南岳山森林土壤顏色與有機(jī)質(zhì)關(guān)系

南岳山森林土壤顏色與有機(jī)質(zhì)關(guān)系

段祥石1，蔣端生1*，蔣祖豐2

(1.湖南人文科技學(xué)院，湖南婁底 417000；2.湖南九龍集團(tuán)農(nóng)科公司，湖南婁底 417000)

摘要利用掃描儀掃描土壤樣品獲得樣品顏色圖片，通過PS軟件測出圖像RGB亮度值，然后把每一組測的的RGB亮度和與之對應(yīng)的樣品有機(jī)質(zhì)結(jié)合分析，得出兩者之間關(guān)系。結(jié)果表明：有機(jī)質(zhì)與R、G亮度值為負(fù)相關(guān)，達(dá)極顯著水平；有機(jī)質(zhì)與B亮度值為正相關(guān)，達(dá)極顯著水平。

關(guān)鍵詞土壤顏色；RGB亮度值；有機(jī)質(zhì)；南岳山；森林土壤

中圖分類號S714

基金項(xiàng)目湖南省

作者簡介段祥石(1990-)，男，湖南邵陽人，碩士研究生，研究方向：土壤肥料。*

收稿日期2015-06-11

Relationship between Nanyue Mountain Forest Soil Color and Organic Matter

DUAN Xiang-shi1, JIANG Duan-sheng1*, JIANG Zu-feng2(1. Hunan University of Humanities, Science and Technology, Loudi, Hunan 417000; 2. Hunan Jiulong Agricultural Science Company, Loudi, Hunan 417000)

AbstractUsing a scanner to scan soil samples, a sample color image was obtained. RGB image luminance values were measured by PS software. RGB brightness of each group and the corresponding organic sample was analyzed to get the relationship between them. Results showed that organic and R, G luminance value is negatively correlated with extremely significant level; organic and B luminance value is a positive correlation with highly significant level.

Key words Soil color; RGB luminance value; Organic matter; Nanyue Mountain; Forest soil

南岳山又名衡山，位于湖南省中南部，其地理位置為27°10′～27°20′ N、112°34′～112°44′ E，是國家級風(fēng)景名勝旅游區(qū)。土壤資源是地球上非常重要的資源，我國國土總面積960萬km2，土壤資源豐富，因此有其獨(dú)特的特點(diǎn)，即土壤類型多，絕對數(shù)量大[1]。南岳山土壤資源豐富，按垂直分布的土壤類型為紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤、山地灌叢草甸土。土壤顏色是土壤最明顯的特征之一，反映土壤的發(fā)育程度[2]。目前，國內(nèi)外土壤顏色的研究較少，主要是土壤顏色與氣候變化之間的關(guān)系研究。楊勝利等[3]通過對中國黃土高原西部黃土-古土壤序列代圖性剖面進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在萬年尺度上顏色也可以作為氣候變化的代用指標(biāo)。陳一萌等[4]認(rèn)為，在冰期或(和)間冰期，不管是在百年、千年還是萬年尺度上土壤顏色都可以作為氣候變化的指標(biāo)。目前，關(guān)于土壤顏色的研究如門塞爾顏色系統(tǒng)、分光光度計(jì)算法等方法能通過具體地計(jì)算出土壤顏色一些參數(shù)值來測定土壤顏色，但是測定和計(jì)算的工作量都較大。筆者利用掃描儀掃描土壤樣品獲得樣品顏色圖片，通過PS軟件測出圖像RGB亮度，然后把每組測得的RGB亮度和與之對應(yīng)的樣品有機(jī)質(zhì)結(jié)合分析，得出兩者之間的關(guān)系。RGB色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，是通過對紅(R0-255)、綠(G0-255)、藍(lán)(B0-255)3個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的，RGB即代表紅、綠、藍(lán)3個(gè)通道的顏色，共計(jì)可表達(dá)1千多萬種顏色，幾乎包括人類視力所能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。電腦屏幕上的所有顏色都由這紅色、綠色、藍(lán)色3種色光按照不同的比例混合而成。一組紅色、綠色、藍(lán)色就是一個(gè)最小的顯示單位。屏幕上的任何一個(gè)顏色都可以由一組RGB值來記錄和表達(dá)。RGB是從顏色發(fā)光的原理來設(shè)定的，通俗點(diǎn)說它的顏色混合方式就好像有紅、綠、藍(lán)三盞燈。當(dāng)它們的光相互疊合的時(shí)候，色彩相混，而亮度等于兩者亮度之總和，越混合亮度越高，即加法混合。有色光可被無色光沖淡并且變亮。如藍(lán)色光與白光相遇，結(jié)果產(chǎn)生更加明亮的淺藍(lán)色光。所以，利用RGB顏色系統(tǒng)這個(gè)特征，可以去驗(yàn)證這么多種顏色。土壤有機(jī)質(zhì)是衡量土壤肥力的重要標(biāo)志之一。作為植物養(yǎng)分的來源，它能改善土壤結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)，提高土壤保肥能力以及緩沖能力，具生理活性，能促進(jìn)植物生長發(fā)育，有助于消除土壤的污染。所以，這對土壤有機(jī)質(zhì)的研究是十分有意義的。

1 材料與方法

1.1材料供試南岳森林土壤樣品98個(gè)(結(jié)合資料[5-8]，取樣地點(diǎn)為南岳東南坡林地和草叢，母巖為花崗巖和片麻巖，從海拔200 m開始海拔每升高100 m挖3個(gè)剖面，對剖面進(jìn)行觀察、記載，并且取各層中部土樣)。

1.2方法 將98個(gè)土樣風(fēng)干制樣(過1 mm篩)后進(jìn)行下一步試驗(yàn)。步驟如下：①在樣品分隔板的樣品孔標(biāo)記好樣品，編號；②從每種土樣取一小鑰匙樣品，置于相應(yīng)的樣品分隔板的孔內(nèi)，記錄好放置樣品的順序；③將樣品分隔板置于掃描儀內(nèi)，掃描儀調(diào)制50分辨率進(jìn)行掃描，獲得圖像(圖1)；④利用Adobe Photoshop CS5軟件中的顏色取樣器(取樣面積5*5)，測出每種土樣的RGB亮度值，過程如圖2所示，測得的RGB值在圖2右上角顯示。

2結(jié)果與分析

通過PS軟件，測得98個(gè)圖像樣品的RGB亮度值。根據(jù)表1資料分析，獲得圖3、圖4、圖5。由圖3～5可知，R亮度值與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系為y=-0.665 0x+169.57 (n=98,r=0.882 5)，顯示R亮度值與有機(jī)質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，并達(dá)到0.01顯著水平，即有機(jī)質(zhì)含量越高，R亮度值越??；G亮度值與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系為y=-0.473 5x+143.66(n=98,r=0.841 7)，顯示G亮度值與有機(jī)質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，并達(dá)到0.01顯著水平，即有機(jī)質(zhì)含量越高，G亮度值越?。籅亮度值與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系為y=-0.312 0x+108.44 (n=98,r=0.718 7)，顯示B亮度值與有機(jī)質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，并且達(dá)到0.01顯著水平，即B亮度值越大，有機(jī)質(zhì)含量越高。由此可知，在RGB顏色系統(tǒng)中，由花崗巖所形成的南岳森林土壤有機(jī)質(zhì)與R(紅色)關(guān)系最為密切，其次是G(綠色)，與B(蘭色)的相關(guān)性最弱。

3結(jié)論與討論

根據(jù)RGB加法混合原理，發(fā)現(xiàn)南岳山土壤隨海拔升高，顏色逐漸變暗；在RGB亮度值與有機(jī)質(zhì)的這種相關(guān)關(guān)系中，生物是一個(gè)重要因子，海拔越高，土壤生物殘?bào)w、土壤腐殖質(zhì)越多，所以土壤顏色越暗，有機(jī)質(zhì)含量越高；海拔越高，降水量越大，而溫度越低，越有利于土壤有機(jī)質(zhì)的累積與保存，土壤顏色越暗?？傊?，土壤顏色可以用RGB顏色系統(tǒng)表示，其顏色的RGB值與土壤有機(jī)質(zhì)之間有緊密的線型關(guān)系，可以作為快速估測土壤有機(jī)質(zhì)含量的一種方法。

接下表

參考文獻(xiàn)

[1] 楊芳,王德良，鄺奕軒.南岳衡山自然保護(hù)區(qū)管理與旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系問題的探討[J].云南地理環(huán)境研究，2005，17(4):76-79.

[2] 何柳，孫有斌，安芷生.中國黃土顏色變化的控制因素和古氣候意義[J].地球化學(xué),2010,39(5):447-455.

[3] 楊勝利，方小敏，李吉均，等.表土顏色和氣候定性至半定量關(guān)系研究[J].中國科學(xué)(D輯),2001,31(S1):175-181.

[4] 陳一萌，陳興盛，宮輝力，等.土壤顏色——一個(gè)可靠的氣候變化代用指標(biāo)[J].干旱區(qū)地理,2006,29(3):309-313.

[5] 蔣端生.南岳森林土壤的研究—Ⅰ.基本特點(diǎn)和土壤緊實(shí)度[J].湖南林專學(xué)報(bào),1995(1):44-50.

[6] 蔣端生.南岳森林土壤有機(jī)質(zhì)的研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2001(2):26-28.

[7] 蔣端生，張鐵鋼.南岳森林土壤的研究—Ⅲ.土壤顆粒組成[J].湖南林專學(xué)報(bào),1997(4)：55-61.

[8] 蔣端生，陳志陽.土壤有機(jī)質(zhì)和侵蝕對土壤松緊度的影響[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2001,7(2):41-43.