土壤有机质遥感制图研究进展与展望

【目的】土壤有机质是衡量土壤肥力高低的重要指标,土壤有机质制图对了解土壤肥力空间分布格局,开展培肥地力、耕地质量评价、土壤碳循环研究、土壤污染治理等具有重要意义。基于遥感技术的土壤有机质制图是土壤学科新兴的研究方向和热点问题。文章全面总结土壤有机质遥感制图方法的发展和应用,展望未来土壤有机质遥感制图研究趋势,为土壤有机质制图工作提供参考。【方法】该文采用文献综述的方法,回顾和总结了近年来国内外土壤有机质遥感制图研究进展,对比分析了多光谱遥感法、结合遥感数据的土壤有机质预测性制图法、高光谱遥感影像直接法等3类土壤有机质遥感制图方法的优势和局限性;重点分析了影响成像高光谱土壤有机质制图精度的因素,阐述了土壤有机质光谱敏感波段、建模方法选择的研究进展、存在的问题及发展趋势。【结果 /结论】(1)多光谱遥感数据为土壤有机质制图提供了丰富的植被覆盖、土地利用、气候等土壤成土环境因素信息,广泛应用于大尺度范围或复杂地形区域的土壤有机质制图,但表达土壤有机质空间分布细微差异不够精细化;(2)高光谱遥感数据参与土壤有机质制图,提高了土壤有机质制图精细度,但需要加强土壤有机质光谱敏感波段优选以及适宜的土壤有机质高光谱建模方法研究;(3)中红外高光谱遥感具有土壤有机质预测和制图的潜力,该领域的发展值得期待。     

不同颗粒大小对高光谱估算土壤有机质含量的影响

研究旨在对不同颗粒大小的土样进行土壤有机质含量高光谱估算建模,以期得到土样制备时合适的土样颗粒大小,减少不必要的工作量。笔者对过10、20、60、100目筛的土样进行高光谱数据测量,并对光谱数据进行反射率(R)、反射率一阶导数(R’)和反射率倒数对数[Log(1/R)]3种光谱数据变换,然后运用偏最小二乘回归法(PLSR)、支持向量机法(SVM)和PLSR-SVM相结合的方法建立土壤有机质含量估算模型。研究结果表明：土壤颗粒大小对土壤光谱反射率有明显影响,颗粒越小,土壤光谱反射率越高;运用PLSR-SVM建立的SOM估算模型比只利用PLSR或SVM建立的模型精度高;当土壤颗粒大小＜0.25 mm时,对于SOM光谱估算模型精度的提高没有太大的帮助。该试验为进行土壤有机质含量高光谱估算制备土样提供指导。     

土地利用与土地覆被变化驱动力研究综述

土地利用与土地覆被变化（LUCC）是全球变化的主要原因之一,目前LUCC研究已成为全球变化研究的前沿和热点问题。文章从LUCC研究计划的根本目标出发,指出LUCC所研究的诸多科学问题之间的紧密联系,着重综述了土地利用与土地覆被变化的动力机制及其驱动力模型研究所取得的进展,并分析了每个模型的优缺点及其使用范围。认为今后LUCC驱动机制研究应该从数据的准确性、方法的先进性和理论的新颖性三方面相互联系入手,完善LUCC模型功能及其构建综合的LUCC理论体系,使其研究成果能真正引导土地利用规划。     

加拿大列桥农业研究站土壤肥料研究成果

列桥农业研究站(Lethbridge Research Station)是加拿大最大的土壤肥料、作物和畜牧研究中心,所址设在阿尔伯达省(Alberta)南部的列桥市。自1906年建所至今已有87年的历史,承担着许多国际合作项目,在国际农业研究领域中享誉盛名。该所在土壤肥料方面注重于持久农业、环境保护和防止污染的研究。     

基于土壤类型和微量元素辅助信息的土壤属性空间模拟

为探讨大尺度区域土壤属性空间化的方法,以吉林省为例,研究土壤养分（pH值、有机质、速效磷、速效钾和碱解氮）和地形地貌、微量元素等变量之间的关系;并在考虑土壤类型基础上,将相关性较高的变量作为协因子进行土壤养分的Cokriging插值研究。结果表明,pH值与经度、有效铁、锰和速效氮的相关系数分别高达-0.66、-0.71、-0.70和-0.67;有机质与经度、pH值、有效钙、锰的相关系数分别为0.55、-0.58、0.56和0.52;碱解氮与经度、纬度、pH值、有效铁、锌的相关系数分别为0.57、-0.57、-0.67、0.56、0.54;速效磷与速效钾、有效锌的相关系数分别为0.67和0.64。分析发现以相关性较高的微量元素作为协因子进行Cokriging插值精度均优于采用地形变量作为协因子的Cokriging插值。交叉检验和检验站验证结果表明,与普通Kriging相比,基于土壤类型和微量元素的Cokriging插值在增加估值精度方面有所提高。     

基于小波变换的华北平原耕地复种指数提取

该文以中国华北平原为研究区域,提出了基于小波变换的耕地复种指数遥感提取方法。首先,利用小波变换对2007年36景SPOT VGT/NDVI（SPOT VEGETATIONVGT数据归一化植被指数）遥感数据进行去噪处理,重建耕地农作物生长NDVI（归一化植被指数）曲线;然后,结合地面样点数据、农时数据和农业统计数据,采用二次差分法提取了华北平原2007年耕地复种指数和空间分布特征。研究结果表明,华北平原5省市耕地复种空间分布存在明显的地域特性,河南省耕地复种指数最大,达到179.4%,山东省次之,北京市最小。该研究结果与统计数据和其他遥感监测比较结果表明,基于小波变换去噪时序遥感数据提取耕地复种指数的技术方法与统计数据和其他遥感监测结果总体上具有较好的一致性,复种指数空间分布变化趋同。     

城乡交错带空间边界界定方法的研究——以北京市为例

城乡交错带的空间界定还没有形成统一的理论与方法,在对国内外界定方法的分析中,发现定性与定量相结合成为主要的模式。文章确定了城乡交错带界定的原则与依据,以北京市为例,以乡镇为基本单元,从人口、用地、景观3个方面选取指标,构建指标体系,运用引力模型,界定城乡交错带的空间边界。     

基于尺度推绎方法的生态脆弱区耕作适宜性研究——以山西省寿阳县为例

以山西寿阳县的玉米和小麦为研究对象,应用尺度推绎方法开展机械化与传统耕作方式下区域粮食作物耕作适宜性的对比研究。结果表明：（1）传统耕作方式下玉米与小麦适宜种植面积皆要大于机械化耕作方式下两种作物适宜种植面积,而无论是机械化种植还是传统耕作小麦适宜种植区面积皆大于玉米种植适宜区.（2）两种作物种植适宜区空间分布呈两极化特征,即高度适宜区与永久非适宜区占据研究区绝大部分区域.（3）两种粮食作物高度种植适宜区基本集中在寿阳县北部黄土高原的塬、沟地貌区及坡度较小的山区。建议在机械化种植与传统耕作方式下皆是中、高度种植适宜区域采取机械化种植方式,而在仅适宜传统耕作的种植适宜区采取传统方式耕作。     

土地利用/覆盖变化驱动力机制研究新进展

进入21世纪以来,随着全球人口、资源与环境问题的日益突出,土地利用/土地覆被变化研究已成为国际上全球变化研究的前沿与热点。作为土地利用变化研究领域焦点之一的驱动力机制研究一直备受关注,它也是土地利用变化问题最核心的研究部分。现有土地利用变化驱动力机制研究虽然取得了一些进展,但仍然存在许多亟待解决的问题。在总结梳理现有文献的基础上,针对土地利用变化驱动力机制研究的层次性变化,土地利用变化驱动力机制影响因子时空尺度效应与一致性、土地利用变化驱动力机制社会经济影响因子定量化与空间化,土地利用变化驱动力机制方法进行了探讨,并提出了土地利用变化驱动力机制研究未来发展趋势,以期对深入理解土地利用/覆盖变化驱动力内在和外在机制以及促进该领域进一步研究提供参考。     

土壤含水量高光谱遥感定量反演研究进展

高光谱遥感因其光谱信息丰富,在土壤含水量的反演中得到了广泛的应用。通过对土壤含水量遥感监测方法进行了归纳总结,对比分析了微波法、热红外法、光学法和高光谱法监测土壤含水量的优缺点以及适用范围;重点分析总结了土壤含水量高光谱遥感定量方法,简要阐述了统计模型和机理模型反演土壤含水量的研究进展,特别对辐射传输模型和几何光学模型等两个机理模型进行了说明,将近年来国内外学者在基于机理模型的土壤含水量遥感反演研究中获得的成果进行了归纳总结,并提出了存在的问题以及今后的研究方向。