收藏本站
《西北农林科技大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

陕西省主要土壤类型的高光谱反射特性与有机质估测模型

刘姣姣  
【摘要】:土壤的光谱反射率是土壤有机质、颗粒组成、水分、碳酸钙、氧化铁、盐分、黏土矿物等土壤性质综合反映的结果,如何从土壤高光谱数据中提取和挖掘有效信息,成为快速、准确监测土壤养分及鉴别土壤类型的重要环节。土壤剖面是区分土壤类型的主要依据,也是成土过程及基本理化特征的综合体现,不同土层是不可分割的整体。表土层对于地理环境最为敏感,以此层次反射光谱特征反演土壤基本性质精度较高,但难以揭示土壤发生以土壤类型的差异。因此开展土壤剖面上高光谱反射特征与土壤理化性质的反演,既可以甄别土壤形成过程,又可以鉴别土壤类型。陕西省南北跨度大,成土环境复杂,土壤类型丰富,研究不同土壤类型剖面高光谱反射特征及有机质反演,为基于高光谱的土壤形成过程与土壤类型识别奠定基础。本研究以反映成土过程的土体剖面为切入点,测定塿土、水稻土、黑垆土、黄绵土、风沙土等9种主要土壤类型的51个土壤剖面上的216个土样的光谱反射曲线及土壤有机质含量,对光谱反射率进行一阶微分、对数的倒数变换、去包络等数学变换,研究不同土壤类型剖面的土壤反射光谱特征,在光谱反射率和光谱特征指数与土壤有机质相关分析的基础上,提取有机质响应波段,分别建立基于光谱特征指数的一元线性回归模型、基于偏最小二乘法(PLSR)以及支持向量机(SVM)的土壤有机质含量高光谱预测模型,应用独立样本集进行模型验证评价。结果如下:(1)对不同类型土壤的原始光谱和一阶微分光谱对比分析可知,不同类型土壤的反射光谱曲线总体态势基本一致,但光谱反射率高低、吸收峰特征参数位置、深度等各有不同。总体上,塿土的光谱反射率最低,风沙土和黄绵土发射率最高,其他类型土壤光谱反射率介于中间。有机质含量是影响土壤剖面各层次的光谱反射率的最主要因素,呈显著的负相关,土壤中的氧化铁、碳酸钙含量也对土壤的光谱反射率有一定影响。(2)由陕西省境内几种主要类型土壤剖面各层次光谱变化特性以及原始光谱反射率及其变换形式与土壤有机质含量的相关分析可知,塿土剖面各发生层的光谱反射率由于有机质和碳酸钙相互作用的原因,从上到下呈现出增高——降低——再增高的变化规律,1400nm、1900nm波段具有较深的水分吸收谷。水稻土由于氧化铁含量的原因,造成反射率较高,在900nm附近存在较深的铁氧化物的吸收谷。黄绵土和风沙土光谱反射率最高,除表层土有机质因含量高而造成反射率低于平均值之外,其他各层反射率几乎一致,符合其全剖面土质均一的特点。黑垆土各层次光谱反射率差别不明显,但一阶微分光谱变化浮动较大,形成波浪状。不同类型土壤的有机质光谱响应波段不尽相同,但与土壤有机质的相关性较高出现在540nm~1050nm、1390nm~1500nm、1530~1560nm、1650nm~1790nm、1860~2190nm、2260~2340nm,敏感波段集中在540nm~630nm、750nm~930nm、2080nm~2130nm、2180nm~2190 nm。(3)比较三种建模方法得到的模型精度,以SVR方法建立的非线性有机质含量预测模型精度最高,PLSR方法次之,一元线性回归最差。基于倒数对数一阶微分d[log(1/R)]光谱构建的校正模型和验证模型的判断系数R2均较好,分别为0.9210、0.8874,验证均方根误差仅为2.1843 g/kg,RPD达到2.8751,是预测有机质的最优模型。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S151.9

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏生海,温随良,李雪屏,李小刚,刘谦和;旱地黄绵土磷二铵种肥用量试验研究[J];土壤肥料;1988年01期
2 梁继兴;;海南岛主要土壤类型概要[J];热带作物学报;1988年01期
3 郭景唐,黄云中,董大贤;牙克石林区主要土壤类型及其肥力特征[J];北京林业大学学报;1989年02期
4 陈铭达,陈邦本,胡蓉卿,陈子锐,钱大刚,郭荣;江苏盐城地区主要土壤类型有效硼锌和铜的丰缺状况[J];南京农业大学学报;1989年03期
5 高梅;我国主要土壤类型[J];地理教育;2005年06期
6 吴世汉,邢光熹;我国主要土壤类型中溴和碘的分布特性[J];土壤;1996年01期
7 贾力更;梁继录;;海城县主要土壤类型理化性质及其合理利用[J];沈阳农学院学报;1985年02期
8 陈桂芬;何明菊;韦显恒;刘忠;黄树生;黄雁飞;韦能;黄武杰;黄玉溢;唐其展;;老挝主要土壤类型基本性质及其改良利用[J];天津农业科学;2016年09期
9 罗如彪;韦奇;时文建;;望谟县主要土壤类型有效磷空间分布特征及影响因素研究[J];农技服务;2012年07期
10 汪诗平,王艳芬,陈佐忠,崔骁勇,E.Schnug,.S.Haneklaus;内蒙古典型草原主要土壤类型和植物硫状况的研究(英文)[J];植物生态学报;2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 韦屹;;东部湿润区主要土壤类型演替及诊断层特征变化规律[A];“决策论坛——公共政策的创新与分析学术研讨会”论文集(上)[C];2016年
2 杨梅花;郭熙;赵小敏;;县级土壤型土壤光谱特征与有机质定量估算主要类[A];面向未来的土壤科学(上册)——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年
3 宋炳煜;李伟莉;杨劼;;皇甫川丘陵沟壑区主要土壤类型有关水分土壤特征[A];生态学与全面·协调·可持续发展——中国生态学会第七届全国会员代表大会论文摘要荟萃[C];2004年
4 韩景红;;项城市麦田杂草草相变化调查及防治技术初探[A];河南省植物保护学会第十一次、河南省昆虫学会第十次、河南省植物病理学会第五次会员代表大会暨学术讨论会论文集[C];2017年
5 关晓春;冯前;尹学红;王明国;;宁夏科学施用化肥的进展和在农业增产中的作用[A];中国化肥100年回眸——化肥在中国应用100年纪念[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 侯克中;野生资源期待资本甘霖[N];中华合作时报;2003年
2 刘悦;土壤的特性[N];中国花卉报;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘姣姣;陕西省主要土壤类型的高光谱反射特性与有机质估测模型[D];西北农林科技大学;2018年
2 于光金;山东省主要土壤类型重金属环境容量研究[D];山东师范大学;2009年
3 沈乒松;福建主要土壤类型迟效库态无机磷的研究[D];福建师范大学;2006年
4 马木提阿吉·乌买尔;1980年至2010年间巴州耕地主要土壤类型的养分变化特征[D];新疆农业大学;2016年
5 张焱;天然背景下太行山主要土壤类型氮、磷流失规律研究[D];南京理工大学;2005年
6 肖毅峰;莽山土壤有机碳空间分布及其影响因子分析[D];中南林业科技大学;2013年
7 刘妹;我国主要土壤类型元素地球化学形态成分标准物质研究[D];中国地质大学(北京);2006年
8 李鑫;济南市主要土壤类型在不同功能区的重金属形态分析[D];山东大学;2008年
9 李海鹰;实验室培养下中国亚热带和温带土壤有机碳分解特征的研究[D];南京农业大学;2007年
10 刘莹;吉林省几种典型土壤的固定态铵研究[D];吉林农业大学;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026