Zmiany widm w bliskiej podczerwieni (NIR) w poziomach organicznych pod drzewostanami bukowymi i świerkowymi

• Autorzy: Chodak M.

Warianty tytułu

EN

Near infrared spectra of organic layers under spruce and beech stands

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metody spektralne wykorzystujące różne zakresy promieniowania elektromagnetycznego mogą być stosowane do badania jakości materii organicznej gleb. Celem niniejszej pracy było porównanie widm NIR materiału organicznego o różnym stopniu rozkładu pochodzącego z poziomów organicznych gleb leśnych pod drzewostanami bukowymi, świerkowymi i mieszanymi oraz próba powiązania obserwowanych zmian spektralnych z przemianami chemicznymi materii organicznej. Porównane zostały drugie pochodne zarejestrowanych widm. Widma NIR zmieniały się stopniowo w poziomach organicznych wraz z głębokością. Wartości absorbancji względnej pików przypisywanych określonym strukturom odzwierciedlały przypuszczalnie zmiany w ilości tych struktur w poszczególnych poziomach próchnicy nadkładowej oraz wskazywały na różnice pomiędzy poszczególnymi drzewostanami wynikające prawdopodobnie z różnic w składzie chemicznym ściółki. Analiza widm wykazała wzrost absorbancji pików 2320 nm i 2360 nm wskazujący na wzrost ilości struktur alifatycznych w poziomach organicznych. Wartości absorbancji względnej pików 1680, 2140 i 2170 nm, przypisywane strukturom aromatycznym, spadały wraz z głębokością, wskazując na spadek ilości tych struktur w poziomach organicznych wraz z głębokością. Stwierdzono, że wykalibrowanie widm NIR przy użyciu standardowych metod analitycznych (tj. powiązanie kształtu widma NIR z zawartością określonych substancji lub struktur oznaczoną z wykorzystaniem innych metod) może pozwolić na zastosowanie spektroskopii NIR do ilościowego badania przemian struktur chemicznych materii organicznej w procesie humifikacji

EN

Spectral methods utilizing different ranges of electromagnetic radiation may be applied to study soil organic matter quality. The objective of this study was to compare near infrared (NIR) spectra of organic layers under beech, spruce and mixed forest stands and to assign the observed spectral changes to chemical alterations of organic matter. Compared were second derivatives of the NIR spectra. The NIR spectra changed gradually in organic layers. The changes of intensities of the peaks, which may be assigned to certain chemical structures, reflected the changes in abundance of these structures and indicated differences among the studied stands resulting probably from different chemical composition of organic matter under different stands. The analysis of spectra indicated an increase of relative absorbance of the peaks at 2320 nm and 2360 nm within organic horizons, suggesting an increase of aliphatic compounds. On the contrary, the relative absorbance of the peaks at 1680 nm, 2140 nm and 2170 nm decreased within the organic horizons suggesting relative decrease of aromatic structures with depth. It was concluded that calibration of NIR spectra with standard chemical methods might enable application of NIR spectroscopy for quantitative assessment of chemical changes of soil organic matter during humification process

Słowa kluczowe

PL

metody spektralne; gleby; materia organiczna

EN

spectral methods; soils; organic matter

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Inżynieria Środowiska / Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 11, z. 1
• Strony: 79--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chodak M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska

Bibliografia

• [1] Ben-Dor E., Banin A.: Near infrared analysis (NIR) as a method to simultaneously evaluate spectral featureless constituents in soils. Soil Science, 159, 1995, 259–270
• [2] Ben-Dor E., Inbar Y., Chen Y.: The reflectance of organic matter in the visible near-infrared and short wave infrared region (400–2500 nm) during a controlled decomposition process. Remote Sensing of Environment, 61, 1997, 1–15
• [3] Curran P.J., Dungan J.L., Macler B.A., Plummer S.E., Peterson D.L.: Reflectance spectroscopy of fresh whole leaves for the estimation of chemical concentration. Remote Sensing of Environment, 39, 1992, 153–166
• [4] Davis A.M.C.: Derivative? What do you mean “Derivative”? NIR News, 4, 1993, 10–11
• [5] Gillon D., Houssard C., Joffre R.: Using near-infrared reflectance spectroscopy to predict carbon, nitrogen and phosphorus content in heterogeneous plant material. Oecologia, 118, 1999, 173–182
• [6] Haberhauer G., Rafferty B., Strebl F., Gerzabek M.H.: Comparison of forest litter derived from three different sites at various decompositional stages using FTIR spectroscopy. Geoderma, 83, 1998, 331–342
• [7] Kogel-Knaber I., Zech W., Hatcher P.G.: Chemical composition of the organic matter in forest soils: The humus layer. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 151, 1988, 331–340
• [8] Natscher L., Schwertmann U.: Proton buffering in organic horizons of acid forest soils. Geoderma, 48, 1991, 93–106
• [9] NMELF (Niedersachsisches Ministerium fur Ernährung, Landwirtschaft und Forsten): Waldentwicklung Solling. Fachgutachten, 1996
• [10] Osborne B.G., Fearn T.: Near infrared spectroscopy in food analysis. Essex, Longman Scientific and Technical 1986
• [11] Systematyka gleb Polski. Roczniki Gleboznawcze, 40, 1989
• [12] Rode M.W.: The interaction between organic layer and forest growth and forest development on former heathland. Forest Ecology and Management, 114, 1999, 117–127
• [13] Seybold C.A., Mausbach M.J., Karlen D.L., Rogers, H.H.: Quantification of soil quality. [w:] Lal R., Kimble J.M, Follett R.F. Stewart B.A. (red.), Soil Processes and the Carbon Cycle, Boca Raton, CRC Press 1997, 387–404
• [14] Sikora L.J., Yakowchenko V., Cambardella C.A., Doran J.W.: Assessing soil quality by testing organic matter. [w:] Soil Organic Matter: Analysis and Interpretation, SSSA Special Publications 46, 1996, 41–50
• [15] Stevenson F.J.: Humus Chemistry: Genesis, Composition, Reactions. New York, John Wiley & Sons 1982
• [16] Tate R.L.: Soil Microbiology. 2nd edition. New York, John Wileys & Sons 2000
• [17] Workman J. Jr.: A brief review of the near infrared measurement technique. NIR News, 4, 1993, 8–16