无人机多光谱遥感的山原红壤主要养分含量的反演研究

通过分析土壤的主要养分含量与无人机遥感影像之间的关系,对于遥感在农业生产中的应用有重要意义.选取了昆明市云南农业大学后山试验田为研究区域,用无人机挂载多光谱相机获取研究区多光谱遥感影像.采集0～20 cm的土壤样本,并检测了土壤的理化性质及主要养分含量.通过多光谱影像不同光谱反射率及合成指数值对土壤主要养分含量进行相关性及多元逐步回归分析.结果表明:单一波段无法建立较好的回归模型,通过波段合成指数可以有效提高建模的精度.其中OSAVI、DVI、NDVI指数与K的三次方曲线的反演效果较好,R2=0.641,RMSE=49.74.表明该反演模型有较高的精度和稳定性,这为遥感技术在土壤养分含量的快速测定提供了新的途径.     

盐化潮土不同农田土壤养分和土壤酶活性研究

对天津近郊盐化潮土不同农田中土壤脲酶、蛋白酶、转化酶、碱性磷酸酶活性和土壤养分进行了分析研究。结果表明,不同农田中土壤养分含量和酶活性存在显著差异。农田土壤养分和土壤酶活性不仅具有垂直分布的规律而且土壤酶活性和土壤养分显著相关。主成分分析提取了转化酶综合因子和全氮因子。转化酶可作为盐化潮土不同农田中土壤养分的肥力指标。     

冀西北半干旱区农田土壤养分现状、变化与评价--以蔚县为例

对冀西北半干旱区蔚县农田土壤养分状况进行了分析研究。结果表明：蔚县土壤pH值为8.39,有机质含量为17.39 g·kg-1,土壤全氮为0.80 g·kg-1,土壤碱解氮含量为38.44 mg·kg,土壤速效磷含量为7.73 mg·kg,土壤速效钾含量为134.48 mg·kg。与20世纪80年代农田土壤养分含量相比,土壤全氮含量略有提高,土壤中有机质、速效磷、速效钾含量有较大幅度提高,土壤碱解氮含量略有下降。综合来看,蔚县土壤养分仍需进一步提高。因此,应建立长期的土壤养分综合管理系统,为科学、合理施肥提供长效服务。     

秦岭北麓“坡改梯”农田土壤养分状况研究:以周至县余家河小流域为例

【目的】测定秦岭北麓陕西周至县余家河小流域"坡改梯"农田土壤的基本养分含量,旨在为"坡改梯"农田土壤培肥及合理施肥提供依据。【方法】采集秦岭北麓26份"坡改梯"农田和4份坡耕地耕层(0~20cm)土壤,测其pH以及NO-3、NH+4、有机质、全氮、速效磷和速效钾含量,并根据陕西土壤养分含量分级标准对各指标进行评价。此外,研究了更改年限对"坡改梯"农田土壤养分含量的影响。【结果】"坡改梯"农田耕层土壤pH值为7.06~8.05,呈弱碱性;土壤有机质和全氮含量分别为7.54~16.72和0.48~1.10g/kg,两者均处在较低水平;土壤矿质态氮、速效磷和速效钾含量分别为2.90~14.79,0.38~12.98和92.80~158.00mg/kg,其中土壤速效磷含量大部分处在中低及以下水平,土壤速效钾含量基本处在中等水平。耕层各土壤养分含量均表现为坡耕地>坡改梯。3年"坡改梯"农田土壤各养分含量均高于1年"坡改梯"农田,其中有机质、全氮和速效钾含量随着更改年限的增加显著提高。【结论】与坡耕地相比,研究区域"坡改梯"农田初期土壤养分含量匮乏,但随着更改年限的增加,"坡改梯"农田土壤养分状况逐渐改善,建议"坡改梯"农田培肥时应在施用有机肥的基础上重视氮肥和磷肥的施用。     

无人机多光谱遥感的山原红壤主要养分含量的反演研究

通过分析土壤的主要养分含量与无人机遥感影像之间的关系,对于遥感在农业生产中的应用有重要意义。选取了昆明市云南农业大学后山试验田为研究区域,用无人机挂载多光谱相机获取研究区多光谱遥感影像。采集0～20 cm的土壤样本,并检测了土壤的理化性质及主要养分含量。通过多光谱影像不同光谱反射率及合成指数值对土壤主要养分含量进行相关性及多元逐步回归分析。结果表明:单一波段无法建立较好的回归模型,通过波段合成指数可以有效提高建模的精度。其中OSAVI、DVI、NDVI指数与K的三次方曲线的反演效果较好,R²=0.641,RMSE=49.74。表明该反演模型有较高的精度和稳定性,这为遥感技术在土壤养分含量的快速测定提供了新的途径。     

凤阳县农田土壤养分变化和剖面分布

研究了近 2 0年来凤阳县农田养分变化和土壤养分含量在土壤剖面的分布。结果表明 :自 1984至 2 0 0 3年 ,凤阳县农田全氮含量略有升高 ,土壤有效磷含量增加较多 ,土壤速效钾含量逐年降低。土壤养分主要集中于 0～ 60cm ,60cm以下土层养分含量急剧降低。     

广西滨海农田土壤养分特征及其与我国主要沿海区域土壤养分的比较

[目的]了解广西滨海农田土壤养分现状、时间变化特征,以及与我国主要滨海地区土壤养分性质的差异,服务广西滨海农田土壤养分综合评价与地力提升,丰富我国海岸带土壤地理学研究。[方法]选取广西滨海主要农田类型甘蔗、木薯、菜园、水稻田和抛荒水稻田为研究对象,分析其土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾养分现状特征,并将其与该区第二次土壤普查、我国主要滨海地区(环渤海、黄海、东海)农区土壤养分性质对比分析,探讨该区土壤养分性质30余年的变化和在我国滨海农田土壤养分特征中的地位。[结果]广西滨海农田土壤养分含量整体较低、变异程度高,除有效磷含量为土壤养分等级中的丰富水平外,有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾含量均为缺乏及以下级别,并整体表现农田系统高于旱地系统。与第二次土壤普查结果相比,该区旱地、水田系统及其各土壤养分指标变化各异,旱地系统中全磷含量显著增加,增比为126.73%,但全钾和速效钾含量降比分别达58.29%、38.48%;水田系统的土壤全磷含量有微小增加,但其余养分指标均明显降低,且其降比均达20%以上,呈现出退化趋势。我国沿海地区土壤肥力整体偏低,各地区各养分指标存在较大差异,且各指标在各区的分布也具有较强的变异性(变异系数为15.30%～197.37%),4个比较区中,广西滨海农田土壤有最高的有机质含量(22.21 g/kg)、碱解氮含量(58.77 mg/kg)和有效磷含量(74.78 mg/kg),浙东海积平原区全氮含量(1.33 g/kg)最高,环渤海区速效钾含量(202 mg/kg)最高。[结论]我国滨海地区土壤养分状况较差,人类耕作活动和成土母质是导致现阶段广西滨海农田及其与我国主要滨海地区土壤养分状况差异的主要原因,应加强我国滨海区土壤地理学、土壤养分形成与演变机理以及高效培肥模式研究,以充分发挥滨海土地后备耕地资源效益,同时防止海岸带区面源污染。     

农田栽参根区土壤酶活性与土壤养分的关系

为深入了解农田栽参土壤肥力状况,运用典型相关分析法对农田栽参土壤中主要养分含量与4种土壤酶活性的关系进行了分析。结果表明:农田栽参根区土壤中磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性与有机质、全氮、全磷、速效磷以及有效钾含量显著相关,其中磷酸酶影响土壤中磷的形态,蔗糖酶对土壤有机质转化和氮、磷、钾的含量及形态具有重要作用,过氧化氢酶能够加速土壤有机质分解转化。土壤中锌对上述酶活性有一定的促进作用;土壤脲酶活性影响土壤中碱解氮含量,土壤中铁和铜影响土壤中尿酶活性。结合其他养分因子,综合土壤酶活性指标可以作为评价农田栽参土壤肥力的一个生物活性指标。     

基于大棚黄瓜土壤养分及氮积累特征的分析

【目的】本研究通过不同种植年限大棚土壤肥力状况调研及主要养分储存形态分析,探讨不同种植年限大棚土壤的合理施肥管理措施,以期在最大限度地发挥土壤自身养分供应能力的前提下,高效合理施肥,减少不必要的肥料损失、降低环境风险。【方法】研究调查河南省新乡市牧野区朱庄屯村大棚黄瓜产区的5个典型种植黄瓜大棚,以露地农田(0年)为对照,不同种植年限大棚中0～40 cm土层(每20 cm一层)的土壤养分,并对主要的土壤养分指标,进行相关分析。【结果】①0～20 cm土层养分含量和电导率均高于20～40 cm土层。不同种植年限大棚土壤的全钾、pH显著低于农田土壤,土壤有机质含量低于农田土壤。②0～20 cm土层中铵态氮、硝态氮累积量普遍低于20～40 cm土层,微生物量氮累积量显著高于20～40 cm土层,大棚中土壤固定态铵的累积量高于农田。③在0～40 cm土层范围内,除种植年限为16年的大棚外,其他种植年限大棚中铵态氮占全氮的比例均高于农田;不同种植年限大棚硝态氮占全氮的比例则均低于农田。有机形态氮占全氮比例最高,大棚土壤均高于农田土壤。【结论】全氮、全磷、全钾、电导率、速效磷、速效钾的养分含量整体上高于农田。土壤全氮与微生物量氮、固定态铵、铵态氮及硝态氮都存在显著或极显著的正相关。以有机形态为主的其它未测组分氮占全氮比例最高。     

山西省主要农田土壤速效养分状况与分布

利用在山西省采集的75个典型农田剖面数据,系统分析了山西省农田土壤速效养分状况与分布规律,研究结果表明,2007年山西省主要农田耕层土壤速效磷、速效钾和碱解氮平均含量为14.15,141.80,63.29 mg/kg,山西省整体速效磷和速效钾含量较丰富,碱解氮含量处于中等水平。不同的速效养分空间分布格局不同,土壤速效磷具有从南向北、从西北至东南逐渐降低的趋势;土壤速效钾分布总体呈现从南向北降低的趋势;土壤碱解氮则呈现自东南向西北、自南向北依次降低的趋势。农田土壤速效养分的空间分布特征为农田管理提供了理论依据。     

遥感在水土流失定量评价中的应用

阐述利用遥感技术对流域内进行水土流失生态环境监测,能够实现流域水土流失定量评价及水土保持效益全面准确的实时、动态监测,从而可以掌握主要监测区内水土流失分布、面积与流失量的逐年变化情况的动态变化过程;如果地面遥感监系统能在水土流失定量评价中得到充分应用,将使部分监测工作自动化、数字化、高效化,使水土流失定量评价工作更加系统、完善。探讨高分辨率遥感图像在水土流失定量评价中的应用、存在问题及发展前景。     

GNSS-R陆面遥感为重要补充的土壤水分监测体系设计

介绍了GNSS-R陆面遥感的原理和发展现状,在重庆市土壤水分监测现状分析基础上,设计了一种面向用户需求的土壤水分综合监测体系.在方案设计中,对人工测墒、地面气象站、自动土壤水分监测、卫星遥感干旱监测、 GNSS-R陆面遥感等5种监测手段进行了时间分辨率、空间分辨率、观测代表性的对比分析,说明将GNSS-R陆面遥感作为重要补充进行综合土壤水分监测体系设计是可行的、有益的.研究表明, GNSS-R路面遥感的应用可进一步提高重庆市土壤水分监测体系时空分辨率,填补自动土壤水分观测和卫星遥感在时间分辨率、空间分辨率之间的衔接空白,拓展GNSS连续跟踪站网新应用.与雷达估测降水、卫星重力、陆面资料同化结合,可为长江上游水资源动态监测提供支撑.     

浅谈“3S”技术在基本农田动态监测中的应用研究

首先分析了基本农田保护的现状,然后进一步分析基本农田保护的意义,以及运用"3S"技术在基本农田动态监测中的意义和作用,最后深入分析并举例说明遥感和GIS在基本农田动态监测中的作用,认为"3S"技术对基本农田进行动态监测,不但可为复核土地变更调查提供准确的基本农田变化图斑数据,还可为监测基本农田规模发展的状况提供资料以及决策部门提供现势性的基础信息。     

天空地一体耕地质量监测移动实验室集成设计

中国粮食需求压力巨大,耕地质量下降会影响粮食质量和安全。现行的耕地质量监测方法因检测时间长、时空信息不足等缺陷难以满足越来越繁重的耕地质量调查监测需求。本研究探讨了适用于耕地质量监测的方法及移动实验室案例,构建了天空地一体耕地质量监测指标体系,搭建了集成卫星遥感、无人机遥感、无线传感器网络和原位速测等技术的移动实验室架构,研发了基于中间件技术的天空地多种监测方法的集成技术;创制了一套天空地一体的耕地质量监测移动实验室,并在耕地提质改造项目区域进行了实地测试,在2 h内完成5个采样点的土壤养分、重金属等13个项目所需指标的现场速测,验证了本研究成果与常规耕地质量监测方法相比监测效率和现场出具结果的能力更强。本研究能够弥补现行耕地质量监测方法的不足之处,并且在监测指标全面性和监测数据时空尺度上都更有优势,能大大提升各级业务部门耕地质量监测的效果,加强耕地管理和保护的能力。     

Research advances of SAR remote sensing for agriculture applications: A review

Synthetic aperture radar (SAR) is an effective and important technique in monitoring crop and other agricultural targets because its quality does not depend on weather conditions. SAR is sensitive to the geometrical structures and dielectric properties of the targets and has a certain penetration ability to some agricultural targets. The capabilities of SAR for agriculture applications can be organized into three main categories: crop identification and crop planting area statistics, crop and cropland parameter extraction, and crop yield estimation. According to the above concepts, this paper systematically analyses the recent progresses, existing problems and future directions in SAR agricultural remote sensing. In recent years, with the remarkable progresses in SAR remote sensing systems, the available SAR data sources have been greatly enriched. The accuracies of the crop classification and parameter extraction by SAR data have been improved progressively. But the development of modern agriculture has put forwarded higher requirements for SAR remote sensing. For instance, the spatial resolution and revisiting cycle of the SAR sensors, the accuracy of crop classification, the whole phenological period monitoring of crop growth status, the soil moisture inversion under the condition of high vegetation coverage, the integrations of SAR remote sensing retrieval information with hydrological models and/or crop growth models, and so on, still need to be improved. In the future, the joint use of optical and SAR remote sensing data, the application of multi-band multi-dimensional SAR, the precise and high efficient modeling of electromagnetic scattering and parameter extraction of crop and farmland composite scene, the development of light and small SAR systems like those onboard unmanned aerial vehicles and their applications will be active research areas in agriculture remote sensing. This paper concludes that SAR remote sensing has great potential and will play a more significant role in the various fields of agricultural remote sensing.     

GIS和RS技术在土地利用动态监测中的应用

土地利用遥感动态监测能够快速提取土地利用变化信息,更新土地利用现状图,对于土地资源合理利用、科学管理具有重要的意义.以不同时相遥感影像为主要数据源,结合其他多种数据,探讨了土地利用遥感动态监测的技术流程.以1989年和2000年石河子垦区及周边地区TM影像为基础,分析了该区域土地利用的变化趋势.研究区内的土地利用变化总体趋势是耕地(农田)面积大幅度增加,以草(林)地向耕地(农田)的转化最为显著,各种土地利用类型处在相互转化中.     

基于遥感技术的土壤质地空间预测方法研究进展

土壤质地影响土壤持水持肥性和透气性，进而驱动一系列与土壤有关的物理化学过程，结合高效快速的遥感技术预测土壤质地空间分布，对土壤质量评价与农业生产规划具有重要的理论和实践意义。本文从遥感预测土壤质地的数据、方法和模型的应用出发，介绍了用于土壤质地遥感预测的雷达、地形和植被指数等辅助数据，提出了光谱响应、特征波长选择和遥感解译这三种基于遥感特征预测土壤质地空间分布的方法，梳理了统计学、地统计学和机器学习这三类模型与遥感结合对土壤质地空间预测的应用效果，总结了几种典型方法的优缺点与适用情况，并分析了遥感预测土壤质地的应用条件和精度验证方法，最后提出未来研究需侧重于深入提取各种遥感光谱特征、利用遥感技术获取多类型环境变量和开发土壤物理属性与数据驱动机器学习特征相结合的多算法混合模型，旨在为开展不同区域尺度下土壤质地空间预测研究提供依据与技术支撑。     

基于MODIS数据反演辽西地区土壤水分的研究

土壤水分的遥感监测是目前遥感技术应用研究的前沿领域。MODIS数据可快速、动态地获取大区域尺度的信息,从而为土壤水分的实时动态监测提供技术支持和精度保证。利用表观热惯量模型研究辽宁西部地区春季的土壤含水状况,通过处理2006—2009年4、5月的MODIS数据,采用经验线性模型,拟合表观热惯量与土壤含水量的关系模型,结合实测数据,得出辽西地区春季土壤含水状况分布图。由此,找到一种较适合辽西地区春季土壤水分实时监测的方法,为今后反演辽西地区春季土壤水分奠定了基础。     

遥感方法进行土壤水分监测的现状与进展

总结了常用的遥感监测土壤水分的基本原理和方法,介绍了国内外在这一方面所取得的主要成果。以改进的热惯量法、作物缺水指数法和植被指数法等为主要代表的土壤水分遥感监测方法日臻成熟。G IS技术的广泛应用,土壤水分遥感监测模型的优化,以及微波遥感的应用将是该领域的重点研究方向,同时指出在土壤水分监测方面应走多学科综合的道路。     

干旱区典型盐碱土反射光谱特征分析

地物光谱特征是遥感机理的重要内容,也是遥感应用研究的重要依据.盐碱土的反射光谱特性反映了盐碱土的理化特征.以干旱区3种典型的盐碱土为研究对象,测量了不同含盐量和含水率的土壤反射率光谱,并分析了其光谱特征.结果表明,3种盐碱土的光谱反射率在干燥状态下有明显的高低规律.经过去包络线处理后,3种盐碱土在干燥状态下具有明显不同的光谱特征,且在干湿两种状态下,两个水分吸收谷处的吸收深度的深浅均具有明显的深浅差异.根据这些特征可以将3种类型的盐碱土区分出来.研究结果可为今后进一步研究盐碱化土壤参数反演和分类,以及盐碱土监测等遥感应用服务.