本發(fā)明屬于土壤養(yǎng)分檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種土壤胡敏酸含量的檢測方法。

背景技術(shù)：

胡敏酸是腐殖質(zhì)的主要組成部分，可溶于堿，但在酸性條件卜形成沉淀，主要呈褐色或深褐色。胡敏酸中含有羥基、羧基等官能團(tuán),可與金屬離子、氧化物、礦物質(zhì)和有毒有害有機(jī)污染物發(fā)生相互作用，嚴(yán)重的影響這些物質(zhì)的環(huán)境行為。胡敏酸是一種高分子有機(jī)化合物，在溶液中具有膠體的性質(zhì)。胡敏酸分子中同時含有疏水官能團(tuán)和親水官能團(tuán)，使其分子在化學(xué)性質(zhì)不同的溶液中帶不同性質(zhì)和數(shù)量的電荷，從而影響胡敏酸在環(huán)境介質(zhì)中的遷移。土壤溶液中的胡敏酸不僅可以造成嚴(yán)重的水環(huán)境污染，還對重金屬和農(nóng)藥等污染物具有很強(qiáng)的吸附能力。溶解態(tài)胡敏酸能夠促進(jìn)污染物在土壤中的遷移，吸附在土壤顆粒上的胡敏酸則能阻止污染物的遷移。同時，胡敏酸中含有多種營養(yǎng)元素，通過礦質(zhì)化可釋放供植物吸收利用。因此，獲取土壤中的胡敏酸含量數(shù)據(jù)，是土壤肥力診斷、土壤合理施肥必要的數(shù)字依據(jù)，也是了解土壤對污染物凈化能力的重要參考依據(jù)。

現(xiàn)有的土壤胡敏酸含量的檢測方法需要配制化學(xué)試劑，測定過程中化學(xué)尾液排放對環(huán)境的污染和對人體的傷害，而且存在操作步驟繁瑣，檢測時間長的缺陷。因此，有必要開發(fā)一種無污染、操作簡便、快速精確的土壤胡敏酸含量的檢測方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種土壤胡敏酸含量的檢測方法，解決了現(xiàn)有檢測方法測定過程中化學(xué)尾液排放對環(huán)境的污染和對人體的傷害，而且存在操作步驟繁瑣，檢測時間長的問題。

本發(fā)明提供的一種土壤胡敏酸含量的檢測方法，包括以下步驟：

步驟1，采集所需測定胡敏酸含量的土壤樣品；

步驟2，將土壤樣品除雜質(zhì)、風(fēng)干、研磨，最后于45-55℃條件下干燥2h，得到待測土壤；

步驟3，測定待測土壤在350-2500nm波段的反射率，得到350-2500nm波段的反射率數(shù)據(jù)；

步驟4，對350-2500nm波段的反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行多元散射校正后，采用小波降噪，再進(jìn)行平滑處理；

步驟5，提取待測土壤在751nm、1455nm、1456nm、1457nm、1458nm、2084nm、2085nm、2118nm、2119nm、2124nm、2125nm、2126nm、2127nm、2152nm、2153nm、2154nm、2158nm、2159nm、2160nm波長的反射率數(shù)據(jù)；

步驟6，將提取的反射率數(shù)據(jù)代入土壤胡敏酸含量檢測模型：

Y＝-48.45585x₁+43.5533x₂+43.51083x₃+43.4203x₄+43.32128x₅-6.36302x₆-4.506844x₇-7.844196x₈-7.857329x₉-7.935672x₁₀-7.418114x₁₁-7.519765x₁₂-6.983428x₁₃-9.869095x₁₄-10.24447x₁₅-10.74302x₁₆-11.32498x₁₇-11.51799x₁₈-10.42357x₁₉+0.27358，計(jì)算得出該土壤樣品的胡敏酸含量；

其中，Y為胡敏酸含量，單位為g/kg；x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇、x₈、x₉、x₁₀、x₁₁、x₁₂、x₁₃、x₁₄、x₁₅、x₁₆、x₁₇、x₁₈、x₁₉分別為待測土壤在751nm、1455nm、1456nm、1457nm、1458nm、2084nm、2085nm、2118nm、2119nm、2124nm、2125nm、2126nm、2127nm、2152nm、2153nm、2154nm、2158nm、2159nm、2160nm波長的反射率。

優(yōu)選的，步驟2中，將土壤樣品于室內(nèi)風(fēng)干，并且研磨后過孔直徑為2mm的篩。

優(yōu)選的，步驟3中，所述光譜反射率的測定儀器為美國ASD公司生產(chǎn)的QualitySpec Trek手持式光譜儀，其光譜分辨率在350-700nm為3nm，701-1400nm為9.8nm，1401-2500nm為8.1nm。

優(yōu)選的，步驟3中，將待測土壤平鋪于直徑為5cm的漆黑的培養(yǎng)皿中，測定時，保持室內(nèi)環(huán)境溫度恒定，控制好QualitySpec Trek手持式光譜儀的探頭與待測土壤表面的距離，使探頭內(nèi)置光源不漏光。

優(yōu)選的，將待測土壤平鋪于直徑為5cm的培養(yǎng)皿后，待測土壤的厚度為10-15mm。

優(yōu)選的，步驟4中，所述平滑處理采用的方法為Savitzky-Golay Smoothing，平滑窗口為7。

優(yōu)選的，步驟5中，751nm、1455nm、1456nm、1457nm、1458nm、2084nm、2085nm、2118nm、2119nm、2124nm、2125nm、2126nm、2127nm、2152nm、2153nm、2154nm、2158nm、2159nm、2160nm波長的反射率數(shù)據(jù)，分別為同一待測土壤重復(fù)4次測定的反射率數(shù)據(jù)的平均值。

本發(fā)明土壤胡敏酸含量的檢測方法，實(shí)現(xiàn)了土壤中胡敏酸含量的快速準(zhǔn)確檢測，不需要配制任何化學(xué)試劑，避免了測定過程中化學(xué)尾液排放對環(huán)境的污染和對人體的傷害，同時也大大簡化了操作步驟，縮短了檢測時間。能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤胡敏酸數(shù)據(jù)測定的需求，提供了快速獲取施肥量依據(jù)的手段，適合推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1土壤胡敏酸實(shí)測值與檢測值散點(diǎn)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

實(shí)施例1

步驟1，采集所需測定胡敏酸含量的土壤樣品，土壤樣品取樣深度為20-40cm，由于采樣區(qū)域內(nèi)不同位置土壤的胡敏酸含量有所不同，為了更加準(zhǔn)確的得出該區(qū)域土壤中的胡敏酸含量，為了驗(yàn)證該方法的可行性和可重復(fù)性，我們共采集了100個土壤樣品進(jìn)行測定。

步驟2，將土壤樣品除雜質(zhì)，置于室內(nèi)風(fēng)干，用研缽研磨，然后過孔直徑為2mm的篩，最后于50℃條件下干燥2h，得到待測土壤。

所述雜質(zhì)為石子、肉眼可見的植物根系和枯枝落葉。

需要說明的是，45-55℃之間的任一溫度均可用于干燥土壤樣品，且能達(dá)到同樣的效果，故本實(shí)施例僅以50℃為例，說明本發(fā)明的步驟。

步驟3，將待測土壤平鋪于直徑為5cm的漆黑的培養(yǎng)皿中，且待測土壤平鋪于直徑為5cm的培養(yǎng)皿后，待測土壤的厚度為15mm，測定時，保持室內(nèi)環(huán)境溫度恒定，控制好QualitySpec Trek手持式光譜儀的探頭與待測土壤表面的距離，使探頭內(nèi)置光源不漏光，然后用美國ASD公司生產(chǎn)的QualitySpec Trek手持式光譜儀測定待測土壤在350-2500nm波段的反射率，得到350-2500nm波段的反射率數(shù)據(jù)。

需要說明的是，只要將土壤鋪滿平板就可以用于測定反射率，優(yōu)選的，待測土壤的厚度為10-15mm，上述條件均能達(dá)到同樣的效果，故本實(shí)施例僅以15mm為例，說明本發(fā)明的步驟。

需要說明的是，ASD公司生產(chǎn)的QualitySpec Trek手持式光譜儀中，光譜分辨率在350-700nm為3nm，701-1400nm為9.8nm，1401-2500nm為8.1nm。

步驟4，對350-2500nm波段的反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行多元散射校正后，采用小波降噪，再進(jìn)行平滑處理，平滑處理采用的方法為Savitzky-Golay Smoothing，平滑窗口為7；

步驟5，提取待測土壤在751nm、1455nm、1456nm、1457nm、1458nm、2084nm、2085nm、2118nm、2119nm、2124nm、2125nm、2126nm、2127nm、2152nm、2153nm、2154nm、2158nm、2159nm、2160nm波長的反射率數(shù)據(jù)；

步驟6，將提取的反射率數(shù)據(jù)代入土壤胡敏酸含量檢測模型：

Y＝-48.45585x₁+43.5533x₂+43.51083x₃+43.4203x₄+43.32128x₅-6.36302x₆-4.506844x₇-7.844196x₈-7.857329x₉-7.935672x₁₀-7.418114x₁₁-7.519765x₁₂-6.983428x₁₃-9.869095x₁₄-10.24447x₁₅-10.74302x₁₆-11.32498x₁₇-11.51799x₁₈-10.42357x₁₉+0.27358，計(jì)算得出該土壤樣品的胡敏酸含量；

其中，Y為胡敏酸含量，單位為g/kg；x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆、x₇、x₈、x₉、x₁₀、x₁₁、x₁₂、x₁₃、x₁₄、x₁₅、x₁₆、x₁₇、x₁₈、x₁₉分別為待測土壤在751nm、1455nm、1456nm、1457nm、1458nm、2084nm、2085nm、2118nm、2119nm、2124nm、2125nm、2126nm、2127nm、2152nm、2153nm、2154nm、2158nm、2159nm、2160nm波長的反射率。

需要說明的是，為了更準(zhǔn)確的檢測每一個土壤樣品的胡敏酸含量，我們對同一土壤樣品重復(fù)4次測定，得到4組350-2500nm波段的反射率數(shù)據(jù)，并對每組350-2500nm波段的反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行多元散射校正后，采用小波降噪，再進(jìn)行平滑處理；分別提取4次測定的同一土壤樣品在751nm、1455nm、1456nm、1457nm、1458nm、2084nm、2085nm、2118nm、2119nm、2124nm、2125nm、2126nm、2127nm、2152nm、2153nm、2154nm、2158nm、2159nm、2160nm波長的反射率數(shù)據(jù)，分別取對應(yīng)波長的平均值，帶入土壤胡敏酸含量檢測模型，即得到一個土壤樣品的胡敏酸含量。

表1是利用室內(nèi)化學(xué)測定法獲取的100個土壤樣品胡敏酸含量的真實(shí)值與利用實(shí)施例1的方法得到的檢測值的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從表1可知，100個土壤樣品真實(shí)值與檢測值的平均值、最大值、最小值均非常相近；圖1是土壤樣品胡敏酸含量檢測值與真實(shí)值的擬合程度。真實(shí)值與檢測值之間的決定系數(shù)(R²)達(dá)到0.74，均方根誤差(RMSE)僅有0.47g/kg，平均絕對誤差(MAE)只有0.38g/kg，標(biāo)準(zhǔn)差與均方根誤差比(RPD)達(dá)到1.85，根據(jù)RPD評價標(biāo)準(zhǔn)，RPD>1.4，說明模型具有較好的預(yù)測能力。該結(jié)果表明，本發(fā)明的方法可以準(zhǔn)確、快速的檢測土壤樣品胡敏酸含量。

表1土壤胡敏酸含量檢測結(jié)果

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。