基于有机质光谱诊断指数的土壤重金属含量估算模型分析

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1、表目录表2．1典型样品有机质、重金属含量特征统计量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11表3一l不同有机质含量水平样品与反射光谱的相关性分析结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17表3-227个样品有机质、重金属含量特征统计量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～18表4．1不同有机质诊断指数最大相关波段分析结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯19表4-2土壤有机质含量与有机质诊断指数的拟合模型表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～20表4．3土壤有机质含量与特征吸收面积的拟合模型表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24表44不同重金属与有机质相关性分析结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、26表4-5土壤有机质含量与重金属含量的拟合模型表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．26V学位论文独创性声明本人郑重声明：i、坚持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。2、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。3、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。4、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。5、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。学位论文使用授权声明本人完全了解南京师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版；有权

3、将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。作者签名：日期：及《刊掣掣拈干有机质光谱诊断指数的土壤重金属含量估算模型研究第1章绪论土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源。近年来，随着全球经济的迅速发展，全世界平均每年排放Hg约1．5万吨、Cu约340万吨、Pb约500万吨、Ni约100万吨，大量含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，致使土壤中重金属含量明显高于环境背景值，从而导致土壤重金属污染的加剧。由于重金属不易被土壤微生物所分解而在土壤中

4、不断累积，甚至可能转化为毒性更大的化合物，一方面严重影响农作物的产量和质量，并通过食物链在动物、人体内累积危害人类健康，另一方面通过土壤水的淋溶再次进入水体，导致水环境质量的进一步恶化。因此，土壤重金属污染问题引起世界各国的广泛关注。有效防治土壤重金属污染的关键问题是如何快速准确地获取其含量及分布信息。传统的野外采样和室内化学分析方法虽然测量精度高、准确性强，但工作步骤繁琐、成本高。随着精准农业的发展，如何更加快速高效地获取土壤信息，向传统的技术方法提出了挑战。土壤遥感光谱分析方法，是通过分析土壤的光谱特性研究土壤性质的-f-j新兴技术。它基于土壤的反射光谱、透射光谱及其辐射光谱特征，

5、利用光谱识别和模式识别等方法，在3s空间信息技术的支持下，结合地面实测数据的辅助分析，建立土壤质量信息指标诊断模型，从而为探测仪器的波段设置、诊断原理提供决策，实现对土壤质量特征、空问分布的野外快速定量评价。土壤中的有机质、水分、矿物质等主要组分都具有独特的反射光谱特征，而重金属作为微量元素电磁辐射能量较弱，其光谱特征一般被土壤其他理化性质的光谱特征所掩盖。利用遥感光谱法对土壤重金属污染状况的研究和分析属于较新的研究领域，有一定的研究价值和实用意义。1．1国内外研究进展’1．1．1土壤重金属光谱学研究国内外利用反射光谱技术监测十壤重金属含量的研究报导不多。其主要原因是土壤中的重金属尽管

6、达到了污染程度，但并不是土壤组分的主要成分，现有的光谱仪器难以探测到重金属自身的光谱特征。最近研究表明，基于土壤有机质、铁锰氧化物等对重金属的吸附规律，可以通过无光谱特征物质与有光谱特征物质之间的相关性，实现监测无光谱特征的土壤组分。Kooistra等(2001)发现莱茵河流域河漫滩土壤中的Cd、Zn含量与土壤有机质、枯十矿物第1章绪论含茸之间存在正相关关系，发现700、1050、1400、1850、2150、2280、2400、2470nm附近的光谱与这几种土壤组分的含量有密切关系，基于这种关系使用反射光谱预测了cd和zn的污染。Kemper等(2002)利用反射光谱成功预测了西班牙

7、Aznalcollar矿区土壤As、Fe、Hg、Pb、s及sb的含量。国内的吴昀昭(2005)利用实验室反射光谱模拟Hymap、Aster以及TM光谱快速预测了南京土壤Hg污染，发现预测Hg的最佳波段和土壤Fe吸收波段一致，且相关分析表明Hg与七壤反射率成负相关关系。李巨宝等(2005)发现滏阿1河两岸农田土壤样品的室内反射光谱与土壤中的Fe、Zn、Se元素存在较好的相关性，同时还指出在使用经验方法预测没有光谱特征的成分时，光谱分辨率不是一个必