[1]陆忠军,刘克宝,辛蕊,等.基于Sentinel2影像的青冈县土壤表层有机质空间格局反演[J].黑龙江农业科学,2022,(10):89-93.[doi:10.11942/j.issn1002-2767.2022.10.0089]
　LU Zhong-jun,LIU Ke-bao,XIN Rui,et al.Spatial Pattern Inversion of Soil Surface Organic Matter in Qinggang County， Heilongjiang Province Based on Sentinel-2 Image[J].HEILONGJIANG AGRICULTURAL SCIENCES,2022,(10):89-93.[doi:10.11942/j.issn1002-2767.2022.10.0089]
点击复制

基于Sentinel2影像的青冈县土壤表层有机质空间格局反演

《黑龙江农业科学》[ISSN:1002-2767/CN:23-1204/S] 卷: 期数: 2022年10 页码: 89-93 栏目: 出版日期: 2022-10-10
Title:
Spatial Pattern Inversion of Soil Surface Organic Matter in Qinggang County， Heilongjiang Province Based on Sentinel-2 Image
作者:
陆忠军; 刘克宝; 辛蕊; 付斌; 黄楠; 刘艳霞
黑龙江省农业科学院 农业遥感与信息研究所，黑龙江 哈尔滨 150086
Author(s):
LU Zhong-jun; LIU Ke-bao; XIN Rui; FU Bin; HUANG Nan; LIU Yan-xia
Institute Agricultural Remote Sensing and Information，Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin 150086， China
关键词:
Sentinel-2; 土壤有机质; 空间格局; 反演
Keywords:
Sentinel-2; soil organic matter; spatial pattern; inversion
DOI:
10.11942/j.issn1002-2767.2022.10.0089
文献标志码:
A
摘要:
为促进土壤碳氮循环研究和土壤质量评价，选择松嫩平原中部青冈县为研究区，以表层（0~20 cm）土壤有机质含量为研究对象，利用土壤有机质野外采集点状数据，基于哨兵（Sentinel-2）卫星全波段数据，反演研究区内土壤有机质含量。通过一景数据建模，另一景数据验证的方式，探索验证哨兵数据在土壤有机质遥感识别的迁移性和区域适用性，并结合高程和坡度数据分析土壤有机质空间分布特征。结果表明，（1）采用Sentinel-2卫星影像数据结合地面数据，用偏最小二乘回归法构建土壤有机质含量反演模型时，4种参数-原始波段(REF)、倒数（1/R）、对数的倒数[log(1/R)]和倒数的对数（1/logR）中倒数（1/R）的效果最好。（2）本研究利用同一年临近期两景Sentinel-2影像数据，探讨模型在邻近区域的适用性，验证精度RMSE为0.147，模型可用于青冈周边区域的土壤有机质含量反演。（3）黑土地保护利用项目区内伴随着纬度的升高，有机质含量呈现下降的趋势：210～220 m高程的平均土壤有机质最高，>230 m高程的平均土壤有机质含量最低，有机质含量在各高程等级差异性不明显；坡度≤2°区域有机质含量最高，伴随着坡度增加，有机质含量呈现降低趋势。
Abstract:
In order to promote the research of the soil carbon and nitrogen cycle and the evaluation of the soil quality， Qinggang in the middle of Songnen Plain was selected as the study area， and the content of soil organic matter in the surface layer (0-20 cm) was taken as the research object. The soil organic matter content in the study area was inversed by using the ground data collected in the field and based on the full band data of Sentinel-2 satellite image. The migration and regional applicability of the remote sensing identification in the Sentinel data of soil organic matter were explored and verified, through data modeling of one scene and data verification of another scene. The spatial distribution characteristics of soil organic matter in the study area were analyzed in combination with the elevation and slope data.The results showed three aspect，(1)When the study using Sentinel-2 satellite image data and ground data to construct the inversion model of soil organic matter content by partial least square regression， 1/R parameter had the best effect in 4 parameters-Original band(REF)，1/R，log(1/R)，1/logR. (2) In this study， the applicability of the model in the adjacent areas was discussed by using the Sentinel-2 image data of two scenes in the adjacent period of the same year. The validation accuracy RMSE was 0.147. This model can be used to retrieve the soil organic matter content in the surrounding areas of Qinggang.(3) In the black land protection and utilization project area， with the increase of latitude， the content of organic matter showed a downward trend: The average soil organic matter content at 210-220 m elevation was the highest， and the average soil organic matter content at >230 m elevation was the lowest， and the difference of organic matter content in each elevation grade was not obvious. The highest organic matter content was the area with slope gradient ≤2°， and with the increase of gradient， the organic matter content showed a decreasing trend.

参考文献/References:

［1］汤斯崴，林清美.澧县耕地土壤有机质状况及其差异性分析[J].湖南农业科学，2018（12）:41-44.

[2]王莹莹，张昀，张广才，等．北方典型水稻土有机质及其组分演变特征[J].植物营养与肥料学报，2019，25(11):1900-1908.
[3]张新乐，窦欣，谢雅慧，等.引入时相信息的耕地土壤有机质遥感反演模型[J].农业工程学报，2018，34(4)：143-150.
[4]王子龙，孙建，姜秋香，等.松嫩平原黑土区有机质空间分布特征及影响因素[J].东北农业大学学报，2019，50(10):54-62.
[5]董悦，张永清，刘彩彩．晋中市土壤养分空间分布与影响因子的相关性[J]．生态学报，2018，38(23):8621-8629.
[6]陈琳，任春颖，王宗明，等.基于克里金插值的耕地表层土壤有机质空间预测[J].干旱区研究，2017，34（4）:798-805.
[7]颜祥照，姚艳敏，张霄羽.土壤有机质遥感制图研究进展与展望[J].中国农业信息，2019，31（3）:13-26.
[8]刘焕军，谢雅慧，潘越，等.黑土区田块土壤有机质空间分异及分布研究[J].土壤通报，2018，49(6):1445-1451.
[9]张素梅，王宗明，张柏，等.利用地形和遥感数据预测土壤养分空间分布[J].农业工程学报，2010，26(5):188-194.
[10]韩晓增，李娜.中国东北黑土地研究进展与展望[J].地理科学，2018，38(7):1032-1041.
[11]魏丹，匡恩俊，迟凤琴，等.东北黑土资源现状与保护策略[J].黑龙江农业科学，2016（1）:158-161.
[12]中央财政5亿元支持东北黑土地保护利用[EB/OL].(2015-06-25)[2022-05-20].http://www.xinhuanet.com/politics/2015-06/25/c_127946803.htm.
[13]曾昭海.豆科作物与禾本科作物轮作研究进展及前景[J].中国生态农业学报，2018，26(1):57-61.
[14]东北黑土地保护规划纲要（2017-2030年）[EB/OL].(2017-07-20)[2022-05-20].http://www.moa.gov.cn/nybgb/2017/dqq/201801/t20180103_6133926.htm.
[15]刘克宝，陆忠军，宋茜.松嫩平原中部农作物空间格局时空变化分析[J].中国农业信息，2018，30(2):42-52.
[16]WOLD S，ALBAND C，DUNN M．Pattern regression finding and using regularities in multivariate data［M］.London:Analysis Applied Science Publication，1983:5-10．
[17]雷浩川，刘尊方，于晓晶，等.基于Landsat 5影像的青海省大通县土壤表层全氮空间格局反演[J].青海大学学报，2021，39（6）:79-86.

相似文献/References:

[1]夏睿,黄元仿.基于GIS的土壤有机质时空变异分析[J].黑龙江农业科学,2012,(04):58.
　XIA Rui,HUANG Yuan-fang.Analysis on the Spatial-Temporal Variability of Soil Organic Matter Based on GIS[J].HEILONGJIANG AGRICULTURAL SCIENCES,2012,(10):58.
[2]蒋炳伸,宋 丽,李鸿雁,等.驻马店市高新开发区园林绿地土壤质量现状调查及评价[J].黑龙江农业科学,2011,(09):22.
　JIANG Bing-shen,SONG Li,LI Hong-yan,et al.Survey and Evaluation on Greenland Soil Qualityof High-tech Development Zone in Zhumadian City[J].HEILONGJIANG AGRICULTURAL SCIENCES,2011,(10):22.
[3]刘小梅,依艳丽,郑存德.棕壤不同容重对玉米根系生长的影响[J].黑龙江农业科学,2011,(08):27.
　LIU Xiao-mei,YI Yan-li,ZHENG Cun-de.Effect of Different Soil Bulk Density onMaize Root Growth in Brown Soil[J].HEILONGJIANG AGRICULTURAL SCIENCES,2011,(10):27.
[4]不同施肥处理对甘肃河西干旱区棉田土壤有机质和氮素的影响.不同施肥处理对甘肃河西干旱区棉田土壤有机质和氮素的影响[J].黑龙江农业科学,2019,(01):37.[doi:10.11942/j.issn1002-2767.2019.01.0037]
　ZHANG Xue-xin.Effects of Different Fertilization Treatments on Soil Organic Matter and Nitrogen in Cotton Field in Hexi Arid Area of Gansu Province[J].HEILONGJIANG AGRICULTURAL SCIENCES,2019,(10):37.[doi:10.11942/j.issn1002-2767.2019.01.0037]
[5]牛忠磊,王建,李本玉.山东省淄博市淄川区土壤硒水平影响因素分析[J].黑龙江农业科学,2020,(09):53.[doi:10.11942/j.issn1002-2767.2020.09.0053]
　[J].HEILONGJIANG AGRICULTURAL SCIENCES,2020,(10):53.[doi:10.11942/j.issn1002-2767.2020.09.0053]

备注/Memo

收稿日期：2022-07-13

基金项目：黑龙江省农业科学院“农业科技创新跨越工程”黑土耕地资源可持续利用技术研究与示范专项（HNK2019CX1307）。
第一作者：陆忠军（1975－），男，硕士，研究员，从事农业遥感研究。E-mail:lszyj@126.com。
通信作者：刘克宝（1981－），男，硕士，副研究员，从事农业信息化研究。E-mail:lkbrs@163.com。

更新日期/Last Update: 2022-12-26