江西典型红壤地区主要土壤类型光谱特征及其反演研究

The comprehensive methods of soil samples collection and soil physical and chemical properties analysis indoor, soil spectral determination in field and indoor, combined with exploitation and analysis of mechanism models and nonlinear models will be utilized to study the soil spectral characteristics influenced by soil physical and chemical properties, the relationship between the soil spectral characteristics and soil physical and chemical properties, and the inversion models to estimating soil properties by soil spectral reflectivity on main soil types in Jiangxi Red Soil region. This study will have the important theoretical significance and application value to improve the soil spectral research, to build the standard Jiangxi soil spectral database, to monitor and estimate the soil physical and chemical properties and the soil heavy metals content, to service the soil survey and mapping.

本研究以野外典型红壤地区主要土壤类型的样品采集和室内红壤理化性状分析、野外测定主要土壤的光谱和室内制作玻片测定土壤光谱等技术，结合机理模型和非线形模型的分析，研究江西省典型红壤地区主要土壤类型的理化特性的光谱特征、土壤理化性状与光谱特性的关系机理及其反演等。对完善和健全我国乃至世界的土壤光谱研究、建立江西标准土壤光谱数据库、快速便捷地利用遥感技术探测土壤理化性状及诊断土壤污染、为红壤调查和制图服务等，均具有重要的理论意义和应用价值。

土壤光谱特征及反演是土壤遥感的重要基础研究。至今国内外对土壤的光谱特征进行了许多研究并取得了较好的成果，推动了土壤遥感的应用。但随着遥感技术向更高空间、时间和光谱分辨率的发展，应开展更加广泛、数量更多的土壤光谱特征研究。除本项目外，对江西典型红壤地区主要土壤类型的光谱特征研究还极少，开展本研究对完善和健全我国的土壤光谱研究、快速利用遥感技术估测土壤特性及进行土壤分类等，均具有重要的理论意义和应用价值。. 共采集了江西典型红壤地区主要土壤有效样品678个，在应用ASD光谱仪测定野外光谱和土壤样品室内光谱、实验室分析土壤理化性状后，主要土壤类型的光谱特征分析及其在分类中的应用、土壤主要理化性状与光谱特征的机理与反演研究，初步建立了江西红壤地区的土壤光谱库。得出：红壤地区不同亚类光谱反射率差异明显，可见-近红外光谱特征对土壤亚类分类的准确率为86.23%，而土属的准确率仅为66.37%；560~710nm是土壤有机质的特征吸收波段，在去包络线和反射率倒数的对数等处理后建立的偏最小二乘法模型较好地估算和反演土壤有机质；利用RBF组合模型估算山地红壤有机质含量是可行的；预测土壤全氮的5个有效波长分别为820nm、940nm、1040nm、1060nm和1990 nm，应用UVE-SPA变量选择方法结合LS-SVM模型是估算土壤全氮含量的有效方法；也得出了应用高光谱估算土壤全磷和有效磷含量、估算土壤有效铁含量和应用综合肥力指数测算土壤肥力等的结果。同时，进行了基于冠层高光谱的水稻氮素营养诊断。此外开展了江西省耕地土壤的肥力时空变化、水稻肥料利用率和水稻施肥体系等研究；进行了耕地质量评价及永久基本农田划定与布局调整的研究；进行了农业生产空间布局、土地整治道路布局、农业观光园布局等研究；进行了农村居民点优化布局及土地利用规划等方面的研究。所取得的成果超过了计划任务中的研究任务。