一种盐渍化土壤全碳含量的检测方法技术

本发明专利技术提供了一种盐渍化土壤全碳含量的检测方法，具体步骤为，以盐渍化土壤为检测对象，采集土壤样品，进行预处理；测定预处理后的土壤样品的反射率，得到350‑2500nm波段的反射率数据；对350‑2500nm波段的反射率数据进行多元散射校正后，采用小波降噪，再进行平滑处理；提取土壤样品在特定波长的反射率数据；将各波长的反射率数据代入盐渍化土壤全碳含量检测模型，计算得到盐渍化土壤全碳含量。该检测方法准确度高、干扰小，提高方法检出限，可行性强，同时具有无污染、操作简便、快速精确的特点，适合推广应用。

Method for detecting total carbon content of salinized soil

The present invention provides a method of detecting the salinization of soil total carbon content, concrete steps, in saline soil as research object, collecting soil samples, pretreatment; reflectance determination of soil samples after pretreatment, obtained 350 2500nm band reflectance data; multiple scattering correction reflectance data of 350 2500nm band after wavelet denoising, and then smoothing; reflectance data extraction of soil samples in a specific wavelength; the detection model of carbon content of soil salinization reflectance data into each wavelength, calculate the total carbon content of soil salinization. The method has the advantages of high accuracy, small interference, improved detection limit, strong feasibility, no pollution, simple operation, fast and accurate characteristics, and is suitable for popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
一种盐渍化土壤全碳含量的检测方法
本专利技术涉及土壤中碳含量的检测，特别是涉及一种盐渍化土壤中全碳含量的检测方法。
技术介绍
土壤碳库是陆地生态系统碳库中最大的贮库，而且是其中非常活跃的部分。全球约有1.4×1018～1.5×1018g碳是以有机质形态储存于地球土壤中，是陆地植被碳库(0.5×1018～0.6×1018g)的2～3倍，是大气碳(0.75×1018g)的2倍。多种模型预测的结果显示，到2030年大气中CO2浓度将加倍，全球年平均气温将升高1.5～4.5℃，降水可能增加7～15％。这无疑会对土壤碳储量及其动态变化产生巨大的影响。土壤是气候变化影响的接受体，也是气候变化的记录者，以气候变暖为特征的全球变化对陆地生态系统的影响将导致土壤碳储量及动态平衡的变化。土壤碳库储量的较小幅度变动，会以温室效应的加强或削弱来强烈地影响地球气候系统。土壤碳储量的研究有助于揭示土壤碳贮藏对全球变化响应的时间、方式及规模。土壤全碳的含量及其动态平衡也是反映土壤质量的一个重要指标，并对土壤肥力的可持续性有重要影响。研究土壤碳储量，将有助于探求如何科学地利用和保护有限的土壤资源，减缓土壤中温室气体排放，提高土壤质量，对退化土地的生态恢复及环境治理和保护等都有重要的意义。土壤碳储量数据对于预测全球气候变化趋势及采取对应的决策具有重要意义。土壤全碳含量数据是土壤碳储量计算的最基本的基础数据，但现有土壤中全碳含量的检测方法需要配制化学试剂，测定过程中化学尾液排放对环境的污染和对人体的伤害，而且存在操作步骤繁琐，检测时间长的缺陷。目前现有技术中急需一种无污染、操作简便、快速精确的盐渍化土壤中全碳含量的检测方法。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提出了一种无污染、操作简便、快速精确的盐渍化土壤中全碳含量的检测方法，该方法实现了盐渍化土壤中全碳含量的快速准确检测，不需要配制任何化学试剂，避免了测定过程中化学尾液排放对环境的污染和对人体的伤害，同时也大大简化了操作步骤，缩短了检测时间，能满足盐渍化土壤中全碳含量数据的需求，为了解盐渍化土壤中全碳量状况以及研究盐渍化土壤对全球气候变化的影响提供了快速获取基础数据的新手段。具体的，本专利技术提供的盐渍化土壤全碳含量的检测方法，包括如下步骤：S1：以盐渍化土壤为检测对象，采集土壤样品，进行预处理；S2：测定预处理后的土壤样品的反射率，得到350-2500nm波段的反射率数据；S3：对350-2500nm波段的反射率数据进行多元散射校正后，采用小波降噪，再进行平滑处理；S4：提取土壤样品在1295nm、1296nm、2145nm、2171nm、2172nm、2173nm、2174nm、2175nm、2177nm、2178nm、2179nm、2394nm、2467nm、2468nm、2469nm、2476nm、2477nm波长的反射率数据；S5：将各波长的反射率数据代入盐渍化土壤全碳含量检测模型：Y＝108.8922x1+125.6042x2-2481.529x3-207.4458x4-108.4742x5+43.36721x6+158.6004x7+280.967x8+478.2531x9+578.8373x10+735.5313x11+809.5779x12+166.5708x13+253.6719x14+92.43398x15-429.9734x16-569.7601x17+33.12141，计算得到盐渍化土壤全碳含量；其中，Y为盐渍化土壤的全碳含量，单位为g/kg；x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12、x13、x14、x15、x16、x17分别为待检测土壤样品在1295、1296、2145、2171、2172、2173、2174、2175、2177、2178、2179、2394、2467、2468、2469、2476、2477nm波长的反射率数据。优选地，S1中，所述土壤样品的预处理过程具体如下：清除采集的土壤样品中的杂物，将所述土壤样品放置于室内风干，将风干的土壤样品用研钵研磨后并过2mm筛，研磨过筛后的土壤样品放置于烘箱中50℃条件下烘干2h后，待冷却至常温后密封保存。优选地，S2中，采用美国ASD公司生产的QualitySpecTrek手持式光谱仪测定土壤样品的反射率，所述光谱仪的分辨率在350-700nm为3nm，701-1400nm为9.8nm，1401-2500nm为8.1nm。更优选地，S2中，采用所述光谱仪测定土壤样品时，环境温度恒定，将土壤样品盛装在漆黑的直径为5cm的培养皿中，探头与土壤样品接触测定反射率时，控制好二者之间的距离，以避免探头内置光源出现漏光的现象。更优选地，将土壤样品平铺于直径为5cm的培养皿后，土壤样品的厚度为10-15mm。优选地，S3中，所述平滑处理方法为Savitzky-GolaySmoothing，平滑窗口为7。优选地，S4中，1295nm、1296nm、2145nm、2171nm、2172nm、2173nm、2174nm、2175nm、2177nm、2178nm、2179nm、2394nm、2467nm、2468nm、2469nm、2476nm、2477nm波长的反射率数据，分别为同一土壤样品重复4次测定的反射率数据的平均值。本专利技术提供的盐渍化土壤全碳含量的检测方法，实现了盐渍化土壤全碳含量的快速准确检测，不需要配制任何化学试剂，避免了测定过程中化学尾液排放对环境的污染和对人体的伤害，同时也大大简化了操作步骤，缩短了检测时间，能满足盐渍化土壤全碳含量数据的需求，为了解盐渍化土壤中全碳量状况以及研究盐渍化土壤对全球气候变化的影响提供了快速获取基础数据的新手段。该方法准确度高、干扰小，提高方法检出限，可行性强，同时具有无污染、操作简便、快速精确的特点，适合推广应用。附图说明图1为本专利技术实施例提供的盐渍化土壤全碳实测值与检测值散点图(n＝173)。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。一种盐渍化土壤全碳含量的检测方法，包括如下步骤：以盐渍化土壤为检测对象，本实施例于新疆温宿县空台里克牧场随机采集了173个不同全碳含量的盐渍化土壤样品，清除这些土壤样品中的小石子及肉眼可见的植物根系和枯枝落叶，并将土壤样品放置于室内风干，便于之后充分研磨成粒，风干的土壤样品用研钵研磨后，全部通过孔径为2mm的筛子，研磨过筛后的土壤样品放置于烘箱中50℃条件下烘干2h后，待冷却至常温后密封保存，完成土壤样品的预处理。对预处理后的土壤样品采用美国ASD公司生产的QualitySpecTrek手持式光谱仪分别测定173个土壤样品的反射率，得到350-2500nm波段的反射率数据；需要说明的是，该光谱仪的分辨率在350-700nm为3nm，701-1400nm为9.8nm，1401-2500nm为8.1nm；采用该光谱仪测定土壤样品时，环境温度恒定，将土壤样品盛装在漆黑的直径为5cm的培养皿中，探头与土壤样品接触测定反射率时，控制好二者之间的距离，以避免探头内置光源出现漏光的现象，而导致的测量数据不准确。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盐渍化土壤全碳含量的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：以盐渍化土壤为检测对象，采集土壤样品，进行预处理；S2：测定预处理后的土壤样品的反射率，得到350‑2500nm波段的反射率数据；S3：对350‑2500nm波段的反射率数据进行多元散射校正后，采用小波降噪，再进行平滑处理；S4：提取土壤样品在1295nm、1296nm、2145nm、2171nm、2172nm、2173nm、2174nm、2175nm、2177nm、2178nm、2179nm、2394nm、2467nm、2468nm、2469nm、2476nm、2477nm波长的反射率数据；S5：将各波长的反射率数据代入盐渍化土壤全碳含量检测模型：Y＝108.8922x

【技术特征摘要】
1.一种盐渍化土壤全碳含量的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：以盐渍化土壤为检测对象，采集土壤样品，进行预处理；S2：测定预处理后的土壤样品的反射率，得到350-2500nm波段的反射率数据；S3：对350-2500nm波段的反射率数据进行多元散射校正后，采用小波降噪，再进行平滑处理；S4：提取土壤样品在1295nm、1296nm、2145nm、2171nm、2172nm、2173nm、2174nm、2175nm、2177nm、2178nm、2179nm、2394nm、2467nm、2468nm、2469nm、2476nm、2477nm波长的反射率数据；S5：将各波长的反射率数据代入盐渍化土壤全碳含量检测模型：Y＝108.8922x1+125.6042x2-2481.529x3-207.4458x4-108.4742x5+43.36721x6+158.6004x7+280.967x8+478.2531x9+578.8373x10+735.5313x11+809.5779x12+166.5708x13+253.6719x14+92.43398x15-429.9734x16-569.7601x17+33.12141，计算得到盐渍化土壤全碳含量；其中，Y为盐渍化土壤的全碳含量，单位为g/kg；x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12、x13、x14、x15、x16、x17分别为待检测土壤样品在1295nm、1296nm、2145nm、2171nm、2172nm、2173nm、2174nm、2175nm、2177nm、2178nm、2179nm、2394nm、2467nm、2468nm、2469nm、2476nm、2477nm波长的反射率数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭杰，林杉，王家强，柳维扬，向红英，牛建龙，王妤涵，
申请(专利权)人：塔里木大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65