基于近红外光谱的土壤养分快速分析与传感技术基础研究
随着精细农业的迅速发展，测土配方施肥已成为广大农民迫切希望实现的愿望。测土配方施肥的前提是准确测量土壤中养分含量，但是传统检测土壤特性的方法存在复杂、费时、测量成本高等问题。因此，研究和推广土壤养分的速测技术具有十分重要的意义。本文选取我国北方潮土和东北黑土作为研究对象，探索利用近红外光谱技术分析土壤参数的可行性和可能性，并比较了两种土壤光谱特征的差异。在理论分析基础上研究开发了土壤水分测定仪，并对仪器进行了标定试验。
两种土壤的水分值和得到的原始吸收光谱有很高的相关系数，一元线性回归分析的结果均得到了高精度的预测模型。通过对预处理后的土壤全氮、土壤有机质、土壤全磷和全钾含量数据的相关分析，得到了具有较高精度的预测模型。初步分析了黑土光谱与全氮含量、硝态氮、有机质含量、电导率和pH值五种土壤参数的相关性。
比较了两种土壤吸光度光谱和一阶微分光谱的变化特征，当水分含量较小时，黑土的吸收光谱值在整个近红外波段都明显高于北方潮土，且潮土的微分光谱图有了很大的变化，有许多小的高次谐波，原因可归结为潮土中的有机质含量比较小。当水分含量较大时，两种土壤的吸收光谱差别不明显，这是因为水分是强吸收物质，高的水分使得吸收光谱达到了一定程度的饱和。在以上理论分析的基础上，研究开发了土壤水分测定仪，为今后土壤其它参数测定仪的研制迈出了关键的一步。对土壤水分检测仪进行了标定试验，做了四种滤光片的试验：530nm、765nm、850nm和1200nm。结果显示在以上四个波长处得到的相关系数都比较高，因此，尽可能应用近红外波段来估计土壤水分含量，最后选择850nm的滤光片来预测土壤水分含量。
近红外光谱;土壤参数;土壤水分测定仪;精细农业;土壤养分
中国农业大学
硕士
农业电气化与自动化
李民赞
2006
中文
S151.95
79
2007-07-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）