干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 基于土壤与作物光谱特征的龟裂碱土盐碱化信息预测

Arid

	基于土壤与作物光谱特征的龟裂碱土盐碱化信息预测
	张俊华; 贾科利; 余海龙; 李明; 秦君琴; 王静; 齐拓野
完成单位	宁夏大学
登记(发布)日期	2013
中文摘要	本项目来源于国家自然科学基金-基于土壤与作物光谱特征的龟裂碱土盐碱化信息预测(41001129,2011.1.1-2013.12.31)。土壤盐碱化是在特定气候、地形、水文、地质及土壤等自然因素综合作用下,以及人为引水灌溉不当引起土壤盐化与碱化的土地质量退化过程。土壤盐碱化是全球严重的环境问题之一,其信息的快速、准确提取是改良的前提。本课题以宁夏银北西大滩龟裂碱土为研究对象,利用土壤学、遥感技术和地球系统科学学科的基本理论和方法,研究土壤质地和湿度对龟裂碱土特征光谱的影响程度;研究宁夏银北西大滩龟裂碱土表层特征光谱变化规律;研究龟裂碱土和植被光谱与土壤盐碱化指标之间的关系,建立龟裂碱土盐碱化程度的预测模型。研究结果表明： (1)该地区表层土壤光谱反射曲线属于缓斜型;整体来讲11月份土壤光谱反射率最高,8月份最低。 (2)龟裂碱土上向日葵冠层光谱特征与一般绿色植物的光谱特征相似,重度龟裂碱土上植株冠层较中度和轻度盐碱化土壤植株在可见光波段具有较高反射率,而在近红外区域反射率较低。 (3)不同碱化程度龟裂碱土表层土壤光谱反射率顺序为：重度盐碱地>中度盐碱地>轻度盐碱地>耕地>已翻耕地;土壤质地越细反射率越高;随着土壤含水量的增加,土壤光谱反射率逐渐降低,当土壤含水量高于田间持水量时土壤光谱反射率呈增加趋势。 (4)覆盖条件下向日葵3对叶期冠层光谱反射率较自然条件下在整个研究波段均有不同程度的降低,其他生育期覆盖条件下冠层光谱反射率较自然条件下在可见光波段下降,在近红外区域增加。 (5)利用多种变换形式对表层土壤原始光谱数据进行处理后与土壤各盐碱化指标进行相关性分析,在此基础上建立龟裂碱土不同盐碱化指标的预测模型,采用偏最小二乘回归来拟合土壤pH和ESP的方程最佳;对土壤全盐和Na+的模型预测精度较高,预测能力强,对土壤SO42-和Mg2+的预测能力也较强,对土壤Cl-和Ca2+的预测稳定性、预测能力和精度都较差。 (6)基于上覆植被光谱建立的土壤盐碱化指标预测模型普遍选用多项式模式拟合决定系数最大, 也有个别指标在特定时期选用指数形式或幂函数形式效果最好;7对叶期和现蕾期敏感波段对土壤全盐、pH、ESP、Na+、Mg2+和HCO3-的预测精度都较高。该项目运用光谱学方法,分析了野外土壤表面光谱特征在和室内土壤表层处理后的异同点,量化表达了不同因素对土壤及植被冠层光谱的影响,探讨了土壤表层和植被冠层光谱与土壤盐碱含量的关系,构建了精度更高的基于光谱特征的土壤盐碱化程度反演模型。该项目将龟裂碱土与上覆植被光谱特征相结合来研究其盐碱化程度,建立基于土壤和上覆植被光谱特征的盐碱化程度预测模型,具有创新性。发表文章9篇,其中SCI收录 1篇,EI收录 3篇,具有良好的社会效益。黄河河套地区是我国西部地区重要的生态屏障,而土壤盐碱化是该地区绿洲生态系统建设和农业可持续发展中的重要限制因素,准确、快速监测该地区土壤的盐碱化程度,进而进行改良、利用,能够增加耕地面积,提高耕地质量,恢复退化生态环境和持续提高当地农业综合生产能力。因此该成果在同类地区土壤盐碱化信息的预测方面有很大的推广应用前景。本研究主要开展了龟裂碱土及其上覆植被光谱特征研究,探讨了土壤和植被实测光谱与土壤盐渍化程度之间的相关性,并建立了预测模型。研究中发现对不同表观龟裂碱土光谱特征差异性还缺乏系统、深入研究;该地区其它典型植被的光谱特征、与土壤盐渍化程度的相关性尚不清楚;而且龟裂碱土含盐量受多种因素影响,若能综合考虑建立模型,其结果将更加合理、准确。此外,使用不同规格光谱仪野外测定土壤和植被光谱特征差异较大,而且在较短时间内很难完成野外多种类型土壤和植被光谱的测定。基于这些问题,本项目组继续完善申报了2016年国家自然科学基金《基于光谱信息的龟裂碱土盐渍化程度预测研究》,并获得资助。无获奖。
中文关键词	龟裂碱土 ; 土壤 ; 植被 ; 光谱 ; 预测
成果类型	基础理论
中图法分类号	S156.4
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001639991
来源机构	宁夏大学
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243343
推荐引用方式 GB/T 7714	张俊华,贾科利,余海龙,等. 基于土壤与作物光谱特征的龟裂碱土盐碱化信息预测[Z]. 基础理论,2013.