季节性淹水湿地表层土壤有机碳含量遥感预测及空间分布特征

为探讨鄱阳湖季节性淹水湿地土壤有机碳的空间分布特征及遥感方法在土壤有机碳估算中的适用性,依托江西鄱阳湖国家级自然保护区,选择蚌湖、常湖池和泗洲头湿地为研究区域,基于野外实测土壤有机碳含量数据和同期的Landsat8 OLT遥感影像,采用遥感图像处理和GIS技术提取影像中遥感特征因子,构建遥感参数与土壤有机碳的一元线性、一元曲线和多元逐步线性回归模型,通过对比分析选择最优遥感估算模型,预测鄱阳湖季节性淹水湿地表层（0~20 cm）土壤有机碳含量。结果表明,提取了影像中33个遥感特征因子,包括7个波段的反射率值（b₁~b₇）、4个植被指数（NDVI、SR、SAVI、EVI）、第一主成分特征（PCA1）、单波段纹理特征的均值（MEAN）、熵（ENT）和相关性（COR）,其中纹理特征是研究区土壤有机碳含量预测的重要遥感因子,其与土壤有机碳含量构建的多元逐步线性回归模型拟合效果最优,模型决定系数R²=0.772,平均相对误差45.53%,均方根误差2.417。遥感反演发现,研究区预测表层土壤有机碳含量主要集中在0~20 g/kg,土壤有机碳含量平均值约为10.75 g/kg。     

武夷山不同海拔高度土壤有机碳含量变化特征

为探讨土壤有机碳含量与海拔、坡度、容重、pH值的相关关系,以武夷山国家公园5个不同海拔高度45个采样点的土壤为研究对象,分析了土壤有机碳含量沿海拔梯度的分布特征,并构建了土壤有机碳含量基于主控因子的回归模型。结果表明:同一海拔高度,土壤有机碳含量随土层深度的增加而降低,且其降幅也随之变小。土壤有机碳含量变化范围为6.12~120.41 g·kg~(-1),其在土壤剖面的分布具有明显的表聚现象;同一土层深度,土壤有机碳含量随海拔高度升高而升高,但其增幅则随之变小;不同土层有机碳含量与海拔和容重分别呈极显著(P<0.01)正相关和极显著(P<0.01)负相关;土壤有机碳含量与pH值在30~40 cm土层呈显著(P<0.05)负相关,其它土层不显著;土壤有机碳含量的多元线性回归模型拟合优度高于一元线性回归模型,不同因子组合能解释不同土层有机碳含量大部分的变异,解释量介于74.1%和89.1%之间。     

基于XGBoost与地理加权回归的吉林省西部土壤盐渍化反演

为及时、准确地应用多源遥感数据提取干旱和半干旱区域土壤盐渍化反演特征及获取土壤盐渍化程度的空间分布数据,以吉林省西部大安市为研究区,利用Sentinel-1 SAR、Sentinel-2 MSI多源遥感数据和DEM数据,构建土壤盐分含量（Soil Salt Content,SSC）反演特征集,结合BorutaShap算法优选特征,通过耦合地理加权回归（Geographically weighted regression,GWR）与极限梯度提升树（XGBoost）回归构建土壤盐渍化反演模型,并与XGBoost回归、GWR反演结果对比分析。结果表明：SSC反演特征集中,盐分指数、植被指数在BorutaShap算法中取得了较高的重要性排名,是大安市SSC反演的重要特征。GWR模型的R²和RMSE分别为0.48和4.83 g/kg,XGBoost回归模型的R²和RMSE分别为0.54和4.35 g/kg,耦合GWR与XGBoost回归构建的土壤盐渍化反演模型预测精度得到显著提高,R²与RMSE分别达到0.63和3.71 g/kg。依据该模型反演结果,大安市各类盐渍土分布存在较强的空间异质性,土壤盐分含量呈现出由东南向西北逐渐递减的趋势,与实地调查基本一致。综上,耦合GWR与XGBoost回归模型充分考虑了反演特征的空间异质性和非线性关系,可有效提高SSC反演精度,可获得更符合实际的SSC空间分布,可用于干旱和半干旱地区土壤盐分含量的反演。     

退耕还湿对三江平原七星河湿地土壤有机碳累积的影响

[目的]为研究退耕还湿时土壤有机碳含量的影响提供一定的理论基础。[方法]以三江平原腹地七星河湿地为研究对象,并以周边农田为参照,研究退耕还湿的湿地以及天然湿地中土壤有机碳含量的分布特征,并与三江平原其他区域的湿地土壤有机碳含量进行比较。[结果]七星河湿地土壤层0-15cm的有机碳含量处于32．69-45．33g/kg之间,且随土壤深度的增加呈下降趋势。七星河湿地有机碳含量在三江平原地区处于中等水平;开垦改变土壤环境条件和土壤有机碳的空间分布格局,降低湿地土壤有机碳储量,退耕还湿有利于土壤有机碳的积累。[结论]湿地植被类型是影响湿地土壤有机碳含量的一个重要因素。退耕还湿10年的芦苇湿地土壤表层有机碳含量大于退耕还湿10年的小叶章湿地的土壤表层有机碳含量。     

基于BME-GWR法的景观单元土壤有机碳密度空间预测

[目的]在预测土壤有机碳密度(SOCD)空间分布时,充分利用相关具有不确定性的或先验分布的多源数据,以提高其预测精度.[方法]在亚热带红壤丘陵区选取具有代表性的农业生态景观单元为研究区,以环境因子作为辅助变量,利用地理加权回归模型(GWR)、贝叶斯最大熵结合地理加权回归模型(BME-GWR)、按土地利用类型估算的贝叶斯...     

黄土高原不同地貌类型区农田土壤有机碳与其他理化属性的关系

【目的】以黄土高原不同地貌气候类型区农田土壤为研究对象,研究农田土壤有机碳与其他理化属性的关系,探讨影响有机碳的土壤因子,为区域农田土壤固碳影响因素及固碳现状评估提供理论依据。【方法】采用多专题数据图综合分析方法,考虑土地利用、种植制度、地形地貌、土壤类型等将黄土高原地区划分为5个地貌类型区,在每个地貌类型区选取一个典型县,结合"联合单元布点法"进行样点布设,运用逐步线性回归模型、回归树模型和相关性分析研究不同地貌类型区农田土壤有机碳与其他理化属性的关系。【结果】1)不同地貌类型区农田土壤有机碳与pH、砂粒含量呈显著负相关关系,与粉粒含量、全氮、全钾呈显著正相关关系,该相关性受气候和管理措施影响较小;与体积质量、黏粒含量呈负相关,与全磷、有效磷、速效钾呈正相关,该相关性受气候和管理措施影响较大。农田土壤有机碳与黏粒含量的相关关系和黏粒含量有关,当黏粒含量为20%~25%,有机碳与黏粒的相关性较高;当黏粒含量大于30%时,有机碳与黏粒呈负相关趋势。2)区域尺度上,全氮、体积质量、全磷是影响农田土壤有机碳含量的重要因子;在各个地貌类型区中,全氮是影响农田土壤有机碳含量的重要因子。关中平原区、渭北高塬区、丘陵沟壑区、银川平原区、浅山丘陵区有机碳处于最高水平时的全氮阈值分别为1.39,0.95,1.33,1.38,1.64g/kg,有机碳处于低级水平的全氮阈值分别为0.97,0.59,0.86,0.76,1.06g/kg。【结论】黄土高原不同地貌类型区农田土壤有机碳与其他理化属性的相关性存在较大差异,且受气候和管理措施影响的程度不同。整体来看,全氮是影响黄土高原全区及各县域农田土壤有机碳的重要因子。     

江苏滨海湿地不同植被演替阶段土壤有机碳分布特征

对江苏滨海湿地土壤有机碳的分布特征进行研究,阐明了植被演替和土壤理化性质对土壤有机碳分布的影响,对探讨今后如何增加滨海湿地的"碳汇"能力具有重要的意义。结果表明,水平方向上,有机碳的分布特征表现为:光滩米草群落芦苇群落刺槐群落碱蓬群落。在0~10 cm层,土壤有机碳平均含量为20.84 g·kg-1,其中米草群落土壤有机碳含量显著高于其他几种类型;10~25 cm和25~40 cm土层,土壤有机碳平均含量分别为18.66 g·kg-1和19.15 g·kg-1,光滩含量最高。垂直方向上,0~10 cm层土壤有机碳含量均最高,光滩土壤有机碳含量随土层深度增加而增加;碱蓬和米草群落湿地土壤有机碳含量的垂直分布特征则相反;刺槐群落和芦苇群落湿地土壤有机碳含量分布表现为,表层含量最高,中间土层含量最低。土壤有机碳含量与土壤容重具有极显著的负相关关系,而与C/N和盐分呈显著的正相关关系。虽然研究结果中土壤有机碳含量与其他因子的相关性不显著,但是土壤各理化性质间的相互作用会间接影响有机碳含量的分布。     

广西钦州湾红树林湿地土壤有机碳密度与土壤理化性质相关性分析

[目的]为了探究广西钦州湾红树林湿地土壤有机碳密度的分布特征及土壤理化性质的影响程度。[方法]采集茅尾海红树林自然保护区内不同类型红树林群落0~50 cm湿地土壤剖面样品,测定土壤的有机碳密度、p H、容重、粒度组成、总氮、总磷等指标,并且进行相关性分析。[结果]红树林群落0~50 cm平均土壤有机碳密度从大到小排列顺序依次为混交林桐花光滩,光滩、桐花、混交林群落样地的有机碳密度平均值分别为9.44、9.45、28.60 t/hm2;土壤有机碳密度与粒度组成、p H、总磷呈极显著相关,其中与土壤黏粒含量、粉粒含量、p H和总磷含量呈极显著负相关,与土壤砂粒含量呈极显著正相关,而与容重、总氮呈不显著正相关。[结论]在钦州湾红树林湿地中,0~50 cm土壤剖面的平均土壤有机碳密度混交林大于桐花树和光滩,差异极显著。红树林湿地土壤有机碳密度与土壤粒度组成、p H、总磷呈极显著相关,与容重、总氮呈相关性不显著。     

天山北坡中段土壤有机碳含量的空间分异

[目的]研究天山北坡中段土壤有机碳含量的空间分异。[方法]通过对天山北坡中段海拔1 200~1 900 m的垂直带内进行系统采样和实验室测试,分析该地区土壤有机碳含量的空间分异和分布特征。[结果]土壤有机碳含量与海拔存在显著正回归关系,在0~100 cm土层内,土壤有机碳含量表现为荒漠草原耕地山地草原山地森林;天山北坡的荒漠草原、山地草原、山地森林和耕地内,土壤有机碳含量在剖面垂直分异明显,随深度增加呈幂函数递减趋势,下降速率表现为山地森林山地草原荒漠草原耕地;Co Kriging插值比单因素Kriging插值拟合精度更高,更好地反映出研究区土壤有机碳含量的空间分布情况;土壤有机碳的空间分异与地理空间的水热组合条件、生长植被类型、群落植物生物量分配模式以及人为扰动有关。[结论]该研究为天山生态系统固碳功能评估和土地资源管理和利用提供科学依据。     

长江口九段沙湿地土壤有机碳及微生物陆向分布

通过分析九段沙湿地土壤有机碳及微生物因子的陆向分布,研究了土壤有机碳的空间差异性及其与土壤微生物因子的相互关系.结果表明,九段沙土壤有机碳的陆向分布具有显著差异(P<0.05),随着高程上升,其含量整体呈现增大趋势,互花米草区/芦苇混合区最高(9.18 g·kg~(-1));土壤微生物因子的陆向分布与土壤有机碳相似,且与土壤有机碳含量呈显著正相关关系(P<0.01).其中以土壤微生物呼吸和土壤脱氢酶最为明显;互花米草的引种及蔓延,增加了区域土壤有机碳含量,也增强了土壤微生物活性.     

基于STWR模型的森林病虫影响因素研究

【目的】探究森林病虫害时空动态变化特征及关键因素驱动力的空间分布,为森林病虫害防控与治理提供参考。【方法】采用空间联系局部指标（LISA）和Mann-Kendall(M-K)趋势检验,分析2008-2018年福建省县域森林病虫害发生率时空变化特征,利用夏季均温、冬季均温、月均降水量、夜间灯光均值等变量构建时空加权回归（STWR）模型,分析各变量与森林病虫害发生率之间的时空异质性。【结果】①2008-2018年福建省有16个县域森林病虫害发生率呈下降趋势,空间分布以“低 低”聚集的空间聚集类型为主,空间分布范围先缩小后扩张。不同变量对森林病虫害发生率的影响程度从强到弱依次为夜间灯光均值、月均降水量、夏季均温、冬季均温。②4种不同变量的影响机制有明显的时空分异性,其中夜间灯光均值、夏季均温、冬季均温对森林病虫害发生有正向促进作用,月均降水量对森林病虫害发生有负向抑制作用。③在森林病虫害高发生率县域中,夜间灯光均值为最大的负向影响因素,月均降水量也通常为负向影响因素。【结论】STWR模型的拟合性能优于地理加权回归（GWR）模型与普通线性回归（OLS）模型,且STWR模型预测能力比GWR模型更佳,能更精细地分析4个变量对县域森林病虫害发生率影响的时空变化过程。     

准噶尔盆地梭梭沙质荒漠土壤有机碳分布特征的研究

为研究环境因子对梭梭荒漠土壤有机碳含量的影响,采用路线调查和典型样地布设相结合方法,对准噶尔盆地典型梭梭沙质荒漠0—100 cm不同土层土壤有机碳进行测定,揭示其土壤有机碳分布特征及其与环境因子之间的内在关系。结果表明,0—100 cm各土层土壤有机碳含量变化范围为0.00～11.46 g·kg-1,均呈中等变异水平,且随土层深度的增加土壤有机碳含量呈降低趋势。梭梭荒漠土壤有机碳含量是白梭梭荒漠土壤有机碳含量的1.40倍（P<0.05）,由此表明,梭梭荒漠的固碳能力更强。冗余分析结果表明,引起梭梭荒漠土壤有机碳含量空间变异的主要影响因素是土壤pH、植被覆盖度和土壤含水量,为退化梭梭荒漠的恢复治理及可持续利用提供理论依据。     

火烧迹地遥感指数与地表温度空间差异性

以2003年根河和金河林业局森林火灾火烧迹地作为研究区,以2000年、2004年的landsat影像为数据源,运用辐射传输方程反演地表温度,提取影像12种常见的遥感指数。分析火烧强度与地表温度的关系、不同遥感指数对地表温度的解释效果以及不同尺度下遥感指数与地表温度的空间差异性,建立遥感指数和地表温度的最小二乘拟合模型(OLS)和地理加权回归模型(GWR)。结果表明:(1)火烧迹地的火烧强度对地表温度具有明显的解释效应,重度火烧具有较强的热聚集效应;(2)火烧迹地地表温度的解释因素主要为下垫面状况的因素,从12种宽带波段遥感指数对地表温度的解释模型中,发现差分归一化火烧指数(IDNBR)、归一化不透水面指数(INDIS)、植被归一化水体指数(IVNDW)、归一化植被指数(INDV)、绿度总和指数(ISG)、改进型归一化水体指数(IMNDW)等6种指数对地表温度的解释效应更好;(3)不同尺度下,地表温度与遥感指数具有空间差异性,不同指数空间相关性随尺度增大而减弱。(4)在解释地表温度模型选择上,局部回归GWR模型比全局回归OLS模型的回归结果好。     

小兴安岭草本泥炭沼泽土壤有机碳、氮和磷分布特征

对小兴安岭草本泥炭沼泽湿地土壤有机碳、氮和磷含量分布特征进行研究。结果表明:漂筏苔草湿地土壤有机碳含量最高,有机碳平均含量为438.40g/kg,平均碳密度为88.99kg/m3,碳储量为35.40kt/km2,且10～20cm碳含量高于其他土层。修氏苔草湿地土壤有机碳含量随土层加深而逐渐减少,平均碳含量为98.74g/kg,碳密度为56.27kg/m3,碳储量为20.03kt/km2。2类湿地土壤全氮、水解氮和速效磷垂直变化均表现为随土层加深而逐渐减少,漂筏苔草湿地土壤全氮、水解氮、全磷和速效磷含量均高于修氏苔草湿地,分别是修氏苔草湿地的271%、548%、132%和216%。漂筏苔草湿地40cm土层氮、磷储量分别是修氏苔草湿地的4.40和1.33倍。土壤有机碳与全氮、水解氮、全磷和速效磷呈极显著正相关(P0.01),土壤有机碳、氮、磷均与土壤密度呈极显著负相关(P0.01)。     

矿区复垦地土壤有机碳分布及与土壤化学特性的关系

本文以黑岱沟露天矿排土场为研究区,对比分析了不同植被类型土壤有机碳含量、土壤有机碳密度的垂直分布及其与土壤化学性质的关系。结果表明:已复垦样地的土壤有机碳含量均在土壤表层0~10cm最高,随着土层深度的增加,有机碳含量呈波动下降趋势;不同植被类型下土壤有机碳含量从高到低依次为柠条林地(2.62g/kg)沙棘林地(1.94g/kg)胡枝子林地(1.87g/kg)。已复垦样地的土壤有机碳含量及碳密度都远大于对照。总体而言,各样地的土壤有机碳密度的变化规律和有机碳含量的变化规律基本一致。各样地的土壤有机碳含量与全氮含量、速效钾含量呈显著正相关关系;与有效磷呈极显著负相关性;而与碱解氮含量、全磷含量无显著相关性。回归分析表明:各样地所选的化学因子与土壤有机碳之间所建立的线性回归方程精度较好,R2均在83%以上。对与土壤有机碳呈显著相关的化学因子进行拟合,得到最佳拟合方程并进行方差分析,F检测结果达到极显著水平,说明方程模型有显著的统计意义。     

应用可见光和近红外图像对白桦凋落叶碳质量分数的估测模型

为了克服传统植物凋落叶碳质量分数检测方法成本高、费时耗力等问题，探究基于可见光、近红外图像信息和机器学习算法构建凋落叶碳质量分数估测模型，为实时监测和快速获取植物凋落叶的碳质量分数提供技术手段。以白桦凋落叶为研究对象，利用可见光和近红外图片信息提取光学三原色(RGB)、六角锥体模型(HSV)和单色图像中的叶片颜色、纹理和形状特征共47个，然后利用主成分分析对特征变量进行降维，并利用遗传算法优化神经网络模型(GA-BPNN)、3种不同核函数的支持向量机回归模型(SVR)和随机森林回归模型(RFR)对叶片碳质量分数进行建模和预测。结果表明：在训练数据集上，RFR模型对叶片碳质量分数的拟合和预测效果最好(平均绝对误差(E_MA)=4.625 3,均方根误差(E_RSM)=5.608 7,平均百分比误差(E_MAP)=0.010 6,决定系数(R²)=0.834 8);在测试数据集上，GA-BPNN和RFR模型对叶片碳质量分数预测精度相似，RBF-SVR模型的拟合和预测效果最好(E_MA=6....     

基于地理权重回归的长白山区云冷杉二元材积式构建

以采用长白山北麓皆伐样地的59株样木为研究对象,利用地理权重回归模型(GWR)和最小二乘法(OLS)比较并构建二元材积公式。从数据的空间分析角度,研究了模型的胸径、树高与材积的关系。结果显示:GWR模型的拟合优度、预测能力都要高于OLS模型。GWR模型的变量参数可以反映出在样地内的空间分布规律及其稳定性,从而进一步揭示林木之间的竞争关系。GWR反映局部信息的能力为OLS所不及。优选模型的赤池信息量(AIC)最小。优选模型的稳定性、拟合优度、预测能力和残差的结果也均最优。     

基于分层多元复合模型的广东省农田土壤有机碳高精度制图

农田有机碳库是唯一可在较短时间尺度上通过合理利用而进行适度调节的碳库,农田土壤有机碳高精度制图对进一步明析地理环境背景,提升区域土壤固碳潜力,促进碳交易、碳中和等具有重要的意义。本研究以广东省为研究区,在中大空间尺度区域综合特征分区的基础上,基于地理探测器确定农田土壤有机碳空间分异的变量结构,分区构建分层多元复合模型,根据208 503个土壤采样点数据编制研究区高精度农田土壤有机碳密度空间分布图。结果表明：耦合自然地理特征和社会经济特征,引入多距离空间聚类进行中大空间尺度综合特征分区,能够显著收敛样本离散程度,土壤有机碳样本标准偏差均值、方差均值较未分区前分别下降0.55、3.53,Moran''s I指数上升0.08。受自然环境与人为扰动双重影响,农田土壤有机碳空间变异的变量众多,且不同综合特征分区内变量结构差异较大,年均降水量、海拔高度、地形坡度等变量在不同特征分区的影响力存在显著差异,土地利用方式及土壤理化性质等变量对不同特征分区均存在较大的影响力。基于地理探测器构建的分层多元复合模型,较好地解决了中大尺度和复杂情景下土壤有机碳空间分异规律与空间突变的同步表达矛盾,抑制了多变量插值噪声增加,其综合精度较地理加权回归模型（GWRK）、径向基函数神经网络（RBFNN）和普通克里格（OK）分别提升6.45%、10.45%和7.50%。在大密度样本集支持下,综合区域综合特征分区、地理探测器、分层多元复合模型等技术手段编制的广东省高精度农田土壤有机碳空间分布图,预测结果准确,空间细节表达清晰,为编制大空间尺度的土壤有机碳分布图探索了有效路径。     

基于GWR模型的福建省绿色空间景观格局演变影响因素及其空间差异

由耕地、林地、草地、湿地及水域共同构成的绿色空间有利于提升城市生态环境,维护生物多样性和社会经济的可持续发展,理清福建省绿色空间的景观结构组成以及空间配置演变情况对构建生态屏障、打造全国生态示范省具有重要意义。以福建省绿色空间为对象,分析其景观格局在2000-2020年的演变,并采用地理加权回归（geographically weighted regression,GWR）构建回归模型,分析福建省绿色空间景观格局演变的影响因素及其空间差异性。结果表明:1)2000-2020年,整体绿色空间景观格局的时空变化特征较明显。福建省整体绿色空间破碎化程度上升,总体连通性降低和多样性降低。空间分布上,整体绿色格局破碎化、连通性和多样性变化随着空间位置不同而变化。2)GWR模型在空间位置层面对不同时期的绿色空间格局演变影响因素的解释优于普通最小二乘法（ordinary least squares,OLS）模型。GWR模型结果表明,社会经济影响因素对绿色空间景观格局破碎化、连通性、多样性的影响以负相关为主,且具有较显著的空间差异。自然因素中,地形、温度、降水对绿色空间景观格局的影响也具空间差异。分析揭示了福建省绿色空间景观格局的时空演变特征,并在空间层面上量化影响因素对绿色空间景观格局的影响特征,有助于进一步优化福建省绿色空间格局并构建福建省生态安全格局。     

鄱阳湖泗洲头湿地土壤粒度组成及其对有机碳的影响

为探究土壤质地对天然湿地土壤有机碳含量的影响，以鄱阳湖泗洲头湿地为研究对象，利用激光粒度分析仪测定苔草（Carex cinerascens）、南荻（Triarrhena lutarioriparia）、芦苇（Phragmites australis）、荻（Miscanthus sacchariflorus）和狗牙根（Cynodon dactylon）5种优势植被下的表层（0～20 cm）和下层（20～40 cm）土壤粒度组成，采用Folk-Ward公式计算土壤粒度参数，分析土壤粒度分布特征，利用结构方程模型（structural equation model,SEM）和Pearson相关性探讨土壤粒度组成与土壤有机碳的关系。结果表明，鄱阳湖泗洲头湿地土壤质地以粉黏土和砂壤土为主，分选性较差。粉黏土质地组成主要以粉粒（67.76%～79.28%）为主，平均粒径（Mz）为6.91Φ，粒度频率曲线为双峰或三峰分布；砂壤土质地组成主要以细砂（32.90%～56.55%）为主，Mz为3.00Φ，粒度频率曲线为单峰分布。粉黏土土壤有机碳含量为（10.52±3.86） g/kg，显著高于砂壤土土壤有...