黄河三角洲盐碱地土壤有机质遥感估算及空间分异研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王玮莹 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 专业学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 孙志刚 |
| 关键词 | 黄河三角洲 遥感 土壤有机质反演 空间分异 土壤盐分 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 农业管理 |
| 英文摘要 | 黄河三角洲地区占地800 万亩，是我国重要的耕地后备资源，但受到土壤盐渍化的影响，土壤肥力提升困难，农业生产受到严重阻碍。土壤有机质是盐碱地提升土壤肥力、保证产量的基础，但传统调查方法主要通过实地采样获取，费时费力且空间延展性差，需要通过遥感技术实现对土壤有机质进行实时高效地估算模拟，同时提高模拟尺度与精度，掌握其空间分异特征，从而有助于农业生产方案的调整与优化。 本研究将基于多源遥感多光谱数据与土壤有机质实地采样数据，进行波段筛选和光谱指数构建，通过多元线性逐步回归模型、偏最小二乘模型以及随机森林模型定量反演土壤有机质，在站点尺度比较土壤耕作与否对无人机遥感的土壤有机质含量估算的影响，并通过对输入量的层层叠加，比较不同模型的反演性能，同时整合盐分信息提高土壤有机质估算精度，并在区域尺度上结合Sentinel-2A多光谱数据进行进一步的应用探索。分析土壤有机质的空间分异特征，并以此为基础结合土壤盐分空间分异特征，探究两者分异规律。通过研究，得出以下结论： （1）对比不同的土壤有机质反演模型，发现非线性模型的反演精度高于线性模型，其中随机森林模型的精度最高。从整体的有机质估算结果来看，耕作土壤有机质的反演精度明显高于未耕作土壤的有机质反演。因此，与未耕作处理相比，耕作能较大程度的提高基于无人机遥感的土壤有机质含量反演精度，为更加精准地监测土壤有机质提供新思路。 （2）在模型的输入参量方面，耕作土壤与未耕作土壤的估算模型中增加纹理信息都会显著提高估算精度。而考虑到盐渍化情况而融入土壤盐分信息的结果表明，未耕作土壤加入盐分实测值比盐分敏感指数精度高，而耕作土壤加入盐分敏感指数比盐分实测值精度略高；同时，耕作后加入土壤盐分实测信息与盐分敏感光谱指数的精度差异很小，也证明了耕作措施提升了光谱指数对于土壤有机质含量的响应。 （3）基于黄河三角洲土壤有机质遥感反演实验，发现通过随机森林模型，基于重要性排序靠前波段、土壤有机质与土壤盐分敏感光谱指数构建的随机森林模型，能够较好的模拟不同土层深度的土壤有机质含量，在3 个土层深度上的R2 分别达到0.91、0.90、0.92。另外0-10 cm 土壤在进行有机质遥感反演的过程中具有良好的稳定性。而随着土层深度加深，其反演所受干扰越多，导致土壤有机质估算精度下降。 （4）通过对黄河三角洲土壤有机质与土壤盐分的空间分析发现，黄河三角洲地区的土壤有机质含量呈现出西高东低、南高北低的规律，同时西部和南部也是有机质高值聚集区域；从表层向下，呈现出黄河三角洲中部低值聚集区域不断扩大的规律。而土壤有机质的H-H 聚集范围与土壤盐分的L-L 聚集范围重合，而土壤有机质的L-L 聚集范围与土壤盐分的H-H 聚集范围重合，再次验证了土壤盐分与土壤有机质空间分布相反的结论。 综上结论，本文针对黄河三角洲站点尺度与区域尺度开展基于遥感的土壤有机质估算，并进行空间分异研究，通过基于站点的裸土实验，揭示耕作土壤在提高有机质估算精度方面的作用，提出了基于敏感光谱指数与整合盐分信息的土壤有机质估算模型。本文进一步揭示了黄河三角洲土壤有机质与盐分的空间分异规律及相互作用特征，为滨海盐碱地农业资源优化配置提供科学支撑。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 89 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199364]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王玮莹. 黄河三角洲盐碱地土壤有机质遥感估算及空间分异研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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