使用 NIRQuest+ 光谱仪对土壤进行表征

在此实验中，我们使用 NIRQuest+2.5 光谱仪（900-2500 nm）作为漫反射测量系统的一部分，确定了有机和表土样品的水份含量。

在农业中，测定土壤中的含水量非常重要，因为农作物健康在很大程度上取决于保持最佳的含水量，而含水量会因土壤和农作物类型等因素而异。

样品制备与实验技巧

我们从当地的园艺中心采集了四种不同的样品：标准表层土壤、含有堆肥的优质表层土壤、堆肥和沙子。

从每个袋中取出样品，称重并测量。将这些样品标识为湿土（图 1）。注意两个明显的湿度峰值。水的吸收带通常可见于 970 nm、1200 nm、1450 nm 和 1950 nm。

图 1. 最初无需制备样品即可测量包含表土、堆肥和沙子的样品。

尽管数据是使用漫反射技术收集的，但我们将光谱绘制为吸光度（log（1/ R）。这是因为观察强度 / 吸光度的趋势比观察作为反射的曲线图更加直观。

接下来，我们将样品放入 100 °C 的烘箱中两天，再次称量和测量样品，以测定每个样品的水份含量。这些样品标识为干土。一旦样品干燥，水分峰值就不太强。尽管如此，在我们潮湿的佛罗里达环境中，干燥的样品至少吸收了一些水分，这在光谱中是显而易见的（图 2）。

图 2. 即使在烘箱干燥两天后，样品仍显示出典型的水份特征。

图 3 显示了对基线进行了校正的数据图。如您所看到的，两个水峰反射率的趋势遵循我们为土壤样品确定的水分趋势。

图 3. 这些光谱已进行基线校正，以更好地展示光谱趋势。

通过应用机器学习工具和算法建模，可以从土壤样品的水分含量光谱数据和其他特性中收集更多见解。