准噶尔盆地人工林地土壤全盐的高光谱反演

随着高光谱遥感技术的快速发展,通过其定量估测土壤化学成分具有很好的可行性。使用ASD Pro FieldSpec3便携式光谱仪,测量准噶尔盆地人工林地风干土壤样品的可见光-近红外光谱,利用土壤反射光谱值预测全盐的含量。首先,通过皮尔森相关系数分析方法,计算土壤全盐与土壤反射光谱之间的相关性,其中土壤光谱值的二阶导数与土壤全盐的相关系数最高为0.806,均方根误差最小为1.508。其次,在基于光谱反射率的基础上,通过多元统计回归分析,表明土壤光谱在1 130 nm、1 430 nm和1 930 nm波段的全盐反演模型预测的效果较好,可以利用这3个波段建立回归方程,对土壤全盐进行反演估算。     

玛纳斯河流域绿洲农田土壤盐分反演及空间分布特征

土壤盐分的准确监测是干旱、半干旱地区农业可持续发展的前提,气候变化、不合理灌溉等因素使土壤盐渍化问题逐渐显现.文中以新疆玛纳斯河流域为例,采用多光谱遥感影像和野外实测土壤盐分数据相结合的方法,选取对土壤盐渍化影响较大的归一化差异水体指数及其它具有代表性的多光谱遥感指数与土壤盐分构建反演模型,探讨研究区内土壤盐渍化的空间...     

Detecting soil salinity with arid fraction integrated index and salinity index in feature space using Landsat TM imagery

Modeling soil salinity in an arid salt-affected ecosystem is a difficult task when using remote sensing data because of the complicated soil context(vegetation cover,moisture,surface roughness,and organic matter)and the weak spectral features of salinized soil.Therefore,an index such as the salinity index(SI)that only uses soil spectra may not detect soil salinity effectively and quantitatively.The use of vegetation reflectance as an indirect indicator can avoid limitations associated with the direct use of soil reflectance.The normalized difference vegetation index(NDVI),as the most common vegetation index,was found to be responsive to salinity but may not be available for retrieving sparse vegetation due to its sensitivity to background soil in arid areas.Therefore,the arid fraction integrated index(AFII)was created as supported by the spectral mixture analysis(SMA),which is more appropriate for analyzing variations in vegetation cover(particularly halophytes)than NDVI in the study area.Using soil and vegetation separately for detecting salinity perhaps is not feasible.Then,we developed a new and operational model,the soil salinity detecting model(SDM)that combines AFII and SI to quantitatively estimate the salt content in the surface soil.SDMs,including SDM1 and SDM2,were constructed through analyzing the spatial characteristics of soils with different salinization degree by integrating AFII and SI using a scatterplot.The SDMs were then compared to the combined spectral response index(COSRI)from field measurements with respect to the soil salt content.The results indicate that the SDM values are highly correlated with soil salinity,in contrast to the performance of COSRI.Strong exponential relationships were observed between soil salinity and SDMs(R2>0.86,RMSE<6.86)compared to COSRI(R2=0.71,RMSE=16.21).These results suggest that the feature space related to biophysical properties combined with AFII and SI can effectively provide information on soil salinity.     

基于HJ1A-HSI反演松嫩平原土壤盐分含量

以HSI高光谱遥感影像为数据源,利用地理信息系统和偏最小二乘回归（PLSR）分析方法,结合实地采样的盐分离子、EC值、pH的化验数据,分析盐分离子在HSI数据中的光谱特征,建立土壤盐分与高光谱数据的偏最小二乘回归模型,实现对松嫩平原土壤中主要盐分参数的反演实验。结果表明：偏最小二乘回归分析方法在保证信息量最大的前提下,降低了光谱数据维数,提高了分析的效率。利用偏最小二乘回归建立的预测模型,对全盐、[WTBX]EC[WTBZ]值、Na⁺+K⁺、Cl^-、HCO^-₃有较好的反演精度,模型的判定系数分别为0.799、0.879、0.772、0.791和0.694。在土壤含盐量的定量反演方面,探索了使用HSI影像作为新的数据源,为松嫩平原土壤盐分含量的精确、定量、快速获取及盐碱化防治等提供参考。     

基于地表高光谱与OLI影像的土壤含盐量和pH值估测

针对宁夏银北地区大面积土壤盐碱化监测的需要,利用实测植被冠层光谱与Landsat 8 OLI影像相结合进行土壤含盐量和pH值估测研究.对实测植被冠层高光谱与影像多光谱反射率进行倒数、对数、三角函数及其一阶微分等一系列变换,确定最佳光谱变换形式,筛选敏感植被指数和敏感波段,分别建立基于实测植被光谱与Landsat 8 O...     

焉耆盆地土壤盐渍化的光谱特征分析

土壤盐渍化是干旱区/半干旱区常见的一种土地退化现象,加强对土壤的盐渍化遥感调查和监测有利于盐渍土壤的改良和利用。高光谱波段众多、光谱信息丰富,在识别和定量演算盐渍土壤盐分含量上具有较大的优势。为了推进高光谱遥感数据在土壤盐渍化监测中的应用,本文以焉耆盆地部分地区为研究区域,通过野外调查以及实地测点,利用便携式光谱仪测量研究区域内不同盐渍程度的土壤光谱,分析土壤光谱曲线与土壤盐渍程度之间的关系,从而为今后的高光谱遥感的盐渍化监测打下基础。     

干旱区平原水库坝后排水沟对下游农田土壤水盐运移的影响

干旱区平原水库的渗漏会抬高坝后农田地下水位,使土壤发生盐渍化,许多土地因此减产甚至弃耕。坝后设置排水沟是一种有效控制农田地下水位的措施。本研究采用排水沟调控坝后农田的地下水位,并利用HYDRUS模拟出在不同地下水位和深度的条件下土壤含水率与含盐量的变化情况,将实测数据与模拟数据相互对比,检验出模拟值的可靠度。研究结果表明:地下水位通过排水沟从1 m降到3 m,表层含盐量相差1.49～33.19 g·L~(-1),因此排水沟遏制地下水位越深,水盐运移越不明显,次生盐渍化越不容易发生,反之,则容易发生土壤盐渍化;地下水位相同时,土体种植植物可以降低含水率和含盐量,其中含水率最大变化为6.33%,含盐量仅相差0.08～4.56 g·L~(-1)左右,而且随着土层深度增加其影响的程度也逐渐减小。设置排水沟是解决坝后农田土壤盐渍化的较好方式。     

民勤绿洲苦咸水空间分布及成因分析

苦咸水是半干旱、干旱区的重要水资源之一。2011年9-10月,采集民勤县红崖山水库以北灌区71个地下水水样,利用传统统计学方法和地理信息软件,对石羊河下游民勤绿洲苦咸水空间分布进行了研究。结果显示：民勤绿洲苦咸水（＞1 g•L^-1）面积共781.59 km2,其中微咸水（1～3g•L^-1）面积占27.6%,分布在泉山区和湖区南部部分地区,咸水（3～10 g•L^-1）和盐水区（10～50 g•L^-1）面积分别占55%和17.4%,集中分布在湖区内;苦咸水水化学类型随着矿化度的升高,由泉山区的微咸水逐渐向湖区的盐水变化;气候、地质和人类活动是形成苦咸水的主要原因。     

基于高光谱与电磁感应技术的干旱区绿洲土壤含水量反演研究

为实现干旱区绿洲土壤含水量的快速、准确监测,利用采集自渭干河-库车河绿洲的84个表层(0~10cm)土壤样本,通过利用电磁感应仪(EM38)将所测解译后数据代替实测土壤含水量数据,将高光谱反射率重采样为Landsat8卫星遥感波段反射率,在选取光谱特征参数、提取敏感波段的基础上,利用偏最小二乘回归(PLSR)方法建立土壤含水量模型,将最优估算模型应用于遥感影像,实现研究区土壤含水量遥感反演。研究结果表明:(1)利用EM38所测水平模式土壤表观电导率与土壤含水量拟合效果最优,能够代替实测土壤含水量进行后续建模分析。(2)相比3种单一的光谱特征指数,利用多种光谱特征指数所建土壤含水量估算模型的建模效果更优,其干、湿各季建模集决定系数R~2大于0.7,均方根误差(RMSE)均小于0.5%,RPD均大于2,能够作为有效手段估算干旱区绿洲土壤含水量。(3)不同季节土壤含水量遥感反演值与实测值决定系数R~2均大于0.6,均方根误差(RMSE)均小于0.6%,显示了较高的预测精度,证明利用电磁感应技术与高光谱相结合能够实现对干旱区绿洲土壤含水量的精准、高效监测。     

伊犁新垦区土壤盐分垂直分异特征研究

土壤盐分垂直分异特征的定量研究是农业生产、管理以及环境治理的重要内容。采用经典统计分析和层次聚类分析等方法,选择Pearson相关系数和欧氏距离作为聚类统计量,分析伊犁新垦区土壤剖面盐分的垂直分布特征。结果表明:伊犁新垦区土壤盐分存在很强的变异性,各层盐分的变异系数皆大于1,土壤剖面可分为表聚型盐分剖面、中聚型盐分剖面和底聚型盐分剖面等三种类型,根据盐分的数值大小,进一步可划分为非盐化土、表聚盐化土、中聚盐化土和底聚盐化土等四种类型,各占剖面总数的66%、5%、10%和19%。空间上伊犁新垦区土壤盐分垂直变化特征的差异性大,四种类型的盐化土皆有所分布,中聚盐化土和底聚盐化土分布的地区容易发生次生盐渍化,是农业生产和环境治理需要重点关注的区域。     

干旱区绿洲土壤有机碳高光谱估测及其影响因子分析

为了揭示干旱区绿洲土壤有机碳的分布格局及环境因子的影响,以新疆渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区,通过实测土壤高光谱数据以及化学分析获取的剖面土壤有机碳数据,提出了一种土壤光谱和偏最小二乘回归预测模型相结合的土壤有机碳估算方法,并分析了表层土壤有机碳含量与环境因子之间的相关性。结果表明:土壤反射率二阶微分变换优于一阶微分,经二阶微分变换后的光谱可以较好地预测土壤有机碳含量,预测模型的决定系数R~2均大于0.8,RPD均大于1.5,模型具有较高的精度和较好的稳定性。绿洲剖面土壤有机碳含量介于0.172～17.376 g·kg~(-1)之间,且主要集中在0～60 cm;土壤有机碳的变异系数在35%～53%;各层土壤有机碳分布格局相似,绿洲内部明显高于绿洲外围,并均有向表层聚集的趋势。相关分析表明土壤含盐量是影响土壤有机碳含量最重要的环境因子。     

Dielectric properties of saline soil based on a modified Dobson dielectric model

Soil salinization is a major concern for agricultural development in arid areas. In this paper, a modified Dobson dielectric model was applied to simulate the dielectric constant of saline soil in the Ugan-Kuqa river delta oasis of Xinjiang Uygur autonomous region, northwestern China. The model performance was examined through analyzing the influences of its parameters on the soil dielectric constant and the relationship between radar backscattering coefficient and the dielectric constant of saline soil. The results of the study indicate that:(1) The real part of the soil dielectric constant is affected by soil water content at low radar frequencies; the imaginary part is closely related with both the soil water content and soil salt content.(2) The soil water and salt contents are related with the coefficient of dialectical loss, which is consistent with the natural conditions of saline soil in arid areas and provides valuable references for the study of soil dielectric properties.(3) The changes of soil water content and soil salt content have instant influences on the dielectric constant of saline soil. Subsequently, the radar backscattering coefficient is affected to respond to the dielectric constant of saline soil. The radar backscattering coefficient is most responsible to the radar's cross polarization pattern with a correlation coefficient of R2=0.75. This study provides a potential method to monitor soil salinization and soil water content by using a soil dielectric model and radar techniques.     

艾比湖湿地自然保护区典型群落土壤理化性质分析

对艾比湖湿地自然保护区16个典型群落的土壤理化性质进行分析,试验结果表明：1）土壤水分的空间分布特征反映了阿齐克苏河河谷沿线西部较东部干旱的现象;土壤盐渍化现象严重,且碱化现象较明显,土壤pH值垂直分布无明显特征;有机质含量,P含量均贫乏。2）含盐量与含水量呈正相关（R=0.584）,与P含量相关性不明显（R=-0.1...     

伊犁河谷察南灌区土壤盐分空间变异研究

以伊犁河谷察南灌区为研究区,运用EM38电导率仪测定及室内分析相结合的手段,获取土壤电导率值及0~30 cm、30~60 cm、60~100 cm土壤盐分含量。一方面对各土层土壤盐分含量进行了简单的盐渍化分级统计,另一方面应用地统计学方法,对土壤盐分特征因子进行半方差函数分析及空间插值分析。初步研究表明:察南灌区土壤电导率变异系数为1.31,各土层土壤盐分含量变异系数分别为1.31、1.10、1.49,均呈现空间强变异;0~30cm、30~60 cm、60~100 cm土层土壤中,盐化土所占比例分别为25.37%、21.79%、12.11%,形成了比较明显的盐渍化趋势;在空间分布上,土壤电导率及土壤盐分含量自灌区西北至东南方向总体呈现减小的趋势。另外,研究发现灌区各土壤盐分因子具有强烈的空间相关性,空间变异格局主要是结构性因素作用的结果。     

喀什葛尔河流域盐渍化土壤盐分特征分析

土壤盐渍化是喀什葛尔河流域农业发展面临的主要问题之一。采用相关分析法与主成分分析法分析了喀什葛尔河流域盐渍化土壤盐分特征。结果表明:土壤盐渍化类型以硫酸盐渍土为主,盐渍化程度为重度及中度盐渍化;土壤总盐与SO24-、K+、Na+呈显著正相关,揭示了土壤盐分大小与SO24-、K+、Na+有关;表层的总盐、各盐分离子含量均高于其余土层,即土壤盐分垂直分布呈现表聚性;盐分离子按质量分数大小在土壤剖面基本上呈自上而下的垂直分异特点;盐分组成中,阳离子以K+和Na+为主,阴离子以SO42-为主;8月份表层、0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm总含盐量均高于2月份。主成分分析结果表明,SO24-、K+、Na+作为研究区土壤盐渍化状况的特征因子。     

克里雅绿洲土壤盐分分异特征分析

土壤盐渍化是目前世界农业面临的主要环境问题之一。克里雅绿洲土壤盐渍化日趋严重,直接影响当地农业发展和生态环境建设。借助统计软件,运用统计特征值等方法,探讨了克里雅绿洲土壤含盐量、盐分化学组成及其不同时期的变化情况。结果发现:盐渍地土壤的含盐量普遍高于农田土壤;盐渍地土壤平均pH为9.965,呈强碱性;农田土壤平均pH为8.340,呈碱性。盐渍地土壤盐分组成主要为CI-,CO23-和K++Na+为主;农田土壤盐分组成主要为Ca2+,Mg2+,SO42-和K++Na+。相对于盐渍地而言,农田土壤中CI-,CO32-含量明显降低,其次为K++Na+;Ca2+和Mg2+含量明显增加。盐渍地土壤总含盐量从7月到9月一直处于累积状态;农田土壤总含盐量却处于不同的状态。0cm,40cm,60cm等土层中的总含盐量处于脱盐状态;而20cm,80cm,100cm等土层中的总含盐量处于积盐状态。从7月到9月,不同土壤层次中的各盐离子也处于不同的状态。     

基于EM38和遥感影像的土壤表观电导率建模研究

选取阿克苏地区渭干河-库车河绿洲外围的典型盐渍化区域作为研究对象,应用EM38大地电导率仪测量该地区样点表观电导率,选取四种不同的土壤盐分指数,结合同时期的遥感影像建立基于影像波段的土壤盐分指数回归模型,通过统计软件进行相关分析,发现表观电导率与土壤盐分指数S2即(b1-b3)/(b1+b3)的相关性最高,然后将不同层的土壤表观电导率同S2进行曲线拟合,对不同模型的拟合效果进行对比分析,结果表明:增长模型即复合比级数曲线模型的拟合度最高,通过精度验证,模型不适用于灌区,而荒漠区的各层的预测值与实测值相关分析结果都达到显著性水平,利用该模型可进行荒漠地区表观电导率的反演,因此基于电磁感应技术的土壤表观电导率建模研究可以为快速土壤盐渍化监测提供一种新方法。     

Characterization of brown planthopper damage on rice crops through hyperspectral remote sensing under field conditions

Field experiments were conducted to characterize the brown planthopper (BPH) (Nilaparvata lugens (Stål.) damage stress on rice crops through hyperspectral remote sensing. The BPH-damaged rice crop had higher reflectance in visible (VIS) and lower reflectance in near-infrared regions (NIR) of the electromagnetic spectrum compared with uninfested plants. Mean reflectance of the rice crop varied among different BPH damage levels in various wavebands, with the greatest variation in NIR (740–925 nm). Correlations between plant reflectance and BPH damage depicted four sensitive wavelengths, at 764, 961, 1201 and 1664 nm in relation to BPH stress on the rice crop. Three new brown planthopper spectral indices (BPHI) were formulated by combining two or more of these sensitive wavelengths. Some of the hyperspectral indices reported in the literature were also tested for their suitability to detect BPH stress on rice crops. Based on crop reflectance corresponding to the sensitive wavelengths, a multiple-linear regression model was developed (R²=0.71, RMSE=1.74, P<0.0001) and validated (R²=0.73, RMSE?=?0.71, P<0.0001) that would help to monitor BPH stress on a rice crop and to issue forewarnings to growers.     

中国西北干旱区生态地下水埋深适宜深度的确定

干旱区影响天然植被生长的土壤水分和盐分,都和地下水埋深密切相关。地下水埋藏浅,在强烈的蒸发作用下,溶解于地下水中的盐分沿毛管上升水流于地表聚集,使土壤发生盐渍化,产生盐胁迫。地下水埋深过低,毛管上升水流不能到达植物根系层,植物生长受到水分胁迫,发生荒漠化。因此,确定既不会使土壤发生盐渍化和荒漠化的地下水埋深十分重要。本文根据地下水、土壤水及植物生长状况综合研究,把适宜的地下水埋深界定为在温带荒漠区1.5—4m,暖温带荒漠区2.0~4.0(4.5)m,即在潜水的强烈蒸发深度以下和蒸发极限深度之上的区间,为防治土地盐渍化、荒漠化和估算生态用水提供了科学依据。     

甘肃沿黄灌区土壤盐渍化特征及其成因

沿黄灌区在甘肃经济发展中占有举足轻重的地位,但盐碱荒地的开发利用、次生盐渍化防治和水资源的不合理利用一直是制约农业发展的关键因素之一。通过对甘肃沿黄灌区耕地土壤盐分含量、离子组成与分布、土壤pH及地下水矿化度等特征,及盐碱地形成的气候、地形、土壤母质、人为因素进行系统分析。在此基础上,提出了5条改良措施与建议：① 实行盐碱地分区治理;② 调整农业产业结构;③ 强化盐碱地生物治理;④ 建全节水农业体系;⑤ 加强水盐运移动态监测,建立预警评价体系。