使用 Si/Ware 的 NeoSpectra 手持式近红外分析仪的近红外 (NIR) 土壤光谱库

摘要：

有关土壤特性的最新/最新信息以及跟踪土壤特性随时间推移而变化的能力对于改善各种规模的土壤安全决策至关重要，这些决策包括全球气候变化建模和政策、国家级环境与发展规划，再到农场和田间资源管理。漫反射红外光谱已成为快速估算多种土壤特性以支持各种土壤测绘、土壤监测和土壤测试应用不可或缺的实验室工具。硬件技术的最新进步使手持式传感器的开发成为可能，其性能规格与实验室/级近红外 (NIR) 光谱仪类似。 在这里，我们使用Si/Ware开发的NeoSpectra手持式近红外分析仪编译了一个手持式/手持式近红外光谱库（1350/2550 nm）。每台扫描仪都配备了基于半导体微机电系统 (MEMS) 制造技术的傅里叶/变换技术，保证了设备之间的精度和一致性。 该库包括使用9台便携式低成本/近红外光谱仪（序列号表示）扫描的2,106个不同的矿物土壤样本。其中2,016个土壤样本被选中以代表美国发现的矿物土壤的多样性，在加纳、肯尼亚和尼日利亚选择了90个样本。伍德韦尔气候研究中心选择和扫描了其中519个美国样本。这些样本是从美国农业部NRCS NSSC/KSSL土壤档案中查询到的，它们具有完整的八种测量特性（TC、OC、TN、CEC、pH、粘土、沙子和淤泥）。它们是根据主要视野和分类顺序进行分层的，省略了样本少于500的类别。然后，随机选择了每个地层（即主要地层和分类顺序的组合）的百分之三作为从KSSL的物理土壤档案中检索到的最终子集，作为2/mm筛分的样本。内布拉斯加大学/林肯分校从美国农业部NRCS NSSC/KSSL土壤档案馆查询了其余1,604份美国样本，以满足以下标准：低深度<= 30 cm，pH值范围为4.0至9.5，有机碳<10％，大于较低的检出限，档案中可用的实际物理样本，从2001年起收集和分析的样本，对高/优先级特性（沙子、淤泥、粘土）进行了完整分析 CEC、可交换钙、可交换镁、可交换钾、可交换钠、CaCO3、OC、TN）和红外扫描。 所有样品均以干燥的2mm筛子进行扫描。将约20克样品添加到塑料称重船中，将向下放置NeoSpectra扫描仪以直接接触土壤表面。在进行了 6 次重复扫描时，扫描仪在样品表面轻轻移动。然后对这些重复数求平均值，这样在生成的数据库中，每个扫描仪的每个样本都有一个光谱。 该存储库包含： Neospectra_database_column_names.csv：描述场地和土壤数据的变量（列），以及近红外和红外光谱的范围。neospectra_woodwellksl_AVG 和 neospectra_woodwellksl_reps 共享相同的专栏。CSV 由文件名、列名、类型、示例和带有测量单位的描述组成。 Neospectra_project_summary.txt：项目摘要，包括目的、土壤样本的来源、仪器和简要的标准操作程序。 Neospectra_WoodwellKSSL_avg_MIR.csv：新光谱样本列表中的等效红外光谱，从 KSSL 数据库中提取并按照 OSSL 规范进行格式化。 neospectra_woodwellkssl_AVG_soil+site+nir.csv：土壤、场地和 Neospectra 的近红外。每行包含给定扫描仪和土壤样本的平均光谱（每个扫描仪每个土壤样本 1 个光谱）。土壤和场地信息填充在同一个土壤样本中。 neospectra_woodwellksl_reps_soil+site+nir.csv：土壤、场地和 Neospectra 的近红外线。每行包含给定扫描仪的一个重复光谱（每个扫描仪每个土壤样本重复 6 次）。土壤和场地信息填充在同一个土壤样本中。