土壤指数在消除植被对土壤光谱影响的效果分析

本文对土壤指数的效果进行了分析,指出土壤指数中,比值指数与植被覆盖率呈非线性关系,且植被类型的影响很大;正则指数与植被覆盖率呈线性关系,且植被类型的影响很小,表明正则指数的效果很好,其中SLI指数的效果最好。遥感接收到的地物光谱一般是土壤和植被的组合光谱。裸露土壤上生长有植物时,受植物光谱的影响,组合光谱在红外波段由于叶绿素吸收,近红外波段由于叶肉反射而偏离原土壤光谱;受土壤亮度和类型的影响,组合光谱也偏离了植被光谱。近二十年来,利用植被光谱指数消除土壤对组合光谱的影响,减少计算工作量,提高分类精度,得到了充分的重视和研究,而对利用土壤指数消除植被的影响方面没有得到应有的重视。本文就各种土壤指数的效果进行了分析研究。

估计内陆水域鱼产力的“形态土壤指数”

形态土壤指数，原文为Morphoedaphic Index，缩写为MEI，是加拿大学者R．A．Ryder 1965年提出来的一个估计未开发内陆水域可能鱼产量的指数。提出后受到了世界有关学者的重视，他们先后发表了一百余篇有关论文，在多次国际学术会议上进行过讨论，并在若干教课书上介绍。在这些著作和讨论中，对于MEI有批评也有赞扬，有修改也有发展，

基于土壤指数的中国荒漠化时空演变分析

研究以两个土壤指数:亮荒漠指数和暗荒漠指数,确定了2001-2017年的中国荒漠化范围,并结合重点防治区域分析时空演变特征,探讨了生态工程的投入与荒漠化的联系。揭示了该提取方法可以用于大尺度的荒漠化年度监测,总体精度达到94%。结果表明:近17年中国荒漠化减少超过12×104 km2,相当于一个福建省的面积,集中分布在半干旱荒漠治理区;生态工程的投入与荒漠化减少量呈现显著的正相关,表明政策投入对土地退化起到明显的逆转作用。

基于土壤水分状态指数的京津冀地区农业干旱时空变化特征分析

为研究京津冀地区多年来的农业干旱情况,采用该地区26个监测站点2003—2017年15年的土壤水分监测资料,计算了各站点逐年和逐月的土壤水分状态指数(SMCI),并利用该指数研究京津冀地区年际、年内变化特征及其空间分布特征。结果表明:15年间,京津冀地区农业干旱平均发生3.7次/a,主要集中在河北省中部和南部地区,以轻度干旱和中度干旱为主;区域SMCI年平均值呈现上升趋势,其中2016年SMCI平均值最高,农业干旱情况加重;56.1%耕地的农业干旱程度表现出显著上升的变化趋势,集中分布在河北省东南部和北部大部分地区。研究结果可为京津冀地区干旱预警和抗旱减灾提供理论依据。

中国水蚀区土壤可蚀性指数诺模图的制作与查用

为了使我国水蚀区土壤可蚀性指数回归方程的应用更为方便,设计制作了土壤指数诺模图。先分析了土壤指数诺模图制作的数理基础,再通过对比土壤指数诺模图和K因子诺模图的制作技术特点,分析了"序解轴转换法"绘制土壤指数诺模图的技术创新之处;然后对土壤指数诺模图的绘制过程和查用步骤进行了说明,最后对土壤指数诺模图在制作和查用中尚存在的问题作了初步探讨。

荒漠草原灌丛转变过程土壤水分亏缺空间特征及影响因素

草地灌丛化对生态系统结构、功能与服务产生重要影响,目前已经认识到其对土壤水分的负面影响,但还缺乏其在区域尺度的定量评价及其驱动机制研究。在宁夏荒漠草原选取43块成对样地(即荒漠草地和灌丛地),引入样地土壤水分相对亏缺指数(PCSWDI)评价荒漠草原向灌丛转变后土壤水分亏缺空间格局现状及其驱动因子。结果表明:荒漠草原转变为灌丛后0~100 cm和100~200 cm土壤含水量分别显著下降了27.80%和57.92%,0~100 cm灌丛地的PCSWDI显著低于荒漠草地,表明0~100 cm灌丛地目前不存在土壤水分亏缺现象。地统计学分析表明,荒漠草地和灌丛地的0~100 cm土壤水分相对亏缺指数的结构方差比分别为94.73%和95.29%,均属于强空间自相关,主要受结构性因子控制。此外,地理探测器的因子探测发现0~100 cm土壤储水量、坡向和田间持水量是影响灌丛地土壤水分相对亏缺指数的主导因子;交互探测表明,灌丛地0~100 cm土壤水分相对亏缺指数空间分异是多因子共同作用的结果。尽管分析得到0~100 cm灌丛地不存在土壤水分亏缺,但100~200 cm土壤含水量显著下降已经预示了深层土壤水分的消耗。因此,干旱半干旱地区的植被恢复必须考虑其植被承载力和水分阈值,基于自然的解决方案可能是未来植被恢复的主流思路。

基于相对土壤质量指数法的铜梁区农田质量评价

[目的]明确铜梁区不同区域农田土壤质量状况,揭示影响土壤质量的敏感因子。[方法]选择铜梁区具有代表性的农田0~20 cm土层土壤作为研究对象,利用统计法分析该区域土壤理化特性分布特征,并利用相关性分析土壤各评价指标之间的关联性,借助层次分析法得到各指标对土壤质量的贡献率,最后利用相对土壤质量指数法对比不同区域农田土壤质量状况。[结果]该区域主要以弱酸性土壤为主,土壤理化指标变异系数为31.79%~125.88%,变异程度由大到小的指标依次为有效磷、全磷、有机质、速效钾、全氮、碱解氮、pH、全钾;各指标之间均为正相关,尤其pH与各养分指标之间关联性较大;相对土壤质量指数为1.769~3.416,平均值为2.905。[结论]该研究有助于客观地评价土壤质量以及科学指导土壤改良。

北京山区不同植被恢复类型土壤质量综合评价

[目的]综合评价北京山区不同植被恢复类型土壤质量,并进一步确定影响土壤质量的关键因素,为该地区植被恢复与重建提供数据支撑。[方法]以立地条件相近的侧柏纯林、油松纯林、侧柏油松混交林、侧柏针阔混交林、油松针阔混交林、落叶阔叶混交林和无林地(对照)为研究对象,测定14个土壤理化指标作为土壤质量评价的总数据集(TDS),采用主成分分析法(PCA)和Pearson相关性分析建立土壤质量最小数据集(MDS),利用线性(L)和非线性(NL)2种评分方法计算土壤质量指数(SQI)和一般线性模型(GLM)确定影响土壤质量的关键因素。[结果]植被恢复后相较于无林地,土壤容重、砂粒含量下降,而有机质、全氮、全钾、速效氮、速效钾等土壤养分含量增加。筛选出的研究区土壤质量评价MDS指标为全氮、砂粒、全钾、pH、有效含水量。4种方法(SQI-LT、SQI-NLT、SQI-LM、SQI-NLM)下,不同植被恢复类型的SQI值排序均为落叶阔叶混交林>侧柏针阔混交林>油松纯林>油松针阔混交林>侧柏油松混交林>侧柏纯林>无林地,植被恢复后土壤质量显著提升。SQI-NLM的土壤质量评价方法在北京山区具有更好的适用性。相较于无林地,其他植被恢复类型的SQI-NLM分别提高64%,48%,45%,36%,33%,27%。GLM模型解释了土壤质量指数总变异的85.24%,植被类型对土壤质量指数的解释比例最大(45.09%)。[结论]选择适宜的植被恢复类型是改善区域土壤质量的关键。未来实施植被恢复时,树种选择上优先考虑阔叶树种。造林配置方式的选择应取决于树种而定,如侧柏纯林中引入本土阔叶树种形成侧柏针阔混交林或选择油松纯林是最佳造林模式。

库尔勒香梨园土壤肥力空间变异特征与综合评价分析

为研究库尔勒香梨园土壤pH、盐分、速效养分以及微量元素空间分布特征,掌握香梨园综合肥力水平,以库尔勒市香梨种植区为研究区,选取具有代表性的50个库尔勒香梨园进行样点布设与土样采集。运用经典统计学和地统计学方法研究香梨园表层(0~40 cm)土壤养分指标和微量元素指标的空间变异性,探究香梨园土壤肥力状况。经典统计分析表明:pH的变异系数为0.02属于弱变异,电导率的变异系数为1.03表现为强变异,有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效锰、有效铜、有效锌和有效铁的变异系数分别为0.37、0.53、0.99、0.59、0.45、0.25、0.24和0.48,为中等变异程度,研究区土壤综合肥力指数IFI值在0.37~0.80之间,平均值为0.58;地统计分析表明:土壤有机质、碱解氮和速效钾的块金系数大于75%,空间自相关性较弱;pH、电导率、速效磷、有效锰、有效铜、有效锌和有效铁的块金系数在25%~75%之间,这些指标具有中等强度的空间自相关性;库尔勒香梨园Ⅰ(优)、Ⅱ(良好)、Ⅲ(中等)、Ⅳ(较差)和Ⅴ(差)类土壤占比分别为2.72%、10.54%、61.80%、24.87%、和2.77%,土壤综合肥力在空间上呈现斑块状,肥力较好的Ⅰ级在北部零星分布、Ⅱ级斑块状分布在北部及西部,Ⅲ级主要分布在北部以及南部,肥力较差的Ⅳ、Ⅴ级主要集中在中部。总体上,库尔勒市香梨园土壤肥力为中等水平,土壤属性空间异质性比较强,其中有效锰、有效铁是制约土壤肥力的主要限制因子,果园有必要进行差异化管理,并应重视补充锰、铁微量元素肥,此外中部地区还要着重补充氮肥、磷肥和有机肥。

土壤对军用越野车辆机动性能影响分析

在软地面上的机动性能是军用高机动性越野车辆的主要性能之一,对于其野外作业有重要的战略意义。为了探究不同类型松软土壤地面路况对越野车辆机动性能的影响,基于离散元法对土壤进行建模,通过土壤堆积角测试试验以及土壤圆锥指数试验进行土壤刚度对标测试。通过DEM-MBD联合仿真方法,利用精确的土壤模型,对不可压缩干燥土壤、不可压缩湿润土壤、可压缩干燥土壤、可压缩湿润土壤4种不同类型土壤进行仿真分析,通过对比越野车辆平均速度、牵引力、驱动扭矩、轮胎沉陷量,探究土壤类型对越野车辆机动性能的影响。越野车在湿润土壤上比在干燥土壤上牵引力减少了6.98%,在不可压缩土壤上的稳定行驶速度比在可压缩土壤上稳定行驶速度高34.2%,在湿润的土壤路面上速度更加稳定。研究成果弥补了国内车辆地面力学领域土壤对整车机动性影响的空白,可为军车野外复杂地形(如沙地、雪地、泥泞等)作战时选择最优的行驶路面,提高作战效率。

基于EI指数的江苏省土壤侵蚀县域差异及变化趋势分析

采用土壤侵蚀综合指数对江苏省县域土壤侵蚀状况空间分布及变化趋势进行了分析,结果表明:①96个县(区)平均EI指数逐年降低,2019—2021年EI指数分别为0.2997、0.2152和0.1997;②全省土壤侵蚀严重等级空间分布表现为北部和西部丘陵山区的土壤侵蚀严重等级较高,中西部平原地区的土壤侵蚀严重等级较低;③全省96个县(区)中有59个EI指数呈现逐年递减的趋势(21<20<19),有19个县(区)的EI指数呈现波动减小的趋势(20<21<19或21<19<20),有18个县(区)的EI指数呈现波动增大的趋势(20>21>19或21>19>20)。研究成果可为江苏省水土流失治理及成效评价提供依据。

有机物料对农田土壤肥力及镉有效性的影响

以我国南方两种不同程度Cd污染农田土壤为研究对象,通过不同有机物料(猪粪、商品有机肥、水稻秸秆及其生物质炭)施肥处理探究了土壤肥力水平及Cd有效性的变化,并对施用有机物料情况下土壤Cd有效性与土壤养分进行了关联分析。结果表明:施用有机物料显著提高了土壤氮磷钾含量及其有效性,商品有机肥提高了土壤全氮含量,施用猪粪处理土壤的全磷和有效磷含量显著升高,商品有机肥和生物质炭明显提高了土壤全钾和速效钾含量。水稻秸秆及其生物质炭处理的轻污染土壤有机质含量均达土壤肥力1级(>40 g/kg)。与不施肥相比,施加有机物料对轻污染土壤有效态Cd含量的影响不大,但中污染土壤有效态Cd含量显著下降,最高降幅达20.00%。土壤有效态Cd含量与全氮、全磷、全钾和有效磷含量均呈显著负相关关系。轻污染土壤上施加猪粪和生物质炭处理的上海青地上部Cd含量均低于0.20mg/kg。施加商品有机肥处理两种土壤肥力综合指数最高,是其他处理的1.50倍~3.18倍,但其上海青地上部Cd含量存在较高风险。因此,针对南方Cd污染农田土壤的培肥及安全利用可考虑施用猪粪有机肥。

有机和常规管理对茶园土壤固碳的影响——以林地为对照

为探究有机和常规管理方式对茶园土壤有机碳的影响,选择云南省普洱市思茅区常规管理茶园、有机管理茶园和附近自然林地3种典型土地利用类型,通过测定0~20 cm和20~40 cm土层的土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、非活性有机碳(NLOC)、颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MOC)含量,计算土壤各组分有机碳的分配比例以及土壤碳库管理指数(CPMI),研究3种土地利用方式下土壤有机碳各组分含量和质量的变化特征。结果显示:1)常规管理茶园的SOC含量和储量分别比自然林地低48.67%~51.94%和27.25%~35.71%(P<0.05),而有机管理茶园的SOC含量和储量比常规管理茶园分别高52.09%~62.86%、15.54%~20.26%(P<0.05)。2)常规管理茶园的EOC、NLOC、POC和MOC含量均低于自然林地(P<0.05),而有机管理茶园的EOC、NLOC、POC和MOC含量比常规管理茶园分别高出46.39%~57.89%、54.24%~66.15%、80.87%~121.01%和40.07%~46.28%(P<0.05)。3)与自然林地相比,常规管理茶园的POC/SOC、NLOC/SOC较低,有机管理茶园的POC/SOC、NLOC/SOC则高于常规管理茶园。4)常规管理茶园具有较高的CPAI和较低的CPMI,常规管理茶园的CPMI比自然林地低24.53%~46.12%,有机管理茶园的CPMI比常规管理茶园高67.88%~100.33%,其差异均显著(P<0.05)。以上研究结果表明,与自然林地相比,常规管理的茶园土壤有机碳含量和土壤碳库质量下降,存在一定程度的土地退化,而有机管理是提高茶园土壤碳库质量的有效措施。

基于光谱指数与EM38的土壤盐分空间变异性研究

针对目前半干旱区存在的土壤盐渍化问题,以典型半旱区封丘县为研究区,将遥感与磁感应电导率仪(EM38)技术相结合对典型半干旱区土壤盐分空间变异性进行了研究。结合田间采样对EM38测量数据进行解译,并对解译后的数据进行经典数据统计特征分析,建立了EM38解译后的土壤电导率与光谱指数(土壤指数、植被指数)之间的回归模型。利用该模型绘制了研究区土壤盐分的空间分布图。结果表明,受内在和外在因子的共同作用,研究区各土层含盐量均具有中等的变异强度。采用植被指数与土壤指数和EM38测量相结合的方法,较好地绘制了研究区土壤盐分的空间变化图。盐渍化土壤主要集中在研究区北部与南部,具有明显的趋势效应,并且在整个剖面盐分表现为表层最高,随着深度增加盐分先减小后增大的趋势。

济源市南山林场林区人工林与农田土壤质量的评价与比较

我国退耕还林的政策已经实施超过20年,该政策对我国生态环境的改善发挥了巨大作用,人工林的生态效益也得到了广泛认可与研究。然而多数研究聚焦在人工林对大气环境的优化,忽略了土壤质量这一陆地生态系统循环中至关重要的生态要素。本文利用多种实地测量的土壤理化属性数据计算了综合土壤指数并分析了济源市南山林场区内人工林与农田的土壤质量差异,研究发现土壤质量受多种因素影响,其中全氮含量和土壤pH作用最为突出,其次是全钾含量和有机质含量;另外人工林和农田的土壤指标中2012年(2.47g/kg)和2022年(40.34g/kg)差异度最大的均为全碳含量,2012年最小为全钾含量(0.24%),2022年最小变为全氮含量(3.30%);人工林的多数土壤指标含量高于农田,说明人工林对提高该地区的土壤质量具有积极作用,在林农分用的10年中,人工林地区的土壤质量相对农田提高了约10%,说明退耕还林可有效改善区域土壤质量。本文对人工林和农田土壤质量的评价对于我国退耕还林政策具有补充意义。

基于综合高光谱指数的区域土壤盐渍化监测研究

选取新疆塔里木盆地北缘渭干河-库车河三角洲绿洲盐渍化土壤、植被及其光谱反射率为研究对象,对实测土壤、植被高光谱进行包络线、倒数、对数、均方根、一阶微分等各种光谱变换,分析并确定反映盐渍化程度最敏感的波段,结果表明:实测高光谱土壤、植被一阶微分光谱变换对土壤盐渍化响应程度最敏感;基于实测综合光谱指数的盐渍化监测高光谱模型可以准确提取土壤盐渍化信息,明显优于传统遥感方法中单纯利用植被指数或者土壤盐分指数的模型,对土壤盐渍化的高精度遥感监测研究具有较好促进作用。

基于植被状态指数的土壤湿度遥感方法研究

利用1981-1994年连续504旬的NOAAAVHRR8km分辨率的NDVI时间系列数据,以及对应时段全国102个固定农气观测站(-20cm深度)的旬土壤湿度资料,建立了植被状态指数IVC与土壤湿度之间的统计模型,由旬IVC值来换算出每旬的土壤湿度,用以反映全国的逐旬土壤水分分布。对模型进行的统计检验表明,模型都通过了置信度为α=0.05的统计检验。试验结果表明,这种方法在作物生长期内可应用于全国大范围的土壤湿度遥感监测,简便易行。

基于土壤地形指数和下垫面水文分区的流域模型参数率定

针对流域水文响应会受到地质、地形、地貌、植被、土壤等自然地理因素以及土地利用等下垫面因素综合作用的特点,根据流域下垫面的地理特征进行水文响应分区。借助遥感资料对流域下垫面进行分类并获取土地覆盖/土地利用信息,结合流域土壤类型数据与地形指数推求流域的土壤地形指数。进一步地,利用遥感分类信息和土壤地形指数进行流域的水文分区,率定各个水文分区SCS模型的参数CN值并进行水文模拟,结果表明,屯溪流域21次和东湾流域32次洪水径流模拟相对误差均比传统方法的小。

土壤发育指数及其在黄土──古土壤序列中的应用

以洛川坡头和兰州九州台黄土剖面为例，系统地观测和描述了各层黄土与古土壤的形态（包括微形态）特征，选取了１０个土壤形态属性以评价古土壤发育状况：红化作用（颜色彩度和色调）、总质地（质地类型、粘结性和可塑性）、黑化作用（颜色亮度）、微结构（类型、结构性发育程度、孔隙类型和总孔度）、细物质（丰度）、原生碳酸盐（丰度）、黑云母（丰度及蚀变程度）、铁氧化物（丰度）、次生碳酸盐（类型及丰度）和淀积粘粒（干涉色、淀积粘粒特征、胶膜丰度、胶膜厚度）。在此基础上，建立了土壤发育指数，并初步讨论了该指数在环境变化研究方面的应用。

湿润地区土壤干旱指数模型分析

从土壤水分平衡原理出发,以降水量、温度和区域水文观测等因子为基础,建立了土壤干旱指数模型。利用重庆市34个气象站点的观测资料,计算不同地区的土壤干旱指数,划分干旱等级,并分析了土壤干旱的空间分布特征。