【摘要】：冬小麥在我國(guó)糧食作物中占有重要地位,其生產(chǎn)與土壤質(zhì)量的好壞有著直接的聯(lián)系。土壤全氮作為麥田土壤的重要養(yǎng)分之一,是衡量麥田土壤肥力特征的重要指標(biāo),也是冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成所必需的元素。土壤全氮的傳統(tǒng)測(cè)定主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析方法,結(jié)果雖較為可靠、精確,但存在耗時(shí)長(zhǎng)、操作繁瑣、成本高以及環(huán)境污染等問(wèn)題。高光譜分析技術(shù)作為一種新興的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),具有快速、低成本、環(huán)保、無(wú)損傷和可重復(fù)等特點(diǎn),可以大面積、及時(shí)地獲取田間數(shù)據(jù)信息并滿足當(dāng)前“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的發(fā)展需求。本實(shí)驗(yàn)以聞喜縣麥田土壤為研究對(duì)象,在縣域內(nèi)采集多點(diǎn)多樣本土壤光譜和全氮含量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,用于研究不同粒徑土壤與高光譜的響應(yīng)機(jī)理,以此來(lái)提取和確定土壤全氮的高光譜特征信息,并對(duì)比分析土壤不同粒徑、光譜預(yù)處理方法和模型構(gòu)建方法對(duì)土壤全氮模型整體表現(xiàn)的影響,確定實(shí)現(xiàn)土壤全氮監(jiān)測(cè)的最佳土壤粒徑和光譜預(yù)處理方法,最終實(shí)現(xiàn)土壤全氮含量的準(zhǔn)確光譜監(jiān)測(cè)。主要結(jié)論如下:(1)土壤粒徑對(duì)土壤的光譜反射率曲線有明顯的影響,不同粒徑土壤光譜變化情況在400-2450nm范圍內(nèi)基本一致。(2)土壤粒徑和土壤全氮含量與土壤的原始光譜反射率分別呈負(fù)相關(guān)和正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)性經(jīng)過(guò)反射率的不同變換處理后,有了明顯的提高。其中FD預(yù)處理光譜與二者的相關(guān)性最好,相關(guān)系數(shù)分別為0.973和0.579。(3)本文利用逐步多元線性回歸的方法提取土壤全氮含量的敏感波段主要位于410nm附近的可見(jiàn)光區(qū)域與1087nm、1330nm-1750nm及2030nm附近的近紅外波段。(4)本研究分別構(gòu)建了不同粒徑的土壤全氮PLSR、SVM和PLS-SMLR的模型,通過(guò)對(duì)比PLSR全譜模型與SVM全譜模型可知,SVM的表現(xiàn)較優(yōu),達(dá)到了較好的預(yù)測(cè)結(jié)果;對(duì)比SVM與PLS-SMLR的驗(yàn)證結(jié)果得知,基于SVM構(gòu)建的不同粒徑土壤全氮含量的模型表現(xiàn)整體要優(yōu)于PLS-SMLR的模型表現(xiàn)。其中,利用0.25mm粒徑的FD變換光譜構(gòu)建SVM模型的土壤全氮監(jiān)測(cè)模型表現(xiàn)最好,校正模型的精度最好(R2=0.972),驗(yàn)證模型的精度最高(R2=0.971),驗(yàn)證誤差最小(RMSEP=0.026)。本研究構(gòu)建的SVM模型具有很好的預(yù)測(cè)能力,可以準(zhǔn)確定量估測(cè)土壤全氮。因?yàn)镻LSR-SMLR的模型是建立在提取特征波段的基礎(chǔ)上,模型簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便,且達(dá)到了統(tǒng)計(jì)學(xué)的預(yù)測(cè)精度,具有一定的應(yīng)用潛力。
【圖文】：

圖１技術(shù)路線圖逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋Ｔｈｅ邋ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ邋ｒｏｕｔｅ逡逑

樣本數(shù)邐全ＳＭ．邐ｉＳ人值邐ｉｉＪ小值邋均值邐標(biāo)準(zhǔn)差邐峰度Ｎｕｍｂｅｒ邐Ｒａｎｇｅ邐Ｍａｘ．邐Ｍｉｎ．邐Ａｖｅｒａｇｅ邋ＳＤ邐Ｋｕｒｔｏｓｉｓ７０邐０．８３１邐１．０２５邐０．１９４邐０．４３６邐０．１６７邐１．９３１４７邐０．８３１邐１．０２５邐０．１９４邐０．４４４邐０．１７８邐１．９９５２３邐０．５５９邐０．７７９邐０．２２０邐０．４１９邐０．１４４邐０．６５７縣７０個(gè)麥ｆｆｌ土壤樣本ＴＮ實(shí)測(cè)值的統(tǒng)計(jì)性分析。從整個(gè)值是０．４３６，全距是０．８３１，表明所采集的土壤ＴＮ的差異９）。根椐近似２：１的比例將數(shù)據(jù)集隨機(jī)分為４７個(gè)校ｉＦ．集和ＴＮ實(shí)測(cè)值的范圍包括驗(yàn)證集屮Ｉ？．壤ＴＮ的eA大值和最小值，是合理的，可以用來(lái)進(jìn)行土壤全＇斌模型的驗(yàn)證。逡逑與土壤光譜的響應(yīng)規(guī)律逡逑對(duì)土壤光譜曲線的影響逡逑０邋＾邐邐０．０７４邋ｍｍ邐０．１２５邋ｍｍ邋０．１５４邋ｍｍ邐０．２５邋ｍｍ逡逑
【學(xué)位授予單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S153.6;S512.11

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1 方樟法;;應(yīng)用半微量蒸餾法測(cè)定土壤全氮的主要誤差來(lái)源及其消除[J];浙江農(nóng)業(yè)科學(xué);1987年01期

2 相里炳銓;李維美;;靛酚藍(lán)比色法分析土壤全氮的研究[J];北京農(nóng)業(yè)科學(xué);1988年03期

3 戴育明;;土壤全氮分析的研究進(jìn)展[J];上海農(nóng)業(yè)科技;1989年02期

4 孫娟;謝麗紅;鐘文挺;何玉亭;李浩;蔡hＲ，

本文編號(hào)：2604048