粒径对土壤光谱特性的影响

土壤粒径是影响土壤光谱的重要因素之一。为了探究土壤粒径与土壤光谱的关系,以山西省闻喜县的冬小麦麦田土壤为研究对象,分别获取7个土壤粒径(2,1,0.5,0.25,0.154,0.125,0.074 mm)及相应的土壤光谱,通过分析不同粒径条件下土壤光谱反射率、土壤粒径与土壤光谱的相关性,研究土壤粒径对土壤光谱的影响及土壤光谱与粒径的响应关系。结果表明,不同土壤粒径大小对土壤的光谱曲线的形状以及光谱特征位置没有明显的影响,但是随着土壤粒径的减小,土壤光谱反射率呈现不同幅度的升高;分析不同土壤粒径光谱反射率的平均变化率可知,小于0.154 mm的土壤粒径对土壤光谱反射率的影响最大,位于近红外波段区域;相关性结果表明,土壤粒径和光谱反射率之间具有较好的相关性,在波段2 100 nm附近的相关性达到最大,相关系数可达-0.74,表明该波段与土壤粒径具有重要的相关关系。研究结果可为光谱技术应用于土壤生理生化指标的定量分析提供一定的理论参考和实践探索。     

高梯度磁场分离后土壤矿物组成的变化

以甸中南地区几种主要地带性土壤为材料，比较了物理、化学方法的浓缩效果，结合Ｘ－射线分析，探讨了高梯度磁场分选（ＨＧＭＳ）后土壤胶体的矿物类型、氧化铁种类的变化。结果表明：ＨＧＭＳ处理后，土壤粘粒层状硅酸盐矿物含量相对减少，高岭含量减小的幅度较大，而２：１型矿物含量变化幅度较小；ＨＧＭＳ处理后，氧化铁矿物中的Ｇ／（Ｇ＋Ｈ）基本上不发生变化；对以２：１型层状硅酸盐为主的土壤粘粒，用ＨＧＭＳ方法处理得一     

土壤粗粒氧化铁矿物及其在发生分类上的意义

应用传统的地质重砂矿物测量法,穆斯堡尔谱以及光学显微镜技术,鉴别福建南亚、中亚热带的赤红壤、红壤和黄壤诊断层的粗粒氧化铁矿物。结果表明,黄壤电磁性矿物以针铁矿为主,铝硅酸盐矿物结构中含有较多的Fe~(2+);而红壤和赤红壤则以赤铁矿和针铁矿为主。黄壤中残留的原生矿物种类远较红壤和赤红壤复杂多样。由此认为,土壤粗粒矿物的组成特性,尤其是粗粒氧化铁矿物,与粘粒矿物一样反映了相应的土壤发生环境和过程,可作为自然土壤发生分类的一项参考依据。     

水合氧化铁与黄腐酸对土壤硝化作用的影响

采用室内28℃恒温培养法,研究添加水合氧化铁与黄腐酸对不同pH值及不同含水量土壤硝化作用的影响。结果表明,与不添加水合氧化铁、黄腐酸(CK)相比,仅加入水合氧化铁、同时加入水合氧化铁与黄腐酸可显著促进pH值为5.1紫色潮土硝化作用的发生(P0.05),而显著抑制pH值为7.8紫色潮土的硝化作用(P0.05),仅添加水合氧化铁对pH值为4.5的黄壤土硝化作用影响不显著(P0.05),加入黄腐酸可以显著抑制pH值为5.1、7.8的紫色潮土的硝化作用(P0.05);土壤含水量分别为最大持水量(WHC)的50%、100%、200%条件下,与CK相比,加入水合氧化铁可以显著促进净硝化速率的增加,而仅加入黄腐酸多显著抑制硝化过程的发生(P0.05); pH值为5.1的紫色潮土在添加底物硫酸铵、含水量为100%WHC条件下,加入黄腐酸可以显著刺激N_2O的排放,而加入水合氧化铁则显著抑制N_2O的排放(P0.05)。     

土壤反射光谱特性的研究

土壤反射光谱特性是土壤遥感的基础资料。为此,我们对吉林省主要土壤的反射光谱特性及其影响因素进行了测定。分析结果表明,各因素都对土壤反射光谱特性产生显著影响,而彼此是密切相关的,这就使不同土壤类型有其自己的反射光谱特性,为研究土壤本身的性状和图象解译提供了依据。     

土壤游离氧化铁高光谱特征与定量反演

【目的】建立基于可见-近红外光谱的土壤游离铁精确预测模型,简单、快速、经济地预测土壤游离铁,有助于研究土壤发生和分类。【方法】采集广西壮族自治区的铁铝土、富铁土、淋溶土和雏形土等82个旱地土壤剖面的B层土壤,进行室内土壤化学分析、光谱测定,分析不同光谱变换后的光谱反射率与土壤游离铁含量的相关性。基于特征波段利用偏最小二乘回归(PLSR)和逐步多元线性回归(SMLR)法建立土壤游离铁含量光谱预测模型,通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对预测偏差(PRD)确定最优模型。【结果】土壤光谱曲线分别在457、800和900 nm波段附近有明显的游离铁吸收和反射峰特征;土壤游离铁含量与原始光谱反射率呈负相关;原始光谱经过微分变换后,游离铁含量与光谱反射率相关性显著提高;基于400～580和760～1 300 nm特征波段和一阶微分光谱变换的SMLR模型预测精度最高,其验证集的R2和RPD分别为0.85和2.62,RMSE为8.41 g·kg~(-1)。【结论】将可见近红外光谱技术应用于土壤游离铁含量高效快速地预测具有良好的可行性。广西旱地土壤光谱反射率与土壤游离铁含量具有高度的相关性,应用逐步多元线性回归方法可以很好地建立土壤游离铁含量反演模型。     

预处理对土壤有机质光谱估算的影响

为实现土壤有机质(SOM)含量的实时、动态监测,以晋南麦区169个土壤样本为研究对象,通过测定其SOM含量与高光谱,采用多种常规预处理光谱相结合的方法,分析预处理光谱与SOM含量间的相关性,并选择光谱特征波长,构建基于光谱波长的SOM含量监测模型。结果表明,SOM含量与光谱反射率成反比;通过不同预处理方法与SOM含量相关性分析,筛选出最佳特征波长为580、567、571、560、535、672、673、674、678 nm,MSC+1st耦合多元逐步回归(MLR)构建的模型R~2为0.74,RPD为1.52,模型精度最高,误差最小,更利于实现SOM含量的光谱监测。经比较分析,多种预处理方法相结合较单一预处理方法更有利于建立估测模型。     

离子强度和磷酸盐对铁铝矿物及土壤吸附As（V）的影响

选用针铁矿、赤铁矿、水铁矿、水铝矿4种铁铝矿物以及性质差异较大的黑土、紫色土和红壤3种土壤,研究离子强度和磷酸盐对其吸附As(V)的影响。结果表明,在0.01、0.1、1mol.L-13种离子强度下,矿物和土壤对As(V)的吸附量无明显差异或随离子强度增大而增大,其对砷的吸附以专性吸附为主。磷酸盐对矿物和土壤吸附砷的影响与其添加顺序及摩尔浓度比有关。水铝矿和水铁矿在这3种添加顺序下的砷吸附量无明显差异,仅在P/As摩尔比较大时表现出下降趋势;而在针铁矿和赤铁矿两种矿物上,先添加砷时的砷吸附量高于先添加磷时或两者同时添加时,且砷吸附量随P/As摩尔比的增加而逐渐下降。在黑土、紫色土和红壤上,先添加砷比先添加磷或两者同时添加时的砷吸附量均要高,尤其是在紫色土上。随P/As摩尔比升高,土壤对砷的吸附量表现出下降趋势。     

游离氧化铁对土壤粒径分布特征的影响

选取游离氧化铁含量为6.14~46.14 g/kg的土壤样品,研究了游离氧化铁去除对土壤粒径分布特征的影响。结果表明,游离氧化铁含量小于27.4 g/kg时,是否去除游离氧化铁不影响土壤粒径分布;而当游离氧化铁含量大于27.4 g/kg时,表征土壤颗粒分布的各项指标在去除游离氧化铁后有了很大变化,表明游离氧化铁对于土壤粒径分析的影响已不可忽略。因此,游离氧化铁含量大于27.4 g/kg的土壤在进行土壤粒径分析时,需考虑去除游离氧化铁。     

氧化铁基锂离子电池负极材料研究进展

铁氧化物负极材料具有理论容量高、放电平台低、合成方法简单、对环境友好等特点,受到研究者的关注。综述了铁氧化物负极材料在锂离子电池中的应用、制备方法等方面的最新研究进展,介绍了提高铁氧化物材料电化学性能的方式,提出铁氧化物负极材料可望提高锂离子电池的综合性能。     

砂姜黑土的粘粒矿物组成和蒙皂石来源的探讨

对不同地区的几个砂姜黑土剖面的粘粒矿物进行了 X 射线衍射分析,结果表明均以蒙皂石为主,其次为伊利石,高岭石和蛭石含量较少,仅山东高密的砂姜黑土削面含少量绿泥石。这与毗邻土壤类型迥然不同。对黑土层石英砂的 SEM 观察表明,砂姜黑土的母质均为洪(冲)积-湖沼沉积型。笔者认为,砂姜黑土中高含量的蒙皂石主要系流水悬浮而来,在湖泊静水环境中沉淀富集而成,其来源范围比粗骨颗粒部分更广泛。     

不同类型土壤的光谱特征及其有机质含量预测

 【目的】构建适合土壤有机质含量估测的高光谱参数及定量反演模型。【方法】系统分析中国中、东部地区5种不同类型土壤风干样本有机质含量与350～2 500 nm波段范围高光谱反射率之间的关系,利用特征光谱参数和BP神经网络建立土壤有机质的定量估测模型。【结果】光谱一阶导数构成的两波段光谱参数与土壤有机质含量的相关性明显优于原始光谱,尤其采用Norris平滑滤波后导数光谱效果更好。光谱参数构成形式以差值指数最好,其次为比值和归一化指数。与土壤有机质含量相关程度最高的光谱参数是由可见光区554 nm和近红外区1 398 nm两个波段的一阶导数组合而成的差值指数DI(D554,D1398),两者呈显著指数曲线关系,拟合方程为y= 184.2 ×exp[-1297×DI(D554,D1398)],决定系数为0.90。经不同类型土壤的观测资料检验,模型预测决定系数为0.84,均方根误差RMSE为3.64,相对分析误差RPD为2.98,显示估测模型具有较好的预测精度。另外,利用BP神经网络结合偏最小二乘法(PLS)对导数光谱进行分析,提取贡献率达到99.56 %的前6个主成分建立了三层BP 神经网络模型,模型决定系数为0.98,经不同类型土壤的观测资料检验,模型预测决定系数为0.96,RMSE为2.24,相对偏差RPD为4.83。比较利用DI(D554,D1398)和BP网络进行土壤有机质含量的预测结果,前者精度低于后者,但可以满足土壤有机质监测的需要。【结论】利用差值光谱指数DI(D554,D1398)和BP神经网络模型均可实现对土壤有机质的精确估测。     

水溶性腐植酸对石英砂负载氧化铁吸附苯并三唑的影响

水溶性腐植酸(DHA)对环境中污染物的吸附有重要影响。通过批实验研究了阳离子类型、DHA浓度等因素对石英砂负载氧化铁吸附DHA和苯并三唑(BTA)的影响。结果表明:在溶液pH为6.0时, 静电作用在石英砂负载氧化铁吸附DHA的过程中起重要作用, Freundlich模型能很好地描述石英砂负载氧化铁对BTA的吸附;DHA对石英砂负载氧化铁吸附BTA的影响程度与DHA浓度和电解质类型有关, 当DHA浓度在0 ~15.68 mg·L^-1范围时, 在以0.01 mol·L^-1 CaCl₂为背景电解质的溶液中, DHA浓度越大, 其促进BTA吸附越明显;DHA通过累积吸附作用, 促进石英砂负载氧化铁对BTA的吸附;在不同的电解质溶液中, 石英砂负载氧化铁对DHA的吸附量不同, 从而对石英砂负载氧化铁吸附BTA的影响也不同。     

莫莫格湿地土壤铁的质量分数及分布

以莫莫格芦苇沼泽、芦苇—羊草草甸和羊草草甸3种类型湿地土壤为对象,研究了土壤游离铁和无定形铁的质量分数以及铁活化度的时空变化趋势。结果表明:土壤游离铁质量分数的季节变化为春季最明显,其次为夏季,秋季最弱;而无定形铁质量分数的季节变化则表现为夏季明显,秋季次之,春季最弱。随着土壤深度的增加,游离铁质量分数逐渐降低,至60～90 cm处略有升高;而无定形铁质量分数则表现为自表层向深层递减的规律。3种类型湿地土壤游离铁质量分数比较,羊草草甸最高、芦苇沼泽次之、芦苇—羊草草甸最低;无定形铁质量分数则表现为芦苇沼泽最高、羊草草甸次之、芦苇—羊草草甸最低。湿地土壤铁的活化度夏、秋季节高,春季低;土壤表层铁活化度高于底层。     

重金属铜胁迫玉米叶片的光谱响应特征

为研究玉米叶片的反射光谱特征在受重金属铜胁迫时发生的变化,通过玉米铜胁迫种植试验,分析不同浓度铜胁迫对玉米叶片叶绿素及铜含量的影响,同时根据12个特征波段及其归一化植被指数、光谱角及作者提出的光谱差之和与光谱差均值描述铜胁迫叶片的光谱特征。结果表明:随着土壤中Cu2+浓度升高,玉米叶片铜含量逐渐增加,叶绿素含量逐渐降低;可采用光谱特征波段、归一化植被指数、光谱角、光谱差之和与光谱差均值的方法识别铜胁迫玉米叶片和健康玉米叶片之间的光谱差异。