臍橙果園土壤養(yǎng)分可見(jiàn)-近紅外光譜快速檢測(cè)及可視化表達(dá).pdf

1、土壤的營(yíng)養(yǎng)成分關(guān)系到農(nóng)作物生長(zhǎng)數(shù)量和質(zhì)量，肥料對(duì)土壤養(yǎng)分的及時(shí)補(bǔ)充起到關(guān)鍵作用。根據(jù)土壤養(yǎng)分情況，可以制定合適的肥料，補(bǔ)充相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)成分，修復(fù)土地，增加土地的活力。因此，研究土壤養(yǎng)分的分布對(duì)作物生長(zhǎng)有重要意義，也是我國(guó)農(nóng)林業(yè)發(fā)展不可或缺的必要環(huán)節(jié)。
　　本論文以贛南區(qū)某臍橙園土壤為研究對(duì)象，針對(duì)不用層土壤的全氮、全磷及有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分信息，采用傅里葉型近紅外光譜儀和可見(jiàn)/近紅外光譜檢測(cè)裝置不同參數(shù)配比下組合，采集土壤樣品光譜。首先，用化學(xué)

2、分析方法測(cè)定養(yǎng)分真值，結(jié)合光譜預(yù)處理方法和化學(xué)計(jì)量學(xué)算法建立定量檢測(cè)數(shù)學(xué)模型，選擇出最優(yōu)的儀器參數(shù)、最合適的預(yù)處理方法和算法，確定最終的數(shù)學(xué)模型。然后，用養(yǎng)分含量真值及最優(yōu)數(shù)學(xué)模型下的養(yǎng)分預(yù)測(cè)值結(jié)合地統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行區(qū)域養(yǎng)分插值，獲取研究區(qū)域的真值土壤養(yǎng)分空間分布圖和模型預(yù)測(cè)值下的土壤養(yǎng)分空間分布圖。最后，結(jié)合國(guó)家土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，制定研究區(qū)域內(nèi)的土壤營(yíng)養(yǎng)元素合理施用值，插值形成土壤變量施肥處方圖，進(jìn)而指導(dǎo)精準(zhǔn)施肥。論文主要研究工作總結(jié)

3、為以下幾點(diǎn)：
　　1、闡述了實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備及參數(shù)，并對(duì)傅立葉型近紅外光譜儀（TENSOR37）和可見(jiàn)/近紅外檢測(cè)裝置儀器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比，結(jié)合偏最小二乘全交互驗(yàn)證方法，得出各儀器檢測(cè)土壤樣品的最佳匹配參數(shù)。同時(shí)，介紹了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中土壤養(yǎng)分檢測(cè)的理化分析方法及公式，土壤養(yǎng)分采樣方法、采樣點(diǎn)分布和空間分布分析軟件。
　　2、利用S.G.平滑、標(biāo)準(zhǔn)歸一化（SNV），多元散射校正（MSC）、基線校正、一階微分（1stD）、二階微分（

4、2stD）等方法對(duì)不同層土壤樣品各養(yǎng)分指標(biāo)進(jìn)行光譜預(yù)處理分析。結(jié)合偏最二乘（PLS）、主成分分析（PCR）、最小二乘-支持向量機(jī)（LS-SVM）等化學(xué)計(jì)量學(xué)建模方法，建立相應(yīng)的定量模型，對(duì)比分析定量模型。結(jié)果表明，預(yù)處理方法針對(duì)不同層各養(yǎng)分略有差異，但各層土壤養(yǎng)分指標(biāo)均為使用PLS算法建立的模型效果最佳。其中表土層土壤的全氮、全磷和有機(jī)質(zhì)的相關(guān)決定系數(shù)RP分別為0.833、0.718和0.714，均方根誤差RMSEP分別為7.622、0

5、.098和1.515；心土層土壤的全氮、全磷和有機(jī)質(zhì)的相關(guān)決定系數(shù)RP分別為0.809、0.762和0.743，均方根誤差RMSEP分別為4.473、0.107和1.271；底土層土壤的全氮、全磷和有機(jī)質(zhì)的相關(guān)決定系數(shù)RP分別為0.805、0.806和0.794，均方根誤差RMSEP分別為3.359、0.052和1.388。還討論了分層土壤各養(yǎng)分與植株生長(zhǎng)的相關(guān)性，分析得知底土層養(yǎng)分分布與植株真實(shí)生長(zhǎng)狀況最接近，其他兩層對(duì)分析判定土壤養(yǎng)

6、分含量與植株生長(zhǎng)關(guān)系也有一定參考價(jià)值。
　　3、實(shí)驗(yàn)采樣點(diǎn)的數(shù)量是有限的，要想得到整個(gè)研究區(qū)的養(yǎng)分分布數(shù)據(jù)就需要采用克里金插值法（Kriging）對(duì)這些采樣點(diǎn)各養(yǎng)分進(jìn)行插值。論文運(yùn)用ArcGIS軟件中的地統(tǒng)計(jì)分析模塊功能，對(duì)采樣點(diǎn)的土壤全氮、全磷及有機(jī)質(zhì)的真實(shí)化學(xué)值和最優(yōu)模型預(yù)測(cè)值進(jìn)行克里金插值，得出采樣區(qū)的土壤養(yǎng)分空間分布圖。結(jié)合國(guó)家土壤養(yǎng)分分級(jí)表，對(duì)需施用的肥料值也進(jìn)行了克里金最優(yōu)插值，得出較為直觀的土壤養(yǎng)分變量施肥處方圖。<