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【目的】研究土壤主要养分含量特征信息的光谱预测值,使其更具直观性、空间性及科学性,为大尺度对农田的土壤养分空间分布状况获取、评价与科学管理提供依据。【方法】利用ArcGIS 9.3的普通克里格(Ordinary Kriging)插值方法,对小面积及大尺度试验区的土壤样本点进行有机质反演插值填图,并将实验室化学测定土壤有机质含量的实测值与其高光谱模型预测值进行Kriging插值填图比较,分析土壤有机质含量的实测值与预测值的空间分布状况差异。【结果】从小面积试验区到大尺度条田地块插值后的空间分布情况来看,土壤有机质含量的光谱预测值(基于归一化光谱指数NDI[495,485]预测)与实测值之间具有较好的相似性,预测效果较好。【结论】通过土壤有机质含量信息状况的空间分布填图来确定农田分区基本管理单元的适宜尺度,为实施大区域农田养分分区精量管理的划分,提出科学的平衡施肥方案,为适合新疆及兵团特色的精准农业管理、土壤养分快速探测、精量施肥等技术提供技术理论支持。 相似文献
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采集位于云南省昆明、安宁、弥勒3个地区的350份土壤样品,利用便携式近红外光谱仪进行光谱的扫描并构建全氮、全钾、全磷和有机质4项养分的近红外预测模型。结果表明,在950～1 650 nm,不同地区的土壤样品光谱的轮廓较为接近;全氮、全磷、有机质的最佳预处理方法为一阶导数,全钾的最佳预处理方法为标准正态变量变换(SNV),光谱数据经过预处理后可提高模型的预测能力,并降低模型的复杂度;在土壤养分的PLS预测模型中,全氮、全钾、全磷和有机质的决定系数(R2)分别为0.789 9、0.910 8、0.947 0和0.833 6,RPD值分别为2.108、2.903、3.938和2.238,模型的拟合效果和预测能力均较好,基于便携式近红外光谱分析技术能实现对土壤养分含量的预测。 相似文献
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《西南农业学报》2019,(10)
【目的】为更快速准确地估算土壤全钾含量。【方法】本文以土壤高光谱数据和实验室分析所得的土壤全钾含量数据为数据源,研究土壤光谱与土壤全钾含量的关系。在土壤原始光谱预处理的基础上,对其进行光谱平滑、一阶微分、二阶微分和倒数对数等光谱变换处理,筛选出与对土壤全钾含量相关性最高的光谱指标,最终建立模型预测土壤全钾含量。【结果】基于一阶微分变换的光谱变量是估算土壤全钾含量的最佳光谱指标,其构建的土壤全钾高光谱反演模型(y=2E+06x~2+11328x+16.372)效果最佳,决定系数R~2为0.64,均方根误差RMSE为4.850 g/kg。【结论】利用该模型快速估算广东省土壤全钾含量是可行的。 相似文献
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【目的】 剔除土壤高光谱中包含的大量冗余和无效信息,探明土壤有效磷（SAP）的敏感波段,简化SAP的高光谱估算模型并提高模型的预测精度。【方法】 文章以四川省崇州市西河流域110个土壤样本为研究对象,利用ASD Fieldspec3地物光谱仪在室内条件下测定350~2 500 nm波段范围的土壤高光谱数据。对光谱数据进行预处理后,采用连续投影算法（SPA）和竞争性自适应重加权算法（CARS）优选的波长变量作为建模参数,运用偏最小二乘回归（PLSR）方法建立模型并比较其精度。【结果】 结果表明,标准正态变换预处理方法是SAP的最佳土壤光谱数据预处理方法。基于标准正态变换后的光谱数据,CARS、SPA算法可将预测SAP的关键波段变量分别压缩至54和13个,CARS-PLSR模型与SPA-PLSR模型相比,相关系数由0.894提高到0.945,均方根误差由5.73降低到3.56。【结论】 土壤高光谱数据经标准正态变换后,采用CARS-PLSR算法可有效提高有效磷含量预测的鲁棒性。该结果可为高光谱数据快速反演土壤有效磷含量提供理论依据。 相似文献
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[目的]以陕西杨凌示范区耕层土壤为对象,通过采集、测定耕层土壤的有机质含量,并结合野外相应高光谱数据和光谱响应函数,利用模拟宽波段数据估测土壤有机质含量。[方法]通过分析土壤有机质含量与光谱间的内在关系,筛选敏感波段,构建估测土壤有机质含量模型;以宽波段波段响应函数、土壤高光谱数据为基础,通过模拟宽波段数据,构建估测土壤有机质含量模型;通过高光谱与模拟宽波段数据的对比分析,研究基于宽波段遥感数据定量估测土壤有机质含量的可行性。[结果]基于宽波段数据估测土壤有机质的精度相对较高。[结论]利用宽波段数据估测土壤土壤有机质含量具有可行性,2%并非利用光谱数据估测土壤有机质含量的下限。 相似文献
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基于主成分分析和聚类分析果园土壤养分综合评价 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】对新疆叶城县果园土壤养分进行综合评价,为区域土壤养分管理和施肥决策提供参考。【方法】基于新疆叶城县果园 782 份土壤样本数据:有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾5个养分指标,通过SPSS运行主成分分析得出3个主成分,计算各个样点各主成分的得分以及土壤养分综合得分,SPSS运行K-均值聚类过程将土壤养分综合得分分类,依据土壤养分综合评价得分分类结果查找样点对应的乡级分布。【结果】土壤养分综合得分划分极高、高、中、低四类得分区,样本数所占比率分别为2.69%、20.46%、41.94%、34.91%,中及低类得分区样本数比率达76.85%;极高养分主要分布在萨依巴格乡;高养分主要分布在萨依巴格乡、吐古其乡、依提木孔乡和乌夏克巴什乡;中等养分含量主要分布在萨依巴格乡、加依提勒克乡、依提木孔乡、江格勒斯粮种场和恰尔巴格乡;低养分主要分布在夏合甫乡、依提木孔乡、乌吉热克乡、加依提勒克乡。【结论】叶城县土壤养分分布不均,土壤养分综合属于中低水平。第一主成分是全氮和有机质的综合反映;第二主成分反映速效钾含量对土壤养分供给状况;第三主成分是有效磷含量的描述。 相似文献
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定量分析了北京顺义、通州区土壤高光谱反射特征,利用资源三号、高分一号、高分二号传感器的光谱响应函数,结合高光谱数据生成相应宽波段模拟数据;将土壤光谱数据、拟合宽波段数据分别与实测土壤有机质含量开展相关性分析,提取并筛选敏感波段,利用偏最小二乘法建立基于高光谱数据的土壤有机质含量预测模型;依据宽波段模拟数据和实测土壤有机质含量的相关性,提取并筛选敏感波段,建立土壤有机质含量预测模型。结果表明,在基于土壤高光谱数据建立的土壤有机质含量预测模型中,以对数的一阶微分为最优,其R和RMSE分别为0.697和0.195,偏最小二乘法得到的反演土壤有机质含量的模型是可靠的;在基于模拟宽波段构建的土壤有机质含量估测模型中,以高分一号的拟合精度最高,R和RMSE分别为0.334和0.240;受室外不可控因素的影响,模拟宽波段数据在估测北方地区土壤有机质含量方面仍需进一步研究。 相似文献
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通过分析土壤的主要养分含量与无人机遥感影像之间的关系,对于遥感在农业生产中的应用有重要意义.选取了昆明市云南农业大学后山试验田为研究区域,用无人机挂载多光谱相机获取研究区多光谱遥感影像.采集0～20 cm的土壤样本,并检测了土壤的理化性质及主要养分含量.通过多光谱影像不同光谱反射率及合成指数值对土壤主要养分含量进行相关性及多元逐步回归分析.结果表明:单一波段无法建立较好的回归模型,通过波段合成指数可以有效提高建模的精度.其中OSAVI、DVI、NDVI指数与K的三次方曲线的反演效果较好,R2=0.641,RMSE=49.74.表明该反演模型有较高的精度和稳定性,这为遥感技术在土壤养分含量的快速测定提供了新的途径. 相似文献
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基于Quickbird遥感影像的农田管理分区划分研究 总被引：5，自引：1，他引：5
【目的】以高空间分辨率Quickbird遥感影像作为管理分区划分的数据源，结合地面土壤养分采样数据进行管理分区划分研究。【方法】在对数据进行空间变异分析的基础上，采用3种不同的分区方式对研究区进行田块尺度内管理分区的划分：1）利用土壤养分数据划分管理分区；2）利用冬小麦遥感长势信息划分管理分区；3）利用土壤养分信息结合冬小麦长势信息划分管理分区。【结果】与划分前的地块变异情况相比，利用土壤养分数据进行管理分区划分的方法，在很大程度上提高了不同分区内土壤的均一度，而光谱指数和产量的变异系数也有所降低；利用光谱数据进行管理分区划分，土壤养分的变异系数总体上有所减低，但降低的幅度小于利用土壤养分数据划分的管理分区，光谱指数和产量的变异系数都有大幅度降低；利用土壤数据结合光谱数据进行管理分区划分，土壤养分和光谱指数以及产量的变异系数普遍降低。【结论】在划分管理分区时，综合考虑土壤养分和光谱数据的空间变异情况是最佳选择，但当缺乏土壤养分数据时，利用遥感影像进行管理分区的划分也是可行的。 相似文献
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Sensing technologies for precision specialty crop production 总被引：6，自引：0，他引：6
W.S. Lee V. Alchanatis C. Yang M. Hirafuji D. Moshou C. Li 《Computers and Electronics in Agriculture》2010,74(1):2-33
With the advances in electronic and information technologies, various sensing systems have been developed for specialty crop production around the world. Accurate information concerning the spatial variability within fields is very important for precision farming of specialty crops. However, this variability is affected by a variety of factors, including crop yield, soil properties and nutrients, crop nutrients, crop canopy volume and biomass, water content, and pest conditions (disease, weeds, and insects). These factors can be measured using diverse types of sensors and instruments such as field-based electronic sensors, spectroradiometers, machine vision, airborne multispectral and hyperspectral remote sensing, satellite imagery, thermal imaging, RFID, and machine olfaction system, among others. Sensing techniques for crop biomass detection, weed detection, soil properties and nutrients are most advanced and can provide the data required for site specific management. On the other hand, sensing techniques for diseases detection and characterization, as well as crop water status, are based on more complex interaction between plant and sensor, making them more difficult to implement in the field scale and more complex to interpret. This paper presents a review of these sensing technologies and discusses how they are used for precision agriculture and crop management, especially for specialty crops. Some of the challenges and considerations on the use of these sensors and technologies for specialty crop production are also discussed. 相似文献
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结合地统计学和地理信息系统的方法,以张家口市怀来县沙城镇宋家营村"赤霞珠"葡萄种植基地为典型区,研究冀北地区葡萄产区土壤养分空间变异特征,得出该区土壤养分的空间分布格局。结果表明,土壤有机质含量的提高能够促进其他养分的含量;土壤养分呈现一定程度的二阶趋势,符合正态分布;结构性因素和随机性因素在各种养分的空间分布中有不同影响。在测试数据基础上,可以实施土壤管理分区的模式,以提高养分利用率。 相似文献
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高光谱遥感技术在土壤重金属含量测定领域的应用与发展 总被引：2，自引：0，他引：2
相较传统的土壤重金属含量测定方法,利用高光谱遥感技术对土壤重金属含量进行反演推算更为方便快捷,且能进行大范围的原位监测,表现出了极大的优势。本文旨在针对已有的土壤重金属含量测定领域高光谱遥感技术应用的相关研究进行综述,阐述高光谱遥感的技术原理及高光谱遥感技术在土壤重金属测定领域的应用与发展,宏观层面把握该领域的研究动向与热点。本文总结了土壤中部分重金属元素的光谱响应特征波段及与重金属元素高度相关的土壤组分,从近地传感高光谱、高空高光谱遥感、低空高光谱遥感3种技术角度切入,论述了高光谱遥感技术应用于土壤重金属测定的技术特征及发展历程,并展望了高光谱遥感技术的未来发展方向及其在土壤重金属测定领域的发展趋势。 相似文献
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基于GIS的土壤养分分区管理模型研究 总被引：52，自引：5，他引：52
通过土壤网格取样、室内分析及ASI施肥推荐等方法，在地理信息系统支持下，建立了区域土壤养分分区管理模型。该模型以土壤空间变异为基础，地统计学为手段，土壤分块管理为目的，考虑了土壤的空间变异和我国农村分散经营的实际，可为土壤分管理提供合理的施肥量，也可为区域养分管理提供宏观决策。通过对河北省辛集市马兰试验区的实施与验证，在ArcInfo平台上，用土壤养分分区管理模型进行施肥推荐，同时给出整个区域的土壤养分分布图、分区土壤养分分级图、土壤养分管理图和养分施用推荐表等。它既避免了土壤养分空间变异性所造成的施肥推荐偏差，又能考虑土壤养分严重缺乏的地块，使土壤养分管理趋于更加合理。 相似文献
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基于高光谱成像技术的油菜SPAD值空间分布预测及最佳测量叶位 总被引：1，自引：0，他引：1
采集不同氮素处理水平下的油菜植株不同叶位和叶片部位的高光谱数据、SPAD值和叶绿素含量实测值,在筛选原始高光谱数据预处理方法的基础上,比较基于偏最小二乘(partial least squares,PLS)模型和最小二乘-支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)的SPAD预测模型。结果表明,基于标准正态变量校正(standard normal variate,SNV)预处理方法的LS-SVM模型(SNV-LS-SVM)为最佳高光谱-SPAD预测模型,可准确预测油菜叶片SPAD值空间分布和可视化结果。基于SPAD空间分布结果提取不同叶位和叶片部位的SPAD值,将其与对应植株和叶片位置的实测叶绿素含量进行相关性分析,结果显示,油菜SPAD值最佳测量叶位为顶四叶的顶部。 相似文献
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冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分时空变化特征 总被引：8，自引：2，他引：6
【目的】研究冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分的时间和空间变化规律以及多年轮作对土壤养分的影响。【方法】以国家精准农业示范研究基地为例,利用GIS技术和地统计学方法,结合《北京土壤养分分等定级标准》,分析冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分时空变异特征。【结果】从2000—2007年,研究区严重缺乏磷、钾养分,且含量等级呈下降趋势;土壤全氮含量虽在部分区域偏高,但盈亏等级也呈下降趋势;有机质含量略微增加,处于平衡状态。不同年度的各土壤养分的变异系数范围为11.00%—51.71%,属于中等程度的变异。随着时间的推移,有效磷、有机质、全氮和碱解氮空间分布稳定。速效钾在2001年空间分布规律与2000年和2007年不同,但2000年和2007年空间分布一致,说明土壤速效钾空间分布也具有一定的稳定性。【结论】整体上来说,研究区南部和东北部土壤养分含量偏高,中部含量偏低。当田块土壤物理特性有大的变动时,土壤养分的空间结构特征会受到一定影响;但当长时间田块耕作管理相对一致时,结构性因素（尤其土壤特性、气候）起主要作用。 相似文献
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消落带植被状况与水位消涨是影响土壤养分及其分布的重要因子。本文以三峡库区万州段消落带为研究地点,通过对人工和自然恢复样地沿海拔梯度对土壤进行取样和分析,揭示了不同恢复模式下消落带土壤养分及其空间分布特征。研究结果表明,植被恢复模式对土壤养分有显著影响,人工恢复样地消落带主要土壤养分含量总体高于自然恢复样地,显示人工恢复能有效促进土壤养分在植物群落中的积累;在库区反季节水位消涨的作用下,人工恢复地消落带土壤养分沿海拔梯度呈先增加后减少的空间分布格局,土壤养分含量在消落带中部(海拔165 m)达到最高值,而自然恢复地土壤有机质和全氮的空间分布则随海拔梯度增加而增加,以消落带上部(海拔175 m)的值最高。土壤养分的空间分布格局源自于不同海拔梯度的消落带受水位消涨扰动程度以及植被恢复状况的差异,植被恢复模式对土壤养分的空间分布仍有一定影响。今后应在消落带上部进一步引种适宜的乔灌木物种,不断提高消落带植被对土壤养分的固持能力。 相似文献