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Título: Assessing and mapping the elemental composition of coffee leaves and fruits using portable X-ray fluorescence spectrometry
Título(s) alternativo(s): Avaliação e mapeamento da composição elementar de folhas e frutos de café utilizando espectrometria de fluorescência de raios-X portátil
Autor : Chivale, Jernimo Juvêncio
Lattes: https://lattes.cnpq.br/0227348729427315
Primeiro orientador: Ribeiro, Bruno Teixeira
Primeiro membro da banca: Silva, Sérgio Henrique Godinho
Segundo membro da banca: Rafael, Rogério Borguete Alves
Palavras-chave: Folhas de café
Sensor proximal
Agricultura inteligente
Coffee leaves
Proximal sensor
Smart agriculture
Data da publicação: 5-Dez-2024
Agência(s) de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Referência: CHIVALE, Jernimo Juvêncio. Assessing and mapping the elemental composition of coffee leaves and fruits using portable X-ray fluorescence spectrometry. 49 p. Dissertação (Mestrado em Ciências do Solo) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
Resumo: A análise foliar é fundamental para monitorar o estado nutricional das plantas, garantindo alta produtividade e qualidade. Tradicionalmente, essa análise é realizada por métodos de digestão úmida, que são demorados e exigem grandes quantidades de reagentes químicos. A espectrometria de fluorescência de raios X portátil (pXRF) tem mostrado alto desempenho na avaliação de materiais terrestres variados e apresenta potencial para caracterizar folhas e frutos de plantas. Este estudo parte da hipótese de que as medições de pXRF em folhas de café frescas e intactas podem contribuir para a avaliação do estado nutricional das plantas em comparação com métodos laboratoriais convencionais. E o objetivo do experimento foi verificar a sensibilidade do pXRF no monitoramento nutricional de plantas de café. O experimento foi conduzido em uma área de 67 hectares de café no distrito de Macaia, em Bom-Sucesso, Minas Gerais (MG), onde 35 pontos georreferenciados foram estabelecidos aleatoriamente. Em cada ponto, oito folhas diagnósticas foram coletadas e analisadas diretamente na superfície adaxial com um modelo pXRF Bruker S1 Titan operando no modo Geoexploration (tempo de 90 segundos). Após as análises in situ com pXRF, as amostras de cada ponto foram secas em estufa a 60 °C, moídas e reanalisadas por: i) pXRF Bruker S1 Titan no modo Geoexploration (90 segundos); ii) pXRF Bruker Tracer 5g com calibração para materiais vegetais; iii) ICP-OES após digestão ácida. Adicionalmente, frutos verdes e maduros dos mesmos pontos foram coletados, secos, moídos e analisados via pXRF Bruker S1 Titan e ICP-OES após digestão ácida. Os resultados mostraram que as medições de pXRF em amostras secas e moídas, utilizando os modelos Titan e Tracer, foram muito semelhantes ao método ICP-OES. Para K, Mg e S, as análises in situ com pXRF foram comparáveis aos demais métodos, embora as concentrações de P e Ca in situ tenham sido subestimadas. Nos micronutrientes, todos os métodos foram comparáveis, exceto para Zinco (Zn). O sensor pXRF foi capaz de diferenciar os frutos verdes dos maduros na análise de componentes principais (PCA) e apresentou forte correlação entre folhas e frutos verdes. Semelhanças foram observadas entre pXRF e ICP-OES em mapas de distribuição espacial da composição elementar.
Abstract: Foliar analysis is essential for monitoring the nutritional status of plants, ensuring high productivity and quality. Traditionally, this analysis is performed using wet digestion methods, which are time-consuming and require large amounts of chemical reagents. Portable X-ray fluorescence spectrometry (pXRF) has shown high performance in assessing various earth materials and holds the potential for characterizing plant leaves and fruits. This study hypothesizes that pXRF measurements on fresh and intact coffee leaves can contribute to assessing the nutritional status of plants compared to conventional laboratory methods. This experiment aimed to verify the sensitivity of pXRF in monitoring the nutritional status of coffee plants. The experiment was conducted in a 67-hectare coffee area in the Macaia district of Bom-Sucesso, Minas Gerais, where 35 georeferenced points were randomly established. At each point, eight diagnostic leaves were collected and directly analyzed on the adaxial surface using a pXRF Bruker S1 Titan model operating in Geoexploration mode (dwell time of 90 seconds). After in situ pXRF measurements, samples from each point were oven-dried at 60°C, ground, and re-analyzed using: i) pXRF Bruker S1 Titan in Geoexploration mode (90 seconds); ii) pXRF Bruker Tracer 5g calibrated for plant materials; iii) ICP-OES after acid digestion. Additionally, green and mature fruits from the same points were collected, oven- dried, ground, and analyzed via pXRF Bruker S1 Titan and ICP-OES after acid digestion. Results showed that pXRF measurements on oven-dried and ground samples using the Titan and Tracer models were similar to the ICP-OES method. For K, Mg, and S, in situ, pXRF measurements were comparable to other methods, although P and Ca concentrations in situ were underestimated. All methods were comparable for micronutrients except for Zinc (Zn). The pXRF sensor could differentiate green and mature fruits in principal component analyze (PCA) and showed a strong correlation between leaves and green fruits. Similarities were observed between pXRF and ICP-OES in spatial distribution maps of elemental composition.
metadata.teses.dc.description: Arquivo retido, a pedido do autor, até dezembro de 2025.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59729
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: eng
Aparece nas coleções:DAE - Administração - Mestrado (Dissertações)

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