Prediction of soil properties using a hyperspectral remote sensing method

Quickly and accurately mapping soil properties is critical for agricultural, forestry and environmental management. In this study, a new hyperspectral remote sensing method of soil property prediction was developed and validated in Stipa purpurea dominated alpine grasslands located in Shenzha County of the Qiangtang Plateau, northwestern Qinghai-Tibet Plateau. Hyperspectral data were collected in a total of 67 sample points. At the same time, soil samples were obtained at the locations and soil properties including organic carbon, total nitrogen, total potassium and total phosphorus were measured. The correlations of the soil properties with original bands and enhanced spectral variables derived from both field and satellite hyperspectral data were analyzed. Regression models that explained the relationships were further developed to map the soil properties. The results showed that the stepwise regression models based on the satellite hyperspectral image derived enhanced spectral variables produced reasonable spatial distributions of the soil properties and the relative RMSE values of 68.9, 46.3, 31.4 and 45.5% for soil organic carbon, total nitrogen, total phosphorus and total potassium, respectively. Thus, this study implied that the hyperspectral data based method provided great potential to predict the soil properties.     

不同刈割频度对大针茅草原土壤呼吸及其土壤因子的影响

通过对大针茅草原土壤呼吸特性及影响因子的测定,研究3种不同刈割方式天然草地土壤呼吸特性及其影响因子,为典型草原刈割对碳收支研究提供基础理论依据。大针茅草原是亚洲中部草原亚区特有的一种草原类型。研究区设置在内蒙古锡林浩特市东部以大针茅建群的典型草原;在2009-2013年进行不同频度的刈割处理,一年两次、一年一次、两年一次(割一年休一年)、围封,在2013年8月采集测定土壤养分样品,在2013年生长季的6、7、8月进行土壤呼吸速率的测定及土壤微生物数量的测定。结果表明,围封处理下土壤含水量要高于其他刈割处理。6与8月时,围封处理下的细菌和微生物总数均显著高于刈割处理。不同频度刈割下群落的土壤呼吸速率有显著的差异,割一年休一年与围封处理显著高于其他刈割处理,且不同处理的土壤呼吸速率均在7月初为最低;土壤呼吸速率在内蒙古干旱半干旱地区与土壤含水量呈极显著正相关关系,受土壤含水量影响显著。结合生物多样性及生产利用的角度,割一年休一年为最合理的刈割频度。     

贝加尔针茅草原植物多样性与地上生物量及其关系对刈割的响应

本研究以呼伦贝尔贝加尔针茅割草地为研究对象,探讨刈割干扰对植物群落多样性和地上生物量及其关系的影响。结果表明：刈割时间对植物的优势度和均匀度指数有显著影响,留茬高度对植物多样性影响不显著。随着留茬高度的增加,地上生物量显著下降;刈割时间对群落地上生物量影响不明显。植物多样性和地上生物量呈显著正相关关系。     

不同放牧强度下荒漠草原土壤有机碳及其δ~(13)C值分布特征

以内蒙古短花针茅荒漠草原为研究对象,通过测定不同载畜率下土壤部分理化性质、土壤有机碳含量和δ~(13)C值.探讨随放牧强度增加土壤有机碳深度分布和δ~(13)C值的组成差异特征.结果显示:随深度增加.有机碳含量呈线性急剧降低,变化范围在16.17～6.26 g/kg之间,而土壤有机碳的δ~(13)C值不断增大.变化范围在-22.5‰～-14.3‰.放牧对土壤有机碳的影响主要在0-20 cm土层,且放牧强度越大,有机碳含量越低,有机质分解程度越大,δ~(13)C值越偏正,δ~(13)C值的深度变化特征还表明.土壤剖面形成发育过程中当地气候和植被发生了很大的变化,可能实现了由C_4植物占优势向C_3植物占优势的变迁.     

青海湖区针茅草原生物量的动态变化

探讨了围栏后青海湖区针茅Stupa草原群落生物量季节动态变化.通过多元回归分析,围栏内外群落地上生物量的季节变化基本上呈Logistic曲线变化,与土壤水分相关性显著,并且围栏内地上生物量高于围栏外地上生物量;地下生物量呈典型的倒金字塔形,空间分布十分不均匀,多集中在地下0～20 cm,围栏内群落地下生物量同样高于围栏外地下生物量.     

不同放牧强度下荒漠草原土壤养分和植被特征变化研究

以短花针茅(Stipa breviflora)草原为研究对象,设置3个放牧梯度,对不同放牧处理土壤理化性质进行了研究。结果表明:土壤容重随着放牧强度增加而显著升高(P0.05),全年重牧土壤容重上升最明显;土壤含水量随放牧强度的增加而降低,其中全年重牧下0~20cm土层下降显著(P0.05)。各放牧处理土壤有机质含量随土层深度的增加呈先下降后上升的趋势,放牧对土壤速效磷和全钾的影响不显著,全年适度放牧土壤速效钾含量最高。放牧降低了植物地上生物量,减少了凋落物的生成,地上生物量与凋落物生物量呈线性正相关关系。     

锡林郭勒草原克氏针茅抗旱生理变化的研究

为揭示不同生长时期、不同地区克氏针茅Stipa krylovii抗旱性,对内蒙古锡林郭勒草原5个地区克氏针茅的某些抗性生理指标:丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、脯氨酸(Pro)进行比较分析,结果表明:5月份(生长初期)克氏针茅MDA含量最高,POD、SOD活性最低;7月份(盛期)与9月份(末期)MDA含量降低,POD、SOD活性增加,而游离脯氨酸含量变化并不规律。综合分析表明,克氏针茅在分布区内,随着降水量的减少,游离Pro含量和保护酶活性增加,MDA减少,在生理方面表现出对环境较强的适应性。     

水分对克氏针茅和冷蒿生殖生长的影响

研究克氏针茅(Stipa krylovii)和冷蒿(Artemisia frigida)的生殖枝数量、重量以及水分对繁殖分配与种群密度、地上生物量之间的关系。结果表明:增加水分有利于克氏针茅的生殖生长,而不利于冷蒿;增加水分时,克氏针茅繁殖分配比例随着密度和生物量的增加而呈增加趋势,但冷蒿则呈降低趋势,但随着生物量的增加二者变化不大;水分、密度和生物量的变化对克氏针茅和冷蒿繁殖分配比例均产生影响,表明两者的繁殖分配是与表型可塑性的变化密切相关,而不受遗传控制。     

内蒙古典型草原羊草和大针茅群落热值研究

以内蒙古典型草原羊草Leymus chinensis和大针茅Stipa grandis群落为研究对象,于2006年7月、8月进行了群落组成调查和生物量测定,并采样测定了各植物种热值,按各种的干质量权重计算了群落水平的热值.测定分析结果表明,在观测期羊草热值平均为18.99 kJ/g;大针茅热值平均为19.16 kJ/g;羊草和大针茅无论样地间还是种间差异都不显著.在观测期内,羊草和大针茅的热值均表现出一定的随季节略微增加的变化特征,羊草热值的季节变化以二次多项式拟合的效果较好,大针茅热值的季节变化以线性拟合更好.群落水平上,羊草群落和大针茅群落热值最高的均是大针茅,分别为19.03和19.28 kJ/g,热值最小的植物种在羊草群落中为轴藜Axyris amaranthoides和灰绿藜Chenopodium glaucum,在大针茅群落中为猪毛菜Salsola collina.羊草群落干质量加权热值为18.73 kJ/g,大针茅群落为18.43 kJ/g.整个观测期群落地上部分、根系、凋落物及立枯物热值结果说明,地上部分热值高于地下部分,群落热值随时间和群落结构变化而有略微波动,群落水平热值与种及器官水平上的热值有着一定差异.     

放牧干扰对贝加尔针茅草原土壤微生物与土壤酶活性的影响

以贝加尔针茅草原为目标,研究不同程度的放牧干扰对草地土壤微生物数量、土壤酶活性、土壤养分和土壤呼吸的影响及其相互关系,旨在为贝加尔针茅草原生态系统的保护、恢复及重建提供科学依据。结果表明:随着放牧强度的增加,土壤微生物总数量显著降低(P<0.05);各放牧区土壤微生物数量均表现为:细菌>固氮菌>放线菌>真菌;垂直分布为0~10 cm>10~20 cm;随着放牧强度的增加,土壤脲酶、过氧化氢酶、转化酶、磷酸酶均显著降低(P<0.05);0~10 cm土层的土壤酶活性均高于10~20 cm;土壤养分含量、土壤含水量随着放牧强度的增加亦显著降低(P<0.05);土壤pH、土壤容重则逐渐增加,在不同放牧压力处理条件下差异显著(P<0.05)。相关分析表明,土壤酶活性与土壤微生物数量、土壤养分含量密切相关,放牧干扰条件下土壤中真菌数量与脲酶活性呈显著正相关(P<0.05),固氮菌数量与脲酶活性达到极显著正相关(P<0.01),转化酶和磷酸酶与土壤全磷含量呈显著正相关(P<0.05)。