Espectroscopia VIS/NIR da madeira de espécies de floresta de várzea da Amazônia

Abstract

Resumo: O objetivo desta pesquisa foi comparar o comportamento das características colorimétricas e dos espectros visíveis e no infravermelho próximo da madeira de quatro espécies, ocorrentes em floresta de várzea da Amazônia: Hevea spruceana, Hura crepitans, Ocotea cymbarum e Pseudobombax munguba. Para as análises colorimétricas e do espectro no infravermelho próximo, as leituras nas amostras foram obtidas de forma aleatória no plano anatômico transversal. Avaliou-se visualmente o comportamento espectral das amostras de madeira na região do visível e da região do infravermelho próximo. Nas análises estatísticas foram realizadas as comparações dos parâmetros colorimétricos, espectros no visível e no infravermelho da madeira das espécies de várzea. Utilizou-se também a análise dos classificadores k-NN, PLS-DA e SVM para verificar acurácia na discriminação das madeiras analisadas a partir dos dados do NIR. Além disso, foi determinado a densidade básica para as madeiras. Como resultados, a melhor diferenciação de algumas espécies foi alcançada para diferentes parâmetros, principalmente o ângulo de tinta (h), a espécie P. munguba apresentou a mediana significativamente maior para coordenada do eixo verdevermelho (a*), e as medianas das espécies P. munguba e H. spruceana obtiveram maiores valores na coordenada do eixo azul-amarelo (b*) e saturação (C*). Todas as espécies avaliadas foram classificadas como madeiras claras e de baixa densidade. Considerando a espectroscopia no infravermelho próximo para as espécies, foi observado o comportamento similar, porém com intensidade de absorbâncias diferenciadas. Verificou-se uma tendência de afastamento da curva de absorbância da espécie H. crepitans em relação às demais. O PLS-DA foi o classificador de maior acurácia. Assim, pode-se concluir, que no geral, as técnicas apresentaram potencial de separação para a distinção das espécies de floresta de várzea da Amazônia, contudo, são necessárias novas pesquisas que objetivem determinar uma abrangência de mais espécies desse ecossistema.

Abstract: The objective of this research was to compare the behavior of colorimetric characteristics and visible and near-infrared spectra of wood from four species, occurring in floodplain forests in the Amazon: Hevea spruceana, Hura crepitans, Ocotea cymbarum and Pseudobombax munguba. For colorimetric and near-infrared spectrum analyses, readings on the samples were obtained randomly in the transverse anatomical plane. The spectral behavior of wood samples was visually evaluated in the visible and near-infrared regions. In statistical analyses, comparisons were made of colorimetric parameters, visible and infrared spectra of wood from floodplain species. The analysis of the k-NN, PLS-DA and SVM classifiers was also used to verify the accuracy in discriminating the wood analyzed from the NIR data. Furthermore, the basic density for the wood was determined. As a result, the best differentiation of some species was achieved for different parameters, mainly the ink angle (h), the species P. munguba presented a significantly higher median for the green-red axis coordinate (a*), and the medians of the species P. munguba and H. spruceana obtained higher values in the coordinate of the blue-yellow axis (b*) and saturation (C*). All species evaluated were classified as light and low-density wood. Considering near-infrared spectroscopy for the species, similar behavior was observed, but with different absorbance intensities. There was a tendency for the absorbance curve of the H. crepitans species to move away from the others. PLS-DA was the most accurate classifier. Thus, it can be concluded that, in general, the techniques presented separation potential for distinguishing Amazon floodplain forest species, however, further research is needed to determine the scope of more species in this ecosystem.