基于Vis-NIR光譜不同粒徑下土壤碳氮的預(yù)測研究.pdf

1、利用可見近紅外(Vis/NIR)光譜測定技術(shù)快速無損地對土壤進(jìn)行定量分析,是一種被廣泛應(yīng)用的行之有效的方法。大量研究表明土壤有機(jī)碳、水分、全氮等屬性與光譜之間存在著較強(qiáng)的線性相關(guān)性。而野外原位測量受各種環(huán)境因素的影響,在一定程度上削弱了這種線性相關(guān)性。因此通常在實驗室內(nèi)對經(jīng)過干燥、磨樣處理的土壤進(jìn)行光譜測量,以消除水分、質(zhì)地和土壤類型等因素的影響。對于不同粒徑導(dǎo)致預(yù)測模型精度的影響,目前的研究成果只給出了定性的結(jié)果。但是為何會導(dǎo)致差異以

2、及對差異因為的定量解釋,還未見諸于相關(guān)研究文獻(xiàn)。
　　 本研究利用偏最小二乘回歸(PLSR)考察了粒徑對土壤全氮、有機(jī)碳含量Vis/NIR光譜預(yù)測模型的影響。將采自湖北潛江市后湖農(nóng)場流塘分場的32個土壤樣品制備成0.85～0.25ram、0.25～0.18mm、0.18～0.15mm和<0.15mm四種粒徑土樣,使用USB4000和NIR256-2.5地物光譜儀測量土樣的Vis/NIR光譜,對原始光譜進(jìn)行截取、重采樣、SG平滑、

3、一階導(dǎo)等預(yù)處理后,建立了不同粒徑下土壤全氮、有機(jī)碳的PLSR光譜預(yù)測模型,并對模型進(jìn)行檢驗。通過VIP圖考察了不同粒徑下各波段對所建校正模型的影響程度,來挖掘不同粒徑導(dǎo)致的具體差異。研究得出以下結(jié)論:
　　 (1)粒徑對土壤光譜反射率有明顯影響。隨著粒徑的減小同時土壤光譜反射率逐漸增大,通過去包絡(luò)處理發(fā)現(xiàn)<0.15mm粒徑土樣反射光譜的特征吸收深度較之其他粒徑最低,而其余粒徑間未有顯著差異。
　　 (2)土壤光譜反射率與

4、全氮、有機(jī)碳含量之間存在良好的相關(guān)性。粒徑范圍0.18～0.15mm的土壤樣品對于全氮的預(yù)測效果較佳,粒徑范圍0.85～0.25mm的土壤樣品對于有機(jī)碳的預(yù)測效果較佳,預(yù)測值與實際值之間的驗證決定系數(shù)R2val,分別達(dá)到0.806和0.803。
　　 (3)粒徑對土壤全氮和有機(jī)碳的定量預(yù)測有明顯影響。因為是不同粒徑下的光譜反射率各波段對于模型的重要性不完全相同,導(dǎo)致對土壤屬性預(yù)測的特征波段位置不同,所以有針對地制樣可以獲得更準(zhǔn)確