基于调制近红外反射光谱的土壤养分近场遥测方法研究

摘要

土壤养分作为农业生产的重要指标,含量过少会降低农作物产量,过多则会造成环境污染.因此,快速、准确检测土壤养分对于精准施肥和提高作物产量具有重要意义.基于取样和化学分析的传统方法能够全面准确地检测土壤养分,但检测过程中土壤的取样及预处理过程繁琐、操作复杂、费时费力,不能实现土壤养分的原位快速检测.本研究基于调制近红外光谱,提出了一种土壤养分主动式近场遥测方法,可有效避免土壤反射自然光的干扰.该方法使用波长范围1260～1610 nm的8通道窄带激光二极管作为近红外光源,通过测量8通道激光光束的土壤反射率,建立土壤养分中氮(N)关于土壤反射率的计量模型,实现了N的快速检测.在74组已知N含量的土壤样品中,选取54组作为训练集,20组作为预测集.基于一般线性模型,对训练集中土壤N含量与土壤反射率的定量化参数进行训练,筛选显著波段后的计量模型R2达到0.97.基于建立的计量模型,预测集中土壤N含量预测值与参考值的决定系数R2达到0.9,结果表明该方法具有土壤养分现场快速检测的能力.