评估多台 NeoSpectra（紧凑型傅里叶变换近红外）光谱仪的一致性，以估算常见的土壤特性

摘要：

快速和具有成本效益的土壤分析技术对于指导可持续的土地管理和生产性农业至关重要。该研究旨在评估便携式手持傅里叶变换近红外光谱仪和NeoSpectra扫描仪在估算12种常见土壤物理和化学特性方面的性能和一致性，包括pH；有机碳（OC）；无机碳（IC）；总氮（TN）；阳离子交换容量（CEC）；粘土、淤泥和沙子馏分；以及可交换的钾（K）、磷（P）、钙（Ca）和镁（Mg）。从美国农业部NRCS凯洛格土壤调查实验室的全国规模土壤档案中检索了各种样本（n = 600），并使用五台NeoSpectra扫描仪进行了扫描。土壤特性的预测模型是使用偏最小二乘回归（PLSR）、Cubist和基于记忆的学习（MBL）开发的。Cubist的表现优于PLSR和MBL，对粘土、OC和CEC（R2 > 0.7）的预测表现最好，其次是IC、沙子、泥沙和镁（R2 > 0.6），然后是pH、TN和Ca（R2 > 0.5）。K 和 P 的预测略差，R2 分别为 0.48 和 0.22。所有五款NeoSpectra都得出了可比的近红外（NIR）光谱数据和土壤特性（以模型回归系数而言）的PLSR模型。但是，一致性评估表明，当训练和测试光谱来自不同的 NeoSpectra 扫描仪时，模型性能显著下降。得出的结论是，NeoSpectra扫描仪可以快速且经济高效地估算某些土壤特性，对于涉及多个设备且需要从近红外数据中获得高估值精度的应用，应考虑校准转移。