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。     

土壤剖面的反射光谱研究

研究表明，土壤反射光谱包含有丰富的土壤信息，可从中获取有机质含量、氧化铁含量、质地、主导粘土矿物类型等多种有用信息。本文以不同地区的土壤剖面为例，解读它们的反射光谱，以获得土壤形成特征的某些信息，为在土壤研究中进一步应用反射光谱提供有益的探索。     

石油污染土壤的偏振反射特性分析

分析了土壤石油污染偏振遥感监测机理,并以0号柴油、摩托车机油和97号汽油等三种成品油作为污染源配制成石油污染土壤样品,应用多角度光谱偏振测量仪实测了不同石油污染土壤样品的偏振反射特性数据。结果表明,与清洁土壤相比较,石油污染土壤表现出较为明显的偏振特性,并且偏振特性与观测方位角、光源入射天顶角、观测天顶角、探测波段、污染源类别以及污染程度等影响因素均有关,为土壤石油污染偏振遥感监测的研究与应用提供了一定的科学依据。     

苏北滨海土壤碳酸钙含量反射光谱估算研究

土壤属性的快速、精确测定是实现现代精细农业的基础。本研究分析了江苏省北部滨海土壤的属性特征以及碳酸钙的可见-近红外反射光谱特征,探讨利用可见-近红外光谱估算滨海土壤碳酸钙含量的可行性,比较不同光谱反射率数据集、不同预处理方法以及不同建模方法定量反演的优劣。结果表明:(1)苏北滨海土壤有机质含量较低、碳酸钙含量较高,其光谱曲线在2 340 nm处有较明显的碳酸钙吸收特征;(2)滨海土壤碳酸钙含量与土壤的可见-近红外波段反射率呈正相关,且碳酸钙含量高低对于土壤的近红外波段反射率的影响高于可见光波段;(3)可见-近红外反射光谱可用于估算滨海土壤碳酸钙含量。就建模结果而言,381~2 459 nm波段反射光谱数据集、log(1/R)预处理、偏最小二乘回归三者结合的效果比较理想。     

基于高分辨率反射光谱的土壤营养元素估算模型

研究了土壤中营养元素含量（N、P、K）与土壤可见光／近红外光谱之间的关系。在对原始光谱进行预处理分析后，计算出了4种光谱指标：反射率Reflectance、一阶导数FDR、倒数之对数log（1／R）和波段深度Depth。通过偏最小二乘回归分析建立了营养元素与4种光谱指标的经验模型，并且利用验证样本集对回归模型进行了验证。结果表明，可见光／近红外反射光谱具有快速估算土壤中营养元素含量的潜力。     

黄土的红外反射光谱与红外光声光谱特征及其差异研究

红外光谱法作为一种新的研究手段已经广泛应用于土壤分析,由其检测区域和手段的不同又可分为多种光谱类 型。本研究以第四纪黄土为例,系统地比较了近红外区和中红外区反射光谱和光声光谱的吸收特征及其差异。结果表明,中红外光谱比近红外光谱的信息更为丰富,且中红外光谱与样品中物质的特征吸收关系更加密切,从而更有利于土壤定性与定量分析。土壤的反射光谱和光声光谱表现出了明显不同的特征,在近红外区,反射光谱和光声光谱吸收明显不同,而在中红外区,反射光谱和光声光谱具有相对应的吸收,但相对吸收强度明显不同,且吸收峰的位置也发生改变,尤其在1 000 ~ 2 000 cm-1谱区,反射光谱相互干扰很强,而光声光谱的吸收特征更为明显。在黄土的分类鉴别上,反射光谱优于光声光谱。红外反射光谱和光声光谱在不同波段下具有不同的吸收灵敏度,在土壤定性与定量分析中各自都将具有其明显的优势。     

华南主要土壤类型的光谱特性与土壤分类

本文研究了华南地区主要土壤的光谱反射特性，进行了土壤光谱的主组元分析、模糊聚类及与土壤理化性状作相关性分析，土壤光谱特征分类与现行中国土壤分类系统及中国土壤系数分类进行了比较对照。其主要结果表明，华南地区主要的光谱曲线的形态特征，主要表现为平直型（玄武岩发育砖红壤类）、缓斜型（水稻土类）和陡坎型（红、黄壤类）三种类型；土壤光谱分类与按母质母岩划分高度一致；应用主组元分析对土壤光谱进行分类，结果与现     

李家岗下蜀黄土剖面的反射光谱研究

采用色度学方法,系统研究了下蜀黄土典型剖面的反射光谱特征。结合磁化率、微量元素Ｒｂ、Ｓｒ的含量和比值,讨论了色度参数的古气候意义,初步把下蜀黄土形成以来的古气候划分为３个波动旋回。下蜀黄土和黄土高原色度参数的对比,揭示了长江中下游地区更强的化学风化作用和成壤强度。     

湖南省几种主要类型土壤反射光谱的剖面变化特性

通过野外采样和室内测定,研究了湖南省主要类型土壤反射光谱的剖面变化特性。结果表明,同一土壤剖面中不同土层的反射光谱曲线形态基本上是一致的;经统计分析得出,在每个自然土壤剖面中,各土层420nm处的的光谱反射率均与土壤游离氧化铁含量之间存在着线性负相关性,620-660nm波段的平均光谱反射率与土壤有机质含量呈幂函数负相关性。     

土壤有机质与水分反射光谱响应特征综合作用模拟

土壤有机质与水分均对土壤反射光谱特征有显著的影响,但其作用机理难以定量描述。通过对黑龙江省典型黑土区土壤野外高光谱反射率的测定,研究了该区土壤的光谱反射特征;利用BP神经网络方法,以土壤有机质与水分数据作为输入层,以土壤光谱反射率一阶微分作为输出层,建立黑土有机质与水分的高光谱预测模型,并对模型的稳定性和预测能力进行检验。结果表明:土壤有机质与土壤表层0~20 cm含水量之间具有显著的相关性,相关系数为0.59;1570 nm波段处的一阶微分为输出层的模型精度最高,RMES达到0.017,平均绝对误差为0.014,平均相对误差为0.110;模型检验结果表明建立的BP神经网络模型具有良好的稳定性;土壤有机质、含水量对土壤光谱反射率的综合作用得到较准确的描述,可以用于野外土壤有机质与水分的速测。     

土壤粘土矿物反射特性及其在土壤学上的应用

用实验室测量的埃洛石、蒙脱石、伊利石和蛭石加热处理前后的反射曲线(0.2-2.5pμm),研究上述矿物的反射光谱特征及其与化学组成的关系.提出鉴别主要粘土矿物类型、矿物二、三八面体和根据土壤反射曲线识别主导粘土矿物的方法;并用土壤剖面的反射曲线,解释土壤性状与形成特点.     

土壤可见光-近红外反射光谱与重金属含量之间的相关性

发展基于反射光谱技术的快速、简便、低成本的土壤重金属信息提取方法是区域土壤重金属污染治理所需要的。选择江西贵溪铜冶炼厂污染区,分析了9种重金属元素(Cu、Pb、Zn、Cd、Co、Ni、Fe、Mn及Cr)与土壤可见光-近红外反射光谱之间的相关性及其相关的原因。研究表明,研究区土壤中存在Cu(含量介于66.71~387 mg kg-1之间)和Cd(含量介于0.36~6.019 mg kg-1之间)的强烈富集。土壤重金属含量与反射光谱之间存在显著相关,污染元素Cu的最高相关系数为-0.87,Pb、Zn、Co、Ni、Fe的最高相关系数达到高度相关(|r|>0.80),Cr、Cd、Mn的最高相关系数达到显著相关(|r|>0.70)。微分光谱适于获取土壤中的重金属元素信息,利用组合波段能显著提高相关性。Cu与反射光谱之间的相关性主要受有机质的影响;Pb、Zn、Co、Ni主要受黏土矿物和铁锰氧化物的影响;Cr与反射光谱之间的相关性同时受有机质和黏土矿物的影响。     

黄土偏振反射影响因子交互作用试验分析

早期遥感土壤反射光谱的研究主要是将土壤样品表面看作郎伯体,进行垂直对地观测采集数据。大量实验表明,土壤含水量、有机物含量、氧化铁含量、机械组成以及土壤表面粗糙度均会对土壤的光谱反射率产生显著影响[1]。随着遥感应用研究的深入,在20世纪70年代末,Suits、Hapke、Strahler、李小文等大批学者对地物的二向反射做了定量研究,从而使遥感进入了获取地物三维信息的崭新阶段[2~5]。偏振反射是二向反射的孪生姊妹,人们在对土壤的二向反射进行研究的同时也势必要对土壤的偏振反射进行一定的研究[6]。已有的一些观测研究表明,土壤含水量与土壤反射光偏振度之间存在着关系,即含水量越大偏振度越高,这可解     

不同氮效率玉米杂交种的叶光反射研究

培育氮高效的玉米新品种是众多植物育种项目的主要研究领域。反射测量可能用于对作物的氮效率进行快速而经济的评估。本研究以适应低氮的SL (氮高效品种 )和适应高氮的TH (对照品种 )两个玉米杂交种为材料 ,设 0和 1 5 0kgN hm2 两个施氮水平。在播种后 46、62、76、90和 1 0 4d ,用数码相机LEICASIPRO测量玉米叶片的光反射 ,测量结果用L a b 颜色系统进行评估和分析。在这个三维颜色系统中 ,反射参数a 和b 分别描述绿 红和蓝 黄颜色的比例 ,参数L 用来描述颜色的浅淡。结果表明 ,在低氮条件下 ,开花期前后的玉米叶片光反射参数a 和b 在 5 1 0～ 780nm、5 1 6～ 780nm、和 5 4 0～ 780nm 3个特定波段表现出规律性的变化 ,SL 的反射参数a 显著高于TH 的 ,反射参数b 正相反 ,显著低于TH 的b 值。上述结果说明 ,开花期前后的反射测量可以作为玉米氮效率筛选的一个简单、快速而经济的评估工具。     

紫色土表土结皮发育特征的试验研究

通过模拟降雨试验,探讨了紫色土表土结皮的发育特征。结果表明：有、无雨滴打击下,紫色土在30min内均形成稳定结皮层,厚度约7～8mm;淋移作用是紫色土形成结皮的主导作用,降雨打击使表土在降雨前期迅速形成致密薄层,抑制了淋移作用并使盖网处理的结皮容重略高;孔隙的剖面分布对入渗、抗剪强度有较大影响,表现在发生层总孔隙度低但分布均匀的盖网处理具有更强的入渗能力,且由于降雨初期未发生致密上层使其抗剪强度略低。     

近红外光谱法预测羊肉化学成分的研究

对3个品种、3个部位的106个羊肉样品进行近红外光谱扫描,并测定其蛋白质、水分、脂肪含量,采用Unscrambler软件建立基于偏最小二乘法的近红外光谱预测模型。结果显示:样品水分含量近红外光谱校正决定系数为0.94,验证决定系数是0.86;蛋白质含量近红外光谱预测模型的校正决定系数为0.90,验证决定系数为0.72;脂肪含量近红外光谱校正决定系数0.81,验证决定系数0.64,由此可知近红外光谱用于羊肉品质检测具有可行性。本研究为羊肉化学成分的快速检测提供了基础。     

果园土壤酸化及铝毒矫治的研究

模拟酸雨使得土壤pH下降,土壤酸化加重,土壤pH值分别比CK下降了0.23、0.54、1.22、1.79,活性Al含量分别比CK增加了0.22%、14.33%、41.41%、66.38%,交换性K含量下降了0.01~0.08cmol/kg,交换性Na含量下降了0~0.08cmol/kg、交换性Ca含量下降了0.14~0.31cmol/kg、交换性Mg含量下降了0~0.10cmol/kg,盐基总量下降了6.1%~23.1%。MgSO4、CaCl2、KH2PO4、柠檬酸处理减少了土壤活性Al的溶出和盐基离子的流失,也明显抑制了龙眼幼苗对Al的吸收,当Al胁迫浓度为0.185mmol/L时,2mmol/L.Mg2 、Ca2 、PO43-和柠檬酸根处理下,根、茎、叶的含Al量下降了13.9%~39.2%、16.9%~39.7%、30.1%~41.0%;当Al胁迫浓度为1.850mmol/L时,根、茎、叶的含Al量下降了29.3%~51.3%、15.3%~39.7%、16.5%~42.5%。     

红壤性水稻土无机肥连施与土壤结构特性的研究

良好的土壤物理环境,是农业高产稳产的基础。通过9年定位研究阐明,红壤性水稻土无机肥连施特别是偏施,随着有机和无机胶结物质的数量减少,土壤结构性遭受破坏,容重增值,孔隙度降低,水稳性结构破坏率提高,微团聚体分数系数上升,致使土壤紧实,耕性变坏,土壤肥力衰退。无机肥与有机肥配合施用能有效地提高作物产量,改善土壤物理环境,为建立优化施肥结构展示了良好前景。