[科普中国]-土壤光谱特征

简介

土壤是固相、液相、气相三相共存的复杂而异质的体系，其光谱特征极其复杂。许多学者通过测量众多类型的大量土壤光谱特征，并根据光谱曲线形状特征、斜率变化以及吸收波段出现与否划分了土壤反射光谱曲线基本类型。1

光谱特征曲线我国学者戴昌达测定了我国23类主要土壤类型在0.36～2.50um波段的光谱曲线，并把它们分为四种基本类型：一、平直型。该类土壤光谱曲线在可见光波段斜率小并且变化不大，近乎直线，而在近红外波段曲线稍有波动，但变幅不大。这类土壤富含有机质，颜色深暗(如泥炭土)；二、缓斜型。该类土壤光谱曲线有轻微上升，在0.45～0.62um波段的斜率大致为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。该类土壤光谱曲线在可见光波段急剧上升，形状陡峻，但斜率变化不均匀，形成几个波折。曲线在0.90、1.10、1.40、1.90及2.20um附近有程度不等的吸收峰(如红壤和砖红壤)；三、波浪型。该类土壤光谱曲线在0.36～0.60um波段范围内急剧上升，斜率达0.1左右，在0.60～2.30um波段范围内斜率迅速下降，基至出现负值(如棕漠土)。图5种土壤的光谱曲线类型。1

影响土壤光谱特征的主要因素土壤光谱特征受到土壤地球化学(矿物成分、湿度、有机质、氧化铁含量、土壤结壳等)、几何光学散射(几何，照明，微粒形状、大小、方位、粗糙度)以及外部环境(气候、风化程度、植被盖度、落叶)等因素的影响。

土壤质地。土壤质地之所以能影响土壤光谱反射率，一方面是由于它影响土壤蓄水能力，较大的颗粒之间能容纳更多的空气和水另一方面是土壤颗粒大小对土壤反射率有着显著影响，黏土聚集体形成了更大、更粗糙的表面，因而看起来比砂质土壤要黑。

有机质含量。有机质会导致整个波居上上壤反射率下降。当有机质含量>2%时，它所引起的土壤反射率的下降可能掩盖其他成分的光谱特征。

铁氧化物。土壤在可见光波段的许多吸收特征都是铁氧化物引起的，并且铁氧化物的存在会导致土壤在整个波段范围反射率下降。由于土壤中铁大量存在，所以几乎所有土壤的光谱反射率都朝着蓝波段方向下降。

土壤湿度。大量研究表明，土壤湿度增加，反射率下降，特别是在水的各吸收带处尤为明显。反射率的下降是由于土壤颗粒四周水膜内部反射引起的。

土壤结壳。盐壳或盐皮是常见的二种土壤壳，钠、钾、钙、镁的硫酸盐或卤化物是盐壳的主要成分，在可见和近红外波段有诊断性吸收特征。1