrů kvality půdy od 0,79 do 0,92. Pro analýzu pomocí NIR spektroskopie je zapotřebí malé množství vzorku půdy (cca 5-10 g). Měření je nejen velmi rychlé (stanovení vzorku trvá cca 2-5 minut), ale i dostatečně přesné. Regresním modelování s využitím moderních statistických vícerozměrných metod (PLSR, MPLSR apod.) lze stanovit různé složky (parametry) analyzovaného materiálu (půdy) pouze z jednoho měření vzorku. Metoda NIRS je šetrná k přírodnímu (životnímu) prostředí, dále je nákladově efektivní a má reálné předpoklady se prosadit v precizním zemědělství (Zemědělství 4.0) zejména s ohledem na rychlost stanovení, přesnost i ekologickou nezávadnost měření. Technologie je určena pro zemědělské podniky, laboratoře a dále uživatelům v zemědělském výzkumu (včetně vysokých škol) a ve státních institucích.

Czech name

Vývoj kalibračních rovnic k predikci obsahu a kvality půdní organické hmoty (SOM) pomocí NIR spektroskopie v půdách v oblasti Boskovické brázdy (Malé Hané) a Drahanské vrchoviny

Czech description

Ověřená technologie (OT) představuje rychlé a přesné analytické postupy stanovení obsahu a kvality půdní organické hmoty (obsah půdního organického uhlíku /SOC/, humusových látek /HL/, huminových kyselin /HK/, fulvokyselin /FK/ a barevného kvocientu /Q4/6/), v suchých a přesátých vzorcích (2 mm) půd blízkou infračervenou spektroskopií (NIRS). Jedná se o půdy v oblasti Boskovické brázdy a Drahanské vrchoviny s různým způsobem využití /orná půda, travní prosty, sady apod./ a o různé typy půd /černozem, hnědozem, kambizem/. Sledované parametry SOC, HL, HK, FK a Q4/6 byly stanoveny klasickou metodou a dále byly měřeny spektra NIR spektroskopií. Vývoj kalibračních rovnic byl proveden metodami vícerozměrných regresních kalibrací: regrese hlavních komponent /PCR/, regrese částečných nejmenších čtverců /PLSR/ a modifikovaná PLSR /MPLSR/. Hodnoty koeficientů determinace (R2) kalibračního souboru se pohybují od 0,89 do 0,96. Hodnoty R2 validačního souboru se pohybují u parametrů kvality půdy od 0,79 do 0,92. Pro analýzu pomocí NIR spektroskopie je zapotřebí malé množství vzorku půdy (cca 5-10 g). Měření je nejen velmi rychlé (stanovení vzorku trvá cca 2-5 minut), ale i dostatečně přesné. Regresním modelování s využitím moderních statistických vícerozměrných metod (PLSR, MPLSR apod.) lze stanovit různé složky (parametry) analyzovaného materiálu (půdy) pouze z jednoho měření vzorku. Metoda NIRS je šetrná k přírodnímu (životnímu) prostředí, dále je nákladově efektivní a má reálné předpoklady se prosadit v precizním zemědělství (Zemědělství 4.0) zejména s ohledem na rychlost stanovení, přesnost i ekologickou nezávadnost měření. Technologie je určena pro zemědělské podniky, laboratoře a dále uživatelům v zemědělském výzkumu (včetně vysokých škol) a ve státních institucích.

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

40101 - Agriculture

Project

<a href="/en/project/QK21010124" target="_blank" >QK21010124: Soil organic matter - evaluating of quality parameters</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2023

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

VÚRV-OT-8/2023

Numerical identification

8/2023

Technical parameters

Smlouva o uplatnění technologie byla uzavřena se společností AGROSPOL, agrární družstvo, IČO 49447564 v listopadu 2023.

Economical parameters

Z ekonomického pohledu je přínosem NIR spektroskopie efektivnost a rychlost prováděných měření při výrazném snížení ceny analýzy jednoho vzorku na spotřební materiál. Rentabilita metody NIRS je pak tím vyšší, čím náročnější a dražší je referenční metoda laboratorního stanovení, zvláště pokud budou měřeny velké série vzorků. Pro porovnání celkové ceny rozboru vzorků půdy pomocí referenčních metod v rozsahu výše uvedených parametrů, byly použity údaje fy Laboratoř MORAVA s.r.o., která dané parametry stanovuje. Cena jednoho takového stanovení v rozsahu pěti parametrů obsah SOC, HL, HK, FK a Q4/6 včetně přípravy vzorku (homogenizace) a mletím (přeséváním) činí s DPH (21 %) přibližně 950–1050 Kč. Při kalkulaci ceny stanovení shodného počtu parametrů metodou NIRS, provedeného ve VÚRV, v.v.i. byla zjištěna cena s DPH cca 320–350 Kč. To v porovnání s referenční laboratorní metodou představuje snížení nákladů na provedení rozboru ve výši cca 66−68 %.

Application category by cost

—

Owner IČO

62156489

Owner name

Mendelova univerzita v Brně

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

N - Využití výsledku jiným subjektem je možné bez nabytí licence (výsledek není licencován)

Licence fee requirement

—

Web page

—