可见-近红外光谱的滨海土壤“除水”盐分估测
2021-10-17曹见飞王召海吴泉源
光谱学与光谱分析 2021年10期
杨 晗, 曹见飞, 王召海, 吴泉源
山东师范大学地理与环境学院, 山东 济南 250014
引 言
部分沿海中轻度盐渍化土壤经整治可变更为耕地, 其改良和治理对耕地保护的意义重大[1]。 滨海盐碱区位于水陆交替的过渡带, 具有独特而敏感的生态系统[2]。 该地区土壤资源丰富, 但盐渍化问题严重, 土壤盐分的及时监测是保护生态环境, 实现滨海盐碱区资源合理利用的有效途径[2]。
可见光近红外(visible and near-infrared, Vis-NIR)光谱技术以其快速、 无损且经济高效的优势, 在土壤盐分估测和盐渍化监测中得到广泛应用[3]。 水分作为土壤的重要组成部分, 是几乎不可避免的光谱干扰因素, 对土壤反射率存在非线性影响[4]。 随着水分含量的上升, 土壤颗粒表面的水膜厚度将会增加, 从而改变土壤的反射特性, 导致反射率降低[3]。 对于风干土壤而言, 水分对反射率的影响并不显著, 甚至可以忽略不计[5]。 因此多数研究表明, 利用Vis-NIR光谱估测土壤盐分含量, 对实验室可控环境下的烘干土壤[5]或是干燥地区(如干旱半干旱地区)含水率较少的土壤更为适用[6]。 滨海盐碱区土壤的高水分含量将掩盖由土壤盐分引起的光谱变化[3], 同时土壤水分的高变异性特征, 也在一定程度上限制了盐渍土光谱的研究, 降低了Vis-NIR光谱定量估测土壤盐分的准确性。
近些年, 已提出了多种减轻光谱数据集中受噪声干扰的方法, 大多集中在弱化土壤水分的影响上。 “分类校准”是构建定量估测模型, 提高土壤属性估测精度的常用策略。……
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