河南农业科学 ›› 2026, Vol. 55 ›› Issue (6): 68-80.DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2026.06.007
吴士文1,张叶晨1,郝文晖1,宋雨1,郭燕2,张俊华1,索炎炎3
WU Shiwen1,ZHANG Yechen1,HAO Wenhui1,SONG Yu1,GUO Yan2,ZHANG Junhua1,SUO Yanyan3
摘要: 土壤剖面碱解氮含量反映土壤短期供氮潜力,但其高光谱估测容易受到数据高维冗余特征制约,影响模型精度。为优化方法组合提升估测精度,以河南省潮土分布范围为研究区,选取农田、果园和蔬菜地共11个1 m深土壤剖面,利用近红外高光谱成像仪采集剖面高光谱图像,获取220个土壤样品的光谱信息。采用标准正态变换(SNV)、一阶微分(FD)等5种光谱预处理方法,结合竞争性自适应重加权采样(CARS)、连续投影法(SPA)和无信息变量消除(UVE)提取碱解氮敏感波段,分别构建偏最小二乘回归(PLSR)模型与最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型,对比分析不同方法组合的估测精度。结果表明,SNV和FD预处理均提升了模型预测性能,特征波段筛选方法在LS-SVM模型中的表现总体优于PLSR模型。其中,FD-CARS-LS-SVM模型表现最优,其预测集R²达0.89,均方根误差(RMSE)为11.58 mg/kg,相对分析误差(RPD)为2.92。基于最优模型进行剖面验证发现,所有剖面的R2介于0.90~0.98,RMSE介于4.33~11.77 mg/kg,RPD均大于2.3,表明该模型稳定性高,可实现潮土剖面碱解氮含量的精准反演与纵向分布表征。综上,FD预处理结合CARS变量筛选可有效消除高光谱冗余信息,结合非线性LS-SVM模型可实现潮土剖面碱解氮含量最优估测,该方法可有效表征碱解氮在剖面纵向上的空间分异规律。
中图分类号: