Progress in the Spectral Analysis of Soil Organic Carbon by Visible and Near Infrared Spectroscopy

GAO Yang; QIN Ming; LI Yang; WANG Hong-ru; FAN Ping-ping

doi:10.12452/j.fxcsxb.25071202

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Progress in the Spectral Analysis of Soil Organic Carbon by Visible and Near Infrared Spectroscopy

Special Column on the 30-Year Development of Near-Infrared Spectroscopy in China | 更新时间：2025-11-05

- Progress in the Spectral Analysis of Soil Organic Carbon by Visible and Near Infrared Spectroscopy
- Journal of Instrumental Analysis Vol. 44, Issue 10, Pages: 2044-2053(2025)
- 作者机构：
  
  1.齐鲁工业大学（山东省科学院）海洋仪器仪表研究所，山东青岛 266061
  2.崂山实验室，山东青岛 266237
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.25071202
  CLC： O659.3;Q938.1
- Received：12 July 2025，
  
  Revised：2025-08-25，
  
  Accepted：01 September 2025，
  
  Published：15 October 2025
- 稿件说明：
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高杨,秦明,李洋,王虹入,范萍萍.土壤有机碳的可见-近红外光谱分析研究进展[J].分析测试学报,2025,44(10):2044-2053.

GAO Yang,QIN Ming,LI Yang,WANG Hong-ru,FAN Ping-ping.Progress in the Spectral Analysis of Soil Organic Carbon by Visible and Near Infrared Spectroscopy[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(10):2044-2053.
高杨,秦明,李洋,王虹入,范萍萍.土壤有机碳的可见-近红外光谱分析研究进展[J].分析测试学报,2025,44(10):2044-2053. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25071202.

GAO Yang,QIN Ming,LI Yang,WANG Hong-ru,FAN Ping-ping.Progress in the Spectral Analysis of Soil Organic Carbon by Visible and Near Infrared Spectroscopy[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(10):2044-2053. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25071202.

摘要

土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统碳循环的核心参数，也是全球气候变化的重要议题。为满足信息化发展需求，国内外已开展了大量的SOC可见-近红外光谱分析研究工作，但缺乏实际应用。为推动SOC光谱分析的场景应用尽快落地，该文综述了SOC可见-近红外光谱技术近25年的发展现状，阐述了光谱分析原理，指出光谱分析的数据采集和数据分析全过程均会影响光谱分析质量；梳理了SOC光谱分析场景化应用中面临的共性关键技术，亟需解决的问题主要包括同源样品在不同时间下的光谱模型转移、光谱仪性能对SOC光谱分析质量的影响以及新鲜样品的光谱分析；提出了土壤剖面监测和湿地碳汇监测两个当前具有优势的应用场景，指出未来还需针对具体场景开展系统研究，并建立相应的大数据和规范标准。该综述将为SOC可见-近红外光谱技术的全面应用提供有益参考。

Abstract

Soil organic carbon（SOC） is a core parameter of the carbon cycling in terrestrial ecosystems and also an important issue in global climate change. To meet the needs of informatization development，numbers of studies on SOC spectral analysis by visible and near infrared spectroscopy have been carried out domestically and internationally. The application conditions have been met，but there is still a lack of practical applications. To accelerate the practical application of SOC spectral analysis in various scenarios，this paper reviewed the development of SOC analysis by visible and near infrared spectroscopy in the past 25 years，elaborated on the principles of spectral analysis，and identified that both data collection and analysis in spectral analysis affected its quality. It summarized the common key technological challenges in scenario-based applications of SOC spectral analysis，revealing three urgent issues：calibration transfer of homologous samples across sampling time，the impact of spectrometer performance on SOC spectral analysis quality，and spectral analysis of fresh samples. The paper proposed two currently advantageous application scenarios：soil profile monitoring and wetland carbon sink monitoring. It further pointed that future efforts should focus on specific scenarios，conduct systematic research，and establish corresponding big data and standardized norms. This review will provide a valuable reference for the comprehensive application of SOC by visible and near infrared spectroscopy.

关键词

Keywords

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