呼伦贝尔草原林草交错区土壤碳储量遥感估算

• 作 者: 和紫微
• 出 处: 北京林业大学
• 发表日期: 2021年04期
• 关键词: 林草交错带 遥感指数 土壤有机碳 影像反演

林草交错区是介于草原和森林之间的一种过渡带。针对土壤碳储量研究不足,土壤碳库不明确等问题,利用遥感和地面取样检测相结合的方法,对林草交错区的碳储量进行监测和估算,对于深入理解和认识林草交错带内部物质循环及能量流动具有重要意义。本实验以呼伦贝尔市海拉尔区与乌尔其汗林业局之间林草交错区为研究对象,对该森林-草原交错区的土样进行有机碳测定,并利用ASD公司的地物光谱仪FS3获得了表层土壤（0-10cm）的室内反射率数据,通过算数平均将FS3仪器测得的窄波段数据拟合为Landsat8影像宽波段的反射率,根据公式计算了6种植被指数（NDVI、DVI、RVI、OSAVI、RDVI、EVI）、4种盐分指数（SI₁、SI₂、SI₃、NDSI）以及一种亮度指数（BI）,并将计算的指数与实际土样的有机碳（SOC）含量进行相关性分析,选择具有显著性相关的指数进行模型的拟合,并利用Landsat8影像进行了反演。结果如下:（1）通过对林草交错区进行线路植物调查,森林植被组成以白桦（Betula platyphylla）、樟子松（Pinus sylvestnis）、山杨（Populus davidiana）、疏林为主,草地植被以主要以禾本科（Gramineae）、蔷薇科（Rosaceae）和菊科（Compositae）等植物为主。（2）在0-30cm深度的土壤中,土壤理化性状整体上随土壤深度的增加而呈现减小的趋势,土壤养分主要集中在表土层0-10cm。（3）土壤光谱反射率与土壤有机碳含量呈现负相关关系,在可见光和近红外波段内相关性显著。（4）归一化植被指数（NDVI）和土壤盐分指数三（SI₃）与土壤有机碳拥有显著相关性,其中,植被归一化指数NDVI与土壤有机碳拥有正相关性,土壤盐分指数三SI₃与土壤有机碳为负相关性,相关系数r分别达到了0.619和-0.636。（5）通过线性回归分析表明基于室内ASD数据拟合的指数估算模型较理想的是y=0.396x-0.055（x=NDVI,R²=0.384,RPD=1.486）和y=-53.644x+0.065（x=SI₃,R²=0.404,RPD=1.582）。（6）多指数组合的模型相对于单一指数模型能显著提高模型的相关系数R²,但不能提高预测的精度。（7）根据ASD数据计算的NDVI和SI₃指数与影像波段计算的NDVI和SI₃指数的相关分析结果表明,土壤盐分指数三（SI₃）是最佳的影像反演指数,建立的影像反演模型为:y=-19.51x+0.06（x=SI₃）,反演结果表明在林草交错区中林区向草原区过渡时土壤碳储量表现出降低的趋势。