南岳山森林土壤颜色与有机质关系

2015-12-26段祥石,蒋端生,蒋祖丰

安徽农业科学 2015年22期

南岳山森林土壤颜色与有机质关系

段祥石1，蒋端生1*，蒋祖丰2

(1.湖南人文科技学院，湖南娄底 417000；2.湖南九龙集团农科公司，湖南娄底 417000)

摘要利用扫描仪扫描土壤样品获得样品颜色图片，通过PS软件测出图像RGB亮度值，然后把每一组测的的RGB亮度和与之对应的样品有机质结合分析，得出两者之间关系。结果表明：有机质与R、G亮度值为负相关，达极显著水平；有机质与B亮度值为正相关，达极显著水平。

关键词土壤颜色；RGB亮度值；有机质；南岳山；森林土壤

中图分类号S714

基金项目湖南省

作者简介段祥石(1990-)，男，湖南邵阳人，硕士研究生，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，其地理位置为27°10′～27°20′ N、112°34′～112°44′ E，是国家级风景名胜旅游区。土壤资源是地球上非常重要的资源，我国国土总面积960万km2，土壤资源丰富，因此有其独特的特点，即土壤类型多，绝对数量大[1]。南岳山土壤资源丰富，按垂直分布的土壤类型为红壤、山地黄壤、山地黄棕壤、山地灌丛草甸土。土壤颜色是土壤最明显的特征之一，反映土壤的发育程度[2]。目前，国内外土壤颜色的研究较少，主要是土壤颜色与气候变化之间的关系研究。杨胜利等[3]通过对中国黄土高原西部黄土-古土壤序列代图性剖面进行研究，发现在万年尺度上颜色也可以作为气候变化的代用指标。陈一萌等[4]认为，在冰期或(和)间冰期，不管是在百年、千年还是万年尺度上土壤颜色都可以作为气候变化的指标。目前，关于土壤颜色的研究如门塞尔颜色系统、分光光度计算法等方法能通过具体地计算出土壤颜色一些参数值来测定土壤颜色，但是测定和计算的工作量都较大。笔者利用扫描仪扫描土壤样品获得样品颜色图片，通过PS软件测出图像RGB亮度，然后把每组测得的RGB亮度和与之对应的样品有机质结合分析，得出两者之间的关系。RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(R0-255)、绿(G0-255)、蓝(B0-255)3个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，RGB即代表红、绿、蓝3个通道的颜色，共计可表达1千多万种颜色，几乎包括人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一。电脑屏幕上的所有颜色都由这红色、绿色、蓝色3种色光按照不同的比例混合而成。一组红色、绿色、蓝色就是一个最小的显示单位。屏幕上的任何一个颜色都可以由一组RGB值来记录和表达。RGB是从颜色发光的原理来设定的，通俗点说它的颜色混合方式就好像有红、绿、蓝三盏灯。当它们的光相互叠合的时候，色彩相混，而亮度等于两者亮度之总和，越混合亮度越高，即加法混合。有色光可被无色光冲淡并且变亮。如蓝色光与白光相遇，结果产生更加明亮的浅蓝色光。所以，利用RGB颜色系统这个特征，可以去验证这么多种颜色。土壤有机质是衡量土壤肥力的重要标志之一。作为植物养分的来源，它能改善土壤结构、物理性质，提高土壤保肥能力以及缓冲能力，具生理活性，能促进植物生长发育，有助于消除土壤的污染。所以，这对土壤有机质的研究是十分有意义的。

1 材料与方法

1.1材料供试南岳森林土壤样品98个(结合资料[5-8]，取样地点为南岳东南坡林地和草丛，母岩为花岗岩和片麻岩，从海拔200 m开始海拔每升高100 m挖3个剖面，对剖面进行观察、记载，并且取各层中部土样)。

1.2方法将98个土样风干制样(过1 mm筛)后进行下一步试验。步骤如下：①在样品分隔板的样品孔标记好样品，编号；②从每种土样取一小钥匙样品，置于相应的样品分隔板的孔内，记录好放置样品的顺序；③将样品分隔板置于扫描仪内，扫描仪调制50分辨率进行扫描，获得图像(图1)；④利用Adobe Photoshop CS5软件中的颜色取样器(取样面积5*5)，测出每种土样的RGB亮度值，过程如图2所示，测得的RGB值在图2右上角显示。

2结果与分析

通过PS软件，测得98个图像样品的RGB亮度值。根据表1资料分析，获得图3、图4、图5。由图3～5可知，R亮度值与有机质的关系为y=-0.665 0x+169.57 (n=98,r=0.882 5)，显示R亮度值与有机质呈负相关，并达到0.01显著水平，即有机质含量越高，R亮度值越小；G亮度值与有机质的关系为y=-0.473 5x+143.66(n=98,r=0.841 7)，显示G亮度值与有机质呈负相关，并达到0.01显著水平，即有机质含量越高，G亮度值越小；B亮度值与有机质的关系为y=-0.312 0x+108.44 (n=98,r=0.718 7)，显示B亮度值与有机质呈负相关，并且达到0.01显著水平，即B亮度值越大，有机质含量越高。由此可知，在RGB颜色系统中，由花岗岩所形成的南岳森林土壤有机质与R(红色)关系最为密切，其次是G(绿色)，与B(兰色)的相关性最弱。

3结论与讨论

根据RGB加法混合原理，发现南岳山土壤随海拔升高，颜色逐渐变暗；在RGB亮度值与有机质的这种相关关系中，生物是一个重要因子，海拔越高，土壤生物残体、土壤腐殖质越多，所以土壤颜色越暗，有机质含量越高；海拔越高，降水量越大，而温度越低，越有利于土壤有机质的累积与保存，土壤颜色越暗。总之，土壤颜色可以用RGB颜色系统表示，其颜色的RGB值与土壤有机质之间有紧密的线型关系，可以作为快速估测土壤有机质含量的一种方法。