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第 31 卷 第 9 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.9 114 2015 年 5 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering May 2015 含水率对土壤有机质含量高光谱估算的影响 司海青 1,2 ，姚艳敏 1,2※，王德营 1,2 ，刘 影 1,2 （1. 农业部农业信息技术重点实验室，北京 100081 ； 2. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081 ） 摘 要：土壤含水率对有机质（soil organic matter，SOM）含量高光谱估算精度有很大的影响。为了探讨SOM 高光谱估 算中土壤含水率的影响，该文对烘干土、风干土和质量含水率为 5%～40% （按5%递增）的土壤样本进行了室内高光谱 测量，对光谱数据进行了反射率、反射率一阶导数和反射率倒数对数 3 种光谱数据变换，运用偏最小二乘回归法（partial least squares regression ，PLSR ）建立了相应的SOM 估算模型。结果表明，风干土的 SOM 高光谱估算精度较好；当含水 率水平小于 25% 时，SOM 估算模型精度受含水率的影响较大，光谱数据进行反射率倒数对数变换后的模型精度最高；当 含水率水平大于等于 25% 时，水分对土壤光谱反射率的影响要大于 SOM，不适宜利用土壤光谱数据进行 SOM 含量高光 谱估算。该研究可为大田环境不同含水率情况下光谱估算 SOM 提供参考。 关键词：土壤；土壤含水率；回归；有机质；高光谱；偏最小二乘 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.09.018 中图分类号：S153.6+21 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-09-0114-07 司海青，姚艳敏，王德营，等. 含水率对土壤有机质含量高光谱估算的影响[J]. 农业工程学报，2015，31(9)： 114－120. Si Haiqing, Yao Yanmin, Wang Deying, et al. Hyperspectral prediction of soil organic matter contents under different soil moisture contents[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(9): 114－120. (in Chinese with English abstract) 精度。研究表明，SOM 含量增加使土壤光谱反射率降 0 引 言 低[29-30] ，而在一定的土壤含水率范围内，土壤光谱反射 土壤有机质（soil organic matter，SOM）是土壤肥力 率也会随着土壤含水率的增加而下降[9] ，因此，土壤含水 的重要指标，不仅能为作物提供养分，改善土壤物理性 率对 SOM 高光谱估算精度的影响成为当前研究热点。 质，还具有保水和保肥的作用[1] 。快速、准确地估算 SOM Yucel 等、Chang 等[31-32]认为烘干土样高光谱模型估算 含量，可以为耕地质量评价、地力培肥、粮食产量提高 SOM 精度更高；而 Brown 等[33]认为烘干土样建立的估算 提供重要的决策依据