《表2 土壤水溶性盐离子不同光谱变换形式的比较》

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《河套灌区土壤水溶性盐基离子高光谱综合反演模型》

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注:**表示P<0.01，下同。

利用偏相关分析方法计算土壤不同水溶性盐基离子在不同变换形式下的相关系数及敏感波段数，用于筛选最优的变换形式。将原始光谱反射率与水溶性盐基离子进行偏相关分析，均未得到敏感波段（P<0.01），可见利用原始光谱反射率反演各离子的精度较低。将各土壤水溶性盐基离子与11种光谱变换后的所有波段反射率进行偏相关分析，筛选出具有敏感波段的变换形式（表2）。可知各离子具有敏感波段的变换形式数量由大到小依次为Cl-、Mg2+（7种）、全盐量、SO42-（6种）、Na++K+、Ca2+（5种）。所有敏感波段与盐基离子的相关性较相近，平均相关系数为0.35，最小值为0.319，最大值为0.506。敏感波段数最多的为Ca2+的R'变换，达76个敏感波段，而全盐量和SO42-在不同变换形式下均有较多的敏感波段，超过10个敏感波段的分别有4种和5种变换形式。通过对不同水溶性盐基离子与不同变换形式下的光谱反射率进行相关性分析，综合相关系数和敏感波段数量，确定了全盐量、Na++K+、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+的光谱最优变换形式分别为（1/R）″、（1/R）″、（lnR）'、（lnR）″、R'、（lnR）″。全盐量和5种离子最优变换下光谱反射率和离子含量的相关性分析如图4所示，全盐量最优变换形式下的敏感波段主要集中在350～960 nm和1 660～2 350 nm，最大值出现在350～400 nm之间；Na++K+敏感波段主要集中在350～470 nm、920～1 000 nm和2 170～2 270 nm；Cl-敏感波段主要集中在2 000～2 150 nm；SO42-在350～2 080 nm之间均有敏感波段；Ca2+敏感波段主要集中在710～770 nm和2 050～2 200 nm；Mg2+敏感波段主要集中在350～900 nm和1 540～2 200 nm。由表2可知，全盐量、Na++K+、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+在最优光谱变换下的敏感波段数量分别为41、7、9、65、76、28个，其相关系数绝对值平均值分别为0.363、0.340、0.403、0.377、0.349、0.356，其中Ca2+的敏感波段数最多，而Cl-与最优变换形式的平均光谱反射率相关系数最高。另外，除Ca2+、Cl-外，其他离子的最优变换形式均为（1/R）″或（lnR）″，可见对于土壤水溶性盐基离子的高光谱反演过程中，可选用（1/R）″、（lnR）″2种形式进行光谱变换。张贤龙等[27]发现一阶微分（R'）和一阶对倒数变换下土壤盐分估算模型的精度较高，与本文研究结果存在差异，这可能与土壤的质地、氮素等因素有关。