中国:1﹕5万比例尺数字土壤的构建

【目的】对历史土壤调查结果进行信息抽提与整合近年来得到国际科学界高度重视。高精度土壤时空信息可用于土壤与环境质量评价、耕地保育、抗旱防涝减灾、水土流失防治、面源污染防治、土壤与农产品污染防治等众多领域,是现代科学研究和管理不可或缺的新型基础工具。中国近代进行过多次土壤调查,积累了大量土壤调查资料,已具备构建土壤时空数据库基础条件,但多年来各地调查资料分散存留,丢失损毁严重,未能发挥应有作用。本研究目标是对中国不同时期土壤调查完成的大比例尺土壤图件、具有坐标的土壤剖面点与土壤采样点信息进行收集、提取与整合,构建中国数字土壤图数据库CDSM(China digital soil maps),以满足科学研究和管理对高精度土壤时空信息的需求。【方法】通过分析中国土壤调查资料状况与国际土壤调查主题变化趋势,完成了CDSM数据模型设计,确定了对全国各地土壤调查资料进行信息抽提与整合建库的工作边界。还建立并采用了海量空间数据分析方法和智能化海量空间信息分析软件包IMAT(Intelligent mapping tools),通过总计180多个分段流程的数据处理与分析,完成了对各地异源、异质、异构、异形土壤资料的信息抽提和CDSM构建。【结果】CDSM库收入的土壤资源与土壤质量信息在时间上覆盖了30多年,空间覆盖中国全境,要素类型有描述土壤要素地带性分布特征的面图层和描述土壤采样点信息的点图层两种。面图层精度主要为1﹕5万大比例尺。点图层为全国第二次土壤普查(二普)完成的10万个剖面和二普后完成的具有地理坐标的土壤剖面采样点和耕层采样点数据。CDSM规模宏大,能以100 m×100 m空间分辨率提供具有时间序列和地理坐标的土壤信息,信息内容既含土壤类型、母质、土体构型、分层质地、机械组成等慢变化土壤信息,也含土壤有机质、氮、磷、钾、酸碱度、中微量元素含量等快变化土壤质量信息,不仅可用于了解土壤质量现势状况,也可用于预测土壤质量变化。【结论】CDSM库数据模型既能有效收录中国各地30多年来进行的各类土壤调查科学记载,实现按时空序列或按主题类型的调用和分析,也便于延展和扩充,可将各地在新一轮土壤调查中完成的土壤采样点信息汇入S90PT点图层中。在CDSM构建过程中,其阶段性数据产品已为多家科研单位、多个部门应用,今后随着CDSM库增补、在时间尺度上的延伸和主题类型上的增加,CDSM库土壤时空信息将会在各领域有更广泛的应用。     

侵蚀退化生态系统恢复的土壤质量指标

分析了退化生态系统的成因、特征和类型．在扩展土壤功能的基础上．介绍了土壤质量的概念及类型，侵蚀对土壤物理质量、化学质量和生物质量的影响，侵蚀退化生态；系统恢复的土壤质量指标的选择及评价，提出了减少土壤侵蚀的质量管理措施，并用量化的土壤质量指标识别退化土壤的范围和程度，并提出针对性的恢复措施．     

基于Web of Science数据库的土壤质量评价及其微生物指标研究趋势分析

为全面客观分析土壤质量评价领域的研究动态和发展趋势，利用知识图谱工具HistCite Pro 2.1、VOSviewer 1.6.19和CiteSpace 6.1.R6软件，基于Web of Science核心合集数据库，就近10年(2012—2022年)土壤质量评价领域的发文量、高被引文章、研究热点和研究趋势等进行计量分析。结果显示，近10年土壤质量评价领域的发文量呈上升趋势。关键词聚类网络划分出土壤健康评价、土壤质量评价、微生物指标3类。应用机器学习算法评价土壤质量、筛选微生物指标构建评价最小数据集是当前土壤质量评价领域的两大研究热点。将机器学习模型应用于不同土壤类型、种植系统和管理措施下评价土壤质量，挖掘土壤核心功能微生物和优势菌种作为微生物评价指标是未来的研究趋势。     

多时空尺度的土壤质量评价最小数据集的建立

[目的]探讨土壤质量评价最小数据集的建立方法,并且基于建立的方法构建不同时空尺度的土壤质量评价最小数据集。[方法]基于环境相关法,采用皮尔森相关分析、主成分分析和计算矢量常模值、土壤母质类型、土壤类型和土地利用与土壤质量的关系等建立土壤质量评价最小数据集。[结果]就空间尺度而言,衡量县域和乡镇尺度土壤质量好坏的最小数据集明显不同,2008年县域尺度下最小数据集包括土壤容重、砂粒、土壤有机质、黏粒、pH、土壤有效锌、土壤有效锰7个指标,而进入2008年乡镇尺度下的最小数据集则为粉粒、有效钾、有效锰、全氮、土壤容重、黏粒、pH、土壤有效铁8个因素;就时间尺度而言,不同时期的最小数据集不同。[结论]土壤质量评价必须和时空尺度挂钩才有意义。基于该研究建立的方法得到的土壤质量评价最小数据集参数能够最大限度地包含所有未入选参数所表达的土壤质量信息。不同时空尺度下建立土壤质量最小数据集冗余程度最低。     

福建省宜林地立地质量的分级与数量化评价1）

为了科学地评价福建省宜林地立地质量等级和生产潜力,选取福建省顺昌县81块杉木标准地,基于模糊综合评价法与数量化理论法确定立地质量等级并构建数量化理论预测方程,从分级与数量化两方面分别进行评价与模拟。结果表明：研究区立地综合得分值为1．701,立地等级为中级;影响杉木宜林地立地质量的因子重要性依次为土层厚度、坡向、腐殖质厚度、地貌、海拔、土壤类型、坡度、坡位,并定量地给出各立地因子对林木生长的贡献。两种方法经检验均达到理想效果,可作为评价宜林地立地质量和预测造林后林木生长趋势的有效方法。     

塔里木河流域阿拉尔垦区不同土地利用类型土壤质量评价

不同土地利用类型的土壤质量评价已成为土壤科学的研究热点,开展干旱区绿洲土壤质量评价对绿洲土壤生态系统的开发与保护具有重要意义。以塔里木河流域阿拉尔垦区为样区,选取10年棉田、25年棉田、人工林、天然林、荒草地、撂荒地、盐碱地等7种不同土地利用类型采集土样,综合考虑土壤的物理、化学和生物学性质,分析了12个指标。在对数据进行统计分析的基础上,构建土壤质量评价最小数据集,通过土壤评价指数进行阿拉尔垦区的土壤质量评价。不同土地利用方式下土壤的理化性质和酶活性均存在一定差异;研究区不同土地利用类型的土壤质量评价结果为天然林人工林10年棉田25年棉田荒草地撂荒地盐碱地。垦区内部的土壤质量优于垦区外围。     

立地质量综合评价及其应用的研究

本文以荣县西北低山区为例,提出了一种适合在林业生产中应用的立地分类和立地质量评价方法。在采用ISODATA技术将研究地区划分为八个立地类型的基础上,根据土壤属性和森林生长状况,用综合评价方法评价了立地质量,并预测林地生产力。根据评价结果,拟定了改善林地质量的措施和适宜的造林树种,分析和应用结果证明立地类型划分合理,评价方法可靠、实用,易于掌握。     

桂北地区3种人工林土壤质量评价

为高效培育森林资源，以广西国有黄冕林场的木荷+马尾松混交林(Ⅰ)、木荷+桉树+火力楠混交林(Ⅱ)与木荷+桉树+米老排+大叶栎混交林(Ⅲ)为研究对象，采用3种综合评价方法评价不同人工林的土壤质量。结果表明：土壤有机质、总氮、碱解氮、总磷、速效磷和全钾含量及土壤养分库综合指数、土壤肥力指数和土壤质量综合评价指数随土层加深而递减；0～20 cm土层土壤养分库综合指数表现为类型Ⅲ>类型Ⅱ>类型Ⅰ,3种类型土壤肥力综合评价等级为2级；基于主成分分析，类型Ⅱ的土壤质量(0.880)最佳，其次为类型Ⅰ(0.765)与类型Ⅲ(0.738);碱解氮能单独解释土壤质量指数变异的93.1%。3种评价方法结论不尽一致，总体而言，相比针阔混交林，阔叶混交林有利于提高土壤养分含量和土壤综合肥力质量，碱解氮是影响土壤质量最主要的限制因子之一，造成了不同人工林土壤质量综合评价结果的差异。     

基于遥感和GIS的森林生产力空间格局与分异

借助遥感和地理信息系统及其集成技术,以通过克里格插值获得的闽江流域林地多年平均温度、多年平均降水量栅格图层及主要土壤质量因子栅格图层为基础,建立森林气候生产力、森林生产力和林木产量栅格图层。运用ERDAS建模功能及动态聚类方法生成闽江流域林地森林气候生产力、森林生产力及林木产量分布图。通过对各生产力空间格局和分异分析,全流域各生产力类型以高、中生产力面积占绝对优势,总体空间分布上大致呈从东南向西北略有递增的趋势,中部和西北部较高,东南和西部相对较低的状态。研究结果为闽江流域林地资源合理利用提供决策和技术支持。     

基于GIS的涝渍地土壤质量综合评价

在地理信息系统的支持下，探讨了模糊数学与多元统计分析相结合的方法在土壤质量综合评价中的应用。以湖北省三湖农场为例，应用GIS对土壤图和土地利用现状图数字化，将数字化后的各图层进行叠加分析，以获得的最小图斑为评价单元。根据S型或抛物线型作物效应曲线建立各项评价指标的隶属函数，计算出隶属度，并按评价指标的公因子方差确定其权重系数，从而求得每个评价单元的综合指标值。在此基础上绘制出土壤质量评价图。     

基于ComGIS的农用地分等单元及属性数据获取方法研究

以湖北省荆州市荆州区农用地分等评价为例，提出了在基于组件式地理信息系统(ComGIS)的农用地评价中，以矢量化并经校正后的土地利用现状图、土壤图、地貌图进行叠加产生的土地资源类型图作为农用地评价单元图，并通过与样点综合评价因素图层进行叠置分析来获取评价单元属性数据的新思路。在实际工作中取得了良好的效果，减少了工作量，提高了分等结果的科学性。     

基于GIS的土地资源评价单元确定与属性数据获取方法初探

该文提出了在基于地理信息系统（ＧＩＳ）的土地资源评价中,以土地资源类型作为评价单元,将土地资源类型图与各个评价因子的单要素图层分别进行了叠置分析,通过对各生成图层的ＰＡＴ文件进行操作来获取评价数据的新思路。并在基于ＧＩＳ的浙江省坡地土壤资源质量评价中作了初步应用。对传统的及基于ＧＩＳ的土地资源评价中确定评价单元的各种基本方法进行了分析和比较。     

基于MAPGIS的耕地地力评价系统的建立及应用

以山西省闻喜县为例, 运用GIS技术建立了闻喜县耕地资源数据库系统。耕地地力评价单元通过叠加土地利用现状图、基本农田保护区规划图和土壤图所形成的图斑组成。针对闻喜县的实际情况, 筛选出15项指标进行评价。用15项耕地地力评价指标计算每一个评价单元的综合评价指数, 以该指数作为耕地地力评价依据, 并针对耕地的不同等级所存在的障碍因素提出了相应的建议, 为耕地地力建设与土壤改良利用提供了依据。     

云南省抚仙湖流域森林植被及其水土保持价值研究

利用法国SPOT5卫星遥感影像现地对照,将抚仙湖流域森林植被划分为5个植被型6个植被亚型23个森林类型并统计面积,调查统计各类森林植被的树种结构和覆盖程度,分析了森林植被特征。结果表明,抚仙湖流域森林的固土物质量为137.50×106t/a,固土价值为622.30×106元/a;涵养水源价值为506.84×106元/a。     

Development of an Image Processing System and a Fuzzy Algorithm for Site-Specific Herbicide Applications

In precision farming, image analysis techniques can aid farmers in the site-specific application of herbicides, and thus lower the risk of soil and water pollution by reducing the amount of chemicals applied. Using weed maps built with image analysis techniques, farmers can learn about the weed distribution within the crop. In this study, a digital camera was used to take a series of grid-based images covering the soil between rows of corn in a field in southwestern Quebec in May of 1999. Weed coverage was determined from each image using a greenness method in which the red, green, and blue intensities of each pixel were compared. Weed coverage and weed patchiness were estimated based on the percent of greenness area in the images. This information was used to create a weed map. Using weed coverage and weed patchiness as inputs, a fuzzy logic model was developed for use in determining site-specific herbicide application rates. A herbicide application map was then created for further evaluation of herbicide application strategy. Simulations indicated that significant amounts of herbicide could be saved using this approach.     

基于航空高光谱反演的黑土地质量综合评价研究

土地质量评价能够为黑土地资源的保护和可持续开发利用提供重要参考依据。航空高光谱技术凭借光谱分辨率高、数据覆盖面广、时效性强等优势，在黑土地质量指标调查中已初步显示出应用价值，为了进一步发挥高光谱技术在黑土地质量评价中的作用，提出一种基于航空高光谱的黑土地质量综合评价方法。以黑龙江省海伦地区为例，在裸土期和农作物生长期分别获取CASI/SASI航空高光谱数据，地面同步开展样品采集，通过实验室分析获取养分指标、环境指标和农作物长势指标三大类共15项指标数据。利用偏最小二乘法反演各项评价指标的含量，利用层次分析法建立综合评价模型，并以实际地块为评价单元获得研究区黑土地质量综合评价结果。反演结果表明，有机质的建模精度最高，R2达到0.813，养分和农作物指标的建模精度均超过了0.7，重金属元素的建模精度均超过了0.6，总体上获得了较好的反演效果。评价结果显示研究区地块等级均在二等及以上，其中一等（优质）地块面积占全区的38.38%，二等（良好）地块面积占全区的61.62%，整体土壤质量较高。评价结果与地面验证结果一致率达到97.60%，表明了评价结果的可靠性。研究成果能够为田块尺度的黑土地质量快速评价提供技术支撑。     

Updating conventional soil maps by mining soil–environment relationships from individual soil polygons

Conventional soil maps contain valuable knowledge on soil–environment relationships.Such knowledge can be extracted for use when updating conventional soil maps with improved environmental data.Existing methods take all polygons of the same map unit on a map as a whole to extract the soil–environment relationship.Such approach ignores the difference in the environmental conditions represented by individual soil polygons of the same map unit.This paper proposes a method of mining soil–environment relationships from individual soil polygons to update conventional soil maps.The proposed method consists of three major steps.Firstly,the soil–environment relationships represented by each individual polygon on a conventional soil map are extracted in the form of frequency distribution curves for the involved environmental covariates.Secondly,for each environmental covariate,these frequency distribution curves from individual polygons of the same soil map unit are synthesized to form the overall soil–environment relationship for that soil map unit across the mapped area.And lastly,the extracted soil–environment relationships are applied to updating the conventional soil map with new,improved environmental data by adopting a soil land inference model(SoLIM)framework.This study applied the proposed method to updating a conventional soil map of the Raffelson watershed in La Crosse County,Wisconsin,United States.The result from the proposed method was compared with that from the previous method of taking all polygons within the same soil map unit on a map as a whole.Evaluation results with independent soil samples showed that the proposed method exhibited better performance and produced higher accuracy.     

GIS支持下的河南省洛阳植烟田土壤肥力适宜性评价及施肥推荐支持决策系统研究

在分析河南省洛阳烤烟种植区各项肥力指标的基础上,采用层次分析法确定评价因素的权重,引入模糊数学方法,建立各评价因子对肥力的隶属函数,计算各个肥力评价因素的评分,最后用指数和法求出各评价单元的综合评价值,根据综合评价值的大小划分土壤肥力等级,并分级统计其面积。应用ArcView绘制河南省洛阳植烟田土壤肥力适宜性状况图。结果表明,洛阳、伊川、宜阳一带为适宜区,最适宜的区域分布在孟津、偃师、新安一带,而汝阳和洛宁一带为次适宜区。文章还建立了植烟田施肥推荐支持决策系统,该系统具有生成大尺度下地理信息土壤肥力分布图、分析土壤肥力资源、提供施肥咨询与配方推荐等功能。     

水土保持综合治理动态的航空遥感评价

以不同时期大比例尺遥感信息源为依据,对区域水土保持综合治理进行科学地、客观地评价,并以图的形式从定性、定量、定位诸方面表示出综合治理措施的空间分布、质量水平、生态和经济效益。然后把两期的综合治理评价图进行叠合比较,编制新的综合治理评价动态图,研究综合治理评价的动态变化,并可以直观地显示出今后需要加强治理的地块以及治理方向。