绿洲农田盐碱斑土壤表层盐分和pH值的光谱特征研究

摘要

土壤盐渍化的形成通常是由自然条件的变化和人类对土地不合理的利用所引起的。由于长期气候干燥、降雨稀少、积盐强烈、造成农田中盐碱斑大量存在，严重影响着绿洲生态环境和农业良性发展。本文选取玛纳斯县农田表层（0-10cm）盐碱斑土壤为研究对象，分析盐碱斑土壤的光谱曲线特征，挖掘土壤盐分和pH的光谱敏感波段，建立土壤含盐量和pH最佳估测模型。基于Landsat8遥感影像，利用NDVI-SI特征空间关系建立了区域盐渍化遥感监测模型(SDI)，采用此模型制作了研究区不同程度的盐渍化土壤的分布图。取得以下结论:
　　(1)盐碱斑土壤的光谱反射率曲线变化趋势较为一致，光谱特征在形态上基本近似;光谱反射率曲线在1450nm、1950nm、2200nm附近有3个明显的吸收峰，随着土壤盐渍化程度的逐渐加重，反射率也表现出增大的趋势，土壤光谱反射率与其表层盐分呈现一定的相关性。
　　(2)土壤光谱反射率通过7种形式的微分数学变换后，放大了光谱曲线特征，就相关系数来看;相关系数较高的波谱范围普遍出现在400-1259nm之间，其中反射率一阶微分、对数一阶微分、倒数的对数一阶微分与含盐量的相关系数相比原始反射率均有所提高。
　　(3)通过几种变换的土壤光谱反射率与土壤含盐量的建模比较分析得出，光谱反射率倒数的对数一阶微分建立的盐分反演模型效果最佳，盐分响应的最佳敏感波长在428nm处，相关系数达到0.81，构建的含盐量预测型方程为（Y=30097.5X428+38.9，R2=0.742，RMSE=0.836）。该模型可为绿洲农田盐渍化土壤的遥感定量反演提供科学依据。
　　(4)将5种微分变换的光谱数据与盐碱斑土壤pH数据进行相关性分析发现:以光谱反射率对数的倒数一阶微分所构建的模型较好，土壤pH的光谱敏感波段为682nm、909nm、954nm、997nm，预测方程为（Y=20669.81X909-2784.23X682-27948.27X997+5089.03X954+7.53，R2=0.714，RMSE=0.35）。经检验，模型精度较高，此模型可为研究区土壤pH值的估测提供借鉴。
　　(5)结合Landsat8影像和野外实测盐分数据分析了植被指数(NDVI)和盐分指数(SI)之间的关系，建立了基于NDVI-SI特征空间的土壤盐渍化遥感监测模型(SDI)。结果表明:SDI与土壤表层含盐量相关性较高，其相关系数为0.83，该模型的构建有助于盐渍化土壤遥感图像解译，并且能够很好地区分不同程度盐渍地的空间分布。

目录

声明

论文说明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 土壤盐渍化光谱国内外研究现状

1．3 研究目的

1．4 研究内容

1．5 研究方法

1．6 技术路线

1．7 拟解决的关键问题

第2章 材料与方法

2．1 研究区概况

2．2 资料收集

2．3 土壤样品采集

2．4 遥感数据获取及处理

2．5 野外光谱数据的采集与处理

第3章 农田盐碱斑土壤表层光谱特征分析

3．2 典型盐碱斑土壤的光谱特征分析

3．3 盐碱斑土壤盐分与pH的敏感波段选取

3．4 盐碱斑土壤盐分及pH值的光谱反演模型构建

第4章 基于NDVI-SI特征空间的土壤盐渍化遥感分类

4．1 NDVI-SI特征空间的建立

4．3 基于NDVI-SI特征空间的盐渍化土壤分布特征

4．5 盐渍化监测模型的应用

4．4 盐渍化遥感监测模型的构建

4．6 SDI模型验证

4．7 研究区SDI阈值的确定

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 不足与展望

参考文献

致谢

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