应用激光诱导击穿光谱对土壤中多元素同时定量分析
本文关键词:应用激光诱导击穿光谱对土壤中多元素同时定量分析 出处:《光谱学与光谱分析》2017年09期 论文类型:期刊论文
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【摘要】:土壤元素的丰缺是对土壤养分检测、农业按需种植和科学施肥的依据,是精准农业农情信息感知技术检测的关键点,更为农业生态、高效和优质生产提供理论指导。该研究运用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术结合定标曲线法和偏最小二乘回归(PLSR)方法对土壤中的Al,Fe,Mg,Ca,Na和K多种元素同时进行定量分析。利用LIBS检测仪获取了五种标准土壤样品(国家编号:GBW07446,GBW07447,GBW07454,GBW07455和GBW07456)的LIBS数据之后,将每种土壤的多条谱线平均处理来消除试验误差。通过分析所获取的土壤LIBS谱线信息,选取了Al,Fe,Mg,Ca,Na和K元素的特征分析谱线和分析光谱区间,并利用谱线的峰值信息和分析光谱区间内的单个或多个谱峰的积分信息(峰面积)与对应元素浓度拟合并建立定标曲线。结果表明,基于谱峰的峰面积建立的定标曲线的线性关系优于利用峰值信息建立的定标曲线(Fe除外)。同时,针对所选的分析光谱区间和元素的浓度信息,运用PLSR建立定量分析模型,其结果明显要优于定标曲线的分析精度,这也表明LIBS技术结合化学计量学分析在未来光谱化学分析领域有很大应用前景。研究的结果不仅为现代农业的土壤养分空间分布检测和农田精准施肥技术的应用起指导作用,还为田间使用的便携式LIBS土壤检测仪的开发奠定了理论基础。
[Abstract]:Soil element abundance of soil nutrient testing, according to the needs of agricultural planting and scientific fertilization basis, is the key point of precision agriculture technology of agricultural information detection, more agricultural ecology, to provide theoretical guidance for efficient and high-quality production. The application of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) technique combined with calibration curve method and partial least squares regression (PLSR) method of soil Al, Fe, Mg, Ca, Na and K elements and quantitative analysis. The five kinds of standard soil samples using the LIBS tester (national number: GBW07446, GBW07447, GBW07454, GBW07455 and GBW07456) after the LIBS data, the spectral lines of each the average soil treatment to eliminate the experimental error. Soil LIBS spectral line through the analysis of the selected Al, Fe, Mg, Ca, Na and K element analysis of characteristic spectral lines and spectral analysis of interval, and the use of information and analysis of peak spectral line A single interval or multi peaks integral information (peak area) and the corresponding element concentration be combined to establish the calibration curve. The results showed that the standard curve of peak use information to establish the calibration curve of peak area peak a linear relationship is better than based on (except Fe). At the same time, the concentration of information the analysis of spectrum and element, using the PLSR quantitative analysis model was established, its result is obviously to analysis precision is better than that of the calibration curve, it also shows that the LIBS technique combined with chemometrics analysis in future spectrochemical analysis has great application prospect. The application research results not only for the spatial distribution of soil nutrients in farmland detection and modern agriculture precision fertilization technology plays a guiding role, laid a theoretical foundation for the development of portable LIBS also soil detector field use.
【作者单位】: 浙江大学生物系统工程与食品科学学院农业部设施农业装备与信息化重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金重点项目(61134011) 农业部设施农业装备与信息化重点实验室开放基金项目资助
【分类号】:S151.93;TN249
【正文快照】: 引言土壤是生物圈的重要组成部分,也是人类赖以生存的物质基础和自然资源。农业是人类生存的命脉,而土壤是农业生产物质保障和植物生长所必需的重要介质[1-2]。高效、准确、实时的检测土壤中的养分信息是现代精准农业的基本要求。然而土壤含有复杂而庞大基体结构,使得土壤养分
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