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题名黄土高原煤矿区复垦农田土壤有机质含量的高光谱预测
被引量：30
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作者
南锋
朱洪芬
毕如田
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机构
山西农业大学资源环境学院
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出处
《中国农业科学》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第11期2126-2135,共10页
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基金
国土资源部公益性行业科研专项(201411007)
山西农业大学科技创新基金项目(201307)
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文摘
【目的】针对黄土高原丘陵地多、地形复杂、有机质含量低、采样困难以及因采煤活动引起大面积土地损毁等问题,在土地复垦与综合整治过程中,为快速定量监测与评估复垦农田土壤质量提供一种新的方法。【方法】以山西省襄垣县复垦农田土壤为研究对象,选取由北向南土地损毁中间条带状区域采集样品152个,进行室内土壤农化分析、光谱测定,运用Par Les 3.1软件对光谱曲线进行多元散射校正(multipication scatter correction,MSC)、基线偏移(baseline offset correction,BOC)和Savitzky-Golay filter平滑去噪预处理。对土壤原始光谱反射率(raw spectral reflectance,R)作一阶微分(first order differential reflectance,D(R))和倒数的对数变换(inverse-lg reflectance,lg(1/R)),分析3种不同变换形式的光谱数据与土壤有机质含量的相关性,相关系数通过P=0.01水平显著性检验来确定显著性波段的范围。基于全波段(400—2400 nm)和显著性波段利用偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分析方法建立该区域土壤有机质含量高光谱预测模型,通过模型精度评价指标:决定系数(coefficient of determination,R^2)、均方根误差(root mean square error,RMSE)和相对预测偏差(residual prediction deviation,PRD)确定最优模型。【结果】通过P=0.01水平显著性检验的波段范围为:R的400—1 800、1880—2 400 nm;D(R)的420—790、1 020—1 040、2 150—2 200 nm;lg(1/R)的400—1 830、1 860—2 400 nm。光谱与有机质含量的相关系数绝对值最大的波段是R的800 nm;D(R)的600 nm;lg(1/R)的760 nm。进行D(R)变换,光谱曲线的吸收特征更加明显,相关系数在可见光(400—800 nm)波段范围内有所增加,其最大值由0.72提高到了0.82;基于显著性波段的PLSR建模效果优于全波段,其中lg(1/R)变换的预测精度为最佳,具有很好的预测能力,其校正模型的R^2和RMSE分别为0.95、7.64,预测模型的R^2、RMSE和RPD分别为
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关键词
煤矿区
复垦农田
土壤有机质
高光谱
偏最小二乘回归
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Keywords
coal mining areas
reclamation cropland
soil organic matter content（somc）
hyperspectral
partial least squares regression（PLSR）
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分类号
S153.6
[农业科学—土壤学]
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