矫雷子 董大明 赵贤德 田宏武

摘要： 土壤养分作为农业生产的重要指标，含量过少会降低农作物产量，过多则会造成环境污染。因此，快速、准确检测土壤养分对于精准施肥和提高作物产量具有重要意义。基于取样和化学分析的传统方法能够全面准确地检测土壤养分，但检测过程中土壤的取样及预处理过程繁琐、操作复杂、费时费力，不能实现土壤养分的原位快速检测。本研究基于调制近红外光谱，提出了一种土壤养分主动式近场遥测方法，可有效避免土壤反射自然光的干扰。该方法使用波长范围1260～1610 nm的8通道窄带激光二极管作为近红外光源，通过测量8通道激光光束的土壤反射率，建立土壤养分中氮（N）关于土壤反射率的计量模型，实现了N的快速检测。在74组已知N含量的土壤樣品中，选取54组作为训练集，20组作为预测集。基于一般线性模型，对训练集中土壤N含量与土壤反射率的定量化参数进行训练，筛选显著波段后的计量模型R2达到0.97。基于建立的计量模型，预测集中土壤N含量预测值与参考值的决定系数R2达到0.9，结果表明该方法具有土壤养分现场快速检测的能力。

关键词： 土壤氮素;近红外光谱;近场遥测;锁相放大;光电探测

中图分类号： S151.9+5 文献标志码： A 文章编号： 202005-SA003

引文格式：矫雷子， 董大明， 赵贤德， 田宏武. 基于调制近红外反射光谱的土壤养分近场遥测方法研究[J]. 智慧农业（中英文）， 2020， 2 （2）： 59-66.

Citation：JIAO Leizi， DONG Daming， ZHAO Xiande， TIAN Hongwu. Near-field telemetry detection of soil nutrient based on modulated near-infrared reflectance spectrum[J]. Smart Agriculture， 2020， 2 （2）： 59-66.

1 引  言

土壤含有的营养成分对植物生长至关重要。氮素（N）是农田土壤中最重要的元素之一，也是化肥主要养分之一。……