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Quantification and characterization of pedogenetic maghemite and digital soil mapping using magnetic measurements
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Ciência do Solo
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
A maghemita (Mh) é mineral ferrimagnético e por isso, pode ser utilizada como estratificador ambiental. Este estudo objetivou comparar diferentes métodos para quantificação de Mh em solos, caracterizar a Mh de solos desenvolvidos sobre diferentes materiais de origem, e avaliar a eficiência de sensores próximos (magnetômetro e fluorescência portátil de raios-X -pXRF) como suporte ao mapeamento digital de Latossolos em área com material de origem variável. Na primeira parte do estudo, a quantificação de Mh foi realizada a partir de quatro métodos: (1) área das reflexões obtidas por difratometria de raios-X (DRX) (método padrão); (2) refinamento Rietveld; (3) dissolução seletiva com H 2SO4 e; (4) com base na suscetibilidade magnética (χ). A caracterização da Mh foi realizada a partir das curvas de histerese e dos parâmetros cristalográficos. Os métodos baseados na dissolução com H2SO4 superestimaram o conteúdo de Mh em relação ao método padrão (DRX), já os teores de Mh por χ e refinamento Rietveld foram mais próximos aos obtidos por DRX. Independentemente do material de origem, as partículas de Mh apresentam simples domínio, entretanto podem adquirir características de multidomínio devido à substituição isomórfica e à agregação com hematita. Na segunda parte do estudo, 39 solos foram classificados, amostrados e analisados por pXRF e χ. Para cada local foram obtidos os valores dos modelos digitais de terreno (MDT). Através dos "boxplots" foram identificadas as melhores variáveis para distinguir as classes de solo, que foram mapeadas usando lógica fuzzy. O modelo de regressão linear múltipla foi usado para predizer o conteúdo de areia e argila e os MDTs, os elementos químicos obtidos por pXRF e a χ foram utilizados como variáveis preditivas. Os MDTs não foram capazes de distinguir a maioria dos Latossolos, enquanto os dados de χ juntamente com SiO2 e Fe avaliados por pXRF, auxiliaram na predição das classes de solo. Para o teor de areia e argila, as variáveis obtidas com pXRF mostraram maior capacidade de predição do que os adquiridos com MDT e χ, demonstrando seu o potencial como suporte ao mapeamento digital de solos.
Abstract
Maghemite (Mh) is a ferrimagnetic mineral, so it can be used as an environmental tracer. This study aimed to compare the various methods for quantification of Mh in soils, as well as to characterize Mh of soils developed on different parent materials; and to evaluate the efficiency of proximal sensors (magnetometer and portable X-ray fluorescence -pXRF) as support for the digital mapping in the separation of Oxisols in an area with variable geology. In the first part of the study, the quantification of Mh was performed from four methods: (1) area of the reflections obtained by X-ray diffraction (XRD) (standard method); (2) Rietveld refinement; (3) selective dissolution with H2 SO4 and; (4) based on magnetic susceptibility (χ). The characterization of pedogenic Mh was performed from hysteresis sloops and crystallographic parameters. The dissolution-based methods with H 2SO4 overestimated the Mh content over the standard method based on XRD, whereas Mh values estimated by χ and Rietveld refinement were closer to those obtained by the standard method. Independently of the material of origin, the particles of Mh have simple domain, however they can acquire multidomain characteristics due to the isomorphic substitution and the hematite aggregation. In the second part of the study, 39 soils profiles were classified and analyzed by pXRF and magnetometer (χ). For each sampling site, the values of the digital terrain models (DTMs) were also obtained. Through the visual analysis, the boxplots were used to identify the best variables to distinguish the soil classes, which were further mapped using fuzzy logic and later validated. The multiple linear model were used to predict the sand and clay content. The DTMs, the elements obtained by pXRF and the χ were used as predictive variables. The DTMs were not able to distinguish most of the Oxisols in the study area, while the magnetic susceptibility data, together with SiO 2 and Fe evaluated by pXRF, aided in the prediction of soil classes. To estimate the sand and clay content, the variables obtained with pXRF showed greater predictability than those obtained with DTM and χ, demonstrating the potential of such proximal sensor as support for digital soil mapping.
Descrição
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Citação
POGGERE, G. C. Quantification and characterization of pedogenetic maghemite and digital soil mapping using magnetic measurements. 2018. 114 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.