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    重庆时时彩计划表格: 土壤中钠离子的检测方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201510753208.5

    申请日:

    2015.11.03

    公开号:

    CN105606538A

    公开日:

    2016.05.25

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01N 21/25申请日:20151103|||公开
    IPC分类号: G01N21/25 主分类号: G01N21/25
    申请人: 塔里木大学
    发明人: 彭杰; 向红英; 柳维扬; 王德胜; 牛建龙
    地址: 843300 新疆维吾尔自治区阿拉尔市塔里木大道东1487号
    优先权:
    专利代理机构: 北京君恒知识产权代理事务所(普通合伙) 11466 代理人: 林潮;张璐
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510753208.5

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2016.06.22|||2016.05.25

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种土壤中钠离子的检测方法。其中,该方法包括:获取待检测的土壤试样;获取所述土壤试样中特征波段对应的连续统去除值;根据所述连续统去除值通过钠离子检测模型检测所述土壤试样中的钠离子含量,其中,所述钠离子检测模型包括所述钠离子含量与所述连续统去除值的对应关系。本发明解决了现有技术中无法快速获取大面积盐渍化土壤钠离子含量的问题。

    权利要求书

    1.一种土壤中钠离子检测模型的检测方法,其特征在于,包括:
    获取待检测的土壤试样;
    获取所述土壤试样中特征波段对应的连续统去除值;
    根据所述连续统去除值通过钠离子检测模型检测所述土壤试样中的钠离子含
    量,其中,所述钠离子检测模型包括所述钠离子含量与所述连续统去除值的对应
    关系。
    2.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,在根据所述连续统去除值通过钠
    离子检测模型检测所述土壤试样中的钠离子含量前,所述方法还包括:
    建立所述钠离子检测模型。
    3.根据权利要求2所述的检测方法,其特征在于,所述建立所述钠离子检测模型包
    括:
    在采样区域上采集多个土壤样品;
    通过光谱仪测定所述多个土壤样品的光谱得到光谱数据,并采用火焰光度计
    法对所述多个土壤样品的钠离子含量进行测定;
    去除所述光谱数据的边缘波段,并对去除边缘波段后的光谱数据进行连续统
    去除处理,得到连续统去除值,然后根据相关性分析得到特征波段;
    根据所述特征波段对应的连续统去除值通过多元逐步线性回归法建立用于检
    测钠离子含量的钠离子检测模型。
    4.根据权利要求3所述的检测方法,其特征在于,所述特征波段包括:1909nm、500nm、
    2303nm、587nm、1946nm、1933nm、1937nm、592nm、565nm、1994nm、717nm、1951nm、
    1930nm、676nm、724nm和681nm。
    5.根据权利要求4所述的检测方法,其特征在于,所述钠离子检测模型包括:
    Y=5093.58+5773.28X1909+5077.23X500+4940.71X2303-56709.96X587-
    11950.40X1946+14811.55X1933-10809.23X1937+53912.91X592-17838.70X565-
    10243.22X1994+46865.85X717+5986.44X1951+7795.38X1930-38455.61X676-
    25236.56X724+21652.53X681;
    其中,所述钠离子检测模型中的X1909、X500、X2303、X587、X1946、X1933、X1937、X592、
    X565、X1994、X717、X1951、X1930、X676、X724、X681分别表示1909nm、500nm、2303nm、587nm、
    1946nm、1933nm、1937nm、592nm、565nm、1994nm、717nm、1951nm、1930nm、676nm、
    724nm、681nm处的连续统去除值,Y为根据所述钠离子检测模型得到的钠离子含
    量。
    6.根据权利要求3所述的检测方法,其特征在于,在所述根据所述特征波段对应的
    连续统去除值通过多元逐步线性回归法建立用于检测钠离子含量的钠离子检测模
    型后,所述方法还包括:
    对所述钠离子检测模型进行检验,并确定所述钠离子检测模型的模型精度。
    7.根据权利要求3所述的检测方法,其特征在于,所述对所述钠离子检测模型进行
    检验,并确定所述钠离子检测模型的模型精度包括:
    获取所述钠离子检测模型的建模均方根误差RMSEC、预测均方根误差RMSEP、
    建模决定系数RC2、预测决定系数RP2和相对分析误差RPD,并根据所述建模均方根
    误差RMSEC、所述预测均方根误差RMSEP、所述建模决定系数RC2、所述预测决定系
    数RP2和所述相对分析误差RPD确定所述模型精度;
    其中,所述模型精度分别与所述建模决定系数RC2、预测决定系数RP2和相对
    分析误差RPD为正比例关系;所述模型精度分别与所述建模均方根误差RMSEC和
    所述预测均方根误差RMSEP为反比例关系。
    8.根据权利要求3所述的检测方法,其特征在于,所述通过光谱仪测定所述多个土
    壤样品的光谱得到光谱数据包括:
    根据每个土壤样品采集多条光谱曲线,并对采集的所述多条光谱曲线进行算
    术平均后得到所述光谱数据。

    说明书

    土壤中钠离子的检测方法

    技术领域

    本发明涉及土壤领域,具体而言,涉及一种土壤中钠离子的检测方法。

    背景技术

    土壤盐渍化是干旱可持续发展和改善环境质量的战略问题。我国盐渍土面积大,
    分部广,堪称世界之最。据统计,我国耕地中的盐渍化面积达到9.2×106hm2,占全国
    耕地面积的6.62%。土壤盐渍化问题和灌溉引起的土壤次生盐渍化问题严重制约了盐
    渍化地区农业的进一步发展,也是影响生态环境稳定性的重要因素。盐渍土中的可溶
    性盐类,一般在溶液中以离子形式存在,盐基离子过高对于植物的伤害被称为盐害。
    这些离子在高浓度下除产生直接伤害外,还会产生次生伤害作用。

    钠离子对植物的毒害作用,一般认为钠在植物体内积累的同时,影响作物对钙、
    钾等营养物质的吸收,破坏作物体内矿质营养平衡,因而使这些离子含量不足或引起
    阳离子之间平衡的破坏,环境中高浓度的钠离子Na+导致Na+/(比值增大,离子平衡失
    衡,细胞代谢紊乱,造成细胞死亡。

    现有的对土壤中钠离子的检测方法监测点位少,覆盖面窄、因此代表性较差且费
    时费力,无法反映大面积盐渍化土壤钠离子的含量,不能满足大面积监测的需求。

    针对上述的问题,目前尚未提出有效的解决方案。

    发明内容

    本发明实施例提供了一种土壤中钠离子的检测方法,以至少解决现有技术中无法
    快速获取大面积盐渍化土壤钠离子含量的问题。

    根据本发明实施例的一个方面,提供了一种土壤中钠离子的检测方法,包括:获
    取待检测的土壤试样;获取所述土壤试样中特征波段对应的连续统去除值;根据所述
    连续统去除值通过钠离子检测模型检测所述土壤试样中的钠离子含量,其中,所述钠
    离子检测模型包括所述钠离子含量与所述连续统去除值的对应关系。

    可选地,在根据所述连续统去除值通过钠离子检测模型检测所述土壤试样中的钠
    离子含量前,所述方法还包括:建立所述钠离子检测模型。

    可选地,所述建立所述钠离子检测模型包括:在采样区域上采集多个土壤样品;
    通过光谱仪测定所述多个土壤样品的光谱得到光谱数据,并采用火焰光度计法对所述
    多个土壤样品的钠离子含量进行测定;去除所述光谱数据的边缘波段,并对去除边缘
    波段后的光谱数据进行连续统去除处理,得到连续统去除值,然后根据相关性分析得
    到特征波段;根据所述特征波段对应的连续统去除值通过多元逐步线性回归法建立用
    于检测钠离子含量的钠离子检测模型。

    可选地,所述特征波段包括:1909nm、500nm、2303nm、587nm、1946nm、1933nm、
    1937nm、592nm、565nm、1994nm、717nm、1951nm、1930nm、676nm、724nm和681nm。

    可选地,所述钠离子检测模型包括:Y=5093.58+5773.28X1909+5077.23X500+
    4940.71X2303-56709.96X587-11950.40X1946+14811.55X1933-10809.23X1937+53912.91X592
    -17838.70X565-10243.22X1994+46865.85X717+5986.44X1951+7795.38X1930-
    38455.61X676-25236.56X724+21652.53X681,其中,所述钠离子检测模型中的X1909、X500、
    X2303、X587、X1946、X1933、X1937、X592、X565、X1994、X717、X1951、X1930、X676、X724、X681分别表示
    1909nm、500nm、2303nm、587nm、1946nm、1933nm、1937nm、592nm、565nm、1994nm、
    717nm、1951nm、1930nm、676nm、724nm、681nm处的连续统去除值,Y为根据所述钠
    离子检测模型得到的钠离子含量。

    可选地,在所述根据所述特征波段对应的连续统去除值通过多元逐步线性回归法
    建立用于检测钠离子含量的钠离子检测模型后,所述方法还包括:对所述钠离子检测
    模型进行检验,并确定所述钠离子检测模型的模型精度。

    可选地,所述对所述钠离子检测模型进行检验,并确定所述钠离子检测模型的模
    型精度包括:获取所述钠离子检测模型的建模均方根误差RMSEc、预测均方根误差
    RMSEP、建模决定系数Rc2、预测决定系数RP2和相对分析误差RPD,并根据所述建模均
    方根误差RMSEc、所述预测均方根误差RMSEP、所述建模决定系数Rc2、所述预测决定系
    数RP2和所述相对分析误差RPD确定所述模型精度;其中,所述模型精度分别与所述建
    模决定系数Rc2、预测决定系数RP2和相对分析误差RPD为正比例关系;所述模型精度
    分别与所述建模均方根误差RMSEc和所述预测均方根误差RMSEP为反比例关系。

    可选地,所述通过光谱仪测定所述多个土壤样品的光谱得到光谱数据包括:根据
    每个土壤样品采集多条光谱曲线,并对采集的所述多条光谱曲线进行算术平均后得到
    所述光谱数据。

    采用本发明实施例中的土壤中钠离子的检测方法,获取待检测的土壤试样;获取
    所述土壤试样中特征波段对应的连续统去除值;根据所述连续统去除值通过钠离子检
    测模型检测所述土壤试样中的钠离子含量,其中,所述钠离子检测模型包括所述钠离
    子含量与所述连续统去除值的对应关系。这样,通过本发明实施例提供的钠离子检测
    模型进行钠离子的检测,能够得到准确的钠离子含量,且实现简单,快速,成本低廉,
    从而解决了现有技术中无法快速获取大面积盐渍化土壤钠离子含量的问题。

    附图说明

    此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发
    明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图
    中:

    图1是根据本发明实施例的一种可选的土壤中钠离子的检测方法的流程示意图。

    具体实施方式

    为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的
    附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例
    仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例?;诒痉⒚髦械氖凳├?,本领
    域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于
    本发明?;さ姆段?。

    需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
    二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这
    样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在
    这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的
    任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方
    法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚
    地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

    图1是根据本发明实施例的土壤中钠离子检测模型的检测方法,如图1所示,该
    方法包括如下步骤:

    步骤S101,获取待检测的土壤试样。

    其中,可以从盐渍化土壤中采集该土壤试样。

    步骤S102,获取该土壤试样中特征波段对应的连续统去除值。

    在本发明实施例中,该特征波段包括:1909nm、500nm、2303nm、587nm、1946nm、
    1933nm、1937nm、592nm、565nm、1994nm、717nm、1951nm、1930nm、676nm、724nm
    和681nm。

    步骤S103,根据该连续统去除值通过钠离子检测模型检测该土壤试样中的钠离子
    含量。

    其中,该钠离子检测模型包括该钠离子含量与该连续统去除值的对应关系。

    可选地,该钠离子检测模型包括:

    Y=5093.58+5773.28X1909+5077.23X500+4940.71X2303-56709.96X587-11950.40X1946
    +14811.55X1933-10809.23X1937+53912.91X592-17838.70X565-10243.22X1994+
    46865.85X717+5986.44X1951+7795.38X1930-38455.61X676-25236.56X724+21652.53X681

    其中,该钠离子检测模型中的X1909、X500、X2303、X587、X1946、X1933、X1937、X592、X565、
    X1994、X717、X1951、X1930、X676、X724、X681分别表示1909nm、500nm、2303nm、587nm、1946nm、
    1933nm、1937nm、592nm、565nm、1994nm、717nm、1951nm、1930nm、676nm、724nm、
    681nm处的连续统去除值,Y为根据该钠离子检测模型得到的钠离子含量。

    这样,通过本发明实施例提供的钠离子检测模型进行钠离子的检测,能够得到准
    确的钠离子含量,且实现简单,快速,成本低廉,从而解决了现有技术中无法快速获
    取大面积盐渍化土壤钠离子含量的问题。

    进一步地,在根据该连续统去除值通过钠离子检测模型检测该土壤试样中的钠离
    子含量前,建立该钠离子检测模型。

    可选地,建立该钠离子检测模型可以包括下步骤:

    S1、在采样区域上采集多个土壤样品。

    其中,通过网格采样法选取采样区域采集土壤样品,并去除砾石及动植物残骸等
    杂质,并自然风干,风干后的样品经研磨后过筛,用于后续分别进行光谱和盐分测定。

    示例地,选取新疆维吾尔自治区南疆地区阿瓦提县、和田县、温宿县、新和县为
    采样区域,土壤类型除新和县为盐土,其余均为水稻土;采用网格采样法,样点之间
    的距离为50m左右,采集深度为表层0-20cm。以样区中心为起点,沿东、南、西、
    北四个方向采样,每个方向的样点分布于一条直线上,每个采集的土样重量约为2kg,
    共采集土壤样品188个,其中阿瓦提县52个、和田县18个、温宿县77个、新和县
    41个;去除土壤样品中的砾石及动植物残骸等杂质,并自然风干,风干后的样品经研
    磨后一部分过2mm筛,用于光谱测定,一部分过0.25mm筛,用于钠离子含量测定。

    S2、通过光谱仪测定该多个土壤样品的光谱得到光谱数据,并采用火焰光度计法
    对该多个土壤样品的钠离子含量进行测定。

    在本步骤中,根据每个土壤样品采集多条光谱曲线,并对采集的该多条光谱曲线
    进行算术平均后得到该光谱数据。

    需要说明的是,将处理后的土壤样品放在一个能控制光照条件的暗室内,并采用
    光谱仪进行土壤光谱测定;另外,在测定之前先进行白板校正,每个土壤样品采集多
    条(如10条)光谱曲线,算术平均后得到该土样的实际反射光谱数据。

    具体地,采用光谱仪进行土壤光谱测定,该光谱仪的波长范围是350-2500nm,
    光谱分辨率在350-1000nm为3nm,在1000-2500nm为10nm;光谱测定在一个能控
    制光照条件的暗室内;采用的光源是功率为50W的卤素灯,距土壤样品表面70cm,
    天顶角30°,使提供到土壤样品表面几乎平行的光线,目的是削弱由于土壤粗糙度造
    成阴影所带来的影响;土壤样品分别放置在内部全部涂黑且直径和深度分别为10cm、
    1.5cm的培养皿内,土壤表面用直尺将其刮平。采用25°视场角的探头,其位于土壤
    表面垂直上方15cm处。探头接收的土壤光谱为直径6.7cm的圆形区域,远小于培养
    皿面积,从而可以保证探头接收的均为土壤的反射光谱,测试之前先进行白板校正;
    每个土壤样品采集10条光谱曲线,算术平均后得到该样品的实际反射光谱数据。

    仍然以上述采样区域为新疆维吾尔自治区南疆地区阿瓦提县、和田县、温宿县、
    新和县得到的采样数据为例进行说明,采集的188个土壤钠离子含量数据见表1;


    表1

    不同土壤样品钠离子含量变化范围较大,在6.84-439.38mg/kg之间,建模样本
    集的标准差为101.11mg/kg,变异系数达79.73%,属于中等变异性,具有较大标准差
    和变异系数,对于建立的模型更具普适性。

    S3、去除该光谱数据的边缘波段,并对去除边缘波段后的光谱数据进行连续统去
    除处理,得到连续统去除值,然后根据相关性分析得到特征波段。

    其中,对上述获得的光谱数据进行预处理,然后去除每个土壤样品的光谱数据噪
    声较大的边缘波段(如350-399nm和2401-2500nm),保留400-2400nm。最后对土
    壤光谱数据进行连续统去除处理。

    需要说明的是,连续统去除处理是一种光谱数据处理方法,可以放大吸收光谱特
    征,使一些微弱的吸收信息凸显出来,经处理后得到每一个波段下的数值称为连续统
    去除值,在本发明实施例中,特征波段是将处理后的光谱数据(即连续统去除值)与
    这些土壤样品通过化学方法测定的钠离子含量数据进行相关性分析,具体地,每个波
    段或高或低有一个相关系数,然后根据土壤样本数查相关系数检验表得到的相关系数
    的预设阈值,在相关系数大于或者等于预设阈值时,则确定该波段为相关性好的波段,
    并确定该波段为特征波段。

    另外,连续统去除处理在遥感处理软件ENV|5.0中实现,连续统去除可以有效凸
    显各种物质的吸收特征,从而有助于提取连续统去除数据中能反映土壤中钠离子信息
    的敏感特征波段。

    S4、根据该特征波段对应的连续统去除值通过多元逐步线性回归法建立用于检测
    钠离子含量的钠离子检测模型。

    需要说明的是,数据的相关性分析、多元逐步线性回归等具体过程由SPSS18.0
    软件实现。

    进一步地,在该根据该特征波段对应的连续统去除值通过多元逐步线性回归法建
    立用于检测钠离子含量的钠离子检测模型后,对该钠离子检测模型进行检验,并确定
    该钠离子检测模型的模型精度。

    具体地,获取该钠离子检测模型的建模均方根误差RMSEc、预测均方根误差RMSEP、
    建模决定系数Rc2、预测决定系数RP2和相对分析误差RPD,并根据该建模均方根误差
    RMSEc、该预测均方根误差RMSEP、该建模决定系数Rc2、该预测决定系数RP2和该相对分
    析误差RPD确定该模型精度。

    其中,该模型精度分别与该建模决定系数Rc2、预测决定系数RP2和相对分析误差
    RPD为正比例关系;该模型精度分别与该建模均方根误差RMSEc和该预测均方根误差
    RMSEP为反比例关系。

    示例地,继续以上述采样区域为新疆维吾尔自治区南疆地区阿瓦提县、和田县、
    温宿县、新和县得到的采样数据为例进行说明,建模时随机选择128个样品用于建模
    (即建模集),剩余60个样品用于模型预测(即预测集),采用预测集本对建立的钠离
    子检测模型进行检验,随后对模型的精度进行合理评价,见表2,从而得出模型的预测
    能力。模型的精度采用5个指标来衡量,具体包括建模均方根误差RMSEc、预测均方根
    误差RMSEP、建模决定系数Rc2、预测决定系数RP2和相对分析误差RPD。


    表2

    在本发明实施例中,当RPD<1.4时,表示模型很差,无法对样品进行定量估测;
    当1.4<RPD<2.0时,表明模型可以接受,且能对样品进行粗略的定量估测;当RPD≥
    2.0时,模型具有非常好的预测能力,因此采用本发明提供的钠离子检测模型能够准
    确的检测土壤中的钠离子。

    上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。

    在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有
    详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。

    以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人
    员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润
    饰也应视为本发明的?;し段?。

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    土壤 钠离子 检测 方法
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