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激光诱导击穿光谱（LIBS）数据在测定农业土壤阳离子交换容量（CEC）中的潜在应用
摘要： 通过便携式激光诱导击穿光谱（LIBS）系统分析225份农业土壤样本，研究了基于偏最小二乘回归（PLS）模型的LIBS技术预测土壤阳离子交换量（CEC）的潜力。验证集预测相关系数为0.75，均方根误差（RMSE）为5.4 cmol+/kg。PLS载荷权重分析表明，与可交换阳离子（Ca、Mg、K和Na）及黏土成分（Al和Si）相关的发射谱线具有显著意义。校准集（RPDc=1.99）和验证集（RPDv=2.02）的性能偏差比（RPD）显示模型能获得良好预测质量，而校准集（RPIQc=3.20）与验证集（RPIQv=3.32）的性能四分位距比（RPIQ）则表明其具备优异预测能力。研究证实，结合多元数据分析的LIBS光谱技术可用于快速无化学试剂的农业土壤CEC预测。
关键词： 阳离子交换容量、农业土壤、分析化学、光谱法、激光诱导击穿光谱
更新于2025-09-23 15:21:01
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评估地面激光扫描仪与运动恢复结构摄影测量技术在农业土壤表面粗糙度参数量化中的应用
摘要： 农田土壤表面粗糙度主要与所采用的耕作方式有关，通常包含定向和随机两种成分。传统上，由于土壤表面粗糙度（SSR）具有高度空间变异性且粗糙度参数对仪器特性（包括测量尺度）敏感，其表征工作一直较为困难。近年来测绘技术的进步显著提升了地表高程数据集的空间分辨率、覆盖范围和可用性。然而新型粗糙度测量方法与传统测量方法（如激光剖面仪获取的二维剖面）之间的关系仍不明确。本研究旨在评估地面激光扫描仪（TLS）和运动恢复结构（SfM）摄影测量技术在不同农田土壤中量化SSR的适用性。为此，在代表不同粗糙度状况的三个样地（5×5米）中开展实验，将TLS与SfM摄影测量数据与激光剖面仪获取的二维剖面进行配准。通过回归分析和六种不同粗糙度参数值的比较，从视觉和定量两个层面评估了新旧粗糙度测量技术的差异。进一步通过多方向粗糙度参数评估和对应数字高程模型分析，对TLS与SfM摄影测量进行了对比。结果表明，TLS和SfM摄影测量技术均能有效测量农田土壤的三维SSR。但两种技术（尤其是SfM摄影测量）获取的剖面存在高频高程信息损失，影响了部分参数值（如自相关函数初始斜率、峰值频率和曲折度）。尽管如此，这两种技术都能提供海量三维信息，支持对土壤表面粗糙度进行细致分析，这对水文过程、土壤侵蚀过程及微波散射等相关应用具有重要意义。
关键词： 粗糙度参数、TLS（地面激光扫描）、土壤表面粗糙度、SfM摄影测量、农业土壤
更新于2025-09-16 10:30:52