耕地土壤肥力因子变化遥感监测研究以广西中南部为例

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1、密级中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文二O一三年五月MonitoringSoilFertilityChangesofCultivatedLandbyremotesensing·__---------——anexampleofsouthcentralGuangxiByLiYah．1iDirectedByProf．Dr．PanXian-zhangADissertationSubmittedtotheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialf

2、ulfillmentoftherequirementFortheDegreeofMasterofAgronomyInstituteofsoilscience，ChineseacademyofsciencesNanjing，ChinaMay，2013关于学位论文使用权声明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经著作权入授权，不得将本论文转借他人并复印、抄录、拍照、或以任何方式传播。否则，引起有碍著作权人著作权益之问题，将可能承担法律责任。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院南京土壤研究所有关保存、使用学位论文的规定，即：中国科学院南

3、京土壤所有权保留学位论文的副本，允许该论文被查阅；中国科学院南京土壤研究所可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：关于学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：导师签名：日期：本文得到国家自然科学基金重点项目(U1033004)以

4、及中科院战略性先导科技专项(xDA05050509)的支持摘要土壤肥力对于促进植物生产能力、维持动植物健康以及提高环境质量具有重要意义。采用传统方法对土壤肥力进行区域和连续监测时，由于采样和分析成本高、周期长，难以获得实时和连续的土壤信息。遥感以其大区域、多时相、多波段、实时快速、可重复获取多时相信息、高效、经济等优势，为实现土壤肥力变化动态监测提供了有效途径。遥感技术应用于土壤肥力监测可以弥补传统方法的不足，有助于实现对区域土壤肥力变化的实时、动态监测，从而促进农业生产。本文以广西中南部南宁、柳州、钦州、崇左及来宾等地区的耕地肥力变化为研究对象，

5、以1981年、2011年土壤数据为基础，以AVHRRNDVI和MODISNDVI遥感影像为数据源，通过研究归一化差异植被指数(NDVI)、植被覆盖度、植被净初级生产力(NPP)、地下生物量及地形因子与土壤肥力因子及其变化的耦合关系，揭示土壤肥力因子长期变化的过程与机理，并建立土壤肥力变化遥感监测模型，以实现土壤肥力变化区域监测及制图的目的。研究表明：(1)近30年来，研究区肥力因子变化较为明显。其中土壤口H呈极显著下降趋势，下降了0．61；有机质、全氮、全磷、速效磷以及速效钾呈极显著上升趋势；林草地向耕地转化后，土壤pH和有机质均有小幅下降；而耕地

6、由于长期耕作造成pH下降幅度更大，酸化现象更为严重，土壤有机质则呈现小幅度上升。(2)研究区30年来，AVHRRNDVI与MODISNDVI时间序列数据变化趋势基本相同，均呈现缓慢上升趋势；基于两种遥感数据源估算的植被覆盖度、NPP值接近，且均呈现缓慢上升趋势。说明该区整体植被生长状况有所改善。(3)研究区内遥感因子(NDVI、植被覆盖度以及NPP)与土壤肥力因子具有显著正相关关系，其动态变化与土壤有机质、全氮变化也均呈现显著正相关关系；且遥感因子变化趋势与土壤肥力因子变化的相关性更好。地形因子与土壤肥力变化具有一定相关关系，其中坡度对有机质、全氮

7、变化的影响较为明显。(4)利用逐步线性回归方法，建立耕地土壤有机质、全氮变化的遥感监测模型，可以有效地解释土壤有机质变化及全氮变化状况。利用所建模型对研究区耕地土壤有机质、全氮变化进行预测制图，能够更加快捷、方便、真实、自然地反映了土壤有机质、全氮变化在空间上的分布特征。关键字：土壤肥力；遥感监测；NDVI；NPP：地下生物量：广西耕地土壤肥力因子变化遥感监测研究一以广西中南部为例AbstractSoilfertilityisveryimportantforsustainingplantproduction，maintainingthehealth

8、offaunaandflora，andenhancingthequalityofenvironment．Itishardt