Home About Browse Search
Svenska


Går det att bestämma vattenhalten i fält med NIR för korrigering av andra sensormätningar?

Wetterlind, Johanna and Söderström, Mats (2016). Går det att bestämma vattenhalten i fält med NIR för korrigering av andra sensormätningar? Skara: (NL, NJ) > Dept. of Soil and Environment
(S) > Dept. of Soil and Environment
, Sveriges lantbruksuniversitet. Teknisk rapport (Precisionsodling Sverige, Institutionen för mark och miljö, Sveriges lantbruksuniversitet) ; 40
[Report]

[img]
Preview
PDF
893kB

Abstract

En stor skillnad mellan sensormätningar gjorda på lab och mätningar gjorda direkt i fält är att fältmätningarna påverkas av vattenhalten i marken. Vattenhalten kommer att varierar mellan mätningstidpunkter men också beroende på var på fältet mätningen görs. Påverkan av vattenhalt och variationer i vattenhalt är några av anledningarna till att bestämningarna av t ex jordart eller tungmetaller från sensormätningar ofta blir något sämre med fältmätningar jämfört med mätningar på torkad jord på lab.

Syftet med pilotprojektet var därför att undersöka möjligheten att göra vattenhaltsbestämningar direkt i fält med nära infraröd reflektans (NIR) spektroskopi. Vattenhaltsbestämningar från NIR-mätningar direkt i fält i samband med andra sensormätningar skulle kunna användas för att korrigera för vattenhalt i de andra sensormätningarna och därmed förbättra bestämningarna av jordart och tungmetaller utan att behöva ta in en mängd prov för analys på lab.

Resultaten visar på möjligheten att använda NIR-mätningar för att bestämma vattenhalten i marken i samband med andra sensormätningar som t ex med ett PXRF (portabelt röntgenfluorescens) instrument. Men texturen har en stor inverkan på både vattenhalt och spektrum och det är viktigt att få med variationen i både vattenhalt och i textur i kalibreringen.

Bäst modeller fick vi genom att använda ett fåtal provplatser, två, som täckte in ytterligheterna i textur och sedan bygga modeller på de två platserna där vi hade 10 olika vattenhalter per plats. Detta är möjligt i teorin, men inte i praktiken om modellerna visar sig vara så specifika som resultaten av pilotstudien antyder. Detta måste dock testas på fler platser.

Mer framkomligt är det då att göra lokala kalibreringar i samband med varje sensormätning. Det skulle innebära att ett antal prov togs in för vattenhaltsbestämning genom torkning. Då de flesta andra sensorer också kräver någon form av kalibrering behöver detta inte nödvändigtvis innebära så mycket extrajobb. I pilotstudien gjordes sådana kalibreringar med 10 och 16 prov. Det var i minsta laget men då ska man komma ihåg att de tre fälten som ingick i pilotstudien har väldigt hög variation i textur. Med mindre texturvariationer borde det gå att hålla nere antalet kalibreringsprov för vattenhaltsbestämning.

Authors/Creators:Wetterlind, Johanna and Söderström, Mats
Title:Går det att bestämma vattenhalten i fält med NIR för korrigering av andra sensormätningar?
Alternative abstract:
LanguageAbstract
English

One large difference between sensor measurements done in the laboratory and measurements done in-field is that in-field measurements are influenced by soil moisture. The soil moisture will vary between measurement times but also depending on where in the filed the measurement is done. Influence of soil moisture and variations in soil moisture are part of the reason for the often slightly worse predictions of e.g. soil texture or heavy metal content from in-field sensor measurements compared to measurements on dried soil in the laboratory.

The aim of the short project was therefor to study the possibility to use near infrared reflectance (NIR) spectroscopy for in-filed soil moisture predictions. In-filed predictions of soil moisture by a portable NIR instrument in connection with other sensor measurements could then be used to correct for soil moisture in other sensor measurements and thereby improve the predictions of soil texture, organic matter and heavy metal content without having to collect a lot of soil samples.

According to the results it is possible to use in-filed measurements with NIR spectroscopy to predict soil moisture. But texture has a large influence on both soil moisture and the NIR spectra and it is important to cover the variation in both soil moisture and texture in the calibrations.

Best predictions were achieved by using a model including only a small number of sampling sites, two, that covered the extremes in soil texture. At both sites 10 different soil moisture levels were included in the model. This is possible in theory, but not in practice if the models prove to be as specific as the results in this study suggests. This needs to be tested on more fields.

A more practical strategy could be to do local (field or farm wise) calibrations in connection with each senor measurement campaign. This means that a small number of soil samples would have to be collected for soil moisture analysis. However, since other sensors also often require some calibration with local samples this does not necessarily mean a lot of extra work. In this project 10 and 16 samples were used in this type of soil moisture calibrations. That was almost too few, but the three fields included in this study had a very large variation in soil texture with clay content from a couple of percent to over 60 percent and sand content form less than three percent to over 90 percent sand. With smaller variations it should be possible to keep the number of calibration samples low.

Series/Journal:Teknisk rapport (Precisionsodling Sverige, Institutionen för mark och miljö, Sveriges lantbruksuniversitet) (1652-2826)
Year of publishing :2016
Number:40
Number of Pages:20
Place of Publication:Skara
Publisher:Institutionen för mark och miljö, Sveriges lantbruksuniversitet
ISSN:1652-2826
Language:Swedish
Publication Type:Report
Article category:Other scientific
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:P Natural resources > P30 Soil science and management
P Natural resources > P31 Soil surveys and mapping
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 401 Agricultural, Forestry and Fisheries > Agricultural Science
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 401 Agricultural, Forestry and Fisheries > Soil Science
Agrovoc terms:infrared spectrophotometry, soil water content, surveys
Keywords:Nära infraröd reflektans
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-3695
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-3695
ID Code:13603
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Soil and Environment
(S) > Dept. of Soil and Environment
Deposited By: SLUpub Connector
Deposited On:28 Sep 2016 14:12
Metadata Last Modified:28 Sep 2016 14:12

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits