Predicting Soil Organic Carbon and Total Nitrogen in the Russian Chernozem from Depth and Wireless Color Sensor Measurements


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Color sensor technologies offer opportunities for affordable and rapid assessment of soil organic carbon (SOC) and total nitrogen (TN) in the field, but the applicability of these technologies may vary by soil type. The objective of this study was to use an inexpensive color sensor to develop SOC and TN prediction models for the Russian Chernozem (Haplic Chernozem) in the Kursk region of Russia. Twenty-one dried soil samples were analyzed using a Nix Pro™ color sensor that is controlled through a mobile application and Bluetooth to collect CIEL*a*b* (darkness to lightness, green to red, and blue to yellow) color data. Eleven samples were randomly selected to be used to construct prediction models and the remaining ten samples were set aside for cross validation. The root mean squared error (RMSE) was calculated to determine each model’s prediction error. The data from the eleven soil samples were used to develop the natural log of SOC (lnSOC) and TN (lnTN) prediction models using depth, L*, a*, and b* for each sample as predictor variables in regression analyses. Resulting residual plots, root mean square errors (RMSE), mean squared prediction error (MSPE) and coefficients of determination (R2, adjusted R2) were used to assess model fit for each of the SOC and total N prediction models. Final models were fit using all soil samples, which included depth and color variables, for lnSOC (R2 = 0.987, Adj. R2 = 0.981, RMSE = 0.003, p-value < 0.001, MSPE = 0.182) and lnTN (R2 = 0.980 Adj. R2 = 0.972, RMSE = 0.004, p-value < 0.001, MSPE = 0.001). Additionally, final models were fit for all soil samples, which included only color variables, for lnSOC (R2 = 0.959 Adj. R2 = 0.949, RMSE = 0.007, p-value < 0.001, MSPE = 0.536) and lnTN (R2 = 0.912 Adj. R2 = 0.890, RMSE = 0.015, p-value < 0.001, MSPE = 0.001). The results suggest that soil color may be used for rapid assessment of SOC and TN in these agriculturally important soils.

Об авторах

E. Mikhailova

Department of Forestry and Environmental Conservation

Автор, ответственный за переписку.
Email: eleanam@clemson.edu
США, Clemson, SC, 29634

R. Stiglitz

Department of Forestry and Environmental Conservation

Email: eleanam@clemson.edu
США, Clemson, SC, 29634

C. Post

Department of Forestry and Environmental Conservation

Email: eleanam@clemson.edu
США, Clemson, SC, 29634

M. Schlautman

Department of Environmental Engineering and Earth Sciences

Email: eleanam@clemson.edu
США, Anderson, SC, 29625

J. Sharp

Department of Statistics

Email: eleanam@clemson.edu
США, Fort Collins, CO, 80523

P. Gerard

Department of Mathematical Sciences

Email: eleanam@clemson.edu
США, Clemson, SC, 29634

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2017

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».