高光譜遙感技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用在建立森林土壤預(yù)測(cè)模型

   近日，中國(guó)科學(xué)院武漢植物園研究人員利用光譜技術(shù)建立了森林土壤光譜反演預(yù)測(cè)模型，從而較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)高異質(zhì)性森林SOC和TN的快速預(yù)測(cè)。

  快速、廉價(jià)、準(zhǔn)確地獲取土壤中碳(C)、氮(N)含量信息是當(dāng)前土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)和全球土壤碳庫收支管理研究的基礎(chǔ)和前提，而土壤空間異質(zhì)性加大了人們對(duì)土壤屬性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的難度和成本。
   森林土壤是調(diào)控陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支平衡的重要基礎(chǔ)。利用近地高光譜遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)多層次森林土壤C、N含量信息的快速、高效、無損、低成本建模估測(cè)，有望為當(dāng)前土壤C、N動(dòng)態(tài)研究及制圖開辟新的途徑，必將有助于加深對(duì)土壤C、N空間異質(zhì)性及影響因素的理解，對(duì)于森林土壤碳庫管理和持續(xù)經(jīng)營(yíng)具有重要意義。然而，受土壤層次的影響，土壤屬性的高光譜反演模型的預(yù)測(cè)能力降低，限制了模型的應(yīng)用。
   中國(guó)科學(xué)院武漢植物園助理研究員姜慶虎在研究員劉峰的指導(dǎo)下，以中亞熱帶(八大公山)森林不同層次土壤為例，利用光譜技術(shù)建立了該區(qū)表層和亞表層土壤有機(jī)碳(SOC)和全氮(TN)的光譜反演預(yù)測(cè)模型，從而較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)高異質(zhì)性森林SOC和TN的快速預(yù)測(cè)。其中，光譜模型對(duì)SOC預(yù)測(cè)的R2為0.79-0.90，對(duì)TN預(yù)測(cè)的R2為0.66-0.86。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)模型難以實(shí)現(xiàn)層次間的傳遞性應(yīng)用問題，利用spiking法并借助加權(quán)算法，成功解決了這一難題，使得預(yù)測(cè)模型的傳遞性得到大幅提升。該研究的開展，為快速獲取高異質(zhì)性土壤屬性信息提供了潛在的可能。
   該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金(31270515,31470526)和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(2014CB954004)的資助，結(jié)果發(fā)表在Geoderma雜志上。