基于特征空间的土壤含盐量的遥感反演

土壤表层含盐量的聚集是造成土壤盐渍化的主要原因，因此借助遥感手段及时、准确地对土壤含盐量进行研究有着重要的现实意义。以渭干河－库车河流域三角洲绿洲为研究区，采用2011年4月的Landsat卫星资料，利用改进型植被MSAVI和盐分指数（SI）构建土壤含盐量特征空间的遥感模型，并且通过2011年9月野外同步实测的地表0—10cm土壤含盐量进行相关性分析，R^2=0．8596，精度较好。这对干旱区绿洲农业的发展有着重要的现实意义。     

于田绿洲不同季节表层土壤盐渍化程度的空间变异特征

以于田绿洲为对象,运用地统计学和经典统计学的方法,结合实地野外考察数据,对研究区2012年春、夏两季表层土壤盐渍化程度的空间变异性进行分析。结果表明：(1) 对研究区24个样本点表层土壤含盐量进行描述性统计分析,得出5月和7月的表层土壤含盐量均值为18.2 g·kg^-1,判断于田绿洲土壤为重盐土类型。5月土壤含盐量变异系数为115.6%,7月为109.5%,都属于强空间变异性。(2) 由半方差函数分析得到研究区5月和7月的块金值和基台值之比均小于25%,判断表层土壤含盐量的空间分布表现为强相关性,且5月的理论模型拟合要优于7月的。(3) 对于田绿洲2012年土壤表层含盐量和地下水位埋深进行普通克里格插值看出,春季到夏季有相同的变化趋势,在绿洲内部,地下水位埋深较深,含盐量较低,土壤碱性小;而绿洲外围地区,地下水位埋深较浅,含盐量较高,相应的碱性较高。     

天山南坡土壤光谱特征曲线分析——以渭干河库车绿洲为例

土壤是所有生物赖以生存的重要资源之一。因此,对土壤的反射光谱曲线及其变化规律进行研究不仅在土地资源的遥感调查领域中有着重要的意义,而且对植被的调查、高光谱遥感地物光谱分析以及识别分析也有重要意义。通过测定不同含水量、不同质地,不同类型土壤以及不同含盐量土壤的反射光谱,分析土壤波谱特性曲线,研究土壤物理性质对土壤波谱曲线的影响;     

塔里木盆地北部典型绿洲土壤盐渍化类型

土壤盐渍化是影响区域生态环境稳定性以及制约农业生产发展的重要因素。以新疆典型盐渍化土壤—渭-库绿洲为研究靶区,采用传统统计学方法,利用研究区7次不同采样时间和空间的土壤含盐量、pH及盐基离子等野外调查数据,对研究区土壤酸碱度、盐渍化类型及程度进行了分级。结果表明:渭-库绿洲盐分有强烈表聚性,春季土壤含盐量大于秋季土壤含盐量,研究区盐渍化情况较严重,土壤含盐量往加重的方向发展;研究区土壤属于微碱性土,春季土壤碱化强于秋季;各层土壤盐渍化类型主要以氯化物-硫酸盐型盐渍土和硫酸盐渍土为主,土壤中的氯化物在土壤剖面中呈自上而下减少的趋势,而硫化物呈自上而下增多的趋势。     

于田绿洲土壤含盐量与地下水关系分析

在潜水蒸发强烈的干旱区,土壤含盐量与地下水埋深和矿化度有着密切的关系,确定地下水埋深和矿化度与土壤各土层含盐量的关系,有助于排水系统设计和地下水管理.根据于田绿洲实测土壤含盐量、地下水埋深及矿化度资料,分析了地下水埋深和矿化度对土壤含盐量的影响.研究结果表明,在干旱区土壤含盐量与地下水埋深和矿化度存在显著的指数相关关系,并建立了表层、20、40、60 cm土层土壤含盐量与地下水埋深和矿化度三者之间的经验公式.为盐渍化治理和地下水管理提供指导.     

新疆渭干河三角洲绿洲土壤盐渍化及影响因子特征分析

以典型干旱区新疆渭干河绿洲为例,分析了自然和人为影响因素对土壤含盐量状况的相对影响力及其变化特征。结果表明,耕地开发和对地表水资源的调节是研究区土壤含盐量最显著的影响因素,土壤含盐量各个影响因子的相对影响力差别较小,土壤盐渍化治理要注重它们的综合作用。在现代全球气候变化背景下研究区的气候特征向暖湿方向发展,有利于土地盐渍化的缓解。     

松嫩平原土地盐碱化研究

以空间热辐射反射测量仪(ASTER)影像为数据源,利用地理信息系统(GIS)分析方法,对松嫩平原土地盐碱化进行研究。首先对研究区进行野外采样,并在实验室化验土样含盐量;再利用6S模型对ASTER遥感影像进行大气校正,并将每个波段的反射率与采样点土壤含盐量进行单相关统计分析,以获得盐碱土在ASTER影像中的特征波段;为了提高与含盐量的相关性,文中将反射率进行多种数学变换,并与采样土壤的含盐量进行相关性统计分析;最后利用多元回归分析方法,建立土壤含盐量的回归分析模型,定量反演松嫩平原土壤的含盐量。结果表明:ASTER影像的反射率经过适当的数学变换可以有效提高与土壤含盐量的相关系数,所建立的多元回归模型判定系数R2=0.882,能够很好反演松嫩平原土壤盐分含量。     

营口地区公路路肩土壤含盐量的调查与分析

采用电导率法对营口地区距海边不同距离的公路路肩的3层土壤进行含盐量测定,并且运用SPSS对其内在规律进行研究。结果表明:48个样本点的192份土样的电导率值均小于2.0 ds/m,即该地区的公路路肩1 m深度内土壤属于非盐渍化土壤;公路路肩土壤总的含盐量跟距海边距离、海拔有较弱负相关,与边沟含盐量和地下水矿化度呈弱的正相关,与蒸降差在20 cm有一定的负相关关系;利用TM卫星遥感图像获得48个采样点距离海边距离,并进行路肩土壤和距海边距离相关性的研究,得到回归方程。     

基于NDVI估算植被体散射的土壤水分反演研究

[目的]为通过植被指数方法进行土壤水分估算和旱情监测提供依据。[方法]以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,雷达数据和光学遥感数据相结合,对干旱区绿洲进行土壤和植被水分信息的提取。[结果]在同期光学遥感影像数据提取叶面积指数基础上,利用简化的“MIMIcs模型”从雷达数据总的后向散射中去除植被的影响,建立土壤后向散射系数与土壤含水量之间的关系。[结论]主被动遥感数据结合在干旱区土壤水分反演时去除植被影响有较好的效果。     

秦王川南部表层土壤盐渍化特征及其与植被发育的关系

在对秦王川南部地区表层土壤含盐量分析的基础上,结合遥感数据提取的NDVI值,研究了该地区土壤盐分的特征及其与植被发育之间的关系.结果表明:研究区内1/3样点存在盐渍化现象(含盐量在2～4 dS/m),仅部分局部地区属于中度盐渍化(QW11含盐量为7.09 dS/m);土壤盐分含量总体上呈现出由北至南逐渐增大的趋势;在样...     

典型绿洲灌区棉田土壤盐分多光谱遥感反演与季节差异性研究

为探究区域尺度的土壤含盐量空间分布、季节性变化和年际变化特征，本研究以新疆第二师31团棉田为研究区，以2019年和2021年春、夏、秋季实测土壤含盐量和Landsat 8 OLI多光谱影像为基础，将波段组、盐分指数组、植被指数组和全变量组作为模型输入变量组，通过相关性分析优选特征光谱参量，采用极限学习机（Extreme Learning Machine，ELM）、支持向量机（SupportVector Machine，SVM）和BP神经网络（Back Propagation Neural Network，BPNN）构建基于各变量组的不同季节土壤盐分反演模型，通过实测数据评价精度筛选确定各季节最优模型，定量反演地表土壤含盐量。结果表明：研究区两年春、夏、秋季土壤含盐量总样本变异系数分别为 0.67、0.56、0.67，呈中等变异性；中度盐化土的光谱反射率高于轻度盐化土和非盐化土；基于全变量组的BPNN模型均为各季节最优的土壤盐分反演模型，精度由高到低依次为夏季>春季>秋季；两年各季节土壤含盐量由大到小顺序均为秋季>春季>夏季，说明灌排及农业耕作措施对土壤盐分动态变化影响较大；2019—2021年各季节土壤含盐量均有所减小，说明灌区灌排措施对盐碱地治理效果明显。研究表明，基于多光谱影像建立的机器学习模型可定量反演土壤含盐量，为南疆典型绿洲灌区棉田土壤盐渍化监测提供参考。     

以遥感和近感为基础的干旱区土壤盐渍化定量分析

本文以渭干河-库车河绿洲遥感影像和EM38表观电导率为主要数据源,采用决策树分类法对农用地进行提取,并对图像光谱特征、电磁感获取的表观电导率与土壤盐分含量之间的关系展开定量分析,构建完善的土壤盐分反演模型。结果表明,遥感与近感结合可以较好的进行土壤盐分定量反演。     

菌草“绿洲一号”根际土壤中优势菌株的筛选与菌落PCR鉴定

【目的】进一步研究菌草“绿洲一号”根际土壤中的微生物群落组成情况,以期筛选出其根际土壤中的有重要生态价值的优势菌株。【方法】通过对种植了菌草“绿洲一号”和未种植菌草“绿洲一号”的盐碱地分别进行土壤取样,运用16sDNA高通量测序对其进行微生物种群测序,明确两者之间的微生物种群差异,从而筛选出菌草“绿洲一号”根际土壤中的优势菌株,对有重要生态价值的优势菌群进行分离培养及菌落PCR鉴定。【结果】实验地段中的土壤微生物种群丰度要远远高于空白地段,同时实验地段中的土壤微生物种群结构组成相较于空白地段也具有明显变化,菌草“绿洲一号”根际土壤中有重要生态价值的优势菌株为酸杆菌和鞘氨醇单胞菌。对其进行分离培养之后,菌落PCR鉴定表明优势菌株被成功分离培养。【结论】本文通过对菌草“绿洲一号”根际土壤中具有重要生态价值的优势菌株进行筛选培养,为利用菌草“绿洲一号”改良盐碱土壤提供理论依据具有重要的指导意义。     

新疆开都河流域下游绿洲盐渍化土壤特征

[目的]探究新疆开都河流域下游绿洲盐渍化土壤特征。[方法]采用传统统计学方法,分析开都河流域下游绿洲的土壤含盐量及主要盐基离子的特征值。[结果]研究区0~10 cm土层土壤属于重度盐渍化土壤,10~30和30~50 cm土层土壤属于中度盐渍化土壤,土壤盐分具有一定的表聚性。各层的盐渍化类型主要是以氯化物-硫酸盐型盐渍化土为主,其次是硫酸盐渍土,其他类型盐渍土比例极小。不同采样深度内,各层盐基离子含量呈自上而下变小趋势。[结论]该研究可为精细农业研究提供基础数据。     

基于高光谱数据的土壤含盐量BP神经网络模型研究

运用Hyperion数据,以黑龙江省大庆市某一实验区为例,进行了对土壤含盐量的定量研究,将BP神经网络模型(Back Propagation Network)应用到高光谱数据对研究地区土壤含盐量的反演中。通过对隐含层的传递函数、输出层的传递函数、训练算法的优化组合以及最适合隐层节点数量,得到最优的BP神经网络模型,实现了土壤含盐量的反演。对高光谱数据反演土壤含盐量采用BP神经网络具有一定的指导意义。     

大田条件下小麦拔节期对土壤含盐量耐受阈值的研究

在大田条件下对10个品种拔节期对土壤含盐量的的耐受情况进行研究,结果表明,小麦在拔节期,不同品种能耐受的土壤含盐量不同,德抗961的耐盐性最强,达到2.63‰,其次是济南18和山融3号,分别为2.32‰和2.24‰,其他品种都在2.0‰左右;土壤含盐量在2.0‰以下时,绝大多数品种都能正常生长,当土壤含盐量超过2.5‰时,发生品种耐盐和不耐盐的生长表现分化,2.5‰土壤含盐量可作为鉴定小麦抗盐性的临界点。筛选耐盐小麦品种和鉴定品种的耐盐性,应以植株生长受到明显抑制点的土壤含盐量为标准,而不是以死苗点土壤含盐量或正常生长点的土壤含盐量为标准;植株受到明显抑制点的土壤含盐量是品种耐盐性的下限,死苗点土壤含盐量是耐盐性的上限。     

新疆绿洲棉花长期连作对土壤理化性状与土壤酶活性的影响

 【目的】评价棉花长期连作对土壤理化和生物性状的影响。【方法】利用棉花长期连作定点微区试验,研究不同连作年限棉田土壤物理、化学性状和土壤酶活性动态变化。【结果】随着连作年限增加,棉田土壤容重下降,连作5、10、15和20年土壤有机质含量分别比种植1年的增加10.56%、18.09%、37.34%和55.64%,土壤含盐量呈上升趋势,连作5、10、15和20年含盐量分别是连作1年的122%、132%、124%和146%。随着连作年限增加土壤碱解氮含量增加,土壤有效钾含量呈下降的趋势,连作10、15和20年的土壤有效钾含量分别是连作1年的60.4%、35.9%和39.8%;有效磷含量在连作5年达到最大值,比连作1年增加25.2%,随后开始下降,连作10、15和20年之间变化幅度较小。土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶和中性磷酸酶活性随着连作年限增加呈先下降后上升趋势,连作5年和10年土壤酶活性降低,连作10年以后又升高,土壤过氧化物酶活性随着连作时间延长而增加。【结论】在新疆绿洲棉区,棉花长期连作和秸秆还田后,土壤物理性状改善,土壤含盐量逐渐增加,有次生盐渍化倾向,土壤中氮、磷、钾比例失调。棉花连作5～10年,土壤酶活性较低,连作障碍较明显。     

土壤电导率的快速测量(EM38)与数据的研究应用

土壤是构成生态系统的一个基本要素之一,是人类赖以生存的物质基础。对土壤环境监测分析至关重要,在土壤分析中含盐量是一个重要的综合指标。而土壤电导率是以数字形式表示土壤溶液的导电能力,反映了土壤的水盐状况。利用大地电导率仪在野外原位测定土壤电磁感应电导率,是一种快速简便测定土壤含盐量的新方法。介绍了EM38大地电导仪的原理及使用,并根据国内外研究进展,对EM38大地电导仪测得土壤电导率数据的研究应用进行了概括,并对其在未来研究中的应用进行了展望。     

基于BP神经网络GPR反演滨海盐渍土含盐量模型构建

滨海盐渍土水盐含量较高,水盐运移规律显著,利用探地雷达(GPR)反演土壤含盐量具有重要意义。针对目前GPR反演土壤含盐量模型多为内陆盐渍土单一影响因素模型现状,本研究采用BP神经网络方法,探究GPR信号的土壤介电常数、土壤层次振幅比与土壤含盐量之间的非线性关系,并以Matlab为平台,采用自编程序对实验数据进行网络学习和仿真,构建了多重GPR信号反演的土壤含盐量模型。模型输出准确率达到86.53%,表明该模型可以预测滨海盐渍土含盐量。     

土壤含盐量BP神经网络反演模型

运用Hyperion数据,以黑龙江省大庆市某一实验区为例,通过对图像预处理、特征提取、土壤含盐量、波段与土壤含盐量的相关性分析,建立BP神经网络模型(Back Propagation Network)、经验统计模型等进行研究,并开展了对土壤含盐量的定量提取研究,探讨Hyperion数据反演土壤含盐量的方法.结果表明:与传统的经验统计模型相比,BP神经网络模型具有不可比拟的优越性;同时,Hyperion数据为建立土壤含盐量模型提供了高维的输入样本,大大提高了反演的精度;土壤含盐量的反演模型的研究还有待于进一步深入.