Determinação direta de fósforo disponível em solos utilizando laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS)

dc.contributor.advisor1Pereira Filho, Edenir Rodrigues
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3394181280355442
dc.contributor.authorLima Filho, Mauro Henrique de
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0649516139990288
dc.contributor.refereeRodella, Arnaldo Antonio
dc.contributor.refereeNóbrega, Joaquim de Araújo
dc.contributor.refereePereira Filho, Edenir Rodrigues
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3014901463394818
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8833989058164529
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3394181280355442
dc.date.accessioned2026-04-24T17:53:44Z
dc.date.issued2026-02-26
dc.description.abstractPhosphorus is a vital element for sustaining life as we know it, being a constituent of nucleic acids, ATP, and cell membranes. Its proper availability in the soil is essential to achieving optimal crop yields, establishing it as a highly relevant macronutrient. Considering the advances in LIBS in recent decades, especially in soil analysis, this study aimed to explore methodologies to enable the quantification of this analyte in soil matrices. This work investigated the application of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) as an alternative to conventional chemical analysis for determining plant-available phosphorus in agricultural soils. Regression and classification models were developed using the AGLIBS 2.0 instrumentation from Agrorobótica to quantify and classify extractable phosphorus content directly in solid soil samples. A total of 393 samples were collected from the states of Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, and Goiás, prepared as pressed pellets for spectral acquisition. The LIBS data were correlated with results from the standard Mehlich-1 extraction method using ICP OES, which served as reference for model calibration and validation. Multivariate calibrations (MLR, PLS, PCR) outperformed univariate models, with validation standard errors around 19 mg/dm³. Classification approaches (KNN, SIMCA, and PLS-DA) achieved over 70% accuracy in discriminating agronomic phosphorus classes. Despite instrumental limitations and challenges in correlating LIBS signals to phosphorus availability, results suggest the technique’s potential as a complementary or alternative analytical tool for agronomic analysis. It presents advantages such as reduced chemical waste and faster analytical throughput.eng
dc.description.resumoO fósforo é um elemento vital para manutenção da vida como conhecemos; constituinte dos ácidos nucleicos, do ATP e das membranas celulares. Sua disponibilidade adequada no solo é determinante para níveis ótimos de produtividade na safra, estabelecendo-se como um macronutriente de alta relevância. Tendo em vista os avanços da LIBS nas últimas décadas, especialmente no campo da análise de solos, observou-se espaço para estudar métodos de viabilizar a quantificação deste analito na matriz de solo. O presente trabalho investigou a aplicação da espectroscopia de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) como alternativa à análise química convencional para determinação de fósforo disponível em solos agrícolas. Para isto, desenvolveram-se modelos de regressão e classificação, utilizando-se a instrumentação AGLIBS 2.0, da empresa Agrorobótica, para quantificar e classificar, o teor de fósforo extraível de solos diretamente em amostras sólidas. Foram utilizadas 393 amostras coletadas nos estados do Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais e Goiás, com preparo por prensagem em pastilhas e aquisição espectral em LIBS. Paralelamente, os dados foram correlacionados com resultados obtidos pelo método de extração Mehlich-1 e P determinado por ICP OES, servindo como referência para calibração e validação. As calibrações multivariadas (MLR, PLS, PCR) demonstraram desempenho superior ao univariado, com erros padrão de validação próximos a 19 mg/dm³. Além disso, abordagens de classificação (KNN, SIMCA e PLS-DA) atingiram acurácia superior a 70% para discriminação de classes agronômicas de fósforo. Apesar de limitações instrumentais e desafios inerentes à correlação entre sinal LIBS e o teor de fósforo disponível, os resultados indicam o potencial da técnica como ferramenta analítica complementar ou substitutiva em análises agronômicas. Tal abordagem apresenta vantagens como menor geração de resíduos e maior frequência analítica.
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationLIMA FILHO, Mauro Henrique de. Determinação direta de fósforo disponível em solos utilizando laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). 2026. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23983.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23983
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação Profissional em Química - PPGPQ
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
dc.subjectfósforo disponível
dc.subjectLIBS
dc.subjectanálise de solos
dc.subjectquimiometria
dc.subjectagricultura de precisão
dc.subjectavailable phosphoruseng
dc.subjectsoil analysiseng
dc.subjectchemometricseng
dc.subjectprecision agricultureeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::CIENCIA DO SOLO::QUIMICA DO SOLO
dc.subject.ods2. Fome Zero e Agricultura Sustentável
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.ods12. Consumo e Produção Responsáveis
dc.titleDeterminação direta de fósforo disponível em solos utilizando laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS)
dc.title.alternativeDirect determination of available phosphorus in soils using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS)eng
dc.typeDissertação

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