[科普中國]-土壤光譜特征

簡介

土壤是固相、液相、氣相三相共存的復(fù)雜而異質(zhì)的體系，其光譜特征極其復(fù)雜。許多學(xué)者通過測量眾多類型的大量土壤光譜特征，并根據(jù)光譜曲線形狀特征、斜率變化以及吸收波段出現(xiàn)與否劃分了土壤反射光譜曲線基本類型。1

光譜特征曲線我國學(xué)者戴昌達(dá)測定了我國23類主要土壤類型在0.36～2.50um波段的光譜曲線，并把它們分為四種基本類型：一、平直型。該類土壤光譜曲線在可見光波段斜率小并且變化不大，近乎直線，而在近紅外波段曲線稍有波動，但變幅不大。這類土壤富含有機(jī)質(zhì)，顏色深暗(如泥炭土)；二、緩斜型。該類土壤光譜曲線有輕微上升，在0.45～0.62um波段的斜率大致為0.1，但在0.62um以后的波段斜率稍有降低(如水稻土)；三、陡坎型。該類土壤光譜曲線在可見光波段急劇上升，形狀陡峻，但斜率變化不均勻，形成幾個波折。曲線在0.90、1.10、1.40、1.90及2.20um附近有程度不等的吸收峰(如紅壤和磚紅壤)；三、波浪型。該類土壤光譜曲線在0.36～0.60um波段范圍內(nèi)急劇上升，斜率達(dá)0.1左右，在0.60～2.30um波段范圍內(nèi)斜率迅速下降，基至出現(xiàn)負(fù)值(如棕漠土)。圖5種土壤的光譜曲線類型。1

影響土壤光譜特征的主要因素土壤光譜特征受到土壤地球化學(xué)(礦物成分、濕度、有機(jī)質(zhì)、氧化鐵含量、土壤結(jié)殼等)、幾何光學(xué)散射(幾何，照明，微粒形狀、大小、方位、粗糙度)以及外部環(huán)境(氣候、風(fēng)化程度、植被蓋度、落葉)等因素的影響。

土壤質(zhì)地。土壤質(zhì)地之所以能影響土壤光譜反射率，一方面是由于它影響土壤蓄水能力，較大的顆粒之間能容納更多的空氣和水另一方面是土壤顆粒大小對土壤反射率有著顯著影響，黏土聚集體形成了更大、更粗糙的表面，因而看起來比砂質(zhì)土壤要黑。

有機(jī)質(zhì)含量。有機(jī)質(zhì)會導(dǎo)致整個波居上上壤反射率下降。當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量>2%時，它所引起的土壤反射率的下降可能掩蓋其他成分的光譜特征。

鐵氧化物。土壤在可見光波段的許多吸收特征都是鐵氧化物引起的，并且鐵氧化物的存在會導(dǎo)致土壤在整個波段范圍反射率下降。由于土壤中鐵大量存在，所以幾乎所有土壤的光譜反射率都朝著藍(lán)波段方向下降。

土壤濕度。大量研究表明，土壤濕度增加，反射率下降，特別是在水的各吸收帶處尤為明顯。反射率的下降是由于土壤顆粒四周水膜內(nèi)部反射引起的。

土壤結(jié)殼。鹽殼或鹽皮是常見的二種土壤殼，鈉、鉀、鈣、鎂的硫酸鹽或鹵化物是鹽殼的主要成分，在可見和近紅外波段有診斷性吸收特征。1