土壤盐分遥感监测研究进展

采用遥感技术监测土壤盐分是获取土壤盐渍化程度的一个重要手段。本文综述了土壤盐分遥感监测中光谱特征指标选择、反演方法和反演模型适用性等方面的研究进展。研究指出,随着空间信息技术的迅速发展,遥感技术在土壤盐分预测中应用前景广阔。土壤盐分遥感反演模型对土地覆盖/利用模式、土壤湿度、地下水埋深、土壤类型的适用性,光谱特征指标的选择,遥感和电磁感应技术相结合,国家甚至全球尺度监测模型的建立将是土壤盐分监测今后的发展研究方向。     

滨海盐渍区土壤盐分遥感反演及动态监测

为探索快速提取滨海盐渍土信息的有效方法,实现对滨海盐渍区土壤盐分含量变化趋势的分析,本研究以黄河三角洲垦利区作为研究区,采用野外实测土壤盐分数据与遥感影像相结合的方法,通过土壤盐分敏感波段和光谱参量的筛选,构建土壤盐分估测模型;优选出最佳模型用于反演,并结合土壤盐分含量指数、土壤盐分动态度和重心向量模型3个指标对研究区土壤盐分含量动态变化进行统计和分析。结果显示：土壤盐分的敏感波段为绿光、红光和近红外波段;波段组合可以提高其与盐分的相关性,运用敏感波段与波段组合相结合的方法建模更优;土壤盐分最佳估测模型为：Y=-6.94-281.762Bnir+60.625Bg×Br+1 178.14Bg×Bnir-152.396Br×Bnir-1 495.491Bg×Br×Bnir,建模精度和验证精度分别为0.878和0.854,说明模型拟合度好,预测能力强,具有可行性。2001-2005年、2005-2009年和2009-2015年3个时段,研究区土壤盐渍化程度的变化趋势表现为加重-减轻-减轻趋势,盐化重心总体向东部沿海方向迁移,各时段土壤盐渍化变化程度较高。本研究提出了利用卫星遥感影像对土壤盐分含量进行预测和动态监测的快捷方法,对滨海盐渍土地资源的利用管理有积极意义。     

大棚土壤浸提液电导率与盐分关系的研究

采集具有次生盐渍化特征的大棚土壤,对土壤浸提液电导率和盐分化学性质进行相关性分析.结果表明,土壤浸提液总盐含量(SSC)、Cl-和Ca2 是影响土壤浸提液电导率的主要因素,NO-3、K和Na 对土壤浸提液电导率直接效应并不明显,而主要通过其它各化学性质要素的影响产生间接效应,使其与土壤浸提液电导率间仍有较大的相关系数;土壤浸提液离子强度与其电导率亦显著相关,并可表示为I=0.017 6EC.     

基于组合模型的玛纳斯河流域农田土壤盐分反演

盐渍化是影响土壤质量和作物生长的重要因素之一,利用遥感技术大面积获取土壤盐分信息具有重大意义。以新疆玛纳斯河流域农田为研究对象,将偏最小二乘回归模型(PLSR)和BP神经网络模型(BPNN)相结合,构建组合模型来反演土壤盐渍化状况。结果表明,与土壤盐分相关性较高且具有代表性的遥感指数为归-化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)和土壤调整植被指数(SAVI),其相关性系数分别为-0.746、-0.663和-0.733。单项预测模型中偏最小二乘回归模型的预测精度最高,其决定系数(R²)为0.759,均方根误差(RMSE)为3.159。组合模型R²为0.797,RMSE为3.611,其验证精度较单项预测模型有所提高,较PLSR模型提高了0.038,较BPNN提高了0.094。组合模型可更准确地预测出玛纳斯河流域农田土壤盐分空间分布状况。玛纳斯河流域农田土壤盐渍化以轻度和中度盐渍化为主,所占比例达到35.34%和25.66%,与实测结果一致。组合模型较单项模型可以获得更准确的土壤盐分空间分布状况,为新疆玛纳斯河流域农田土壤盐渍化治理和土地资源...     

基于不同建模方法的土壤pH值无人机遥感影像反演

土壤pH值是土壤形成过程和熟化陪肥过程的一个指标。为了实现对农田土壤酸碱度状况的量化判别,提高模型预测精度,以江苏省南京市江宁区淳化街道农田土壤pH值为研究对象,采用棋盘式布点法选取60个点位进行土壤pH值测定,采用无人机搭载多光谱传感器获取土壤光谱信息,分别建立多元逐步线性回归（MLSR）、BP神经网络（BPNN）、LASSO回归模型,并采用R²、RMSE、VIF指标评价3种模型精度。结果表明,LASSO回归方法较其他回归方法在多光谱与土壤pH值反演中表现较好,R²=0.618,RMSE=0.430,可以平衡MLSR的共线性问题以及BPNN样本容量较少、验证集精度较差等问题。采用LASSO回归模型进行反演及分类制图,发现研究区内92.6%的土壤呈中性,以期为无人机多光谱反演土壤pH值提供理论参考。     

Cat No 5500盐分传感器测定土壤盐分的研究

对ＣａｔＮｏ５５００盐分传感器测定范围、平衡时间、土壤含水量下限等基本性能进行了研究和检验，并利用其测定了人工盐土和自然盐土的含盐量。结果表明，利用ＣａｔＮｏ５５００盐分传感器测定土壤盐分含量是可靠的     

基于遥感影像数据的土壤制图研究进展

【目的】 数字土壤制图成本低、精度高,是刻画土壤环境变量的新技术和新工具,遥感技术在数字土壤制图业务化应用中发挥了重要作用,但是还存在诸多问题和不确定性。文章总结相关研究进展,以期为基于遥感影像数据的土壤数字制图提供有益参考。【方法】 梳理遥感技术在土壤类型与属性制图研究中的进展情况并进行总结展望,以期更好地发挥高空间、时间、光谱分辨率遥感数据在土壤数字制图方面的作用,为研发新模型、提高土壤制图模型精度提供信息支撑,为第三次全国土壤普查数字土壤制图提供有益参考。【结果】 遥感数据的特征与土壤发生学理论契合并推动了土壤制图的发展,但是,基于遥感的土壤制图技术在快速土壤环境变量因子提取、自适应制图指标筛选、满足多层级制图需求的土壤推测制图模型构建等方面还需要进一步深入探讨。【结论】 为了实现土壤类型与属性制图的业务化、流程化和自动化,未来的研究应该着眼于从“环境变量分析—评价指标体系筛选—预测模型构建”一体化解决方案入手,探讨如何融合多种遥感载荷、综合运用新型模型,以提高数字土壤制图的精度,为农业生产和土地资源管理提供更为精准的信息支撑。     

基于高光谱特征参数优选的土壤盐分含量建模及其验证

目的 研究不同维度光谱变换下土壤盐分反演模型及其验证。方法 以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区,面向ASD高光谱数据,利用17种一维数学变换光谱和3种二维变换光谱指数,分别与实测土壤盐分进行相关分析,得到0.01显著性检验水平下初步优选的光谱特征参数,基于VIP准则选入最佳自变量实现PLSR模型构建,进行精度验证。结果 研究区干季土壤平均反射率随含盐量的增加而高于湿季土壤平均反射率,尤其体现在590、800、1 810、2 150 nm处;17种一维单波段光谱变换中,对数倒数的一阶微分(1/lgR)变换与土壤盐分含量相关性最好,峰值敏感波段为1 083 nm,相关系数绝对值|r|最高达0.63;3种二维两波段光谱变换中,归一化光谱指数NDSI(R_{1 780},R_{1 742})与土壤盐分含量相关性最好,相关分析决定系数R ²最大值为0.57;基于特征归一化光谱指数结合VIP准则进行自变量筛选的PLSR估算模型效果最佳,土壤盐分建模集和验证集的决定系数 {R_{\mathrm{V}}}^2 达0.77,均方根误差RMSEV为0.64 g/kg,相对分析误差RPD为2.11。 结论 利用归一化光谱指数NDSI建立PLSR高光谱模型可有效地对研究区土壤盐分进行定量估算。     

基于遥感影像的新疆玛纳斯河流域土壤盐渍化分类

【目的】研究新疆玛纳斯河流域盐渍化严重程度及分布情况,为治理土壤盐渍化提供参考。【方法】采用2007-08-19的玛纳斯河流域Landsat TM影像图,通过主成分分析选出典型波段,计算归一化植被指数和归一化差异水体指数,并结合近红外波段进行决策树分类,获取不同程度盐渍化土壤的分布情况。【结果】根据归一化植被指数、归一化差异水体指数、近红外波段及第3主成分,构建了玛纳斯河流域土壤盐渍化决策树分类流程,分类结果显示:玛纳斯河流域各个灌区都有不同程度的土壤盐渍化,其中重度盐渍化土壤主要分布在安集海灌区、132团灌区及玛纳斯河流域附近,约占玛纳斯河流域耕地面积的0.5%;轻中度盐渍化土壤主要分布在绿洲与沙漠过渡区、莫索湾灌区、136团灌区、石河子灌区、121团灌区以及重度盐渍化土壤周围,约占耕地面积的28%。地下水位埋深较浅的区域盐渍化程度严重。【结论】利用决策树分类法,通过内陆河小流域的遥感影像进行土壤盐渍化分类具有一定的可行性。     

基于IRS-P6遥感影像的洪湖市中稻估产研究

洪湖市地处江汉平原,是湖北省重要的商品粮基地,在当地的农作物种植中,中稻种植面积最大,因此对洪湖市的中稻估产研究有着重要的意义。利用2012年7月的洪湖市IRS-P6遥感影像获取的NDVI、RVI、近红外波段数据,结合在洪湖市的燕窝团结村、丰乐村、戴家场柴林村、汊河西池、龙口月华村几个中稻重要产区建立的33个野外样方采样点,建立线性、对数、二次、三次、复合、幂、S型、增长、指数九种回归模型,通过分析比较各种方程的精确度,得出最佳的中稻估产模型。     

崇明东滩湿地土壤生物活性差异性及环境效应分析

为了解不同类型滩涂湿地土壤生物活性和生态环境效应,以及不同农业利用模式对围垦滩涂土壤肥力和生物活性的影响,在崇明东滩选取堤内为不同农业利用模式、堤外为不同类型湿地的3个实验样区.分别采取湿地土壤样品,测定土壤中微生物量、有机质含量、土壤酶活性,分析不同类型土壤的生物活性和生态环境效应.结果表明,3类堤外湿地土壤中,沙质型的芦苇湿地土壤(A区)有利于微生物的呼吸、代谢与繁殖,具有较高的有机污染物净化能力.而粘土型的芦苇,米草混合湿地土壤通过微生物呼吸作用降解有机物的能力较弱,但是具有较高的碳积能力以及氮磷等农业污染物的转化、吸收能力.堤内通过框围养鱼、水稻耕种以及果蔬种植等程序式农业利用模式,围垦滩涂土壤<巴力和生物活性可以得到逐步提高.同时在上述各农业利用阶段町分别获得经济效益,是一种值得提倡的湿地利用方式.     

崇明东滩湿地土壤有机碳空间分异特征及影响因素

为了解不同类型湿地土壤有机碳含量的空间分异特征,以长江口崇明东滩不同植被类型和冲淤性质的湿地土壤为研究对象,测定3种土壤中有机碳含量、微生物量、以及与碳代谢相关的土壤酶活性,分析不同类型湿地土壤有机碳含量的空间变异特征,并对其影响因素进行了讨论.结果表明,不同类型湿地土壤的有机碳含量在不同潮间的变化趋势基本一致,呈现出高潮滩>中潮滩>低潮滩>光滩,即高潮滩具有较强的有机碳汇聚能力.3种不同类型湿地土壤有机碳含量的空间变异性较大,其特征表现为:芦苇型沙质土-A区[(4.34±1.30)g·kg-1]<芦苇/互花米草混合型粘质土-B区[(7.35±1.63)g·kg-1]<芦苇/互花米草型粘质土-C区[(9.17±1.18)g·kg-1],A区有机碳含量空间变异系数最大为52%,C区最小为22%,而且有机碳空间分异受湿地土壤微生物数量、酶活性以及土壤含水、含盐量的影响.芦苇型沙质土-A区有利于微生物的呼吸、代谢与繁殖,具有较高的有机碳代谢能力,而芦苇/互花米草型粘质土-C区则更有利于有机碳的保留.研究结果用于阐明不同类型湿地土壤的有机碳保留能力,进而为湿地的管理与优化提供理论基础和决策依据.     

崇明东滩湿地植被分布对沉积物暗碳固定的影响

研究河口湿地暗碳固定对于全面认识和科学评估河口湿地碳汇潜力具有重要科学意义。以崇明东滩作为典型研究区域,利用₁₄^C同位素标记技术并结合分子生物学研究方法,研究不同湿地植被分布对沉积物暗碳固定的影响及其关键环境控制因子。结果表明：1)崇明东滩湿地光滩、芦苇、互花米草区域沉积物的年平均暗碳固定速率分别为1.27±0.66、0.88±0.40、1.37±0.63 mmol m_-2 ^d_-1^;2)河口湿地沉积物暗碳固定具有显著的季节差异,其中夏季沉积物DCF速率显著上升,但极端高温对暗碳固定具有一定抑制作用;3)互花米草促进了沉积物中的暗碳固定,而芦苇区沉积物DCF速率则相对光滩有所降低;4)不同植被通过调节NH₄₊^、Fe₃₊^、S_2-^{以及关键功能基因}(cbbL、cbbM)丰度进而影响沉积物中的暗碳固定。研究结果为准确评估河口湿地碳汇潜力及影响机制提供理论借鉴与数据参考。     

两种基于芦苇秸秆还田的改良措施对崇明东滩围垦土壤理化性质和微生物呼吸的影响

在崇明东滩湿地公园设置了3块实验田,研究基于芦苇直接还田(处理Ⅰ)和堆肥后还田(处理Ⅱ)的处理措施对盐碱土壤的改良效应以及对土壤微生物呼吸和植物生长的影响,并通过主成分分析法评价仅考虑传统土壤肥力指标及加和了土壤微生物呼吸和植物生物量等碳收支指标的土壤综合改良效应.结果表明,两种模式都能显著提高土壤的养分.总氮、总磷和总钾均显著高于对照(P＜0.05),有机质较对照分别提高10.8%(P=0.053)和10.9%(P=0.052);地上生物量为对照的344%(P=0.000)和167%(P=0.000),但土壤微生物呼吸仅分别较对照提高14%(P=0.085)和43%(P=0.001).主成分分析结果显示仅考虑传统的土壤肥力指标,对照、处理Ⅰ、处理Ⅱ的综合得分分别为-0.641、0.260、0.381,加和土壤微生物呼吸与植物生物量后综合主成分得分为-1.011、0.644、0.367.这表明按传统评价指标,处理Ⅱ是较好的改良模式,但加和了土壤微生物呼吸与植物固碳量等碳收支指标后,处理Ⅰ得分高于处理Ⅱ,因此这是一种相对低碳化的改良模式.     

崇明东滩互花米草生态控制的施工技术及效果

治理和控制外来物种互花米草对维护崇明东滩自然保护区生物多样性具有十分重要的意义和必要性。本文在以往大量理论研究的基础上,结合项目现场施工实际,阐述带水刈割施工技术、化学药剂治理施工技术、粉碎发酵治理施工技术的实施要点,并对现场条件、适用范围、治理效果、治理成本及推广价值进行综合比较分析。结果表明,带水刈割技术能长期有效地清除互花米草,施工现场条件要求较低,是大面积治理时最有效的技术手段,可作为主要的互花米草清除施工措施进行推广。     

崇明东滩抛荒鱼塘的自然演替过程对水鸟群落的影响

人工湿地抛荒的现象普遍存在,但针对抛荒后的自然演替过程对水鸟群落影响的研究较少。于2007、2008、2011年对崇明东滩自然抛荒的人工鱼塘水鸟群落展开调查,探究抛荒后的自然演替过程对水鸟群落结构及不同水鸟类群的影响。3a累计观察到水鸟59种12819只,隶属6目12科。其中抛荒前最多,共53种11001只;抛荒第1年22种1673只;抛荒第4年最少,9种145只。鱼塘抛荒后水鸟种类和数量下降剧烈,物种多样性先上升再下降,均匀度逐年上升,优势度先下降再上升。方差分析结果表明,5个群落特征都存在极显著年度差异(P₁<0.01; P₂<0.01; P₃<0.01; P₄=0.003; P₅<0.01)。非参数检验结果表明,不同类群水鸟的种类和数量逐年下降趋势明显,且年际差异极显著。即抛荒后的自然演替过程对水鸟群落产生了不利影响。建议采取人工管理措施防止旱化,增加环境异质性,恢复水鸟群落多样性。     

基于遥感技术的山阴县盐碱地动态变化监测

朔州平原区土壤盐碱化严重制约着当地农业的可持续发展,及时掌握盐碱地状况对于盐碱地改良和经济发展是非常必要的。在GIS,RS技术的支撑下,基于ENVI 4.7和ArcGIS 10.0平台,以地形图、土地利用现状图和2000年(ETM+)、2006年(TM)和2009年(TM)三景Landsat卫星影像为数据源,对山阴县10 a来盐碱地数量的动态变化进行了监测。结果表明,研究区内2000—2009年盐碱地面积呈不断减少的趋势。     

滨海盐碱地微区改土系统刍议

针对滨海盐碱地地下水埋深浅、矿化度高,以及当前盐碱地绿化中广泛存在的客土费用高、破坏农田、土壤返盐性大等问题,提出了用塑料膜阻断土壤水盐运移,形成滨海盐碱地微区改土系统。该系统是一个相对独立封闭、有完整排水的系统,其规模可大可小,可灵活地进行建设和管理;不需要客土,少用或不用客水,可依靠自然降水进行脱盐和农业生产;排水量和排水费用极小;利用系统非耕作区地面高于耕作区地面的微地形,加蓄水池调节,可实现雨水资源的高效利用。初步分析表明,用于盐碱地绿化,其造价不足现有方法的1／3,用于设施农业种植,一年可收回成本。该系统是一些较为成熟技术的集成,技术上可行,具有广泛的应用前景。     

东营市滨海盐碱地生态造林模型幼林摸底调查

[目的]探索东营滨海盐碱地造林技术,对滨海盐碱地生态造林模型进行研究。[方法]共设计5个造林模型,于2010~2013年在东营市河口区、垦利县和利津县进行分年度造林,造林结束后,按造林模型、造林年度,分乡镇对幼林进行全面调查。[结果]5个造林模型下幼林质量达一类林要求比例均高于90.0%(除2013年垦利试验点发生涝灾以外),其中,模型1一类林比例达100%,模型4较低,也达94.0%以上;分乡镇统计结果显示,河口区各乡镇造林幼林一类林达标率达100%,利津县最低,各乡镇造林幼林一类林平均达标率为92.9%;分年度统计结果显示,一类林达标率均高于90.0%,2013年由于发生洪涝灾害,一类林达标率最低,为93.9%。[结论]5个造林模型均适用于东营滨海盐碱地造林。     

生物竹炭改良崇明滩涂盐渍化土壤的试验研究

采用小白菜温室盆栽试验方法,研究了生物竹炭对盐渍化土壤的修复和对小白菜生长及其品质的影响。试验共设4个处理:对照、有机肥、生物竹炭、有机肥+生物竹炭。结果表明:生物竹炭有效降低了土壤的电导率,有机肥显著提高了土壤的电导率,生物竹炭与有机肥配施对土壤电导率无影响;生物竹炭使土壤中的总碳、有机质提高,促进了有效磷、速效钾的释放,降低了土壤总可溶性氮的含量,尤其使铵态氮、硝态氮含量显著降低,但土壤酸碱性和含水率无明显变化;生物竹炭处理显著提高了小白菜的株高、生物量和可溶性糖含量,降低了可食用部分的硝酸盐含量。盆栽试验结果显示,生物竹炭具有改良盐渍化土壤、促进小白菜产量增加和品质提高的作用。