王 澤，軒俊偉，任 財(cái)，麻 浩，羅艷麗，鄧 策，梁 燕，范亞楠

（1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/新疆土壤與植物生態(tài)過(guò)程實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830052；2. 新疆吉木薩爾縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，新疆 吉木薩爾 831700；3. 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)林業(yè)工作管理總站，新疆 烏魯木齊 830013）

【研究意義】受成土母質(zhì)、氣候、地形、生物等成土因子的影響，土壤是時(shí)空連續(xù)的變異體［1］，不僅是陸地生態(tài)的關(guān)鍵組成部分，而且能夠?yàn)橹脖坏纳L(zhǎng)提供養(yǎng)分［2］。氮素是植物從土壤中吸收量最大的礦質(zhì)元素，是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，同時(shí)也是自然界中各種生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力高低的主要限制因子［3］。關(guān)于土壤和植物養(yǎng)分監(jiān)測(cè)的研究方法中，傳統(tǒng)的室內(nèi)化學(xué)分析方法需要破壞樣本，且耗時(shí)長(zhǎng)、工作量大，在大范圍快速診斷土壤和植物養(yǎng)分方面具有較大的局限性，而高光譜技術(shù)作為現(xiàn)代科技的新興手段，具有快速、經(jīng)濟(jì)、無(wú)損、大尺度等特點(diǎn)［4-6］，能獲得比傳統(tǒng)遙感手段更連續(xù)和完整的光譜信息，從而更加精準(zhǔn)地獲取一些農(nóng)學(xué)信息，在估測(cè)水稻［7］、玉米［8］、小麥［9］和甘蔗［10］等大田作物的營(yíng)養(yǎng)狀況方面已得到廣泛應(yīng)用。因此，應(yīng)用高光譜遙感技術(shù)，選擇適宜反演模型和光譜指標(biāo)定量反演土壤和植物養(yǎng)分含量，對(duì)于精確診斷和實(shí)時(shí)調(diào)控區(qū)域尺度范圍內(nèi)的土壤和植物養(yǎng)分水平具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在不同土壤類型或作物高光譜曲線特征、土壤或植物養(yǎng)分與光譜反射率關(guān)系以及土壤和植物養(yǎng)分定量反演等方面，開展了很多研究，取得較大進(jìn)展。如張娟娟等［11］分析了我國(guó)5種不同類型土壤全氮及速效氮含量與近紅外光譜反射率間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)相關(guān)性最高的敏感波段為1 879～1 890 nm與2 050～2 100 nm，建立的線性回歸模型具有較高的預(yù)測(cè)精度；李焱等［12］基于不同利用方式土壤光譜和養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)，分析土壤高光譜反射率及其變形與全氮含量的相關(guān)性，建立的反射率二階微分預(yù)測(cè)模型的擬合系數(shù)最高為0.956，均方根誤差最低為0.045，其模型的穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)精度高，可更好地快速預(yù)測(cè)土壤全氮含量；Rajeev等［13］研究指出植被的氮素吸收波段主要在紅邊和短波紅外光譜范圍，如430、640、910、1 510、2 060、2 350 nm波段；李萍等［14］采取逐步回歸法對(duì)葉片氮素含量與葉片光譜參數(shù)之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，在庫(kù)爾勒香梨葉片氮素含量與敏感波長(zhǎng)720 nm處的原始光譜和敏感波長(zhǎng)703 nm處的一階微分光譜構(gòu)建的線性模型，決定系數(shù)R2值均＞0.90；諶俊旭等［15］基于不同氮素水平田間試驗(yàn)，分析大豆葉片光譜與氮素含量的關(guān)系，大豆冠層光譜一階導(dǎo)數(shù)變換后紅邊幅值呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，隨葉片氮積累量的增加和減小出現(xiàn)“紅移”與“藍(lán)移”現(xiàn)象，構(gòu)建線性模型的R2達(dá)0.847、乘冪模型的R2達(dá)0.872，能較精確地估測(cè)大豆冠層葉片氮素狀況；張瀟元等［16］利用高光譜植被指數(shù)對(duì)作物葉氮含量進(jìn)行定量反演，反演冬小麥葉氮含量的最優(yōu)中心波長(zhǎng)隨植被指數(shù)和作物種類的不同而有所差異，應(yīng)用多指數(shù)聯(lián)合反演模型，可顯著提高反演精度，并且聯(lián)合反演模型在不同高光譜傳感器下有一定普適性。【本研究切入點(diǎn)】目前在高光譜遙感估算建模研究中，前人研究主要集中在土壤或植物體上，在綠洲農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的研究較多［17-19］，而在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中高光譜遙感應(yīng)用研究較少，尤其是缺乏荒漠植物與其生境土壤相互結(jié)合的高光譜遙感應(yīng)用研究，而荒漠生態(tài)系統(tǒng)又是氣候變化最為敏感的區(qū)域，其植被變化對(duì)氣候適應(yīng)具有重要指示作用［20］?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以古爾班通古特沙漠梭梭（Haloxylon ammodendron）幼苗及其生境土壤為研究對(duì)象，研究荒漠區(qū)梭梭幼苗植株冠層光譜特征，利用幼苗植株氮素含量和土壤氮素含量間的關(guān)系，分析幼苗植株冠層光譜特征與生境土壤氮素含量間的相關(guān)性，篩選幼苗植株冠層光譜與土壤氮素含量相關(guān)性較強(qiáng)的敏感波段，建立基于高光譜的梭梭幼苗生境土壤氮素含量最佳估算模型，為新疆準(zhǔn)噶爾盆地荒漠區(qū)植物與土壤養(yǎng)分狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精確診斷提供重要依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地古爾班通古特沙漠的東部，地處古爾班通古特沙漠與吉木薩爾縣交錯(cuò)帶，地勢(shì)南高北低，屬中溫帶大陸性半荒漠干旱氣候，夏季炎熱，冬季酷寒而漫長(zhǎng)。全年平均氣溫6～10 ℃，有5個(gè)月平均氣溫在0 ℃以下，極端最高氣溫達(dá)40 ℃以上，極端最低氣溫則低于-40 ℃，≥10 ℃的活動(dòng)年積溫為3 000～3 500 ℃，年降水量100～150 mm，蒸騰量1 900～2 500 mm，全年日照時(shí)數(shù)3 100～3 200 h，無(wú)霜期150～170 d，地下水位3～5 m；冬春季有降雪，積雪深度達(dá)10～35 cm、時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3～4個(gè)月，春夏季盛行西風(fēng)、西北風(fēng)以及東北風(fēng)，從沙漠中部到邊緣的大風(fēng)天數(shù)為25～77 d不等。植被組成主要以梭梭和白梭梭為代表，常見的還有白皮沙拐棗、蛇麻黃、白刺等荒漠植物，以及在春季萌發(fā)的多種短命、類短命植物，土壤質(zhì)地為沙土，以風(fēng)沙土為主［21］。

1.2 研究方法

2017年春季，在古爾班通古特沙漠東部吉木薩爾縣林業(yè)管護(hù)站周邊荒漠區(qū)，選取具有代表性的梭梭生長(zhǎng)試驗(yàn)區(qū)（88°50′09.95″～88°48′13.18″E，44°32′10.04″～44°25′54.26″N），每隔2 km設(shè)置1個(gè)50 m×50 m的監(jiān)測(cè)樣方，共6個(gè)樣方，每個(gè)樣方內(nèi)標(biāo)記野生梭梭幼苗30株作為試材。采用土壤與植物相結(jié)合的研究方法，把土壤和植物對(duì)應(yīng)統(tǒng)一成一個(gè)整體進(jìn)行研究，分別在梭梭幼苗生長(zhǎng)的萌芽期（4月21日）、同化枝生長(zhǎng)期（7月18日）和枝條生長(zhǎng)后期（8月30日），測(cè)定樣方內(nèi)標(biāo)記的梭梭幼苗植株冠層光譜，并采集相應(yīng)的土壤和幼苗植株樣品帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定氮素含量。

1.2.1 梭梭幼苗植株冠層光譜的測(cè)定 采用便攜式光譜儀（美國(guó)，SVC HR-768型）進(jìn)行測(cè)定，該儀器的光譜范圍為350～2 500 nm，通道數(shù)768，在350～1 000 nm范圍內(nèi)的光譜帶寬≤3.5 nm，1 000～1 500 nm和1 500～2 100 nm 范圍內(nèi)的光譜帶寬≤16 nm，最小積分時(shí)間1 ms。選擇天氣晴朗無(wú)云的白天，測(cè)量時(shí)間為12: 00～16: 00，測(cè)量方式為漫反射式，采用視場(chǎng)角為8°的探頭，為確定幼苗植株冠層在光譜儀的觀測(cè)視角內(nèi)，測(cè)量時(shí)保持光譜儀距離土壤或植株樣本表面垂直上方50 cm處；測(cè)定前應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)配置優(yōu)化和白板校正，在測(cè)試過(guò)程中每隔10 min對(duì)儀器進(jìn)行一次優(yōu)化與校正。以10個(gè)光譜為一采樣光譜，每次記錄10個(gè)光譜，取平均值。在試驗(yàn)區(qū)6個(gè)監(jiān)測(cè)樣方內(nèi)，每個(gè)時(shí)期每個(gè)樣方采集30株標(biāo)記的梭梭幼苗植株冠層的光譜，整個(gè)幼苗生長(zhǎng)期內(nèi)共采集540條植株光譜曲線。

1.2.2 生境土壤氮素和植株氮素含量的測(cè)定 分別于梭梭幼苗生長(zhǎng)的不同時(shí)期，在每個(gè)監(jiān)測(cè)樣方內(nèi)，隨機(jī)采集標(biāo)記幼苗生境周圍0～30 cm土層的土壤樣品10個(gè)，整個(gè)幼苗生長(zhǎng)期共采集180個(gè)土壤樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干處理并化驗(yàn)分析，采用堿解擴(kuò)散法［22］測(cè)定土壤速效氮含量。每個(gè)時(shí)期每個(gè)樣方隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致無(wú)病害的梭梭幼苗10株，整株挖出后用保鮮袋封裝帶回實(shí)驗(yàn)室置于冰箱中備存，整個(gè)生長(zhǎng)期共采集180個(gè)幼苗植株樣品；在實(shí)驗(yàn)室將不同生長(zhǎng)期采集的幼苗植株樣品進(jìn)行殺青烘干處理，并將烘干后的幼苗植株樣品剪碎、粉碎過(guò)篩，裝袋備用。植株樣品通過(guò)H2SO4-H2O2消解后，采用奈式比色法［23］測(cè)定幼苗植株全氮含量。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 利用光譜儀配套軟件、SPSS軟件和Excel對(duì)所測(cè)定的光譜原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理?？紤]到因系統(tǒng)誤差致使光譜曲線首尾兩端噪音較大，而截取400～1 800 nm的光譜數(shù)據(jù)建立梭梭幼苗生境土壤氮素含量的估算模型。植株冠層光譜在波長(zhǎng)inm處的一階微分光譜計(jì)算公式為：

R′（λi）=〔R（λi+1）-R（λi-1）〕/ 2Δλ

式中，λi為inm波段的波長(zhǎng)，R′（λi）為反射率在λi的一階微分，R（λi+1）為波長(zhǎng)λi+1處的植物光譜反射率，Δλ是波長(zhǎng)λi+1到波長(zhǎng)λi的間隔，在實(shí)際計(jì)算中，一般用光譜的差分作為微分的有限近似［24］。

估算模型精度檢驗(yàn)的均方根誤差（RMSE）和相對(duì)誤差（RE）的計(jì)算公式［25］如下：

式中，yi和yi'分別為土壤速效氮含量實(shí)測(cè)值和模型計(jì)算的估算值，n為檢驗(yàn)樣本數(shù)，RMSE、RE值越小，則模型精度越高。

2 結(jié)果與分析

2.1 梭梭幼苗植株冠層光譜特征分析

不同生長(zhǎng)期梭梭幼苗植株冠層反射光譜特征見圖1。由圖1可知，萌芽期、同化枝生長(zhǎng)期和枝條生長(zhǎng)后期，梭梭幼苗植株冠層表現(xiàn)出明顯的光譜差異，在不同波段區(qū)域光譜響應(yīng)不同，在400～1 800 nm范圍內(nèi)，梭梭幼苗植株冠層反射率整體上隨吸收波長(zhǎng)的增加呈先增加后減小再增加的趨勢(shì)，在1 320～1 660 nm波段出現(xiàn)明顯的峰谷變化。梭梭幼苗植株冠層光譜曲線在近紅外波段701、956、1 142、1 436 nm處對(duì)光的吸收均較其他波段強(qiáng)，且在這4個(gè)波段附近出現(xiàn)波谷；在616、782、1 093、1 332、1 705 nm處存在強(qiáng)烈反射，光譜曲線在這5個(gè)波段附近出現(xiàn)波峰。不同生長(zhǎng)期梭梭幼苗植株冠層光譜反射率大小特征表現(xiàn)為同化枝生長(zhǎng)期＞枝條生長(zhǎng)后期＞萌芽期，其中，同化枝生長(zhǎng)期和枝條生長(zhǎng)后期梭梭幼苗植株冠層的光譜反射率顯著高于萌芽期。

圖1 不同生長(zhǎng)期梭梭幼苗植株冠層光譜反射率Fig. 1 Canopy spectral reflectance of H. ammodendron seedlings in different growth periods

2.2 梭梭幼苗植株氮素含量與生境土壤氮素含量的相關(guān)性分析

植物從土壤中吸收的氮素營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)源于土壤中的速效氮，土壤速效氮含量是土壤氮素有效性的重要指示指標(biāo)［26］。由生長(zhǎng)期內(nèi)梭梭幼苗植株全氮含量與土壤速效氮含量的相關(guān)性分析（表1）可知，從萌芽期至枝條生長(zhǎng)后期，幼苗植株全氮含量的變化特征表現(xiàn)為先增加后降低再增加的趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在同化枝生長(zhǎng)期、為14.21 g/kg，較含量最低的萌芽期高77.18%，差異顯著，而幼苗生境土壤速效氮含量的變化特征與幼苗植株全氮的一致，同化枝生長(zhǎng)期時(shí)達(dá)到最大值15.27 mg/kg，較萌芽期高61.25%，差異顯著。不同生長(zhǎng)期幼苗植株氮素含量與土壤氮素含量之間的特征呈正相關(guān)，各時(shí)期的相關(guān)系數(shù)均≥0.936，且相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平，表明梭梭幼苗植株氮素含量水平能夠較好的反映其生境土壤氮素養(yǎng)分狀況。

表1 梭梭幼苗植株氮素含量與土壤氮素含量之間的相關(guān)系數(shù)Table 1 Correlation coefficient between the total nitrogen content of H.ammodendron seedlings and soil nitrogen content

2.3 梭梭幼苗植株冠層反射光譜與土壤氮素含量的相關(guān)性分析

不同光譜數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，能消除部分大氣、土壤背景、凋落物等低頻光譜成分對(duì)目標(biāo)的影響，能更好地揭示植被光譜的內(nèi)在特性，有利于相關(guān)信息的定量反演［27］。在梭梭幼苗植株氮素含量與生境土壤氮素養(yǎng)分狀況具有較高相關(guān)性的基礎(chǔ)上，對(duì)梭梭幼苗植株冠層的原始反射光譜做一階微分、對(duì)數(shù)一階和倒數(shù)一階等數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，分析幼苗植株冠層光譜相應(yīng)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換后的反射率與幼苗生境土壤氮素含量的相關(guān)性，以期篩選出與幼苗生境土壤氮素含量相關(guān)性最強(qiáng)的波段。

幼苗植株冠層原始光譜反射率與生境土壤氮素含量的相關(guān)性分析結(jié)果見圖2A。在400～1 800 nm波段內(nèi)，植株冠層原始光譜反射率與生境土壤氮素含量呈正相關(guān)，其中在555、757、880、1 038、1 251 nm處呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.903、0.942、0.964、0.948、0.913，以880 nm處的相關(guān)系數(shù)最大，為最強(qiáng)敏感波長(zhǎng)。

幼苗植株冠層原始光譜反射率的一階微分與生境土壤氮素含量的相關(guān)性分析見圖2B。植株冠層光譜反射率一階微分與土壤氮素含量在403～485、509～538、677～806、1 489～1 616 nm波段范圍內(nèi)均呈顯著正相關(guān)，其中在敏感波段范圍內(nèi)的428、516、751、801、1 534 nm處均呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.956、0.912、0.981、0.947、0.958，以751 nm處的相關(guān)系數(shù)最大，為最強(qiáng)敏感波長(zhǎng)。

幼苗植株冠層原始光譜反射率的對(duì)數(shù)一階微分與生境土壤氮素含量的相關(guān)性分析見圖2C。光譜反射率對(duì)數(shù)一階微分的相關(guān)性結(jié)果與原始光譜近似，在400～1 800 nm波段內(nèi)，光譜反射率的一階微分與土壤氮素含量呈正相關(guān)，其中在572、755、879、1 062、1 243 nm處呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.927、0.967、0.970、0.946、0.919，以879 nm處的相關(guān)系數(shù)最大，為最強(qiáng)敏感波長(zhǎng)。

幼苗植株冠層原始光譜反射率的倒數(shù)一階微分與生境土壤氮素含量的相關(guān)性分析見圖2D。相關(guān)性結(jié)果與原始光譜相反，在400～1 800 nm波段內(nèi)，植株冠層光譜反射率倒數(shù)一階微分與土壤氮素含量呈負(fù)相關(guān)，其中在546、720、879、1 149、1 321 nm處呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.928、0.938、0.969、0.935、0.909，以879 nm處的相關(guān)系數(shù)最大，為最強(qiáng)敏感波長(zhǎng)。以上結(jié)果表明，在各光譜轉(zhuǎn)換的敏感波段范圍內(nèi)，可選用最強(qiáng)敏感波長(zhǎng)建立幼苗生境土壤速效氮含量的估測(cè)模型。

圖2 梭梭幼苗植株冠層光譜與生境土壤氮素含量的相關(guān)性Fig. 2 Correlation between the canopy spectral of H. ammodendron seedlings and soil nitrogen content

2.4 梭梭幼苗生境土壤氮素含量估測(cè)模型的建立

在光譜反射率與幼苗生境土壤速效氮含量相關(guān)性較強(qiáng)的敏感波段范圍內(nèi)，以最強(qiáng)敏感波長(zhǎng)處的植株冠層原始、一階微分、對(duì)數(shù)一階微分和倒數(shù)一階微分的光譜反射率為自變量，以土壤速效氮含量為因變量，建立回歸模型。土樣總數(shù)為180個(gè)，采用150個(gè)樣品的土壤速效氮含量數(shù)據(jù)用于構(gòu)建反演模型，30個(gè)土壤樣品數(shù)據(jù)用于驗(yàn)證模型的精度?；貧w模型的建模精度采用決定系數(shù)R2、檢驗(yàn)R2、均方根誤差（RMSE）及相對(duì)誤差（RE）進(jìn)行評(píng)價(jià)。

由表2可知，構(gòu)建各模型的決定系數(shù)R2均在0.930以上，模型的檢驗(yàn)R2均在0.60以上，表明模型的預(yù)測(cè)精度較高，其中幼苗植株冠層原始光譜反射率一階微分與土壤氮素含量在677～806 nm敏感波段建立的線性回歸模型的決定系數(shù)R2和檢驗(yàn)R2最高，分別為0.963和0.937。不同估測(cè)模型的RMSE和RE的大小順序均表現(xiàn)為幼苗植株冠層光譜反射率一階微分＜倒數(shù)一階微分＜對(duì)數(shù)一階微分＜原始光譜，其中幼苗植株冠層光譜一階微分反演模型的RMSE和RE值最小，分別為0.921和1.89%，其模擬估算方程的估測(cè)值與實(shí)測(cè)值的擬合性較好。

為了驗(yàn)證模型的可靠性，利用非建模的30個(gè)土壤速效氮含量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)估測(cè)模型進(jìn)行驗(yàn)證，由結(jié)果（圖3）可知，幼苗植株冠層光譜一階微分反演模型的檢驗(yàn)R2值最大，為0.927（圖3B），明顯高于其他模型，模型的估測(cè)值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)性最高，估測(cè)效果整體上較好。綜上所述，幼苗植株冠層光譜一階微分反演模型Y=133.186X751+8.803，其決定系數(shù)最大，相對(duì)誤差最小，擬合效果最優(yōu)，精度最高，預(yù)測(cè)結(jié)果較為理想，可作為梭梭幼苗生境土壤氮素含量的最優(yōu)估算模型。

表2 梭梭幼苗植株冠層光譜與其生境土壤氮素含量估算模型Table 2 Estimation model for the canopy spectral of H.ammodendron seedlings and soil nitrogen content in its habitats

圖3 梭梭幼苗生境土壤氮素含量估算模型的檢驗(yàn)Fig. 3 Precision tests of estimation models for soil nitrogen content in H.ammodendron seedlings habitats

3 討論

荒漠區(qū)由于受到人為放牧、采集藥材的干擾，土壤表面經(jīng)常有動(dòng)物糞便、植物枯枝落葉，加之荒漠區(qū)風(fēng)沙大，氣候干旱少雨，致使地表短命植物和覆蓋物處于不斷變化中，造成荒漠土壤環(huán)境的復(fù)雜性、多變性，對(duì)于利用遙感直接監(jiān)測(cè)荒漠土壤地表光譜和土壤養(yǎng)分含量及其動(dòng)態(tài)變化帶來(lái)一定難度，而且通常測(cè)的是植物和土壤的混合光譜，并不是土壤的實(shí)際光譜?；哪畢^(qū)不同的土壤和氣候條件會(huì)引起地表植物形態(tài)和生長(zhǎng)的差異，最終會(huì)反映在植物冠層光譜反射率的差異上。因此，將土壤與植物相結(jié)合對(duì)應(yīng)統(tǒng)一成一個(gè)整體，通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)荒漠區(qū)植物的冠層光譜，利用植物冠層光譜與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)關(guān)系，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)荒漠區(qū)植物生境土壤養(yǎng)分的快速、無(wú)損定量反演。

不同生長(zhǎng)期梭梭幼苗植株冠層具有明顯的光譜差異，在近紅外波段701～1 142 nm范圍存在強(qiáng)烈反射，這與其他植物植株的光譜反射特征一致［28-29］，在近紅外波段光譜反射率較強(qiáng)。幼苗植株冠層光譜不同形式轉(zhuǎn)換后，與生境土壤氮素含量呈極顯著相關(guān)的敏感波段主要集中在700～1 200 nm范圍內(nèi)，與植株光譜反射率與植株氮素含量相關(guān)性較強(qiáng)的敏感波段范圍基本吻合，這與潘文超等［30］的研究結(jié)果相似，在近紅外波段700～1 300 nm范圍內(nèi)，棉花植株冠層反射光譜與土壤氮素含量間呈正相關(guān)，但不同地區(qū)土壤氮素含量估測(cè)的最佳模型有所不同。利用幼苗植株冠層原始光譜反射率一階微分在敏感波段677～806 nm建立的土壤氮素含量估算模型的決定系數(shù)R2、檢驗(yàn)R2高于原始光譜及其他光譜形式轉(zhuǎn)換建立的反演模型，而模型的均方根誤差和相對(duì)誤差低于其他反演模型，表明幼苗植株冠層光譜反射率一階微分反演模型的擬合性最優(yōu)、精度最高、誤差最小，可較穩(wěn)定地預(yù)測(cè)土壤氮素含量。

4 結(jié)論

本研究利用敏感波段范圍內(nèi)的梭梭幼苗植株冠層原始、一階微分、對(duì)數(shù)一階微分和倒數(shù)一階微分的光譜反射率建立的不同土壤速效氮含量估算模型，通過(guò)精度檢驗(yàn)，確定基于植株冠層光譜反射率一階微分的反演模型Y=133.186X751+8.803，其決定系數(shù)最大、相對(duì)誤差最小、擬合效果最優(yōu)、精度最高，預(yù)測(cè)結(jié)果較為理想，可作為梭梭幼苗生境土壤氮素含量的最優(yōu)估算模型。