施用生物炭后土壤有機(jī)碳的近紅外光譜模型研究與應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-06-05 21:00
土壤有機(jī)碳是影響土壤肥力的最重要因素之一。生物炭由于具有高度芳香化碳結(jié)構(gòu)和發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)等特性,可以作為一種土壤改良劑,提高土壤有機(jī)碳含量,改善土壤物理結(jié)構(gòu),近些年成為農(nóng)業(yè)環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。分別采用傳統(tǒng)方法和可見光近紅外光譜(VIS-NIRS,400—2500 nm)技術(shù)對(duì)施加不同用量生物炭的土壤有機(jī)碳含量進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)比分析,以期為含生物炭土壤的有機(jī)碳分析建立有效預(yù)測(cè)模型。通過比較不同樣本選擇方法(Kennard-Stone(KS),Random selection(RS)和Sample set partitioning based on joint x-y distances(SPXY))和光譜預(yù)處理方法(Savitzky-Golay平滑(SG)、倒數(shù)的對(duì)數(shù)log(1/R)、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換(SNV)、一階導(dǎo)數(shù)(Der1)、二階導(dǎo)數(shù)(Der2)和多元散射校正(MSC)),以3種模型(組合間隔偏最小二乘模型(Synergy Interval Partial Least Squares,siP LS),遺傳算法-支持向量機(jī)模型(Genetic Algorithm-Support vect...
【文章來源】:生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,40(20)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:11 頁
【部分圖文】:
不同生物炭添加量處理土壤有機(jī)碳含量
2.2 土壤的光譜特征通過計(jì)算各處理的土壤光譜反射率的平均值,比較各處理下土壤反射率變化。由圖2可知,SOC含量越大,反射率越小,但土壤反射率總體趨勢(shì)相似,基本呈上升拋物線型。在400—780 nm的斜率較陡,土壤反射率增加較快;而在780—2120 nm的斜率較緩,土壤反射率增加較慢。2120 nm之后,土壤反射率有略微下降的趨勢(shì)。在1410、1920、2200 nm附近存在明顯的吸收谷,這是由于在1410 nm波段和1920 nm波段主要為水分吸收帶,通常認(rèn)為這與OH—基團(tuán)和水分子振動(dòng)有關(guān);2200 nm波段附近存在Al—OH礦物吸收帶,表明高嶺石和其他硅酸鹽存在[34-35]。
表3 RF模型精度評(píng)價(jià)Table 3 Accuracy evaluation of RF model 處理Process 校正集Calibration set 驗(yàn)證集Validation set R cal 2 RMSECV R val 2 RMSEP RPD R 0.9575 0.6110 0.6851 1.1229 1.7257 SG 0.9555 0.6121 0.6760 1.1292 1.7305 SG+log(1/R) 0.9586 0.5970 0.6572 1.1500 1.6891 SG+SNV 0.9592 0.4823 0.8363 0.7975 2.4699 SG+Der1 0.9635 0.5204 0.6230 1.1901 1.6282 SG+Der2 0.9465 0.8182 0.0027 2.2032 0.8932 SG+MSC 0.9610 0.4687 0.8559 0.9040 2.27442.4 不同樣本選擇方法對(duì)模型性能的影響
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]典型黑土區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳分布特征[J]. 苑亞茹,李娜,鄒文秀,尤孟陽,韓曉增,馬大龍. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2018(17)
[2]基于高光譜數(shù)據(jù)的高寒草地土壤有機(jī)碳預(yù)測(cè)模型研究[J]. 崔霞,宋清潔,張瑤瑤,胥剛,孟寶平,高金龍. 草業(yè)學(xué)報(bào). 2017(10)
[3]土壤有機(jī)質(zhì)含量可見-近紅外光譜反演模型校正集優(yōu)選方法[J]. 陳奕云,齊天賜,黃穎菁,萬遠(yuǎn),趙瑞瑛,亓林,張超,費(fèi)騰. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[4]濕地土壤全氮和全磷含量高光譜模型研究[J]. 王莉雯,衛(wèi)亞星. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(16)
[5]閩江河口濕地土壤全磷高光譜遙感估算[J]. 章文龍,曾從盛,高燈州,陳曉艷,林偉. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2015(24)
[6]中國主要土壤高光譜反射特性分類與有機(jī)質(zhì)光譜預(yù)測(cè)模型[J]. 史舟,王乾龍,彭杰,紀(jì)文君,劉煥軍,李曦,Raphael A VISCARRA ROSSEL. 中國科學(xué):地球科學(xué). 2014(05)
[7]氧化鐵對(duì)有機(jī)質(zhì)光譜特性的影響分析[J]. 彭杰,李曦,周清,史舟,紀(jì)文君,王家強(qiáng). 遙感學(xué)報(bào). 2013(06)
[8]不同來源生物炭對(duì)砷在土壤中吸附與解吸的影響[J]. 關(guān)連珠,周景景,張昀,張廣才,張金海,禪忠祥. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2013(10)
[9]生物炭對(duì)塿土土壤含水量、有機(jī)碳及速效養(yǎng)分含量的影響[J]. 曾愛,廖允成,張俊麗,眭彥偉,溫曉霞. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(05)
[10]基于SVR算法的林地土壤氮含量高光譜測(cè)定[J]. 劉彥姝,潘勇. 生態(tài)科學(xué). 2013(01)
碩士論文
[1]基于不同預(yù)處理方法的小麥葉片氮素含量的高光譜估測(cè)[D]. 劉曉旭.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于Vis/NIR光譜不同粒徑下土壤碳氮的預(yù)測(cè)研究[D]. 李碩.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3212903
【文章來源】:生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,40(20)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:11 頁
【部分圖文】:
不同生物炭添加量處理土壤有機(jī)碳含量
2.2 土壤的光譜特征通過計(jì)算各處理的土壤光譜反射率的平均值,比較各處理下土壤反射率變化。由圖2可知,SOC含量越大,反射率越小,但土壤反射率總體趨勢(shì)相似,基本呈上升拋物線型。在400—780 nm的斜率較陡,土壤反射率增加較快;而在780—2120 nm的斜率較緩,土壤反射率增加較慢。2120 nm之后,土壤反射率有略微下降的趨勢(shì)。在1410、1920、2200 nm附近存在明顯的吸收谷,這是由于在1410 nm波段和1920 nm波段主要為水分吸收帶,通常認(rèn)為這與OH—基團(tuán)和水分子振動(dòng)有關(guān);2200 nm波段附近存在Al—OH礦物吸收帶,表明高嶺石和其他硅酸鹽存在[34-35]。
表3 RF模型精度評(píng)價(jià)Table 3 Accuracy evaluation of RF model 處理Process 校正集Calibration set 驗(yàn)證集Validation set R cal 2 RMSECV R val 2 RMSEP RPD R 0.9575 0.6110 0.6851 1.1229 1.7257 SG 0.9555 0.6121 0.6760 1.1292 1.7305 SG+log(1/R) 0.9586 0.5970 0.6572 1.1500 1.6891 SG+SNV 0.9592 0.4823 0.8363 0.7975 2.4699 SG+Der1 0.9635 0.5204 0.6230 1.1901 1.6282 SG+Der2 0.9465 0.8182 0.0027 2.2032 0.8932 SG+MSC 0.9610 0.4687 0.8559 0.9040 2.27442.4 不同樣本選擇方法對(duì)模型性能的影響
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]典型黑土區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)土壤團(tuán)聚體有機(jī)碳分布特征[J]. 苑亞茹,李娜,鄒文秀,尤孟陽,韓曉增,馬大龍. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2018(17)
[2]基于高光譜數(shù)據(jù)的高寒草地土壤有機(jī)碳預(yù)測(cè)模型研究[J]. 崔霞,宋清潔,張瑤瑤,胥剛,孟寶平,高金龍. 草業(yè)學(xué)報(bào). 2017(10)
[3]土壤有機(jī)質(zhì)含量可見-近紅外光譜反演模型校正集優(yōu)選方法[J]. 陳奕云,齊天賜,黃穎菁,萬遠(yuǎn),趙瑞瑛,亓林,張超,費(fèi)騰. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(06)
[4]濕地土壤全氮和全磷含量高光譜模型研究[J]. 王莉雯,衛(wèi)亞星. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2016(16)
[5]閩江河口濕地土壤全磷高光譜遙感估算[J]. 章文龍,曾從盛,高燈州,陳曉艷,林偉. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2015(24)
[6]中國主要土壤高光譜反射特性分類與有機(jī)質(zhì)光譜預(yù)測(cè)模型[J]. 史舟,王乾龍,彭杰,紀(jì)文君,劉煥軍,李曦,Raphael A VISCARRA ROSSEL. 中國科學(xué):地球科學(xué). 2014(05)
[7]氧化鐵對(duì)有機(jī)質(zhì)光譜特性的影響分析[J]. 彭杰,李曦,周清,史舟,紀(jì)文君,王家強(qiáng). 遙感學(xué)報(bào). 2013(06)
[8]不同來源生物炭對(duì)砷在土壤中吸附與解吸的影響[J]. 關(guān)連珠,周景景,張昀,張廣才,張金海,禪忠祥. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2013(10)
[9]生物炭對(duì)塿土土壤含水量、有機(jī)碳及速效養(yǎng)分含量的影響[J]. 曾愛,廖允成,張俊麗,眭彥偉,溫曉霞. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2013(05)
[10]基于SVR算法的林地土壤氮含量高光譜測(cè)定[J]. 劉彥姝,潘勇. 生態(tài)科學(xué). 2013(01)
碩士論文
[1]基于不同預(yù)處理方法的小麥葉片氮素含量的高光譜估測(cè)[D]. 劉曉旭.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于Vis/NIR光譜不同粒徑下土壤碳氮的預(yù)測(cè)研究[D]. 李碩.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2010
本文編號(hào):3212903
本文鏈接:http://sikaile.net/kejilunwen/nykj/3212903.html
最近更新
教材專著