Determination of organic carbon and nitrogen in particulate organic matter and particle size fractions of Brookston clay loam soil using infrared spectroscopy

La présente étude visait à déterminer si les modèles fondés sur la spectroscopie infrarouge peuvent servir à estimer la teneur en carbone organique (C), la teneur en azote total (N) et le rapport de C:N dans les particules organiques (POM) ainsi que la fraction granulométrique des particules dans des échantillons prélevés dans un loam argileux Brookston. Le modèle POM a été conçu à partir de 165 échantillons, et les modèles de fraction granulométrique sont fondés sur 221 échantillons. La teneur en carbone organique du sol et en azote total des POM et des fractions granulométriques (sable, 2 000-53 µm; limon, 53-2 µm; argile, <2 µm) ont été déterminées par des techniques de combustion sèche. Des échantillons de sol en vrac ont été balayés de 4 000 à 400 cm-1 pour le spectre infrarouge moyen (MIR) et de 8 000 à 4 000 cm-1 pour le spectre proche infrarouge (NIR). On a utilisé la procédure d’analyse de régression partielle par les moindres carrés (PLSR) et de validation croisée de type « leave-one-out » pour étalonner et valider les modèles. La teneur en C organique et en N et le rapport de C:N des POM ont été établis avec exactitude par les modèles MIR et NIR-PLSR (R² cal = 0,84-0,92; R² val = 0,78-0,87). Les projections de la teneur en C organique dans les fractions granulométriques de sol étaient également très satisfaisantes pour l’étalonnage des modèles (R² cal = 0,84-0,94 pour le MIR et R² cal = 0,86-0,92 pour le modèle NIR) et la validation des modèles (R² val = 0,79-0,94 pour le MIR et R² cal = 0,84-0,91 pour le NIR). Les projections des modèles MIR et NIR-PLSR de la teneur en N et du rapport de C:N des fractions de sable et d’argile étaient également satisfaisantes (R² cal = 0,73-0,88; R² val = 0,67-0,85). Toutefois, les projections de la teneur en N et du rapport de C:N dans la fraction de limon concordaient moins bien (R² cal = 0,23-0,55; R² val = 0,20-0,40). Les résultats indiquent que les modèles MIR et NIR peuvent être utilisés comme des méthodes de remplacement pour estimer la teneur en C organique et en N total des POM et des fractions granulométriques des échantillons de sol. Cependant, le modèle NIR arrive à de meilleurs résultats que le modèle MIR dans l’estimation du C organique et du N des POM et des fractions de sable, par contre le modèle MIR performe mieux que le modèle NIR dans l’estimation du C organique dans les fractions de limon et d’argile et d’azote dans les fractions d’argile