基于光谱变换的宁夏银北地区可溶性阴离子反演

来源：中国土壤与肥料杂志2022年第8期北京时间：

作者：陈睿华，孙媛，尚天浩，张俊华

单位：(1.宁夏大学地理科学与规划学院，宁夏 银川 750021;2.榆林市自然资源调查与规划中心，陕西 榆林 719000;3.宁夏大学生态环境学院，宁夏 银川 750021)

摘要：可溶性阴离子是土壤盐分的重要组成部分，对植物生长发育有重要影响。为探讨野外实测光谱对土壤可溶性阴离子的反演精度，以宁夏银北平罗县盐渍化土壤为研究对象，对野外实测光谱选用6种常规变换[平滑R、平滑倒数1/R、平滑对数lg(R)、平滑倒数的对数lg(1/R)、平滑一阶微分R′、平滑二阶微分R″]预处理，然后分别利用相关性分析和逐步回归法筛选离子敏感特征波段，最后采用主成分回归(PCR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVM)建立土壤各阴离子反演模型。结果表明:1)研究区土壤中Cl-和SO42-含量较高，CO32-含量最低，属于氯化物-硫酸盐盐渍土。2)原始反射率经R″变换后与土壤阴离子的相关性最强，与CO32-、HCO3-、Cl-和SO42-相关系数分别达到0.572、0.741、0.802和0.545。3)与相关性分析相比，逐步回归(SR)更好地解决了光谱间共线性的问题，反演精度更高。4)与PCR、PLSR相比，SVM所建可溶性阴离子反演模型效果最佳。土壤CO32-、Cl-、SO42-反演效果最佳的模型均为R″-SR-SVM，其中对CO32-的反演模型建模决定系数(Rc2)为0.984、验证决定系数(Rp2)为0.560、相对分析误差(RPD)为6.76；SO42-的反演模型Rc2为0.970、Rp2为0.841、RPD为5.59；Cl-的反演模型Rc2为0.925、Rp2为0.940、RPD为3.62；HCO3-效果最佳的模型为R′-SR-SVM，Rc2为0.970、Rp2为0.840、RPD为5.59。研究结果可为该区域及同类地区土壤盐渍化反演提供理论依据。

关键词：可溶性阴离子;光谱变换;支持向量机;偏最小二乘回归;反演模型

基金资助：基金项目:宁夏自然科学基金项目(2020AAC03113)。