茶园土壤有机质含量高光谱估测技术规程《DB50/T 1449-2023》

1 范围

本文件规定了茶园土壤有机质含量高光谱估测的土壤样品采集、土壤样品制备、有机质含量测定、样品高光谱测量和有机质含量估测模型。

本文件适用于茶园土壤有机质的高光谱估测。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

NY/T 1121.1土壤检测第1部分：土壤样品的采集、处理和贮存

NY/T 1121.6土壤检测第6部分：土壤有机质的测定

3 术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义。

4 土壤样品采集

4.1采集工具

取土器、取样袋、记号笔、GPS定位仪。

4.2采集方法

茶园土壤样本采集应符合 NY/T 1121.1中的要求。

4.3样品数量

土壤样品采集数量不少于100个。

5 土壤样品制备

土壤样品的制备方法应符合NY/T 1121.1中的要求。将制备好的每份土壤样品平均分为2份，1份用于土壤有机质含量的测定，1份用于高光谱数据的采集。

6 有机质含量测定

土壤有机质含量测定采用NY/T 1121.6 中的方法。

7 样品高光谱测量

7.1地物光谱仪

地物光谱仪的性能应满足以下要求：

a）谱段范围为可见光-短波红外，波长 350 nm~2500 nm；

b）可见光范围光谱分辨率优于3 nm；短波红外范围光谱分辨率优于7nm；

c）光谱采集视角为1~25°；

d）地物光谱仪性能稳定，配带工作笔记本电脑、标准白板、卤素灯和测试软件。

7.2测量环境

土壤样品高光谱测量在常温暗室中进行。

7.3样品装载

将土壤样品置于直径为10 cm，深度为2cm的玻璃器皿内，待样品装满后将表面刮平。

7.4仪器调试

地物光谱仪的调试应符合以下要求：

a）启动地物光谱仪，连接工作笔记本电脑，预热1h；b）卤素灯作为光源，距土壤样品表面 50 cm，天顶角为45°；

c）地物光谱仪探头视场角为25°。

d）启动测试软件，按照设备使用手册设置高光谱数据存储文件夹、文件名称和文件号。

7.5测试优化

启动测试软件，将地物光谱仪探头垂直对准标准白板，待得到的光谱反射率值为1.0的直线时，完成优化。

7.6高光谱数据采集

操作人员着深色服装，将地物光谱仪探头至待测土壤样品的表面距离为15 cm。每次测定之前，去除暗电流并测定标准白板。测量时转动玻璃器皿3次，每次转动角度为90°，获取4个方向的土样高光谱数据，每个方向保存5条光谱曲线。数据采集记录表见附录A。

7.7光谱反射率处理

采用断点校正、多元散射校正、边缘波段去除、平滑去噪的方法对光谱反射率进行处理。

8 有机质含量估测模型

8.1相关分析

将处理后的光谱反射率和测定的土壤有机质含量进行相关分析，筛选出敏感的波段。

8.2估测模型

从所有测试的土壤样品中随机抽取70%的样本数用于建立估测模型。将筛选出的敏感波段的光谱反射率作为自变量，土壤样品有机质含量（Organic matter content，0.M.C）作为因变量，利用多元线性回归方法构建土壤有机质含量的高光谱估测模型。

8.4模型评价

土壤验证样本决定系数R大于70%，预测模型有效。否则，增加土壤取样数量，以提高模型预测精度。