一种土壤富里酸含量的检测方法与流程

本发明属于土壤养分检测技术领域，具体涉及一种土壤富里酸含量的检测方法。

背景技术：

富里酸(Fulvic acid，简称FA)属于腐植酸的一种，别名为黄腐殖酸，是土壤腐植质的组成成分之一。颜色较浅，多呈黄色。主要由碳、氢、氧和氮等元素构成，碳氢比值较低，分子式为C₁₄H₁₂O₈溶解能力强，移动性大，对某些土壤的淋溶和沉积起很大作用，可以改善土壤环境。特性为低分子量和高生物活性。由于低分子量的特性，它能很好的粘贴及融合矿物质和元素到它的分子结构中，拥有很好的溶解性和流动性。富里酸在土壤中的吸附作用影响着其肥力和土壤环境，这种吸附作用强弱与富里酸含量有着密切关系。

因此，测定土壤中富里酸的含量，对于了解土壤的环境状况和肥力状况具有及其重要的意义。但是现有的土壤富里酸含量的检测方法需要配制化学试剂，测定过程中化学尾液排放对环境的污染和对人体的伤害，而且存在操作步骤繁琐，检测时间长的缺陷。因此，有必要开发一种无污染、操作简便、快速精确的土壤富里酸含量的检测方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种土壤富里酸含量的检测方法，解决了现有检测方法测定过程中化学尾液排放对环境的污染和对人体的伤害，而且存在操作步骤繁琐，检测时间长的问题。

本发明提供的一种土壤富里酸含量的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，采集所需测定富里酸含量的土壤样品；

步骤2，将土壤样品除杂质、风干、研磨，最后于45-55℃条件下干燥2h，得到待测土壤；

步骤3，测定待测土壤在350-2500nm波段的反射率，得到350-2500nm波段的反射率数据；

步骤4，对350-2500nm波段的反射率数据进行多元散射校正后，采用小波降噪，再进行平滑处理；

步骤5，提取待测土壤在1169nm、1170nm、1345nm、1346nm、1347nm、1348nm、1785nm波长的反射率数据；

步骤6，将提取的反射率数据代入土壤富里酸含量检测模型：

Y＝-142.792x₁-139.9806x₂+100.1432x₃+104.7488x₄+114.9741x₅+114.8355x₆-152.3276x₇-1.06591，计算得出该土壤样品的富里酸含量；

其中，Y为富里酸含量，单位为g/kg；x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇分别为待测土壤在1169nm、1170nm、1345nm、1346nm、1347nm、1348nm、1785nm波长的反射率。

优选的，步骤2中，将土壤样品于室内风干，并且研磨后过孔直径为2mm的筛。

优选的，步骤3中，所述光谱反射率的测定仪器为美国ASD公司生产的QualitySpec Trek手持式光谱仪，其光谱分辨率在350-700nm为3nm，701-1400nm为9.8nm，1401-2500nm为8.1nm。

优选的，步骤3中，将待测土壤平铺于直径为5cm的漆黑的培养皿中，测定时，保持室内环境温度恒定，控制好QualitySpec Trek手持式光谱仪的探头与待测土壤表面的距离，使探头内置光源不漏光。

优选的，将待测土壤平铺于直径为5cm的培养皿后，待测土壤的厚度为10-15mm。

优选的，步骤4中，所述平滑处理采用的方法为Savitzky-Golay Smoothing，平滑窗口为7。

优选的，步骤5中，1169nm、1170nm、1345nm、1346nm、1347nm、1348nm、1785nm波长的反射率数据，分别为同一待测土壤重复4次测定的反射率数据的平均值。

本发明土壤富里酸含量的检测方法，实现了土壤中富里酸含量的快速准确检测，不需要配制任何化学试剂，避免了测定过程中化学尾液排放对环境的污染和对人体的伤害，同时也大大简化了操作步骤，缩短了检测时间。能满足农业生产中土壤富里酸数据测定的需求，提供了快速获取施肥量依据的手段，适合推广应用。

附图说明

图1土壤富里酸实测值与检测值散点图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

步骤1，采集所需测定富里酸含量的土壤样品，土壤样品取样深度为20-40cm，由于采样区域内不同位置土壤的富里酸含量有所不同，为了更加准确的得出该区域土壤中的富里酸含量，为了验证该方法的可行性和可重复性，我们共采集了80个土壤样品进行测定。

步骤2，将土壤样品除杂质，置于室内风干，用研钵研磨，然后过孔直径为2mm的筛，最后于50℃条件下干燥2h，得到待测土壤。

所述杂质为石子、肉眼可见的植物根系和枯枝落叶。

需要说明的是，45-55℃之间的任一温度均可用于干燥土壤样品，且能达到同样的效果，故本实施例仅以50℃为例，说明本发明的步骤。

步骤3，将待测土壤平铺于直径为5cm的漆黑的培养皿中，且待测土壤平铺于直径为5cm的培养皿后，待测土壤的厚度为15mm，测定时，保持室内环境温度恒定，控制好QualitySpec Trek手持式光谱仪的探头与待测土壤表面的距离，使探头内置光源不漏光，然后用美国ASD公司生产的QualitySpec Trek手持式光谱仪测定待测土壤在350-2500nm波段的反射率，得到350-2500nm波段的反射率数据。

需要说明的是，只要将土壤铺满平板就可以用于测定反射率，优选的，待测土壤的厚度为10-15mm，上述条件均能达到同样的效果，故本实施例仅以15mm为例，说明本发明的步骤。

需要说明的是，ASD公司生产的QualitySpec Trek手持式光谱仪中，光谱分辨率在350-700nm为3nm，701-1400nm为9.8nm，1401-2500nm为8.1nm。

步骤4，对350-2500nm波段的反射率数据进行多元散射校正后，采用小波降噪，再进行平滑处理，平滑处理采用的方法为Savitzky-Golay Smoothing，平滑窗口为7；

步骤5，提取待测土壤在1169nm、1170nm、1345nm、1346nm、1347nm、1348nm、1785nm波长的反射率数据；

步骤6，将提取的反射率数据代入土壤富里酸含量检测模型：

Y＝-142.792x₁-139.9806x₂+100.1432x₃+104.7488x₄+114.9741x₅+114.8355x₆-152.3276x₇-1.06591，计算得出该土壤样品的富里酸含量；

其中，Y为富里酸含量，单位为g/kg；x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇分别为待测土壤在1169nm、1170nm、1345nm、1346nm、1347nm、1348nm、1785nm波长的反射率。

需要说明的是，为了更准确的检测每一个土壤样品的富里酸含量，我们对同一土壤样品重复4次测定，得到4组350-2500nm波段的反射率数据，并对每组350-2500nm波段的反射率数据进行多元散射校正后，采用小波降噪，再进行平滑处理；分别提取4次测定的同一土壤样品在1169nm、1170nm、1345nm、1346nm、1347nm、1348nm、1785nm波长的反射率数据，分别取对应波长的平均值，带入土壤富里酸含量检测模型，即得到一个土壤样品的富里酸含量。

表1是利用室内化学测定法获取的80个土壤样品富里酸含量的真实值与利用实施例1的方法得到的检测值的统计数据，从表1可知，80个土壤样品真实值与检测值的平均值、最大值、最小值均非常相近；图1是土壤样品富里酸含量检测值与真实值的拟合程度。真实值与检测值之间的决定系数(R²)达到0.52，均方根误差(RMSE)仅有0.36g/kg，平均绝对误差(MAE)只有0.27g/kg，标准差与均方根误差比(RPD)达到1.56，根据RPD评价标准，RPD>1.4，则说明模型具有较好预测的能力。该结果表明，本发明的方法可以准确、快速的检测土壤样品富里酸含量。

表1土壤富里酸含量检测结果

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。