光谱分辨率对黑土有机质预测模型的影响

光谱分辨率对黑土有机质预测模型的影响（精选2篇）

篇1：光谱分辨率对黑土有机质预测模型的影响

光谱分辨率对黑土有机质预测模型的影响

摘要：高光谱遥感以其高光谱分辨率适于反射光谱特征复杂的地物识别与参数反演,但对于反射光谱特征平滑的地物,高光谱数据可能存在数据冗余问题.本研究对实验室测定的黑土高光谱反射率进行重采样,基于统计分析方法研究了光谱分辨率对黑土有机质预测模型精度的影响,结果表明:黑土有机质含量高,土壤有机质的光谱作用范围宽(445～1380 nm);黑土有机质光谱预测模型精度随光谱分辨率降低,呈现先增后减的趋势,最优模型的光谱分辨率为50 nm,低于高光谱遥感波段设置,略高于多光谱传感器波段设置;黑土有机质光谱预测最优模型以倒数对数微分为自变量,模型决定系数R2=0.799,RMSE=0.439,研究成果为土壤有机质遥感反演、光谱速测仪器的研制,以及传感器波段设置提供理论基础与技术支持. 作者： 刘焕军[1]吴炳方[2]赵春江[3]赵云升[4] Author： LIU Huan-jun[1]WU Bing-fang[2]ZHAO Chun-jiang[3]ZHAO Yun-sheng[4] 作者单位： 中国科学院遥感应用研究所,北京100101;北京农业信息化工程技术研究中心,北京市农林科学院,北京100097中国科学院遥感应用研究所,北京,100101北京农业信息化工程技术研究中心,北京市农林科学院,北京100097东北师范大学城市与环境科学学院,吉林长春,130024 期 刊： 光谱学与光谱分析 ISTICEISCIPKU Journal： Spectroscopy and Spectral Analysis 年，卷(期)： ,32(3) 分类号： S127 TP79 关键词： 光谱分辨率 土壤有机质 反射光谱特征 机标分类号： S15 G80 机标关键词： 高光谱分辨率黑土有机质预测模型BasedPredicting ModelSoil Organic Matter高光谱遥感土壤有机质最优模型模型精度光谱特征光谱反射率光谱传感器遥感波段有机质含量高光谱数据作用范围遥感反演研究成果统计分析 基金项目： 国家博士后科学基金项目，国家自然科学基金项目 光谱分辨率对黑土有机质预测模型的.影响[期刊论文]光谱学与光谱分析 --2012,32(3)刘焕军吴炳方赵春江赵云升高光谱遥感以其高光谱分辨率适于反射光谱特征复杂的地物识别与参数反演,但对于反射光谱特征平滑的地物,高光谱数据可能存在数据冗余问题.本研究对实验室测定的黑土高光谱反射率进行重采样,基于统计分析方法研究了光谱分...

篇2：光谱分辨率对黑土有机质预测模型的影响

摘要:对吉林省公主岭市长期定位试验站不同耕作方式下黑土有机质含量和团聚体组成进行了测定分析,结果表明,与传统耕作秋翻秋耙匀垄相比,宽窄行交替休闲处理和全方位旋耕处理增加了土壤表层有机质含量和0～30 cm范围内>0.25 mm水稳性团聚体数量,改善了土壤结构。宽窄行交替休闲处理对于提高深层土壤有机质含量也有显著效果,优于其他处理,应加以提倡。

关键词:黑土;有机质;水稳性团聚体

中图分类号:S155.2﹢7文献标识码:A文章编号:1006-6500(2009)01-0049-03

Effect of Different Tillage Managements on Organic Matter and Aggregates in Black Soil

LIAN Xiao-juan1,2,LV Yi-zhong1,LIU Wu-ren3,LI Ming-yue2,ZHENG Jin-yu3

(1.College of Resource and Environment, China Agricultural University, Beijing 100094, China; 2.Tianjin Institute of Agriculture Resources and Environments Sciences, Tianjin 300192, China; 3.Jilin Academy of Agricultural sciences, Changchun, Jilin 136100, China)

Abstract:The organic matter and aggregates of black soil under different tillage managements were determined and analyzed after long-term locating experiment in the Gongzhuling city of Jiling province. The results showed that wide/narrow row alternation and omnibearing rotary tillage increased the content of soil organic matter in surface soil and the amount of >0.25 mm water stable aggregates at 0~30 cm layer by compared with conventional tillage. Wide/narrow row alternation could observably increase the organic matter content of deep soil. In general, wide/narrow row alternation treatment was superior to other treatments and should be recommended.

Key words: black soil;organic matter;water stable aggregate

黑土一直被认为是高产土壤,具有很高的自然肥力,但随着不断的开垦利用,不合理的耕作,久而久之使土壤沙化,土壤结构破坏,土壤有机质和养分趋向消耗。土壤团聚体是土壤最基本的结构单元[1],具有良好团聚体结构的土壤不仅具有高度的空隙性和持水性,而且有良好的通透性,在植物生长期能够很好地调节植物需要的水、肥、气、热等因素,以保证作物获得高产稳产[2]。土壤肥力和结构是决定作物生长的重要因素。本试验研究了不同耕作措施对黑土有机质和团聚体的影响,旨在为试验区选择合理的耕作模式提供科学理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

该定位试验到2005年已历时10年,试验地设在吉林省公主岭市范家屯镇香山村,供试土壤为粘质黑土,作物为一年熟玉米。

1.2 试验处理

本试验共设3个处理,即秋翻秋耙匀垄、全方位旋耕、宽窄行(宽行90 cm,窄行40 cm)交替休闲处理,每个处理4个重复。

(1)秋翻秋耙匀垄(对照):为该地区传统的耕作模式,即玉米9月份收获后,11月份直接翻耕、耙地、整地形成65 cm左右的均匀垄行,来年春天均匀行间距播种。

(2)全方位旋耕:即秋收后,留高茬约40 cm左右,11月份全面旋耕使根茬粉碎还田达到播种状态,来年春天以宽窄行(即宽行90 cm,窄行40 cm)的形式播种。

(3)宽窄行交替休闲:宽行(松带)90 cm,窄行(苗带)40 cm隔年交替休闲种植,6月20日左右结合追肥在宽行进行深松,深松宽度50～60 cm,深度30～40 cm,秋收时窄行(苗带)留高茬40 cm左右,秋收后用条带旋耕机对宽行(松带)进行旋耕,达到播种状态,窄行高茬自然腐烂还田。第2年春季,在旋耕过的宽行进行精密播种,形成新的窄行苗带,新宽行6月20日左右结合追肥进行深松,即完成了隔年深松、苗带轮换、交替休闲的宽窄行耕种。

1.3 土样采集和测定方法

2005年4月18日—19日进行土壤样品采集,每个重复按0～10 cm、11～20 cm、21～30 cm、31～40 cm、41～50 cm五层取样。对于宽窄行交替休闲处理分别在宽行(松带)和窄行(苗带)进行取样,以研究松带和苗带土壤性质的差异。土壤有机质采用重铬酸钾容量法—外加热法测定[3]。土壤团聚体采用机械筛分法测定[4]。

数据采用SAS软件和EXCEL软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式对黑土有机质的影响

土壤有机质是土壤的重要组成部分,其含量是评价土壤肥力和土壤质量的一项重要指标[5]。该试验结果见表1。0～10 cm土层、宽窄行交替休闲处理的土壤有机质含量显著高于传统耕作方式,苗带和松带分别比秋翻秋耙匀垄高16.4%和14.7%。全方位旋耕处理的表层土壤有机质含量也比传统耕作高9.30%,这说明高茬自然腐烂还田和粉碎还田对提高土壤表层有机质有明显的促进作用,且腐烂还田比粉碎还田更有利于有机质的积累。0～40 cm剖面范围内,宽窄行交替休闲处理的有机质含量高于其他处理,说明留高茬自然腐烂还田和深松不仅提高了表层土壤有机质含量,而且加深了腐殖质层,使剖面有机质含量增加。其原因在于一方面深松打破了犁底层,加深了耕层,并且在深松过程中可导致上层高有机质含量的土壤下移。另一方面,下层孔隙度增加,使根系下扎,提高了下层土壤有机质的来源,促进了下层土壤有机质的形成。由于宽窄行交替休闲处理松带和苗带二者长期交替休闲轮作,各个层次有机质含量均无显著差异。

2.2 不同耕作方式对黑土团聚体的影响

2.2.1 不同耕作方式对黑土水稳性团聚体的影响原始黑土荒地具有良好的结构性状,土壤中>0.25 mm粒径的水稳性团聚体含量较高,但一经开垦,水稳性团聚体的含量明显下降,从而影响黑土其他物理性状和耕作特性。

本研究对长期定位试验不同耕作方式下土壤水稳性团聚体组成的测定分析结果见表2,不同耕作方式下土壤水稳性团聚体组成差别较大,说明水稳性团聚体受人为耕作活动影响很大。土壤表层>5 mm的水稳性团聚体含量依次为:宽窄行松带 >全方位旋耕>宽窄行苗带>秋翻秋耙匀垄。>0.25 mm水稳性团聚体含量:宽窄行松带>全方位旋耕>宽窄行苗带>秋翻秋耙匀垄。0～30 cm范围内,不同耕作方式下>0.25 mm水稳性团聚体的平均含量高低顺序为,宽窄行苗带>宽窄行松带>全方位旋耕>秋翻秋耙匀垄。由此可见,宽窄行交替休闲处理和全方位旋耕处理后,较大粒径水稳性团聚体含量高于传统耕作,土壤团聚性增加,土壤结构性能较好。这主要是由于一方面传统耕作翻耕搅动了土壤结构,使团聚体被挤压破碎,因而水稳性团聚体含量降低,另一方面,水稳性团聚体大多是由钙镁及腐殖质胶结起来的,留高茬还田使土壤腐殖质含量增加,而且钙镁离子的含量也会因土壤对其保持能力的增加而有所提高,因而水稳性团聚体含量较高。

2.2.2 不同耕作方式对黑土结构状况的影响 从表3中可以看出,各处理间>0.25 mm的风干团聚体差异不大,总量达98%以上,而>0.25 mm水稳性团聚体变化较大,表明水稳性团聚体更能较好反映土壤团聚体的质量。0～30 cm范围内,传统耕作>0.25 mm团聚体结构破坏率变幅范围为27.61%～44.84%,其他两种处理土壤结构破坏率变幅范围为14.36%～26.13%,不同耕作方式土壤结构破坏率平均值高低顺序为秋翻秋耙匀垄>全方位旋耕>宽窄行松带>宽窄行苗带。说明改进耕作方式,留高茬深松等措施能增加大团聚体数量,进一步改善土壤结构。

3结 论

在黑土上长期定位的试验结果表明,与传统耕作秋翻秋耙匀垄相比,宽窄行交替休闲处理和全方位旋耕处理对土壤表层有机质有明显富集作用,且增加了0～30 cm范围内>0.25 mm水稳性团聚体的数量,改善了土壤结构状况。宽窄行交替休闲处理对于提高深层土壤有机质含量也有显著效果。总体来看,宽窄行交替休闲处理优于其他处理,应加以提倡。

参考文献:

[1] 李阳兵,魏朝富,谢德体,等. 岩溶山区植被破坏前后土壤团聚体稳定性研究[J]. 土壤肥料科学,2005,21(10):232-234.

[2] 侯春霞,骆东奇,谢德体,等. 不同利用方式对紫色土团聚体形成的影响[J]. 西南农业大学学报,2003,25(5):467-470.

[3] 鲍士旦.土壤农化分析[M]. 北京:中国农业出版社,2000:30-34.

[4] 张万儒,许本彤.森林土壤定位研究方法[M]. 北京:中国林业出版社,1984.