农业机械学报

作者：张俊华，尚天浩，陈睿华，王怡婧，丁启东，李小林

单位：宁夏大学,西安煤航遥感信息有限公司,宁夏大学,宁夏大学,宁夏大学,宁夏大学,

关键词：低含量有机质;光谱特征;分数阶微分;支持向量机;反演;克里格插值

基金：国家重点研发计划项目（2021YFD1900602）、国家自然科学基金项目（42067003）和清华大学-宁夏银川水联网数字治水联合研究院联合开放基金项目（SKLHSE-2022-LOW11）

土壤有机质（SOM）是土壤肥力的重要组成部分，是作物生长的主要养分来源。为探究分数阶微分（FOD）联合优化光谱指数对低肥力地区SOM的反演效果，以银川平原为研究对象，对野外土壤高光谱反射率原始数据进行0~2阶FOD处理（间隔0.2阶），构建优化光谱指数DI/RDI、DI/NDI、NDI/RDI、RDI/NDI、DI/GDI和RI/GDI，分析各指数与土壤有机质含量间的二维相关性，筛选出最佳优化光谱指数，并建立基于支持向量机（SVM）的SOM含量反演模型。结果表明：银川平原SOM含量整体偏低，其中93.05%处于四级到六级水平。土壤野外原始光谱反射率吸收特征差异明显，在1400、1900nm处有明显吸收峰。随着分数阶的不断增加，光谱反射率不断趋近于0。土壤DI/NDI、DI/GDI、RI/GDI、NDI/RDI和RDI/NDI在0~2阶最大相关系数绝对值（MACC）均小于0.80，DI/RDI在0.2~2.0阶范围内的MACC为0.9965~0.9986，其敏感波段主要集中在1450~1750nm和2100~2400nm之间。基于0.2阶微分处理的DI/RDI-SVM模型对SOM的反演精度最佳，建模决定系数R2c和验证决定系数R2p分别为0.98和0.99，相对分析误差（RPD）为4.31。研究结果可为低肥力地区的SOM含量快速、准确反演及制图提供科学依据。

来源：2022年第11期

《农业机械学报》期刊编辑部

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