基于遥感和地面辅助的丘陵区表层土壤有机碳空间格局研究

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为了更加快速和简便的预测土壤有机碳空间分布状况,本文利用名山区289个采样点表层土壤有机碳(0~20 cm),结合Landsat 8遥感影像各波段,并引入地面辅助因子,共同建立有机碳含量预测模型,并利用未参与建模的40个样点检验模型精度,根据均方根误差、平均偏差,标准化平均偏差和标准化平均误差,对不同预测模型进行了对比与分析,选取优化模型,最后进行空间反演,预测了名山区土壤有机碳的空间分布,研究结果表明:(1)土壤有机碳与遥感波段1、3、4、7、NDVI、海拔、坡度和地形湿度指数相关性显著。在辅助因子中,有机碳含量和NDVI、平面曲率与地形湿度指数均具有正相关关系,而与海拔、坡度、坡向、剖面曲率、汇流动力指数与沉积物运力均具有负相关关系,其中,土壤有机碳含量与NDVI、地形湿度指数呈极显著正相关(P<0.01);与坡度和海拔呈极显著负相关(P<0.01),植被和地形因子显著影响土壤有机碳的空间分布。(2)预测模型使用遥感影像单波段、多波段单独建模和结合地面因子共同建模的方法,建立的预测模型均可预测研究区土壤有机碳含量。遥感光谱波段建立的有机碳含量预测模型均达极显著水平,说明仅用遥感波段可以建立土壤有机碳预测模型。引入地面辅助因子后,有机碳含量预测模型的决定系数R~2从0.127提高到了0.575,其中波段1、波段3、波段4、波段7、NDVI、海拔、坡度和地形湿度指数共同建立的预测模型效果表现较好,说明使用结合地面辅助因子的方法可以提高预测模型的精度。因此,在地形复杂的地区中利用遥感研究有机碳含量预测模型,有必要考虑地面辅助数据。(3)空间反演结果显示,名山区土壤有机碳空间分布总体趋势为从西北向东南逐渐增加,这种分布趋势与该研究区的DEM走向和NDVI分布趋势基本一致。说明利用Landsat 8 OLI影像光谱信息和地面辅助因子可以较好的反演土壤有机碳分布格局,研究结果为丘陵区土壤有机碳含量及空间分布预测提供了理论依据和方法借鉴。
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