基于Vis-NIR光譜不同粒徑下土壤碳氮的預(yù)測(cè)研究.pdf

1、利用可見(jiàn)近紅外(Vis/NIR)光譜測(cè)定技術(shù)快速無(wú)損地對(duì)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(cè)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)經(jīng)過(guò)干燥、磨樣處理的土壤進(jìn)行光譜測(cè)量,以消除水分、質(zhì)地和土壤類型等因素的影響。對(duì)于不同粒徑導(dǎo)致預(yù)測(cè)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(huì)導(dǎo)致差異以

2、及對(duì)差異因?yàn)榈亩拷忉?還未見(jiàn)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(duì)土壤全氮、有機(jī)碳含量Vis/NIR光譜預(yù)測(cè)模型的影響。將采自湖北潛江市后湖農(nóng)場(chǎng)流塘分場(chǎng)的32個(gè)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(cè)量土樣的Vis/NIR光譜,對(duì)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(cè)模型,并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)VIP圖考察了不同粒徑下各波段對(duì)所建校正模型的影響程度,來(lái)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(duì)土壤光譜反射率有明顯影響。隨著粒徑的減小同時(shí)土壤光譜反射率逐漸增大,通過(guò)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(duì)于全氮的預(yù)測(cè)效果較佳,粒徑范圍0.85～0.25mm的土壤樣品對(duì)于有機(jī)碳的預(yù)測(cè)效果較佳,預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的驗(yàn)證決定系數(shù)R2val,分別達(dá)到0.806和0.803。
　　 (3)粒徑對(duì)土壤全氮和有機(jī)碳的定量預(yù)測(cè)有明顯影響。因?yàn)槭遣煌较碌墓庾V反射率各波段對(duì)于模型的重要性不完全相同,導(dǎo)致對(duì)土壤屬性預(yù)測(cè)的特征波段位置不同,所以有針對(duì)地制樣可以獲得更準(zhǔn)確