How Can Pedology and Soil Classification Contribute Towards Sustainable Development as a Data Source and Information Carrier?

Bouma, J.; Bonfante, Antonello; Basile, Angelo; Tol, Johan van; Hack-tenBroeke, Mirjam; Mulder, Martin; Heinen, M.; Rossiter, David G.; Poggio, Laura; Hirmas, Daniel R.

doi:10.2139/ssrn.4045883

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“…Understanding soil classification and the associated constraints, conditions and capabilities are key to sustainable development (Bouma et al, 2022), and one way of enhancing soil knowledge for better management of land is through digital mapping of soil classes. However, the applicability of a soil map relies on the accuracy and certainty of the information it provides by illustrating the spatial pedo-diversity.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Coping with imbalanced data problem in digital mapping of soil classes

Sharififar

Sarmadian

2023

European J Soil Science

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An unsolved problem in the digital mapping of categorical soil variables and soil types is the imbalanced number of observations, which leads to reduced accuracy and the loss of the minority class (the class with a significantly lower number of observations compared to other classes) in the final map. So far, synthetic over-and under-sampling techniques have been explored in soil science; however, more efficient approaches that do not have the drawbacks of these techniques and guarantee retention of the minority classes in the produced map are essentially required. Such approaches suggested in the present study for digital mapping of soil classes include machine learning models of ensemble gradient boosting, cost-sensitive learning and one-class classification (OCC) of the minority class combined with multi-class classification. In this regard, extreme gradient boosting (XGB) as an ensemble gradient learner, a cost-sensitive decision tree (CSDT) within the C5.0 algorithm, and a one-class support vector machine combined with multi-class classification (OCCM) were investigated to map eight soil great groups with a naturally imbalanced frequency of observations in northwest Iran. A total of 453 profile data points were used for mapping the soil great groups of the study area. A data split was done manually for each class separately, which resulted in an overall 70% of the data for calibration and 30% for validation. The bootstrapping approach of calibration (with 10 runs) was performed to produce multiple maps for each model. The 10 bootstraps were evaluated against the hold-out validation dataset. The average values of accuracy measures, including Kappa (K), overall accuracy (OA), producer's accuracy (PA) and user's accuracy (UA), were explored. In addition, the results of this study were compared with a previous study in the same area, in which resampling techniques were used to deal with imbalanced data for digital soil class mapping. The findings show that all three suggested methods can deal well with the imbalanced classification problem, with OCCM showing the highest K (= 0.76) and OA (= 82) in the validation stage. Also, this model can guarantee the retention of the minority classes in the final map. Comparing the present approaches with the previous study

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Coping with imbalanced data problem in digital mapping of soil classes

Sharififar

Sarmadian

2023

European J Soil Science

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“…Um empreendimento agrícola compreende desde a escolha da área para instalação da cultura até a pós-colheita e comercialização dos produtos, mas para o sucesso dessas atividades é importante que sejam aplicadas técnicas de combate a degradação dos solos e preservação dos agroecossistemas (LAL et al, 2021;BOUMA et al, 2022). Essa pesquisa foi focada em estudar o solo como um dos agentes dos agroecossistemas, dando a devida importância as propriedades e potencialidades do solo, pois cresce a cada dia o número de áreas improdutivas, devido principalmente ao manejo inadequado dos solos e dos cultivos agrícolas.…”

Section: Introductionunclassified

Idicadores Qualitativos E Quantitativos Do Solo Em Agroecossistemas Na Comunidade Ideal, Aracoiaba-Ce

Gadelha¹,

Portela²,

Bandeira³

et al. 2022

Tecnologia E Novos Modelos De Negócios No Campo

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RESUMOObjetivou-se avaliar os indicadores qualitativos e quantitativos do solo nas culturas (consórcio de mangueira e sapoti, cultivo de milho) implantadas e uma área de preservação permanente (mata ciliar), identificando restrições e potencialidades por meio de uma abordagem crítica. O estudo foi realizado na Comunidade Ideal, Aracoiaba-CE, coletou-se amostras nas camadas de 0,00-15,00 cm e 15,00-30,00 cm. Utilizou-se método de campo para coleta de dados e pesquisa bibliográfica, com avaliação de métodos qualitativos (cor, cobertura, estados de decomposição dos resíduos, avaliação da matéria orgânica, textura e agregados) e quantitativos (temperatura do solo, densidade do solo, relação sólidos/poros, infiltração, resistência à penetração de raízes, pH e CE). Verificou-se quanto a cobertura do solo que o consórcio de mangueira e sapoti (CMP) apresentou aproximadamente 60% de cobertura morta, área de milho (CM) com 100% de cobertura, com vegetação daninha e resquícios de culturas anteriores, a área preservada por mata ciliar (MC) apresentou serrapilheira de 1,00 a 3,00 cm de espessura, diferentemente das demais, com 50% da área coberta. Para temperatura, a área de MC apresentou melhores resultados, com temperaturas médias de 27,90 °C na camada 0,00-15,00 cm e 27,40 °C na camada 15,00-30,00 cm. Para estabilidade dos agregados, a área MC apresentou agregados mais estáveis, devido ao maior volume de raízes e leve teor de óxido de ferro. Quanto a matéria orgânica do solo os resultados foram similares nas áreas e camadas. As áreas estudadas apresentaram classificação textural franca (0,00-15,00 cm) e franco-arenosa (15,00-30,00 cm), a densidade do solo apresentou valores próximos de 1,20 g/cm 3 . A relação volume de partícula sólida e espaço poroso apresentou proporções 50% de sólidos e 50% de poros e uniformidade entre as velocidades de infiltração. O pH da água apresentou acidez, exceto para a área CM e a condutividade elétrica (CE) da água para as áreas de CMS e MC foram inferiores na camada superficial. Conclui-se que as áreas agrícolas não apresentaram restrições quanto aos atributos estudados, podendo ser justificado pelo manejo do solo e dos cultivos agrícolas, um aspecto negativo refere-se ao uso de herbicidas indiscriminadamente, aplicados diretamente no solo. Além disso, ressalta-se a importância de se utilizar materiais disponíveis na propriedade e adaptação das técnicas metodológicas tradicionais, conforme necessidade do estudo.

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