水分对土壤近红外光谱检测影响的二维相关光谱解析

为了能进一步分析水分对土壤近红外光谱检测的影响,分别从三个地方(桃园堡、 牧场和农大示范田)采集了三种土壤,经过筛、 烘干后分别配制了含水率为20%, 15%和10%的土壤,然后采用ASD公司的FieldSpec3光谱仪在保证其他检测条件不变的情况下,对不同含水率下不同采集地的土壤进行了检测,获得了其不同含水率下的动态光谱图。 最后视水分为外部干扰,应用二维相关光谱的理论对其进行了分析。 结果表明,在350～2 500 nm波段范围内,三个不同采集地土壤的同步二维相关光谱图比较类似,都在2 210和1 929 nm附近处出现较强的自动峰,在1 415 nm附近处有较弱的自动峰;从三处自相关峰的密集程度来看,1 929 nm处对应的官能团对水分最敏感,2 210 nm处次之,1 415 nm处最不敏感。 该研究明确找出了水分对土壤近红外光谱检测影响的敏感波段和敏感程度,为今后消除水分影响建立抗水分干扰模型提供了依据。     

SPA-LS-SVM检测土壤有机质和速效钾研究

应用可见/短波近红外光谱分析测量土壤有机质和速效钾含量。光谱预处理包括平滑,标准归一化,多元散射校正和平滑结合一阶导数,以消除系统噪声和外部干扰,分别应用偏最小二乘和最小二乘支持向量机方法建立校正模型,模型的输入为基于连续投影算法得到的特征波长。比较显示基于连续投影算法得到的特征波长为输入的最小二乘支持向量机优于偏最小二乘法建模。模型评价指标由相关系数和预测均方误差表示。有机质的相关系数和预测均方误差分别0.860 2和2.98,速效钾为0.730 5和15.78。表明基于连续投影算法可见/短波近红外光谱利用最小二乘支持向量机建模,可以作为一个精确的土壤有机质和速效钾的测定方法。     

多光谱遥感技术结合遗传算法对永定河土壤归一化水体指数的研究

永定河流域的土壤类型及含水量与植被覆盖指数是影响该流域水量的重要因素,利用传统取样法对该流域土壤类型及含水量进行调查,耗费人力的同时还会因仪器误差等客观因素造成实验精度下降。选择永定河流域(北京地区)为研究区,利用全站仪进行野外调查测定34块样地并取样,结合1978—2009年6期的TM影像数据对土壤信息进行提取,研究该地区的土壤含水量与各类多光谱遥感因子间的相关关系,利用遗传算法对土壤归一化水体指数(NDWI)的主要影响因子进行筛选,因NDWI是基于绿波段与近红外波段的归一化比值指数,一般用来提取影像中的水体信息,效果较好。为了更准确的筛选与土壤含水量相关的因子,利用遗传算法全局择优的特点,通过控制迭代次数加速收敛来筛选关键因子。进而利用多元回归的方法建立NDWI反演模型,分析出模型的内符合精度为0.987,并利用边缘树种进行外符合精度检验,得出：土壤中速效氮、磷、钾的含量与经度相关性不明显,却与纬度和土层成正相关关系,当模型计算的迭代次数Maxgen达到最优时,内符合精度为87.6%。通过遥感影像与野外调查相结合的方法得到的土壤NDWI与植被盖度、地形、气候等相关因子的模型而计算得出的NDWI值与单纯利用传统土壤取样法得到的值进行对比分析,得出平均相对误差E为-0.021%,外符合精度P达到87.54%。该模型的建立可为日后对永定河流域土壤水分及有机质的分析与研究提供较好的实践及理论依据。     

亚热带土壤铬元素的高光谱响应和反演模型

高光谱遥感技术已成为当前遥感领域的前沿技术,因其高分辨率的特点,可利用地物反射光谱特征定量反演地物的物理化学性质。目前土壤环境质量愈来愈受到关注,土壤重金属含量与土壤环境质量安全密切相关,以往土壤高光谱遥感技术研究多注重于土壤有机成分如土壤碳氮的光谱反演模型,对土壤重金属含量的高光谱反演研究普遍较少。土壤重金属污染已经成为影响土壤质量安全的关键因素,对土壤重金属尤其是污染元素普查是当务之急。传统土壤重金属的测试方法要求条件较高,测试周期较长,试图建立土壤高光谱与土壤铬元素(ICP-MS测定)含量之间的定量预测模型,以实现土壤铬元素的快速准确预测。采集福州市土壤样品135个,对土壤样品在350～2 500 nm的光谱反射率进行倒数、对数、微分等六种变换,筛选出对土壤总铬含量敏感的光谱波段,最后获得福州土壤铬元素高光谱反演优化模型。研究结果表明：亚热带红壤总铬的敏感光谱波段为：可见光520～530 nm和近红外1 440～1 450,2 010～2 020,2 230～2 240 nm;亚热带地区土壤总铬—高光谱反演的优化模型为: y=120.768e-7.037x(相关系数R为0.568,均方根误差为0.619 μg·g-1,检验相关系数R为0.484,均方根误差为1.426 μg·g-1),该模型可以用于福州地区土壤全铬的光谱快速监测。     

淮河流域某镇农业土壤重金属含量特征及污染评价

通过野外采样和实验室分析,对淮河流域某镇农业土壤中Cd,Cr,Cu,Ni,Pb和Zn等六种重金属的含量特征进行了研究,并利用富集因子法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对各种重金属的污染状况进行了评价。结果表明,研究区农田土壤中Cd和Cu的质量分数平均值分别为0.113 5和22.09 mg·kg-1,超过了安徽省土壤重金属背景值0.097和20.4 mg·kg-1,其余四种重金属的平均值均未超过安徽省土壤重金属背景值。地累积指数法和潜在生态风险指数法的评价结果一致表明,研究区域土壤中六种重金属污染程度最强的为重金属Cd,部分采样点土壤中的Cd对于生态系统存在轻微的风险,其他五种重金属均未对采样点生态系统造成风险。整个研究区域土壤属于轻度综合潜在生态风险程度。     

荧光光谱法测定生物炭/秸秆输入土壤后酶活性的变化

土壤α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶直接参与土壤有机物质的矿化过程,对维持生态系统碳和养分的循环起重要作用。秸秆或者秸秆炭化物还田是提高碳储量的一种有效措施,输入到土壤后对生物学活性产生一定影响,对碳库转化具有直接或者间接作用。采用荧光物质作为底物,将96微孔板和荧光检测法结合,利用多功能酶标仪测定生物炭/秸秆(2.5 g/50 g干土)添加条件下黑土中α(β)葡萄糖苷酶活性。结果表明,秸秆添加到土壤后,土壤α(β)葡萄糖苷酶活性增强,水稻秸秆处理β-葡萄糖苷酶活性高于玉米秸秆处理,40天后仍然保持较强活性,说明秸秆的输入有助于土壤碳素转化。可能是因为秸秆炭添加提高土壤中养分含量,促进微生物活性,使得土壤酶活性提高,水稻秸秆添加增强土壤酶活性,而玉米秸秆没有促进作用,可能与材料来源不同有关,材料来源与添加效应的关系有待进一步研究。而生物炭添加对黑土中α(β)葡萄糖苷酶活性影响不大,这与生物炭含速效养分少、自身难降解特性有关。与传统的分光光度法相比,微孔板荧光法可以灵敏的检测到土壤悬液中的酶活性,可批量检测样品,是一种快速、准确、简便的土壤酶活性测定方法。     

纳米颗粒悬浮在加热铂丝上的过冷沸腾

本文对加热铂丝上25 nm SiO2颗粒与水悬浮液的过冷沸腾进行实验观察,纯水和纳米颗粒悬浮液的沸腾过程基本相同,但低热流密度下纳米颗粒悬浮液中的气泡重叠(或气泡团聚体)现象非常普遍。在实验观察基础上分析了气泡重叠(或气泡团聚体)成因,纳米颗粒在气泡表面的吸附和浓聚增大了气泡间吸引力和气泡质量,最终导致气泡重叠(或气泡团聚体)的形成。     

基质固相分散-加速溶剂萃取-气相色谱法测土壤中有机氯农药残留

建立了用弗罗里硅土作基质固相分散剂的加速溶剂萃取、并以灭蚁灵（Mirex）为内标的快速、同时测定土壤中16种有机氯农药的气相色谱法。加速溶剂萃取仪在100℃,10．3Mpa用正己烷和丙酮（1：1,V／V）静态提取样品10min,0．01μg/g加标水平回收率为77．3％-101．3％;方法检出限为0．01—0．04ng／g。方法满足了土壤中有机氯农药残留测定的要求。对我国南方不同地域的72个土壤样品进行了测定,大部分有机氯农药在土壤中都有一定检出量,其中环氧七氯最高（2．6～844．5ng／g）,甲氧DDT（23．2—219．8ng／g）和P,P’-DDT（4．0—183．1ng／g）次之,而o,P＇-DDT在72个土样中都没有检出。     

超声波处理悬浮液进样AAS快速测定土壤中的微量元素铜、锌和锰

采用超声波处理悬浮液直接进样火焰原子吸收光谱法测定土壤样品中的微量元素铜、锌和锰。对样品进行 7次平行测定 ,结果的 RSD均小于 2 .4 %,回收率均在 95 .9%— 1 0 8%之间。此法快速、准确、方便。     

土壤中汞与砷分析的热分解浸提前处理方法探讨

采用热分解浸提法处理土壤,以氢化物-原子荧光光谱法测定汞和砷的含量。研究了浸提时间、水浴温度、共存元素对测定结果的影响,对比测定国家级土壤标准物质以及考核样品中汞和砷的含量,其结果与土壤标准物质推荐值相吻合,回收率94.23%—102.73%。用该方法测试了耕地土壤样品中汞和砷的含量,结果表明,该方法简便、快速、准确,适用于实验室常规分析。