褐潮土的光谱特性及用土壤反射率估算有机质含量的研究

本文通过ASDFR便携式光谱仪对132个风干土壤样品的光谱反射率进行了实验室测定。根据土样光谱反射率变化,获得了褐潮土土壤剖面的不同诊断层反射光谱特征。结果表明,在400～1200nm范围之间,土壤有机质含量与土壤光谱反射率有较好的相关性。利用导数光谱方法建立了预测土壤有机质含量的方程,提出了预测北京地区褐潮土有机质光谱的最佳波段。在波长447nm处采用反射率和A值(反射率倒数的对数)所建立的预测方程的预测精度较高。采用反射率的一阶微分建立的预测方程的最佳波段在516nm处。而A值一阶微分光谱在615nm处相关性最好。作为一项参考指标用光谱分析法评价土壤中有机质含量,以期对精准农业中土壤养分或肥力的预测具有一定的指导作用。     

三江源区不同土壤类型有机质含量高光谱反演

近年来高光谱遥感技术被广泛运用于土壤有机质含量反演的研究中。基于三江源区玉树县和玛多县采集的146个土壤样品的室内ASD FieldSpec 4实测光谱数据及4种变换形式,利用偏最小二乘回归(PLSR)和人工神经网络(ANN)建立土壤有机质含量高光谱预测模型。结果表明:ANN模型反演土壤有机质含量的整体精度高于PLSR模型,总均方根误差均在17.51以下;但是,不同土壤类型的最佳反演模型及指标却有所差异:高山草甸土和沼泽土的最佳反演模型和指标均为ANN模型和BD指标,模型总均方根误差分别为10.29和3.29;高山草原土的最佳反演模型是PLSR模型,最佳指标是REF指标,模型总均方根误差为5.59;山地草甸土的最佳反演模型为〖JP2〗PLSR模型,最佳指标为BD指标,模型总均方根误差为4.68。研究发现,利用ANN模型和PLSR模型都能较好地预测三江源区4种土壤类型的有机质含量,而波段深度则是该区域的最佳反演指标。〖JP〗
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土壤全氮含量与碳氮比的高光谱反射估测影响因素研究

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0.15 mm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(Multiple Scattering 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:0.25 mm颗粒粒径土样的FD预处理光谱在2 250 nm和2 280 nm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,0.25 mm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=0.1 g/kg);而碳氮比的估测结果并不十分理想,其最优估测模型(0.25 mm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。     

一种土壤剖面水分传感器的节点电路设计

为实现土壤剖面不同深度水分的同时测量,研制了一种土壤剖面水分传感器,对传感器节点部分的电路进行了设计与实现,具有功耗低、成本低等特点。实验结果表明:应用此电路的传感器,输出电压随着土壤体积含水量的增加而减小;与烘干法所测得的土壤水分实际值相比,传感器的最大绝对测量误差为-5.10%;传感器用于土壤剖面不同深度的土壤水分测量,水分梯度变化明显,性能良好。     

模拟酸雨对水稻叶片反射光谱特性影响的初步研究

本文研究了模拟酸雨对水稻叶片反射光谱特性的影响。结果表明：模拟酸雨会引起水稻叶片反射光谱的可见光区和中红外区的反射率升高，近红外区的反射率降低，相应的反射率比值也随之变化，一阶和二阶微分光谱蓝移，且上述变化的程度与酸雨的酸度，水稻的品种和生育期有关。这一结果也表明遥感技术监测酸     

土壤偏振反射特性的多角度测量与研究

应用二向反射光度计实测了部分典型土壤在干燥与一定含水量状态下的偏振反射数据,并以黑土为例测试了其在不同含水量情况下的偏振反射数据,从探测方位角、光线入射天顶角、探测天顶角、偏振角、波段等方面对所测土壤的偏振反射数据进行了初步分析与研究,这不仅对土壤物理性质的测试做出了新尝试,而且对偏振光遥感的深入研究具有一定的理论与实践意义。     

西秦岭土壤和岩石光谱在风化作用中的演化

岩石与土壤的物质成分,以及反映物质成分的光谱特征,无疑存在着重要的依存关系。对西秦岭地区土壤及其母岩在0.4～2.5μm的实验室反射光谱进行分析,探讨了母岩在风化成壤过程中光谱特征的演化;不同成壤阶段,不同土壤层光谱的变异,以及有机质及铁氧化矿物成分增减对光谱的影响。了解这种光谱的演化过程,对于遥感岩性识别和遥感地质找矿应用,都具有重要的意义。     

岩石实验室反射光谱的相似系数聚类分析

以n维向量空间中的向量夹角为分类依据,对内蒙乌拉尔山地区53个岩石实验室反射光谱进行相似系数聚类分析,揭示出0.4～2.5μm岩石谱形的总体相似性差异。结果表明,岩石的电磁波属性不同于岩石学的分类属性,提出按谱形的相似性对岩石进行归类的方法及其意义。同时分析了成像光谱技术中光谱角度填图方法的优劣及改善措施,为成像光谱图像处理方法提供了十分有意义的光谱依据。     

海南万宁市土壤养分状况分析

调查分析了海南万宁市土壤肥力现状,对11个乡镇的3061个土样进行分析统计。结果表明:万宁市土壤养分含量较低,特别是钾素含量严重缺乏;氮素供应水平适中;磷素含量偏低;而且各个地区含量不平衡,相差较大。此次的土壤养分调查结果揭示了万宁市不同地区的土壤养分状况,为今后土壤养分资源的综合评价和科学施肥提供了基础资料。根据上述情况提出了合理施肥及改良利用的建议。     

不同施肥措施对土壤硝态氮垂直分布的特征影响

通过田间试验研究了冬小麦收获后NO3--N在土壤剖面中的累积状况。研究结果表明:不论是单独施用无机、生物有机肥还是无机、有机肥混施都会造成硝酸盐在土壤中的积累,但有机肥本身产生的硝酸盐累积量极微。生物有机、元机肥混施后减少了无机肥料中硝态氮深层累积。在0-100cm土层中,硝态氮的累积量呈递减趋势,在0-40cm的累积量最高。砂质土壤比牯质土壤更有利于硝态氮的深层迁移。     

不同开垦年限黑土有机质变化的研究

本试验研究了不同开垦年限黑土有机碳的数量、组成、结合形态的变化 ,试验研究结果表明 :垦后黑土 0～2 0cm土层土壤有机碳数量不断下降 ,年有机碳矿化速率为 1 72 % ,达到平衡后有机碳数量为 7 2 7g/kg ,土壤有机碳的H/F比升高 ,氧化稳定性增强 ,土壤有机—无机复合度升高 ,土壤有机碳松紧比下降。 2 0～ 40cm土层土壤有机碳在垦后 2 2年内升高 ,以后又下降 ,土壤H/F比无显著变化规律 ,土壤有机质氧化稳定性提高 ,土壤有机—无机复合度下降 ,土壤松紧比下降     

耕层土壤颗粒表面的分形特征研究

通过对31个土壤样品的测定,研究了不同质地耕层土壤颗粒表面的分形维数(D),结果表明D介于2.7060~2.9968之间,并且同一质地类型的土壤分形维数D差异不大,但有随土壤质地由紧砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土到轻粘土,分形维数D呈递增趋势。统计分析结果表明:土壤颗粒表面的分形维数D与10个粒级颗粒含量之间存在极显著的线性回归关系;4个粒级对分形维数D的直接贡献由大到小依次为:粘粒>细粉>粗粉>中粉,无论哪一个粒级的颗粒含量增加,通过其它三个粒级的颗粒含量的间接效应都将使分形维数D增大;土壤有机质、土壤阳离子交换量分别与D有极显著正相关,可以用O M=-229.1113 86.5400D和CEC=-84.6456 32.1086D的直线回归方程来描述它们间的数量关系。     

不同利用方式对潮棕壤比表面影响的研究

对中国科学院沈阳生态实验站潮棕壤水稻田、玉米地、撂荒地和人工林地4种土地利用方式经过14年后在0~150 cm土体10个土层中土壤比表面的剖面分布进行比较研究的结果表明,不同土地利用方式及不同深度土层土壤比表面差异显著,除林地0~5 cm表层外,4种土地利用方式在80 cm以内深度的土层中土壤比表面随剖面深度增加呈渐次增大的趋势,说明林地表层高有机碳积累对土壤比表面增加可能产生了重要影响。150 cm深度土壤比表面平均值为林地>玉米地>撂荒地>水稻田。土壤比表面与土壤风干含水量及交换性盐基总量呈极显著正相关关系:水稻田、玉米地、撂荒地、林地中土壤比表面与风干含水量相关系数分别为0.767、0.911、0.943、0.953(n=30,P<0.001);与土壤交换性盐基总量的相关系数分别为0.877、0.978、0.673、0.780(n=30,P<0.001)。不同利用方式下土壤比表面与土壤有机碳、全氮、碱解氮呈显著负相关关系,与土壤pH、硫、磷之间的关系因土地利用方式不同而具有一定的差异。研究结果表明,土壤比表面可作为指征不同土地利用方式对土壤理化性质影响的可行的土壤物理学指标,测定不同土壤的比表面可以基本反映出土壤交换性能的差异。     

湖北四种典型土壤硫肥效应

选择黄棕壤、红壤、灰潮土和水稻土等湖北省四种主要土壤类型,对油菜和水稻分别进行盆栽和田间硫肥试验。试验结果表明:黄棕壤、红壤和灰潮土三种土壤盆栽油菜施用硫肥后,均能促进油菜的生长发育并增加油菜的干物重,但总体上施石膏的效应比施硫磺要好。水稻土田间水稻硫肥试验后,明显提高了水稻产量,但施硫磺粉的效果要比施石膏好,前者的增产率达到27.44%,后者是14.88%。试验前后土壤有效硫的变化进一步说明施用硫肥可以维持土壤硫素平衡,满足作物营养需求。使用澳大利亚KC l—40方法测定土壤有效硫含量,能反映土壤供硫水平与作物产量的相关性,这对于指导我国农业生产具有重要的意义。     

豫南白浆化黄褐土分类参比研究

根据土壤理化性质,分别按照《中国土壤系统分类(第三版)》中的诊断层和诊断特性和中国土壤分类系统的发生分类原则对河南省南部地区具有漂白层的4个代表性土壤剖面进行分类归属,确定其在中国土壤系统分类中属于淋溶土纲,湿润淋溶土亚纲、漂白湿润淋溶土土类及相应的亚类、土族、土系;在中国土壤分类系统中属于湿暖淋溶土亚纲,黄褐土土类,白浆化黄褐土亚类及相应的土属、土种。     

黑龙江省西部草地土壤无机磷的形态

本文通过牧场试验,探讨了黑龙江省西部草地土壤无机磷形态,结果表明,四种草地土壤均以Ｃａ－Ｐ为主,约占无机磷总量的６０％左右,Ｏ－Ｐ含量少于Ｆｅ－Ｐ和Ａｌ－Ｐ．草甸黑钙土无机磷总量最高,Ｃａ２－Ｐ、Ｃａ８－Ｐ和Ａｌ－Ｐ都是草甸黑钙土重要的贮磷库;草甸风沙土无机磷总量最低,但Ｃａ８－Ｐ含量相对较高;草甸碱土无机磷总量、Ｃａ２－Ｐ和Ａｌ－Ｐ含量显著高于碱化草甸土．向草甸碱土和碱化草甸土施磷酸二铵能显著增加土壤无机磷的总量,尤其显著提高土壤中Ｃａ８－Ｐ和Ａｌ－Ｐ含量．     

内蒙古土壤pH值、粘粒和有机质含量的空间结构特征

采用半方差函数和普通克里格方法分析了内蒙古地区土壤 pH、粘粒和有机质含量的空间结构特征 .结果表明 ,内蒙古土壤 pH、粘粒和有机质含量的空间结构特征可以用线性半方差函数模型加以描述 ,且具有明显的各向异性 .插值结果显示 ,它们的空间变异尺度与土类分布具有较好的一致性 .内蒙古地区土壤 pH值表现为自东向西逐渐升高的趋势 ,而粘粒和有机质含量测沿同一方向逐渐降低 .表生地球化学作用的空间变异是决定内蒙古土壤上述参数分布特征与尺度的主要因素 .