本書(shū)詳細(xì)介紹了采用近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)在土壤中對(duì)水分、有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀和pH值所開(kāi)展的一些檢測(cè)工作，具體分析了過(guò)篩處理土壤樣本和簡(jiǎn)單處理土壤樣本的近紅外光譜特性及定量預(yù)測(cè)模型的建立；為了能提高所建模型的預(yù)測(cè)精度，也為了能更進(jìn)一步推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)盡早進(jìn)入田間實(shí)時(shí)檢測(cè)，本書(shū)還分別從檢測(cè)方法、土壤粒徑、土壤質(zhì)地和土壤水分這4方面分析了它們對(duì)土壤近紅外光譜檢測(cè)的影響，并根據(jù)這些影響有針對(duì)性地提出了一些措施；本書(shū)還對(duì)利用二維相關(guān)光譜理論開(kāi)展的一些初步研究工作進(jìn)行了介紹；對(duì)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)研制的土壤近紅外光譜檢測(cè)儀提出了一些改進(jìn)意見(jiàn)，為今后研究工作的開(kāi)展提供了參考依據(jù)。
本書(shū)可供從事近紅外光譜檢測(cè)、農(nóng)田信息采集等相關(guān)領(lǐng)域科研工作的科技人員使用或參考，也可供高校相關(guān)專業(yè)的師生學(xué)習(xí)或參考。
宋海燕著的《土壤近紅外光譜檢測(cè)》一書(shū)，在介紹近紅外光譜技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)影響土壤近紅外光譜檢測(cè)的一些因素進(jìn)行了分析，主要從檢測(cè)方法、土壤粒徑、土壤質(zhì)地和土壤水分5個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹。圖文并茂，理論性和學(xué)術(shù)性比較強(qiáng)。
及時(shí)章近紅外光譜概述
及時(shí)節(jié)近紅外光譜的產(chǎn)生
第二節(jié)近紅外光譜檢測(cè)方法
一、漫反射檢測(cè)
二、透射檢測(cè)
第三節(jié)主要近紅外譜帶的歸屬
一、C—H鍵的近紅外吸收
二、O—H鍵的近紅外吸收
三、N—H鍵的近紅外吸收
第四節(jié)近紅外光譜分析技術(shù)
一、定性分析
二、定量分析
三、模型判別標(biāo)準(zhǔn)
第五節(jié)近紅外光譜檢測(cè)的特點(diǎn)
第六節(jié)土壤近紅外光譜檢測(cè)機(jī)理
本章小結(jié)
第二章土壤水分的近紅外光譜檢測(cè)
及時(shí)節(jié)土壤水分概述
一、土壤水分
二、不同含水率土壤的配制
第二節(jié)基于主成分?神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土壤水分近紅外光譜定量分析
一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
二、譜圖預(yù)處理方法的選取
三、定量分析方法的選取
四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
第三節(jié)土壤水分近紅外光譜差譜圖分析
本章小結(jié)
第三章土壤有機(jī)質(zhì)的近紅外光譜檢測(cè)
及時(shí)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)概述
一、土壤有機(jī)質(zhì)
二、土壤有機(jī)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法
第二節(jié)過(guò)篩處理土壤樣本后有機(jī)質(zhì)的近紅外光譜檢測(cè)
一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
二、譜圖預(yù)處理方法的選取
三、定量分析方法的選取
四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
五、土壤有機(jī)質(zhì)空間分布分析
第三節(jié)簡(jiǎn)單處理土壤樣本后有機(jī)質(zhì)的近紅外光譜檢測(cè)
一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
二、譜圖預(yù)處理方法的選取
三、定量分析方法的選取
四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
本章小結(jié)
第四章土壤氮的近紅外光譜檢測(cè)
及時(shí)節(jié)土壤氮概述
一、土壤氮
二、土壤氮標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法
第二節(jié)過(guò)篩處理土壤樣本后全氮含量的近紅外光譜檢測(cè)
一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
二、譜圖預(yù)處理方法的選取
三、定量分析方法的選取
四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
五、土壤氮的空間分布分析
第三節(jié)簡(jiǎn)單處理土壤樣本后氮含量的近紅外光譜檢測(cè)
一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
二、譜圖預(yù)處理方法的選取
三、定量分析方法的選取
四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
本章小結(jié)
第五章土壤磷、鉀的近紅外光譜檢測(cè)
及時(shí)節(jié)土壤磷概述
一、土壤磷
二、土壤磷標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法
第二節(jié)土壤鉀概述
一、土壤鉀
二、土壤速效鉀標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法
第三節(jié)過(guò)篩處理土壤樣本后土壤磷、鉀含量的近紅外光譜檢測(cè)
一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
二、譜圖預(yù)處理方法的選取
三、定量分析方法的選取
四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
第四節(jié)簡(jiǎn)單處理土壤樣本后土壤磷、鉀含量的近紅外光譜檢測(cè)
一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
二、譜圖預(yù)處理方法的選取
三、定量分析方法的選取
四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
本章小結(jié)
第六章土壤酸堿度的近紅外光譜檢測(cè)
及時(shí)節(jié)土壤酸堿度概述
一、土壤酸堿度
二、土壤酸堿度標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法
第二節(jié)過(guò)篩處理土壤樣本后土壤酸堿度的近紅外光譜檢測(cè)
一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
二、譜圖預(yù)處理方法的選取
三、定量分析方法的選取
四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
第三節(jié)簡(jiǎn)單處理土壤樣本后土壤酸堿度的近紅外光譜檢測(cè)
一、實(shí)驗(yàn)材料與儀器
二、譜圖預(yù)處理方法的選取
三、定量分析方法的選取
四、數(shù)據(jù)分析及結(jié)論
本章小結(jié)
第七章影響土壤近紅外光譜檢測(cè)的因素
及時(shí)節(jié)測(cè)量方法的影響
一、測(cè)量范圍對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
二、測(cè)量方式對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
三、土壤預(yù)處理方法對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響
第二節(jié)土壤粒徑的影響
一、土壤粒徑對(duì)土壤全氮含量預(yù)測(cè)的影響
二、土壤粒徑對(duì)土壤堿解氮含量預(yù)測(cè)的影響
第三節(jié)土壤質(zhì)地的影響
一、土壤質(zhì)地對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)定量預(yù)測(cè)的影響
二、減少土壤質(zhì)地對(duì)土壤近紅外光譜檢測(cè)的措施
第四節(jié)土壤水分的影響
一、土壤水分對(duì)土壤全氮預(yù)測(cè)的影響
二、土壤水分對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)預(yù)測(cè)的影響
本章小結(jié)
第八章二維相關(guān)光譜技術(shù)在土壤近紅外光譜檢測(cè)中的應(yīng)用
及時(shí)節(jié)二維相關(guān)光譜概述
一、二維相關(guān)光譜分析技術(shù)的背景
二、二維相關(guān)光譜的數(shù)學(xué)理論
三、二維相關(guān)光譜的性質(zhì)
四、二維相關(guān)近紅外光譜的應(yīng)用發(fā)展
第二節(jié)水分對(duì)土壤近紅外光譜
檢測(cè)影響的二維光譜解析
一、實(shí)驗(yàn)材料與方法
二、結(jié)果與分析
三、結(jié)論
第三節(jié)基于二維光譜解析的
水分對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響
一、實(shí)驗(yàn)材料與方法
二、結(jié)果與分析
本章小結(jié)
第九章土壤近紅外光譜檢測(cè)儀的研制
及時(shí)節(jié)近紅外光譜儀器的基本結(jié)構(gòu)
一、光源系統(tǒng)
二、分光系統(tǒng)
三、檢測(cè)器
四、測(cè)樣器件
五、數(shù)據(jù)處理及顯示系統(tǒng)
第二節(jié)近紅外光譜儀器的性能指標(biāo)
一、范圍
二、分辨率
三、采樣間隔
四、掃描速度
五、重現(xiàn)性
六、性
七、信噪比
八、雜散光
九、軟件功能
第三節(jié)土壤近紅外光譜儀器的研制
一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
二、系統(tǒng)改進(jìn)
本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
近紅外光是介于可見(jiàn)光和中紅外之間的電磁輻射波，按美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)定義，是指波長(zhǎng)在780～2526nm范圍內(nèi)的電磁波，是人們?cè)谖展庾V中發(fā)現(xiàn)的及時(shí)個(gè)非可見(jiàn)光區(qū)。該區(qū)域能反映C—H、O—H、N—H、S—H等一些含氫基團(tuán)的信息，幾乎可覆蓋所有的有機(jī)化合物和混合物，且因其具有快速、無(wú)損、同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，已在科學(xué)研究領(lǐng)域掀起了研究熱潮，被稱為分析化學(xué)領(lǐng)域的"巨人"。近紅外光譜(Near Infrared Reflectance，NIR)分析技術(shù)是光譜測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)與基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是通過(guò)化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)建立近紅外光譜所反映的樣品基團(tuán)、組成或物態(tài)信息和傳統(tǒng)檢測(cè)方法之間的定量校正模型，然后再根據(jù)未知樣品的光譜信息利用所建模型來(lái)快速預(yù)測(cè)其組成或性質(zhì)的一種分析方法。
土壤是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的基本環(huán)境要素，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分是農(nóng)作物健康成長(zhǎng)的必需品，土壤養(yǎng)分的測(cè)試對(duì)農(nóng)業(yè)工作非常重要。傳統(tǒng)檢測(cè)方法雖然檢測(cè)精度高，所測(cè)信息，卻存在費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且會(huì)帶來(lái)二次污染等問(wèn)題。隨著近紅外光譜技術(shù)的出現(xiàn)，采用該技術(shù)對(duì)土壤中的成分進(jìn)行快速檢測(cè)已成為眾多科學(xué)研究者關(guān)注的問(wèn)題之一。浙江大學(xué)的何勇教授一直從事農(nóng)田信息采集方面的相關(guān)研究，在土壤近紅外光譜領(lǐng)域開(kāi)展了大量的研究工作。本人2003年加入何勇教授的研究團(tuán)隊(duì)，攻讀博士學(xué)位，在何勇教授的支持、幫助和指點(diǎn)下，在國(guó)家自然基金"基于GPS和GIS的農(nóng)田信息快速采集及管理系統(tǒng)研究"和博士點(diǎn)基金"基于GPS和GIS的農(nóng)田信息快速采集關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備研究"等項(xiàng)目的支持下，2006年完成了博士論文"基于光譜技術(shù)的土壤、作物信息獲取及其相互關(guān)系的研究"。隨后進(jìn)入山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工作后，在原有研究基礎(chǔ)上，繼續(xù)開(kāi)展土壤近紅光譜檢測(cè)方面的相關(guān)研究，先后在"土壤類型對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)近紅外檢測(cè)的影響"、"土壤重金屬近紅外光譜檢測(cè)"、"水分對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)影響及抗干擾模型建立"等領(lǐng)域開(kāi)展了一些研究工作，并完成了 "瓶裝醋的近紅外光譜快速、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究"的省科技攻關(guān)項(xiàng)目。為了及時(shí)總結(jié)近幾年在土壤檢測(cè)領(lǐng)域開(kāi)展的一些工作，本人撰寫(xiě)了此書(shū)。
本書(shū)及時(shí)章對(duì)近紅外光譜進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述；第二至第六章分別介紹了對(duì)土壤水分、有機(jī)質(zhì)、氮、磷和鉀、pH值進(jìn)行近紅外光譜檢測(cè)所開(kāi)展的一些研究工作，具體分析了過(guò)篩處理后土壤樣本的光譜特性和簡(jiǎn)單處理后土壤樣本的光譜特性，以及定量預(yù)測(cè)模型的建立；第七章主要對(duì)影響土壤近紅外光譜檢測(cè)的一些因素進(jìn)行了分析，主要從檢測(cè)方法、土壤粒徑、土壤質(zhì)地和土壤水分4個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹；第八章對(duì)采用二維相關(guān)光譜技術(shù)分析水分對(duì)土壤近紅外光譜影響方面開(kāi)展的一些初步研究工作進(jìn)行了介紹；第九章主要對(duì)目前團(tuán)隊(duì)試制的土壤有機(jī)質(zhì)快速儀進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)儀器存在的一些問(wèn)題提出了改進(jìn)意見(jiàn)。
本書(shū)由宋海燕著。在本書(shū)的撰寫(xiě)過(guò)程中，得到了浙江大學(xué)何勇教授的鼎力支持和幫助，也得到山西農(nóng)業(yè)大學(xué)左月明教授、郭玉明教授的幫助。書(shū)中所有研究工作都是實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)所有成員共同努力的結(jié)果，在此對(duì)他們表示衷心的感謝！
本書(shū)承蒙校科技創(chuàng)新基金"土壤類型對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)近紅外檢測(cè)的影響"、省科技攻關(guān)"基于DOM富集近紅外光譜法的土壤重金屬檢測(cè)(20130313010?6)"、國(guó)家自然基金"水分對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)影響的二維相關(guān)近紅外光譜解析及抗干擾模型(41201294)"等項(xiàng)目的資助，在此表示感謝。
由于作者水平所限，書(shū)中不妥之處在所難免，懇請(qǐng)各位專家與讀者批評(píng)指正。
宋海燕
