高光谱遥感土壤质量信息监测研究进展

高光谱遥感具有波段多且光谱连续等特点,在土壤质量信息的监测方面,利用高光谱遥感数据,能够实现对土壤特性的定量分析.总结了利用高光谱遥感技术获取土壤质量信息的方式和特点,以及影响土壤光谱反射特性的主要因素,回顾了国内外基于遥感的土壤质量信息提取的定量研究,并对研究中的问题进行了分析和展望.     

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;     

人工合成氧化铁矿物对土壤光谱特性的影响

通过化学合成和去除技术与光谱测定技术,研究了人工合成氧化铁矿物对土壤的反射光谱特性的影响,结果表明,添加人工合成针铁矿后土壤的光谱反射曲线在350~600 nm和840~1100 nm波段有明显的吸收谷,含不同比例人工合成针铁矿的土壤光谱反射率之差的最大值出现在418 nm处,另外在932 nm处也有一个比较大的差值。添加人工合成水铁矿后土壤的光谱反射曲线在450~720 nm和860~1400 nm波段有明显的吸收谷,另外在1900 nm处也有较明显的差异,含不同比例人工合成水铁矿的土壤光谱反射率之差的最大值出现在551 nm处,另外在946 nm处和1900 nm处也有比较大的差值。添加人工合成赤铁矿后土壤的光谱反射曲线在450~720 nm和860~1400 nm波段有明显的吸收谷,含不同比例人工合成赤铁矿的土壤光谱反射率之差的最大值出现在517 nm处,另外在916 nm处也有比较大的差值。     

基于人工神经网络模型的土壤分类方法

土地是人类赖以生存的自然资源,随着土地管理、精准农业的迅速发展,对土壤制图的精度提出了更高要求,利用高光谱遥感技术可以很好地解决这一问题,土壤反射光谱数据能够很好地反映不同土壤之间的差异。本文利用松嫩平原148个土壤样本的反射光谱数据,对反射光谱数据进行去包络线处理,提取特征参数,将特征参数带入人工神经网络模型,最终得到了良好的土壤分类精度,有助于加快土壤制图进程。     

长江口潮滩地带典型盐沼植被光谱特征分析

以长江口典型盐沼植被为研究对象,考虑不同盐沼植被类型、盖度、土壤类型、土壤湿度以及高中低潮滩地形分布因素,分别在崇明东滩国家级自然保护区、崇明北湖边滩、南汇边滩设置光谱测量样带和样方,使用ASD光谱仪进行现场光谱测量,分析不同植被盖度、土壤下垫面、潮位条件下典型盐沼植被的光谱特征反射曲线。研究结果表明:同一类型盐沼植被的光谱反射率差异是由植被盖度和下垫面共同导致的。在相同土壤背景下,光谱反射率与植被盖度在可见光波段相关系数接近-1.00,呈负相关,在近红外波段相关系数接近0.99,呈正相关。不同潮滩土壤背景,盐沼植被光谱反射率有明显差异。在可见光波段,土壤下垫面对植被光谱反射率影响较大,而在近红外波段的影响则较小。植被盖度越小,其反射光谱受土壤下垫面影响越大。盐沼植被与潮位的相关系数最大可达0.97,低潮位时植被反射光谱高于无潮汐时的光谱,且呈现随潮位升高反射率增大的趋势;当潮位上涨到一定高度,植被反射光谱低于无潮汐时的光谱,且呈现随潮位的升高而下降的趋势。     

高光谱遥感技术在土壤研究应用中的进展

土壤反射光谱的特性和土壤物理性质之间的关系,为遥感技术在土壤中应用奠定了坚实的物理基础。此外,高光谱遥感技术的迅猛发展为快速、高效提取土壤信息提供了科学的技术手段。针对高光谱在土壤中的应用情况,首先对高光谱遥感的发展历程、特点以及优势进行总结阐述,然后分别总结高光谱遥感在土壤有机质、含水量、重金属及土壤质地等方面中的应用现状,并对其研究方法进行总结分析,最后探讨高光谱遥感技术在土壤研究应用中在研究方法和时间、空间尺度上的不足以及今后高光谱遥感在土壤研究中的发展方向。     

土壤有机质的光谱反射特性研究进展

综述了土壤光谱反射率与SOM含量的相关性、土壤有机质不同组分的光谱反射特性及土壤有机质含量高光谱预测研究,分析了该研究目前存在的问题,重点提出了基于多种土壤建市的SOM含量评价模型的不足,指出了基于土种建立SOM评价模型的发展方向,并展望了利用高光谱技术削释SOM的光谱规律及预测SOM含量的发展前景.     

土壤含水量、容重、光谱反射率之间相伴变化关系研究

[目的]研究土壤含水量变化对容重变化的定量化影响及其与光谱反射率的关系,构建相关模型,为近红外线光谱连续准确监测土壤含水量提供科学依据。[方法]以湖北省黄棕壤、水稻土、潮土为供试土壤,用环刀采样,在土壤脱水干燥过程中,用微型光纤光谱反射仪等连续同步测定土壤质量含水量、容重、土壤体积含水量和光谱反射率的变化。[结果]探讨了土壤含水量～容重变化的关系及相关模型,构建了反映土壤容重变化的土壤体积含水量与土壤光谱反射率的指数关系模型。[结论]所建模型拟合效果好,物理意义明确,形式简单,变量关系清晰。     

粒径对土壤光谱特性的影响

土壤粒径是影响土壤光谱的重要因素之一。为了探究土壤粒径与土壤光谱的关系,以山西省闻喜县的冬小麦麦田土壤为研究对象,分别获取7个土壤粒径(2,1,0.5,0.25,0.154,0.125,0.074 mm)及相应的土壤光谱,通过分析不同粒径条件下土壤光谱反射率、土壤粒径与土壤光谱的相关性,研究土壤粒径对土壤光谱的影响及土壤光谱与粒径的响应关系。结果表明,不同土壤粒径大小对土壤的光谱曲线的形状以及光谱特征位置没有明显的影响,但是随着土壤粒径的减小,土壤光谱反射率呈现不同幅度的升高;分析不同土壤粒径光谱反射率的平均变化率可知,小于0.154 mm的土壤粒径对土壤光谱反射率的影响最大,位于近红外波段区域;相关性结果表明,土壤粒径和光谱反射率之间具有较好的相关性,在波段2 100 nm附近的相关性达到最大,相关系数可达-0.74,表明该波段与土壤粒径具有重要的相关关系。研究结果可为光谱技术应用于土壤生理生化指标的定量分析提供一定的理论参考和实践探索。     

长春市主要土壤类型光谱特性的研究

对长春地区１５个主要土壤类型的样本进行了光谱测试分析,探讨了土壤反射光谱特征与土壤水分,土壤有机质,土壤质地,土壤结构的关系,为遥感图像的解译提供依据。     

环境条件对油菜品质的调控研究

油菜的品质除受基因型控制外,环境因素对其影响也很大。综合了国内外大量的研究结果,论述了主要环境条件对油菜品质的影响,以期为油菜品质调控研究提供一些参考。主要包括:(1)生态因素对油菜主要品质的影响;(2)土壤因素与矿质营养对油菜主要品质的影响;(3)主要农艺措施对油菜主要品质的影响;(4)环境因素与油菜籽粒色泽的关系。     

利用生命周期评价法评价农作物秸秆人造板的环境特性

为了全面了解和评价农作物秸秆人造板的环境特性,利用生命周期评价法对农作物秸秆人造板全生命周期的环境特性进行了定性评价,并与木质人造板的环境特性进行了对比分析。结果表明,现阶段利用农作物秸秆生产人造板可有效地保护土地资源和林地资源,有利于固碳,减少二氧化碳的排放量。就农作物秸秆人造板生产线的建设、管理和经营提出了几点建议,使农作物秸秆人造板生产能够更适应人造板工业的发展需求。 图1表1参16     

蔓越莓引种栽培的环境因素研究

介绍了蔓越莓小浆果栽培所需要的环境条件,包括需冷量、抗寒性与冻害、霜害、光周期、光照强度、水分、土壤类型和结构、土壤pH、土壤无机营养、土壤有机质、土壤通气状况、土壤水分、菌根等。并通过具体的数据和北美原产地栽培经验,提出了栽培环境调控措施。     

外来入侵种植物学性状和环境因子间关系的典范对应分析

    在浙江金华市郊的不同生境中设立73个样地,通过调查计测样地中外来杂草的生态重要值和34个植物学性状,以及样地中的12个环境因子,分别建立样地-杂草重要值、样地-环境因子和样地-植物学性状3个数据矩阵,应用PC-ORD4.0软件中的典范对应分析模块,探讨杂草分布与环境因子、植物学性状与环境因子间的关系.结果表明:(1)在73个样地中的69个样地被发现有外来杂草分布,共计有32种;(2)典范对应分析表明,土壤水分含量、含沙量、坡度、林冠层郁闭度、土壤翻耕程度、放牧程度、离住宅区距离、建筑程度和交通频度是影响外来杂草分布的主要环境因子;(3)在土壤含水量相对较高的区域,外来杂草多数具有营养繁殖能力、多年生、无地上茎、有根状茎、两侧对称花等植物学性状;(4)在林地中的外来杂草,多数为两年生或具有根状茎、攀缘茎、有棘刺、有毒、叶片较厚等特点;(5)在经常翻耕的土壤中,外来杂草多数为一年生,果实类型多为角果、坚果、胞果等;(6)在住宅周围和交通频繁地段,外来杂草有毒的比例高,种子大、胞果比例较高.     

四川紫色土的酸化及其生态效应

四川盆地内丘陵区紫色土的酸化，主要由城市工矿环境污染与坡麓局部水分过度集中和持续淋溶造成。土壤酸化后养分多贫乏，并伴有金属的活化与积累以及作物宜种度下降等生态环境问题，盆中低山紫色土壤的酸化，主要是由于生物气候作用而使紫色土黄壤化，盆边中山地势相对高差大，水热垂直分异明显，土壤酸度随海拔增高而增加，山地紫色土的酸化是植被恢复后的自然过程，地势较高且人为扰动较小的缓坡，土壤酸化是紫色土向地带性土壤发     

基于高斯混合模型的土壤环境质量分区研究

受自然环境因素、人为活动因素综合作用,土壤环境质量在空间上具有明显分层异质性,基于采样点进行环境质量分区是土壤环境质量管理中的关键问题。本文提出一种基于采样点与辅助因素的土壤环境质量分区方法,在采用地理探测器分析土壤环境质量主要影响因素的基础上,运用高斯混合模型对土壤采样点进行属性聚类,结合河流道路等对聚类结果进行边界调整,形成环境质量分区。以北京市顺义区采样数据为例开展方法验证,结果表明:本方法的分区结果优于SOFM聚类、K-means聚类,适用于人为和自然活动综合影响的环境质量分区。     

基于高通量测序研究施肥对连作植烟土壤环境及微生物的影响

为了研究不同施肥处理对连作植烟土壤环境因子及微生物群落多样性的影响,了解施肥后土壤微生物群落与环境因子的联系,采用IlluminaMiSeq高通量测序技术,对不同施肥处理下连作植烟土壤进行了细菌16S rRNAV4-V5区、真菌ITS rRNAV4-V5区测序,并通过主成分分析及冗余分析研究了连作植烟土壤的8种环境因子（有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、蛋白酶、过氧化氢酶、磷酸酶、蔗糖酶）及微生物之间的关系。结果表明：测序质控后获得有效序列264 500个,获得22 035个操作分类单元(OTUs);菌落热图显示,施肥处理与对照相比增加了土壤中细菌与真菌的群落组成。施肥处理的细菌及真菌多样性与CK均呈较大差异,不同施肥处理的细菌或真菌结构聚集较紧密,而CK在排序轴中与其余处理较为分散,这说明施肥可以明显改变连作土壤细菌与真菌的结构;速效钾含量在一定范围内会影响土壤细菌群落的多样性和丰度,而8种环境因子对真菌的多样性和丰度均有不同程度的影响。运用高通量测序技术获取的烟草根际土壤微生物信息较为丰富,可为植烟土壤环境因子与微生物群落多样性研究提供理论参考。     

北京地坛公园主要游览绿化区土壤障碍因素初探

本文研究了地坛公园１０块主要游览绿化带土壤坚实度、容重、总孔隙度、含水量等物理性质。全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾、土壤ｐＨ值和含盐量等化学性质。探索了地坛公园主要游览绿化区内土壤障碍因素与地上植物长势之间的关系，证实了某些土壤不良物理性状和化学性质对植物正常生长的不良影响，为地坛公园土壤的改良与树木养护提供了理论根据。     

基于结构方程模型的高安市耕地产能影响因素研究

以高安市为研究区域,基于147个产能监测点,以耕地产能、土壤养分、农田水利、地学特征与土壤性质为潜变量,运用结构方程构建耕地产能影响因素模型,探讨影响高安市耕地产能的主要因素。结果显示,土壤养分、农田水利与土壤性质是影响耕地产能的主要因素,对耕地产能存在直接或间接的正向影响,直接影响程度从高到低依次为土壤养分(0.55)>土壤性质(0.26)>农田水利(0.23)。地学特征对耕地产能无直接影响,而是通过影响土壤养分(路径系数为0.51)间接影响耕地产能。坡度对耕地产能有负向作用。高安市耕地产能受多方面因素的影响,综合各影响因素间的相互作用与影响效应,建议通过完善水利设施、加强农田质量建设、提高农产品品质、建设耕地健康产能,实现区域粮食生产的协调可持续。     

基于高光谱的土壤含水率预测模型

为定量分析土壤含水率与反射光谱特征之间关系,以便为土壤含水率速测提供理论依据。以安徽省阜阳市临泉县为研究区,以区域典型土壤类型—砂姜黑土为研究对象,将土壤样本分别过10和20目的尼龙筛,并设置土壤含水率梯度实验。采用9点移动平滑法结合一阶微分、反射率对数及其一阶微分三种数学变换方法对光谱曲线进行预处理,分析不同目数、不同含水率下的光谱特性差异;拟合分析变换后的样本光谱数据与含水率相关性,提取特征波段,建立土壤含水率多元线性回归预测模型。结果表明：对4种不同土地利用类型的砂姜黑土样本的反射率数据进行对数一阶微分变换后,土壤含水率和光谱数据的相关性明显提升,根据数学变换后提取的特征波段建立的多元线性回归预测模型的预测精度最好;光谱反射率与水分含量呈负相关关系;土壤光谱法反演水分含量时,基于过10目筛的土壤样本建立的预测模型拟合精度要优于过20目筛的土壤样本,R²最高为0.928。研究结果可以为精准农业管理提供极为关键的参数支撑。