农业工程学报

作者：陈柯铭,刘晨曦,韩聪聪,余克强,

关键词：土壤, 有机质, 多光谱, 便携式, 含水率

基金：42

为实现农田环境下土壤有机质（soil organic matter, SOM）含量的便携式、快速无损检测，该研究开发了一种基于多光谱技术的SOM含量检测装置。通过4种特征波长提取算法结合变量重要性投影方法，同时考虑水分影响，确定了7个SOM特征波长（420、530、600、630、855、900、styled-content style-type="number">1345/styled-content> nm）和1个土壤含水率校正波长（styled-content style-type="number">1450/styled-content> nm）。基于此设计了装置的软硬件系统，集成主控模块、光谱采集模块、电源管理模块和人机交互模块，利用窄带LED和光电二极管实现多光谱数据的获取。利用开发的装置采集了土壤的多光谱数据，对比干燥土壤建模、整体建模、分层建模3种建模策略的预测能力，结果表明分层建模预测效果最佳，利用偏最小二乘（partial least squares，PLS）算法进行含水率梯度分类，结合多层感知机（multilayer perceptron，MLP）算法进行SOM含量估测，构建PLS-MLP分层回归算法，模型决定系数为0.84，均方根误差为3.93 g/kg，相对分析误差为2.50。将模型嵌入装置后进行测试，与实验室测定值的相关系数为0.82，均方根误差为5.27 g/kg，相对分析误差为1.64，重复测试标准差小于0.4 g/kg，单次检测耗时小于9 s。该装置能快速、准确估测SOM含量，具有较好的应用潜力。/

来源：2026年第4期

《农业工程学报》期刊编辑部

查看农业工程学报杂志2026年第4期