文档介绍：第32卷,第8期光谱学与光谱分析 ,,pp21172121
2012 年 8 月 SpectroscopyandSpectralAnalysis August,2012
利用土壤的近红外光谱特征测定土壤含水量
李美婷,武红旗,蒋平安,卢响军,付彦博
新疆农业大学草业与环境科学学院,新疆乌鲁木齐 830052
摘要以新疆玛纳斯县不同质地土壤(砂壤土、粉粘壤土和粘土)室内光谱反射率作为研究对象,采用包
络线去除法对土壤光谱曲线进行处理,与土壤含水量进行相关分析并建立模型。结果表明:不同质地土壤光
谱反射率大小依次为:粘土>粉粘壤土>砂壤土;砂壤土、%,
%%为临界点,在低于该临界点范围内含水量与反射率呈反比,在高于该临界点范围内含水
量与反射率呈正比;在1390~1623nm波段内,土壤含水量与光谱归一化反射率有较好的负相关,并达到
显著水平,所建立的土壤含水量预测模型犚2 ,模型平均相对误差为10%。结果表明,建立
不同质地土壤含水量光谱预测模型可以较准确反映土壤含水量,其快速、无损、准确的优点,为测定土壤含
水量提供了一种新方法。
关键词土壤质地;含水量;光谱反射率;模型
中图分类号:S153,TP79 文献标识码:A 犇犗犐:.10000593(2012)08211705
引言 1 实验部分
水分是土壤的重要组成部分,也是评价土壤资源优劣的 11 土壤样品的采集、处理及分析
主要指标之一[1]。其中表层土壤含水量不仅是微观气象学和以新疆玛纳斯县冲洪积扇中下游的农田土壤为研究对
水文学中一个重要的能量平衡参数,也是旱情监测的重要指象,于2011年5月和6月,在新疆玛纳斯县自治区农科院实
标。通常含水量的测定方法有烘干法、中子法、TDR法和温验基地(44°18′N,86°22′E)采集了砂壤土和粘土,在新疆玛
湿度仪法,但这些方法在土壤有损度、测定周期方面有弊纳斯县北五岔镇(44°35′N,86°15′E)采集了粉粘壤土。取样
端;近些年,通过遥感技术进行大面积、无损反演土壤含水深度为土壤剖面0~20cm范围。土壤样品经风干后,剔除杂
量,逐渐受到学者的关注。质,研磨过2mm 孔径筛。处理完备的土样置于 PVC 管中
据报道,土壤水分含量与水分在吸收波段的吸收强度之(直径25cm,高20cm,管底配有托盘),装满土样后刮平样
间具有很好的线性相关关系[2]。也有研究表明指数模型能更品表面。
好的表征土壤反射率与土壤含水量之间的关系[3]。鲍一丹等土壤门塞尔颜色通过中国标准土壤色卡获得,机械组成
应用近红外光谱技术得到了不同含水率和不同粒径土壤的含采用比重计法测定,比重采用比重瓶法测定,田间持水量通
氮量预测模型,得到的预测精度较高。David[4]等研究了更适过 wilcox(威尔科克斯)方法获得,土壤理化性状见表1。
合土壤含水量监测的波段,Hummel[5]等采用多步多元线性制备砂壤土、粉粘壤土、粘土三种质地土壤从干燥到过
回归,预测土壤水分。国内外学者对土壤含水量光谱特征已饱和状态不同含水量梯度的