Методы исследования. 
Влияние физико-химических свойств и влажности почв на их оптические характеристики

Для данной работы были выполнены следующие исследования:

• • Определение физических, химических и физико-химических свойств почв.
• • Определение оптических свойств почв.

Определение физических, химических и физико-химических свойств почв проводилось стандартизованными методами по государственным стандартам (ГОСТ) в аккредитованной лаборатории и по специализированным методикам для отдельных показателей.

Во всех образцах определение гранулометрического состава проводилось методом пипетки с диспергацией почвы пирофосфатом натрия.

Определение углерода органического вещества проводилось по методу И. В. Тюрина, определения группового и фракционного состава органического вещества почвы методом Пономаревой-Плотниковой.

Определение емкости катионного обмена проводилось методом Бобко-Аскинази-Алёшина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 17.4.4.01−84 от 01.04.1985 г.), основанном на вытеснении обменных катионов почвы ионом бария. Определение обменных ионов кальция и магния путем вытеснения их из почвы раствором хлорида натрия. Гидролитическую кислотность определяли по методу Каппена в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26 212−91 от 01.07.1993 г.) при обработке почвы уксуснокислым натрием (гидролитически щелочной солью).

Определение рН солевого и водного раствора производилось потенциометрически на рН-метре; определение плотности твердой фазы почвы с помощью пикнометра.

В образцах Клинско-Дмитровской гряды определение состава органического вещества почвы пирофосфатным методом по Кононовой-Бельчиковой, определение гигроскопической влаги проводилось термостатно-весовым методом, определение органического азота выполнено методом Кьельдаля, определение подвижных форм фосфора методом Кирсанова, определение подвижных и обменных форм калия пламенно-фотометрическим методом. Обменная кислотность измерялась путем обработки почвы раствором нейтральной соли, плотности сложения почвы путем определения объема агрегатов при их погружении в песок.

Определение оптических свойств:

• Определение окраски почвы в системе CIE-L*a*b*.

Для определения цвета по данной шкале получали цифровые изображения образцов почвы с помощью фотоаппарата СanonG7x. Полученные фотоснимки обрабатывали в программе ACDseePro7. Обработка включала кадрирование снимков и выравнивание их по числу пикселей. Далее в программе Adobe Photoshop СS5 регистрировали значения параметров L*, a*, b* в системе CIE-L*a*b*. Полученные значения для пикселей снимка усреднялись и выполнялась статистическая обработка.

Для фотографирования почвенные образцы высушивали до воздушно-сухого состояния и просеивали через сито с диаметром ячеек 1 мм.

Съемку производили фотоаппаратом Canon G7x с расстояния 60 см. от образца. Опыт проводился при искусственном освещении в закрытом помещении. Для освещения образцов использовали лампы накаливания, направленные на отображатель для более равномерного распределения света, падающего на образец. Съемку проводили без вспышки. Фотоаппарат помещался на штатив таким образом, чтобы на образец не попадала тень от штатива или других объектов.

• 1. Определение инфракрасных характеристик почв проводилось на ИК-анализаторе СПЕКТРАН 119 М при длинах волн от 1400 нм до 2400 нм (в соответствии с инструкцией по пользованию прибором).
• 2. Определение оптических характеристик почв с помощью прибора Ocean Optics.

Спектры радиации, отраженной от поверхности почвы, регистрировали с помощью миниатюрной оптоволоконной спектрорадиометрической системы фирмы Ocean Optics (США), которая обеспечивает оптическое разрешение 0.065 нм.

Данная система включает 4 основных элемента: спектрометр HR2000, специальное программное обеспечение для спектроскопии SpectraSuite, эталонный вольфрам-галогеновый источник света (LS-1) и оптические аксессуары для проведения измерений, основные из которых оптоволоконные зонд отражения/обратного рассеяния R200−7-UV-VIS и интегрирующая сфера FOIS-1, изготовленная из спектралона — материала, отражающего 99% падающей радиации в измеряемом диапазоне длин волн.

Данные, запрограммированные на чип-карте памяти спектрометра, содержат коэффициенты калибровки длины волны, коэффициенты линейности и индивидуальный серийный номер прибора. Программное обеспечение считывает эти значения из памяти спектрометра, что позволяет проводить корректировку калибровки перед каждой серией измерений и осуществлять моментальный обмен данными между спектрометром и компьютером.

Спектры отражения регистрировали в диапазоне от 400 до 1100 нм с шагом 0.3 нм. Перед измерениями образцов почвы записывали спектр отражения эталона (WS-1), изготовленного из спектралона. На экран компьютера выводится спектр отражения объекта (почва) в процентах к отражению эталона, который может быть сохранен в виде цифрового файла и перенесен, например, в программу Excel для дальнейшей обработки и проведения необходимых расчетов.