Estimate of carbon stock in the soil via diffuse reflectance spectroscopy (vis/nir) air and orbital remote sensing

• Published in: Caatinga 2023-09, Vol.36 (3), p.675-689
• Main Authors: Faria, Ohana C. O., Torres, Gilmar N., Raimo, Luis A. D. L. Di, Couto, Eduardo G.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: AGRICULTURE, DAIRY & ANIMAL SCIENCE; AGRONOMY; FISHERIES; FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY; FORESTRY; VETERINARY SCIENCES
• ISSN: 0100-316X; 1983-2125; 1983-2125
• DOI: 10.1590/1983-21252023v36n320rc

ABSTRACT Current procedures for determining soil organic carbon (SOC) content are costly, time-consuming, and generate polluting chemical waste. Therefore, developing new protocols using aerial and orbital remote sensing and diffuse reflectance spectroscopy (DRS) for digitally mapping the stock of soil organic carbon (CS) is essential for promoting actions of research and monitoring SOC in Brazilian soils. Given this, three areas of commercial plots in the region of the Middle North of Mato Grosso were studied, where sampling was carried out for the determination of SOC in the layer from 0 to 30 cm, evaluated by the dry combustion method and estimated through DRS in the visible to near -infrared region - Vis-NIR-SWIR/350-2500 nm). To obtain the images by aerial remote sensing, the Carcará II® Unmanned Aerial Vehicle was used, with a MicaSense® multispectral camera (RGB + NIR + RedEdge) attached. The orbital sensors used were the Sentinel 2® and Planet® satellites. This study showed that soil carbon stock values could be predicted using different modeling approaches based on field and laboratory spectral measurements. Predictive models to estimate SOC can be established using remote and near sensing, thus allowing a better understanding of spatial patterns of SOC in crop fields. RESUMO Os procedimentos atuais de determinação do conteúdo de carbono orgânico do solo (COS) são onerosos, demorados e geram resíduos químicos poluentes. Por isso, o desenvolvimento de novos protocolos utilizando o sensoriamento remoto aéreo, orbital e a espectroscopia de refletância difusa (ERD) para o mapeamento digital do estoque de carbono orgânico do solo (EC) são imprescindíveis para o fomento de ações de pesquisa e monitoramento do COS nos solos brasileiros. Diante disso, foram estudadas três áreas de talhões comerciais na região do Meio Norte de Mato Grosso onde realizou-se a amostragem para a determinação de COS na camada de 0 a 30 cm, avaliado pelo método de combustão via seca e estimado através da ERD na região do visível ao infravermelho-próximo - Vis-NIR-SWIR/350-2500 nm) . Para obtenção das imagens por sensoriamento remoto aéreo, foi utilizado o Veículo Aéreo Não Tripulado Carcará II®, com uma câmera multiespectal (RGB + NIR + RedEdge) da marca MicaSense® acoplada. Os sensores orbitais utilizados foram o satélite Sentinel 2® e Planet®. Este estudo mostrou que os valores do estoque de carbono do solo podem ser preditos usando diferentes abordagens de modelagem com base