東北地理所在土壤有機質光譜預測研究中取得進展
土壤有機質（SOM）是重要的土壤理化參數之一，是土壤安全和土壤肥力的主要評價指標。快速、準確的SOM預測在精準農業和土地可持續利用方面起到重要的作用。可見光近紅外光譜被很多研究證明可以有效的預測和監測土壤屬性。光譜微分技術和數學變換等被廣泛應用于SOM預測，得到很高的預測精度。
光譜特征參數是對光譜曲線吸收特征的描述，在土壤屬性預測和土壤分類中被很多廣泛使用。對于土壤分類，因不同土壤的理化性質差異會引起土壤在不同波長上的光譜反射差異，光譜特征參數可以有效的區分不同土壤類型。但對于土壤屬性預測，光譜特征參數的使用不如光譜微分和數學變換普遍，而且使用的光譜特征參數都是基于包絡線去除后提取的吸收深度、吸收面積或吸收位置等。本研究發現，對于低有機質含量的土壤，隨著SOM含量的變化，在土壤反射光譜曲線上的可見光部分具有較明顯的形狀變化。
基于上述特征，本研究分別以黑龍江三江平原和吉林省農安縣為研究區進行采樣分析，從土壤反射光譜曲線的可見光部分提取了兩個新的光譜特征參數，曲線的長度（Lc）和曲線下的面積（Ac）（圖1），并構建了基于新光譜特征參數的SOM混合預測模型。在預測分析中國土壤樣本的SOM后，將兩個新光譜特征參數應用于土地利用/土地覆蓋面積框架測量數據庫（LUCAS），驗證該方法的適用性。研究表明，砂質土提取的新光譜特征參數與SOM具有更高的相關性；Lc對SOM預測的重要性高于Ac；基于新光譜特征參數的SOM預測精度和基于光譜微分的SOM預測精度相似，可以得到R2=0.76和RMSE= 7.43 g kg -1的預測結果。研究結果證明基于反射光譜曲線提取的光譜特征參數具有較好的預測精度和空間可移植性，本研究為高光譜影像的SOM制圖提供了參考。
該研究成果發表在國際期刊Soil & Tillage Research上，中國科學院東北地理與農業生態研究所王翔博士為第一作者，宋開山研究員為通訊作者。
該研究得到了國家自然科學基金項目（41871257, 42171385）和中國科學院戰略性先導科技專項（XDA28050400）共同資助。
論文信息如下：
Xiang Wang, Lin Li, Huanjun Liu, Kaishan Song*, Liping Wang, Xiangtian Meng. Prediction of soil organic matter using VNIR spectral parameters extracted from shape characteristics. Soil & Tillage Research, 2022, 216, 105241. https://doi.org/10.1016/j.still.2021.105241
圖1曲線的長度（Lc）和曲線下的面積（Ac）提取（a為曲線的長度，b為曲線下的面積）
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吉公網安備22017302000214號
