การตรวจสอบความใช้ได้ของเทคนิคเนียร์อินฟราเรดในการทำนายค่าวิเคราะห์ปริมาณอินทรียวัตถุในดิน กรณีศึกษา : ปัจจัยด้านปริมาณอนุภาคดินเหนียวของดินในประเทศไทย

บทคัดย่อ

การตรวจสอบความใช้ได้ของเทคนิคเนียร์อินฟราเรดในการทำนายค่าวิเคราะห์ปริมาณอินทรียวัตถุในดินเมื่อเทียบกับการวิเคราะห์ด้วยวิธีไดโครเมตออกซิเดชันด้วยการแปลงข้อมูลสเปกตรัมเนียร์อินฟราเรดและสร้างสมการคาลิเบรชันด้วย OPUS Quant 2 Software ใช้กลุ่มตัวอย่างดินจากพื้นที่ต่างๆ ทั่วประเทศไทย และใช้ปัจจัยด้านปริมาณอนุภาคดินเหนียวเป็นเกณฑ์ในการสร้างสมการวิเคราะห์กลุ่มตัวอย่างดินที่ศึกษาจำนวน 7,433 ตัวอย่างด้วยวิธีการทางเคมี (ไดโครเมตออกซิเดชัน) เปรียบเทียบกับการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคเนียร์อินฟราเรดด้วยเทคนิคการสะท้อนกลับแบบแพร่กระจาย ตัวอย่างดินถูกสแกนที่ย่านช่วงคลื่น 4000-9000 cm-1 เก็บสเปกตรัมในรูปของลอการิทึมของการสะท้อน (log (1/R)) ผลการศึกษา พบว่า 1) กลุ่มตัวอย่างดินทั้งหมดที่ไม่มีการแยกปริมาณของอนุภาคดินเหนียว ได้สมการคาลิเบรชันที่มีค่าสัมประสิทธิ์ของการพิจารณา (coefficient of determination, R2) เท่ากับ 57.06, ค่าเฉลี่ยกำลังสองของการสร้างสมการ (Root mean square of the Equation, RMSEE) เท่ากับ 0.666% และ RPD เท่ากับ 1.53% เมื่อตรวจสอบความใช้ได้ของสมการด้วย cross validation ได้สมการ validation ที่มีค่า R2 เท่ากับ 49.67, RMSECV เท่ากับ 0.72%, RPD เท่ากับ 1.41% และ Bias เท่ากับ 0.00355% โดยสมการคาลิเบรชันครอบคลุมปริมาณอินทรียวัตถุ 0.05%-5.60% 2) กลุ่มตัวอย่างที่มีปริมาณอนุภาคดินเหนียว (% clay) น้อยกว่า 20% ได้สมการคาลิเบรชันมีค่า R2 เท่ากับ 72.39, RMSEE เท่ากับ 0.497% และ RPD เท่ากับ 1.90% และสมการ validation มีค่า R2 เท่ากับ 68.49, RMSECV เท่ากับ 0.531%, RPD เท่ากับ 1.78% และ Bias เท่ากับ 0.00351% ครอบคลุมปริมาณอินทรียวัตถุเท่ากับ 0.05%-4.40% 3) กลุ่มตัวอย่างที่มีปริมาณของอนุภาคดินเหนียว 20-40% ได้สมการคาลิเบรชันมีค่า R2 เท่ากับ 75.27, RMSEE เท่ากับ 0.429% และ RPD เท่ากับ 2.01% และสมการ validation มีค่า R2 เท่ากับ 71.30, RMSECV เท่ากับ 0.461%, RPD เท่ากับ 1.87% และ Bias เท่ากับ -0.0092% ครอบคลุมปริมาณอินทรียวัตถุเท่ากับ 0.10%-5.60% 4) กลุ่มตัวอย่างที่มีปริมาณของอนุภาคดินเหนียว 40-60% ได้สมการคาลิเบรชันมีค่า R2 เท่ากับ 76.56, RMSEE เท่ากับ 0.468% และ RPD เท่ากับ 2.07% และสมการ validation ที่มีค่า R2 เท่ากับ 72.16, RMSECV เท่ากับ 0.507%, RPD เท่ากับ 1.9% และ Bias เท่ากับ 0.00673% ครอบคลุมปริมาณอินทรียวัตถุเท่ากับ 0.10%-4.90% 5) กลุ่มตัวอย่างที่มีปริมาณของอนุภาคดินเหนียวมากกว่า 60% ได้สมการคาลิเบรชันมีค่า R2 เท่ากับ 86.14, RMSEE เท่ากับ 0.339% และ RPD เท่ากับ 2.69% และสมการ validation ที่มีค่า R2 เท่ากับ 80.08, RMSECV เท่ากับ 0.397%, RPD เท่ากับ 2.24% และ Bias เท่ากับ -0.0142% ครอบคลุมช่วงปริมาณอินทรียวัตถุเท่ากับ 0.6%-4.8% การตรวจสอบความใช้ได้ของเทคนิคเนียร์อินฟราเรดในการทำนายค่าวิเคราะห์ปริมาณอินทรียวัตถุในดิน โดยใช้กลุ่มตัวอย่าง test set คือกลุ่มตัวอย่างดินเหนียวภาคกลาง และกลุ่มตัวอย่างที่ไม่มีค่าวิเคราะห์ปริมาณอนุภาคดินเหนียว พบว่าให้ผลน่าพอใจ โดยการเลือกใช้สมการให้ตรงตามเงื่อนไข จะให้ประสิทธิภาพการทำนายสูงสุด สำหรับการทดสอบความถูกต้องและแม่นยำ พบว่า สมการสามารถทำนายปริมาณอินทรียวัตถุในดินของตัวอย่างดินควบคุมภายในชุดดินกุลาร้องไห้ (Ki-IRM) และชุดดินลพบุรี (Lb-IRM) ได้ โดยมีค่าเฉลี่ยของการทำนายอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้และมีเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนต่ำ แต่ตัวอย่างควบคุมภายในชุดดินกุลาร้องไห้ ไม่ผ่านเกณฑ์การทดสอบความเที่ยงตามมาตรฐาน AOAC ในขณะที่ตัวอย่างควบคุมชุดดินลพบุรี ผ่านเกณฑ์การทดสอบความเที่ยงตามมาตรฐาน AOAC ผลการศึกษาพบว่าการวิเคราะห์ปริมาณอินทรียวัตถุในดินด้วยเทคนิคเนียร์อินฟราเรดและวิธีไดโครเมตสามารถใช้ทดแทนหรือร่วมกันได้ในห้องปฎิบัติการ แต่ควรมีการเลือกใช้สมการที่มีการแบ่งแยกเนื้อดิน เนื่องจากให้ค่าการทำนายที่มีความแม่นยำมากกว่าสมการรวมเนื้อดิน และควรศึกษาเพิ่มเติมสำหรับปัจจัยอื่น เพื่อพัฒนาเทคนิคดังกล่าวให้ได้สมการที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น คำสำคัญ ปริมาณอินทรียวัตถุในดิน, ไดโครเมตออกซิเดชัน, เนียร์อินฟราเรด, ปริมาณอนุภาคดินเหนียว, การตรวจสอบความใช้ได้

คำสำคัญ