土壤成分與特性參數光譜快速檢測方法及傳感技術

邢華銘

摘 要：隨著經濟的發展，我國的科學技術水平也取得了長足的發展，因此在現代化的農業發展中，科學技術越來越發揮著重要的作用，尤其是在紅外光譜技術，其在現階段的土地土壤的具體成分，以及涉及到的具體的參數分析研究中，可以精確的計算出研究對象的實際含水量、顆粒成分等情況，促進了我國農業產業的現代化發展?；诖耍疚膶υ摲N方法具體應用時的方法，以及傳感技術進行了分析。

關鍵詞：土壤；光譜；檢測；傳感

中圖分類號：P182.3+1 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171232015

目前，我國農業的發展趨勢是逐步向著精細化的方向發展，以此來提高農產品的質量和產量，促進農業資源的合理配置。在進行農作物種植時，需要根據土壤條件，以及作物的生長需要，及時進行施肥、灌溉處理。但是這兩項工作開展的質量，易受到具體土壤環境的影響，因此需要對其土壤的成分情況，以及肥力參數情況，應用近紅外光譜分析技術進行研究。同時，還需要借助于光譜分析傳感器，對土壤條件，做進一步的詳細研究。

1 土壤光譜分析的快速檢測方法研究

該種檢測技術，在國內外均有著廣泛的研究，且已經顯著的發展成果。國外的研究，始于20世紀80年代，研究人員多應用了多元回歸線性算法，進行了建模，以此來對獲得的數據進行計算。在該時期的研究中，對于土壤含有的肥力情況未進行實時測量。而后，研究人員將土壤的成分、理化特性、營養成分等情況使用上述方法進行了研究。在20世紀90年代，科研人員研究出了應用化學計量學，這一新的算法來進行數據計算，為光譜測量出的相關數據的精確計算提供了巨大的幫助。美國農業部也在同一時期，開始進行了土壤中含有的營養成分的光譜快速檢測，以及傳感技術的研究，在具體的檢測中，研究人員選取了土壤樣本，應用光譜儀進行了測量，對其中含有的有機質的具體質量，構建了PLS預測模型。該模型中，包含著較多的光譜數據，因此在實驗室中，可以實現快速的數據測量。此外，其根據研究的數據結果，進行了有機質含量的傳感器研制。

我國從20世紀90年代開始了該項內容的研究。其中于飛建、閔順耕等人，應用了光譜分析技術，對樣本土壤中含有的有機質、全氮含量數據進行了分析，并使用了PLS算法，進行了模型的構建。之后的沙晉明、陳鵬飛等人，繼續對土壤中的有機質含量，與光譜值之間的關系，以及含氮、磷的含量，進行了研究，對于建模的結果進行了明確的處理。而李小昱等人，對于土壤中的情況，使用傅里葉變換光譜儀進行了光譜的測量，之后應用了PLS分析算法， 建立了含水量的分析模型，對于農田灌溉工作進行了用水量的把握。此外，浙江大學的何勇等人，對于土壤信息的研究中，除了采用了上述的實驗室檢測方法以外，還借助了具有著近地遙感功能的分析儀，對有關于土壤含水量、有機質含量、營養成分含量、田間溫度與肥力的實時測量工作，進行了詳細的算法、建模分析，最終獲得結果精確度極高。李民贊等人，基于農業的精細化發展的需要，對于土壤參數，以及所包含的氮磷鉀肥力的成分，應用光譜分析技術進行了分析。該團隊根據獲得的數據，進行了分析，以此研發出了土壤有機質、全氮含量的實時分析的儀器，進一步便捷了田間土壤實時數據測量結果的精準性。在該內容的研究中，土壤中的含水情況，以及具體顆粒，會對其他的光譜分析模型分析的數據結果，有著一定的影響。因此這是目前基于光譜分析法，測量土壤相關信息的一項重要的研究工作。根據該問題研究的現狀可知，其使用的是小波包分析法。對于土壤的光譜曲線，進行了結點的分解處理，將分析中，處于最高、低頻的結點，記錄下來，以此形成該曲線變化圖。對結果進行分析可知，含水率會引起該曲線的總體變化，土壤顆粒，會造成其具體結點的高低變化。將最高、最低頻去掉，即可在降低這兩方面因素影響的前提下，獲取精準的結果。綜上所述，在對該內容的研究中，基于光譜技術的土壤分析儀、算法，對于土壤相關的成分分析，以及實時情況的分析中，結果較為理想，滿足了精細化農業肥力提高，以及水利供給的需要[1]。

2 土壤光譜傳感技術的研究

在對土壤的各項條件，進行實時的測量時，需要借助于傳感技術進行數據的獲取，因此基于光譜的實時數據傳感器的研究，經過了便攜式、車載式的廣泛發展，使得土壤的施肥配比、參數測量逐步從實驗室，走向了田間地里，使得數據結果可以更好的為土壤的精細化耕作服務。在目前的研究中，車載式在線光譜儀，其可以對土壤中的參數信息，實現精準的分析。因此需要將在線土壤光譜分析儀不斷在精細化農業生產中，進行宣傳和普及。同時，在傳感技術的研究中，目前也對含有著多項功能的土壤在線檢測系統，進行了相應的研發，針對以往檢測中的一些無法精確計算的問題，其可以通過機械特性分析，以及介電特性分析，實現優勢互補，最終獲得具有著較高精度的數據。

3 結束語

對于土壤的成分、參數，除了可以使用光譜測量方法、傳感技術，進行分析，還可以使用目前極為先進的光聲光譜分析技術、THZ技術，做以研究。

參考文獻

[1]周萍.高光譜土壤成分信息的量化反演[D].北京：中國地質大學，2006.