土壤的多角度偏振反射光谱研究

在利用多波段、多时相、高光谱的遥感数据来提高遥感对地物的识别能力的同时[1] ,人们注意到角度信息在遥感图像识别和分类中起到的影响和贡献[2 ] ,即地物在2π空间上的三维光谱特征。在早期的遥感,主要采取垂直收集对地观测数据。根据不同的地物具有不同的吸收、反射和发射电     

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。     

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     

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。     

时域反射法(TDR)测定红壤含水量的精度

研究了两种ＴＤＲ仪在红壤上的应用，结果表明红壤性质对ＴＤＲ仪测定土壤含水量的精度有影响；不经过重新标定，Ｔｒａｓｅ系统的精度在５％以内，ＦＯＭ／ｍｔｓ的精度大于５％。经过标一后Ｔｒａｓｅ的精度还可提高。     

土壤含水量对反射光谱法预测红壤土壤有机质的影响研究

研究土壤含水量对有机质预测的影响,可为野外红壤有机质快速测定提供理论依据。本文在实验室条件下测量了不同含水量红壤的可见光-近红外光谱反射率,运用偏最小二乘回归(PLSR)建立不同含水量的土壤有机质预测模型。结果显示,随土壤含水量的增加,有机质与一阶微分光谱的相关性先增加后下降,含水量为100～150 g/kg时相关系数最大。分380～2 400、380～1 300、1 300～2 400 nm三个波段建立不同含水量的有机质预测模型,模型预测精度均随土壤含水量增加而呈现先增加后下降的趋势。利用1 300～2 400 nm建立有机质预测模型可以有效避开氧化铁影响,建立的模型预测精度最高。本研究认为,当土壤含水量小于200 g/kg时,可以利用在室内控制条件下测定的土壤反射率,建立1 300～2 400 nm波段的PLSR模型,进行红壤土壤有机质含量预测。     

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     

土壤二向反射特性及水分含量对其影响研究

土壤二向反射特性的研究是进行地表温度、地表反照率等方面反演必须解决的问题,同时也是全球地面覆盖遥感研究所要考虑的背景因素,对定量遥感及土壤遥感技术本身的发展有着重要意义。论文在对不同类型土壤进行室内二向反射率测定的基础上,分析了其在可见光及近红外波段随观测角度变化规律,得出以下结论:在不同的观测方位角,土壤二向反射率均随着观测天顶角的增加而增加,在垂直主平面方向是对称的;并且在后向散射方向达到最高,在前向散射方向达到最低。研究利用基于辐射传输理论的Hapke二向反射模型对不同类型土壤在不同水分含量条件下的二向反射率进行了模拟并取得了较好的结果。此外,基于实测的土壤二向反射率对Hapke模型的主要参数进行反演并研究土壤水分含量对其影响,结果表明随着土壤逐渐变干,其单次散射反照率在整个波段均呈增加的趋势,并且单次散射反照率不受测量时条件的影响。因此,论文可以为利用单次散射反照率来反演土壤水分含量提供研究基础。     

不同土壤钾素淋溶特性的初步研究

通过室内土柱淋溶试验,研究降雨情况下不同土壤钾素的淋溶特性及其与土壤性质的关系,结果表明:未施钾的自然土壤,在降雨量较小时(87 mm),决定钾素淋溶状况的主要土壤因子是土壤质地,质地越轻,K+淋溶量越大;降雨量较大时(435 mm),决定钾素淋溶状况的主要因子则为速效钾,田间速效钾含量愈大,淋溶风险愈大。外源钾施入土壤后,在降雨量较小时(87 mm),钾素淋溶状况主要受土壤粉粒和缓效钾的影响,粉粒含量和缓效钾越大,淋溶量越小;降雨量较大时(435 mm),钾素淋溶状况主要受全钾和缓效钾的影响,其值越大淋溶量越小。在降雨量充足、田间排水不畅的情况下,短时间内(2 h)土壤钾肥表观淋出率仅与粉粒含量呈显著负相关关系,土壤的质地是影响钾淋溶主要因子;长时间(24 h)淋溶后钾肥表观淋出率则与土壤pH、粉粒、全钾、缓效钾和长石含量均呈显著负相关关系,其中全钾和粉粒的影响作用最大。     

基于漫反射光谱和色度的土壤中赤铁矿和针铁矿半定量探讨

土壤中赤铁矿(α-Fe₂O₃)和针铁矿(α-FeOOH)的含量和比例对气候变化具有明确的指示意义,对其半定量和定量是古气候研究的重要科学问题。通过选取黄土–古土壤样品以及红壤样品进行加热试验,对比加热前后的漫反射光谱(DRS)峰高,红光段,色度指标红度a^*、黄度b^*、b^*/a^*参数,分析红壤与黄土中针铁矿和赤铁矿的组成和差异,探讨土壤中针铁矿和赤铁矿的半定量重建,结果表明:黄土样品的DRS一阶导数形态与红壤存在差异;红壤样品的a^*整体上高于黄土,b^*差异不明显,a^*与b^*具有协同变化的特点;红壤和黄土样品的DRS赤铁矿特征峰峰值与色度指标a^*密切相关。加热过程中针铁矿特征峰下降,并显示出黏土矿物峰和赤铁矿特征峰整体上升的特征,表明针铁矿脱水并生成赤铁矿。在有氧参与情况下,除针铁矿向赤铁矿转化外,细小颗粒的磁铁矿(Fe₃O     

Measurement of Phosphorus in Soils by Near Infrared Reflectance Spectroscopy: Effect of Reference Method on Calibration

Abstract

The use of ultraviolet (UV), visible (VIS), near infrared reflectance (NIR), and midinfrared (MIR) spectroscopy techniques have been found to be successful in determining the concentration of several chemical properties in soils. The aim of this study was to evaluate the effect of two reference methods, namely Bray and Resins, on the VIS and NIR calibrations to predict phosphorus in soil samples. Two hundred (n=200) soil samples were taken in different years from different locations across Uruguay with different physical and chemical characteristics due to different soil types and management. Soil samples were analyzed by two reference methods (Bray and Resins) and scanned using an NIR spectrophotometer (NIRSystems 6500). Partial least square (PLS) calibration models between reference data and NIR data were developed using cross‐validation. The coefficient of determination in calibration (R²) and the root mean square of the cross validation (RMSECV) were 0.58 (RMSECV: 3.78 mg kg^?1) and 0.61 (RMSECV: 2.01 mg kg^?1) for phosphorus (P) analyzed by Bray and Resins methods, respectively, using the VIS and NIR regions. The R² and RMSECV for P using the NIR region were 0.50 (RMSECV: 3.78 mg kg^?1) and 0.58 (RMSECV: 2.01 mg kg^?1). This study suggested that differences in accuracy and prediction depend on the method of reference used to develop an NIR calibration for the measurement of P in soil.     

水稻多组分双向反射模型的建立

在作物多组分双向反射模型的基础上，基于辐射传输原理和水稻群丛结构特征，特别是考虑水稻不同生长时期的特点，建立了水稻的多组分双向反射模型。模拟与实测结果的比较表明：模型基本上能反映水稻多组分反射光谱的角度分布特征，特别是较准确地模拟水稻不同生长期，不同太阳天顶角下，“热点”的右移和乳熟期前向反射中的反射高峰点。分蘖期和抽穗期，水稻冠层“热点”效应在水稻各组分的平均倾角约37°左右时达到最大，然后随平均倾角的增大，“热点”效应明显减弱。从数学的角度，模型计算值与实测值通过了t-检验，证明模拟值是可接受的。     

不同母质发育土壤的中红外吸收光谱特征

选取湘东丘陵区四种典型母质发育土壤(酸性紫色土、花岗岩红壤、板岩红壤和第四纪红土红壤),采集剖面(深至母岩/母质层)样品,应用傅里叶变换红外光谱仪研究灼烧去除有机质处理、土层深度和母质类型对土壤中红外吸收光谱特征的影响,分析吸收光谱与土壤理化性质的关系。结果表明,去除有机质后,特征区的中红外吸收值升高,反映矿物质对红外吸收谱线的强烈影响。在剖面上,底土(60~80 cm或100~120 cm)的中红外吸收值高于表土(0~20 cm),与土壤有机质含量的剖面分布相反。四种土壤的中红外光谱均属典型的高岭石图谱。砂粒、粘粒含量与红外吸收值的相关性最好,砂粒含量的最大相关系数(0.51)出现在3700、913和720~540 cm~(-1)附近,粘粒含量的最大相关系数(0.54)出现在1100~694 cm~(-1);本研究表明,原土的中红外吸收光谱特征主要受矿物质的支配,可以很好地反映土壤质地的状况,指示土壤质量变化。     

不同施氮水平下温室番茄叶片反射光谱特征分析

利用便携式光谱辐射仪测定了温室番茄叶片的光谱反射率,研究了不同施氮水平下特定光谱指数与叶片氮含量、光合速率及产量的关系。结果表明,温室番茄叶片的光谱反射率在可见光波段随供氮水平的升高而降低,在近红外波段随供氮水平的升高而增加。随施氮水平的提高,绿峰的蓝移和红边的红移现象明显,而红谷反射率与光合速率之间的关系可用二次方程拟合,相关系数达0.805。番茄叶片氮含量的敏感光谱波段为580~695 nm,740~900 nm,由695 nm、770 nm两个波段构建的高光谱指数(RVI、NDVI)与叶片氮含量的相关性显著。而基于原始光谱数据对番茄产量的估测也可在温室中得到很好的运用,其中光谱指数RV(I710,680)、VARI700和产量的拟合方程最优。     

Spectral Reflectance Characteristics of Laboratory-Grown Salt Crusts on Silty Clay and Sandy Soils

Salinization of soils has led to the loss of cropland and represents a major threat to food production. Hyperspectral imaging may prove to be useful for characterizing the spectral behavior of salt-affected soils but the methodology needs to be better evaluated. In this study, we characterized the spectral behaviors of four types of chloride salt crusts [calcium chloride dehydrate, magnesium chloride dehydrate, potassium chloride, and sodium chloride (CaCl₂·2H₂O, KCl, and NaCl)] formed in the laboratory. We found that (1) as salt concentration increased, the reflectance intensity decreased for both soil types, and the decreases were especially pronounced for the soils leached with the CaCl₂·2H₂O and MgCl₂·2H₂O solutions; (2) soil texture had little if any effect on reflectance; and (3) reflectance intensity decreased in the order CaCl₂·2H₂O < MgCl₂·2H₂O < KCl < NaCl. By clarifying the spectral behavior of chloride salt crusts on soils, our work demonstrates hyperspectral imaging may differentiate some types of salts and determine relative salt concentrations.     

Comparison of Near Infrared Reflectance Spectroscopy with Combustion and Chemical Methods for Soil Carbon Measurements in Agricultural Soils

As interest in soil organic carbon (SOC) dynamics increases, so do needs for rapid, accurate, and inexpensive methods for quantifying SOC. Objectives were to i) evaluate near infrared reflectance (NIR) spectroscopy potential to determine SOC and soil organic matter (SOM) in soils from across Tennessee, USA; and ii) evaluate potential upper limits of SOC from forest, pasture, no-tillage, and conventional tilled sites. Samples were analyzed via dry-combustion (SOC), Walkley–Black chemical SOM, and NIR. In addition, the sample particle size was classified to give five surface roughness levels to determine effects of particle size on NIR. Partial least squares regression was used to develop a model for predicting SOC as measured by NIR by comparing against SOM and SOC. Both NIR and SOM correlated well (R² > 0.9) with SOC (combustion). NIR is therefore considered a sufficiently accurate method for quantifying SOC in soils of Tennessee, with pasture and forested systems having the greatest accumulations.Abbreviations SOC, soil organic carbon; NIR, Near Infrared Reflectance Spectroscopy; MTREC, Middle Tennessee Research and Education Center; RECM, Research and Education Center at Milan; PREC, Plateau Research and Education Center; PLS, Partial least squares.     

安徽凤阳几种土壤对锌的吸附

研究了凤阳县几种土壤吸附锌的性能,讨论了这几种土壤对锌的吸附性能与它们的理化性质的关系。结果表明:供试土壤吸附锌的能力比较接近,土壤吸附锌的量随平衡液浓度的增加而增加,吸附符合Freund lich吸附、Langmu ir吸附和Temk in吸附关系;在土壤质地比较接近的情况下,土壤对锌的最大吸附量与土壤的酸碱度、有机质含量、质地等因素有关。     

不同施氮水平下的小麦冠层光谱特征及产量分析

分析了在不同氮肥施用水平下,小麦冠层的高光谱响应在几个生育期内的变化情况,以及它们与小麦产量之间的关系。采用微分技术处理了小麦冠层反射光谱,提高了其区分小麦氮素营养水平的灵敏性;利用F-检验及方差分析与相关分析,研究小麦氮素处理水平、冠层反射光谱及其衍生信息(光谱反射率的一阶微分数据、归一化植被指数)、小麦产量三者之间的相关关系。研究结果表明,一阶微分技术能够提高小麦冠层光谱数据对氮素营养水平的响应,光谱数据的衍生形式也可与小麦产量建立很好的回归方程。