基于高光谱的土壤全氮含量估测

基于高光谱(350~2 500 nm)数据,研究了我国中、东部地区5种主要类型土壤全氮含量与高光谱反射率之间的定量关系,构建了基于偏最小二乘法(PLS)、BP神经网络(BPNN)和特征光谱指数的土壤全氮含量估算模型。结果表明,以500~900 nm、1 350~1 490 nm区域波段反射率经Norris滤波平滑后的一阶导数光谱为基础,构建的基于PLS和BPNN的土壤全氮含量估算模型精度较高,建模决定系数分别为0.81和0.98;独立观测资料检验结果显示,模型预测决定系数分别为0.81和0.93,均方根误差RMSE为0.219 g·kg^-1和0.149 g·kg^-1,相对分析误差RPD为2.28和3.36,说明PLS和BPNN模型对土壤全氮含量具有较高的预测精度。在光谱指数的分析中,基于近红外872 nm和1 482 nm 两个波段的差值光谱指数DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂)对土壤全氮含量最敏感,建模决定系数、预测决定系数、RMSE和RPD分别为0.66、0.53、0.31 g·kg^-1和1.60。比较而言,三种方法估算土壤氮含量的精度顺序为BPNN模型＞PLS＞DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂),基于PLS和BPNN两种方法建立的土壤全氮含量高光谱估测模型具有较高的精度,可以用来精确估算土壤全氮含量;基于两波段构建的DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂)预测效果低于前两者,但也可以用来粗略估测土壤中的全氮含量。     

不同施氮措施对冬小麦农田土壤温室气体通量的影响

农田生态系统是大气中温室气体重要的排放源,其温室气体排放量占全球人为活动产生总量的10%-12%,减少农田生态系统温室气体的排放,对于减少温室气体排放总量,缓解全球变暖具有积极的作用。以河南省平顶山市冬小麦农田为研究对象,设置5种施氮措施,分别为:尿素+脲酶抑制剂(U+HQ)、尿素+硝化抑制剂(U+DCD)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+HQ+DCD)和包膜尿素(PCU),并以尿素(U)为对照,采用静态暗箱-气相色谱法测定分析了冬小麦栽培关键阶段N_2O、CO_2和CH_4通量及其累积通量。研究表明,3种温室气体通量均随小麦生长呈先降低后升高再降低的趋势。与U相比,其他4种施氮措施均减少N_2O累积通量,减排效果呈U+DCDPCUU+HQU+HQ+DCD的规律,其中U+DCD及PCU减排效果较显著,降幅分别为44.44%和20.99%(P0.05);除U+HQ外,U+DCD、U+HQ+DCD和PCU均显著降低了CO_2的累积排放量(P0.05),减排效果呈U+HQ+DCD (42.29%)PCU (40.84%)U+DCD (34.78%)U+HQ (6.07%)的规律;其他4种施氮措施均显著降低了CH4的累积吸收量(P0.05),其中U+DCD和U+HQ+DCD降幅较大,分别为48.21%和49.40%(P0.05)。与U相比,其他4种施氮措施均显著降低了温室气体全球增温潜势,减排效果呈PCUU+HQ+DCDU+DCDU+HQ,降幅分别为38.29%、36.64%、36.03%、6.54%(P0.05)。不同施氮措施对小麦产量有显著影响(P0.05),呈U+DCDU+HQUPCUU+HQ+DCD的规律。综合分析表明,普通尿素配施硝化抑制剂可以有效降低温室气体排放并提高冬小麦产量。