基于多传感器人工嗅觉系统的土壤有机质含量检测方法

李名伟 朱庆辉 夏晓蒙 刘 鹤 黄东岩

(1.吉林大学生物与农业工程学院， 长春 130022； 2.吉林大学工程仿生教育部重点实验室， 长春 130022)

0 引言

土壤有机质(Soil organic matter，SOM)是指存在土壤中的所有含碳的有机物质，主要包括动植物残体、土壤微生物及其分解和合成的各种有机物，是土壤固相部分的重要组成成分[1-2]。土壤有机质的含量仅占土壤组成的5%左右，但对改善土壤的物理性质，促进土壤中营养元素的分解，提高土壤肥力都有极为重要的作用[3]。掌控土壤有机质含量的动态变化，根据土壤性状调节作物的施肥量，高效地利用各类农业资源，是实现精准农业和促进农业可持续发展的重要内容之一。

目前，测量土壤有机质含量的方法主要有灼烧法、湿烧法、重铬酸钾容量法等[4-5]。其基本原理都是根据有机碳的含量测定有机质，是一种碳成分直接测定法。其中，重铬酸钾容量法因技术原理简单、测量结果准确且成本较低而被广泛使用[6]。但是该方法需要在化学实验室中进行，且存在耗时耗力、操作复杂和造成污染等问题。近年来，随着近红外光谱技术的发展，光谱测定土壤有机质的方法得到了广泛的关注和研究[7]。近红外光谱有快速、无损和高效等特点，可以实时测量大量土壤样本的参数，适用于精准农业[8-10]。然而，土壤有机质的光谱受土壤水分、氧化铁、质地等因素的影响[11-13]。

土壤气体是土壤的组成部分之一，是由土壤中生物活性和气体转移之间的平衡引起的[14]。土壤中气体和挥发性有机化合物的释放与微生物活动有关，并会不同程度地影响土壤中生物的生活[15-16]。……