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  土壤是地球上最大的活跃碳循环库，但近几个世纪以来，由于人类运动（如镌汰木本植被笼罩）对其造成了滋扰。土壤有机质检测对评估土壤肥力、监测土壤污染、精准农业等至关主要，高光谱成像手艺团结了光谱剖析和成像手艺，能够在一连的光谱波段内获取目的物体的空间和光谱信息，能够显著提升检测效率及精度，有助于精准地评估土壤康健和质量，治理土壤资源，维护生态平衡。

案例1：热带土壤中的有机碳和氮含量预估

  芬兰赫尔辛基大学的Petri Pellikka等研究职员23年揭晓在《Science of the Total Environment》上的一篇文章，展示了便携式高光谱相机（VNIR）在估算土壤有机碳（SOC）和氮含量方面的适用性，以实现高效监测土壤属性。研究中使用Specim IQ便携式高光谱成像相机对差别海拔高度的5个典范土地类型（农林业、农田、森林、灌木林和剑麻莳植园）共计191个土壤样本举行了光谱成像剖析，并通过燃烧剖析仪确定其SOC和氮含量。

图1：本研究的土壤采样点绘制在肯尼亚泰塔山的土地使用图(左上)，经实验室剖析的差别海拔高度（800-2200m）的土壤样的地理位置及SOC含量(右上，下图为局部放大图)

图2：使用 Specim IQ 对土壤样本举行实验室成像的装置

  基于高光谱图像，团结多种机械学习算法建设土壤光谱与土壤属性之间的定量关系模子，实现对土壤样本中SOC和氮含量的估算。效果显示，5种机械学习算法都能够准确的展望热带土壤的SOC和氮含量，误差精度在1%左右。实验证实，高光谱成像手艺能够在短时间内获取土壤的光谱信息，能够快速、无损地剖析土壤属性，还能提供高精度的定量剖析，为周全评估土壤康健和质量提供有力依据。

图3：使用多种回归算法(PLSR、GPR、LR和RF)对土壤样本中SOC（左）和氮含量（右）的回归剖析

案例2：差别深度的土壤有机质含量检测

  巴西马林加州立大学农学系的研究职员提取巴拉那州8个差别深度的384个土壤样品，接纳高光谱成像手艺对土壤有机质含量举行展望剖析，基于高光谱数据的展望效果与化学剖析要领获取的土壤SOM（有机质）含量相关系数抵达0.75。效果批注，高光谱成像手艺能够通过光谱转变，有用区分差别深度的土壤有机质含量，验证了高光谱成像手艺是高效准确检测土壤有机质的有力手段。

图4：高光谱成像扫描平台（左）及具差别SOM含量的土壤样品反射光谱曲线

图5：基于PLSR模子的土壤有机质展望效果图

  别的，高光谱成像手艺依附其高通量、无损检测、非接触等特点，在土壤康健评估、污染监测和精准农业中体现突出，为土壤科学和农业可一连生长提供了主要的手艺支持。随着手艺的一直生长和本钱的降低，高光谱成像手艺将在土壤剖析领域施展越发主要的作用。

  Z6尊龙凯时恒久致力于生态-农业-康健领域仪器的研发、应用与推广，先后推出了FluorTron多功效高光谱成像手艺、新一代农业传感器手艺、Z6尊龙凯时SoilLab土壤呼吸实验丈量手艺（可用于评估土壤微生物活性）、LIBS元素剖析手艺、土壤样芯剖析手艺等，为土壤养分、污染、重金属检测、土壤-植物互作关系研究提供从实验室到野外，从地面到无人机遥感全方位解决计划。

图6：从左至右、从上之舷菇廖为：SisuROCK高光谱成像系统、SpectraScan© SWIR-LWIR地矿勘查高光谱成像剖析系统、EasyChem 200全自动离子剖析仪、FENIX高光谱成像系统检测土壤重金属（K. Y. Lee等）、iSCAN Multi-Sensor 多参数土壤理化性子测绘系统、Ecodrone®无人机高光谱遥感平台

参考文献：[1] Pellikka P, Luotamo M, Sädekoski N, et al. Tropical altitudinal gradient soil organic carbon and nitrogen estimation using Specim IQ portable imaging spectrometer[J]. Science of the Total Environment, 2023, 883: 163677.

[2] Reis A S, et al. Detection of soil organic matter using hyperspectral imaging sensor combined with multivariate regression modeling procedures[J]. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 2021.