土壤全氮含量与碳氮比的高光谱反射估测影响因素研究

• 作者: 任红艳 刘磊 史学正 庄大方 徐新良 施润和 江东 黄耀欢
• 来源期刊: 遥感技术与应用
• 学科: 工学
• 关键词: 土壤全氮 碳氮比 高光谱反射 土壤颗粒粒径 光谱预处理
• 年，卷（期）: 2012,（3）
• 所属期刊栏目: 模型与反演
• 页码范围: 372-379
• 分类号: TP79
• 语种: 中文

摘要

基于土壤高光谱反射特征可以实现土壤全氮（TN）含量与碳氮比（C∶N）等土壤属性的快速、无损测定,但其估测模型受土壤颗粒粒径水平与光谱指数（预处理）等因素影响。通过研磨准备2、0.25和0.15mm共3个水平颗粒粒径的土样,分析了原始（RAW）及多次散射校正MSC（MultipleScattering Correction）、一阶微分FD（First Derivative）、连续统去除CR（Continuum Removal）等预处理的土壤反射光谱与TN含量、碳氮比变化之间的关系,发现土壤研磨可以提高反射光谱对TN含量变化的响应,而FD、CR与MSC等光谱预处理能够明显缩小不同颗粒粒径水平土样的光谱反射—TN含量、碳氮比相关性差异。结果表明：0.25mm颗粒粒径土样的FD预处理光谱在2 250nm和2 280nm处分别与TN含量、碳氮比变化存在最大相关,但最大相关单波段线性回归模型的TN含量、碳氮比估测精度不如全波段光谱PLSR模型。其中,0.25mm土样RAW光谱全波段PLSR模型估测TN含量的表现最佳（RPD=3.49,R2=0.92,RMSEP=0.1g/kg）;而碳氮比的估测结果并不十分理想,其最优估测模型（0.25mm土样FD预处理的全波段PLSR模型）的RPD仅为1.21,可能与土样的碳氮比变化范围较小有关,在以后的研究中可以尝试采集更多的样本数量或土壤类型,使训练样本具有较大的变量范围,以取得较好的估测效果。