[發明專利]一種農田土壤有機碳空間分布圖獲取方法

在審

• 申請號: 202211234454.6
• 申請日: 2022-10-10
• 公開（公告）號: CN115561432A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 吳子豪;陳奕云;祝元麗;李桂娥;馮向陽
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G06V20/10;G06V10/764;G06F17/18
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘;陶得天

本發明公開了一種農田土壤有機碳空間分布圖獲取方法，屬于土壤質量評價技術領域。預測精度和擬合優度大大提高，為快速準確獲得大范圍農田土壤有機碳空間分布圖和實現精確農業提供了一種可行的方法。使用空間隨機采樣方法在研究區采集土壤樣本，記錄采樣點的種植制度并測定其土壤有機碳含量；使用時間序列遙感影像獲取農田種植制度空間分布圖；將各子區域的結果匯總，獲得土壤有機碳空間分布圖。大大提升了模型的預測精度和擬合優度，發明成果實現了低成本、快速、準確的大面積農田土壤有機碳空間分布預測。

技術領域

本發明屬于土壤質量評價技術領域，涉及一種農田土壤有機碳空間分布圖獲取方法，特別涉及一種基于種植制度分區-回歸克里格模型的農田土壤有機碳空間分布圖獲取方法。

背景技術

土壤有機碳含量是評價土壤質量的重要指標，土壤有機碳含量及其變化直接反映了農田土壤碳的固定或流失。因此，快速準確地獲取農田土壤有機碳的空間分布對評估農田土壤肥力、指導農業生產和保障糧食安全有重要意義。

普通克里格法可以通過少量采樣點間的空間依賴關系，推斷土壤屬性在整個研究區的空間分布，具有成本低、準確、快捷的優勢，是最常用的空間預測方法。然而，由于受到人類活動的長期影響，農田土壤有機碳的空間分布具有強烈的異質性和非平穩性，違背了普通克里格法的二階平穩假設，導致普通克里格法預測結果的誤差較大。因此，學者們提出分區-普通克里格模型(SOK)，它先將研究區分為多個獨立的均質子區域，再對各子區域分別進行普通克里格插值，減輕了空間異質性的影響，提升了預測精度。例如，Stein等(Stein,A.,Hoogerwerf,M.,Bouma,J.,1988.Use of soil-map delineations to improveCo-kriging of point data on moisture deficits.Geoderma 43(2),163–177)首先提出根據土壤類型將研究區分為3個子區域，分別進行普通克里格插值，發現這種分區-克里格方法的預測結果優于直接使用普通克里格插值模型。Wu Qian等(Wu,Q.,Li,Q.,Gao,J.,Lin,Q.,Xu,Q.,Groffman,P.M.,Yu,S.,2017.Non-Algorithmically Integrating LandUse Type with Spatial Interpolation of Surface Soil Nutrients in anUrbanizing Watershed.Pedosphere 27,147-154)基于廈門市板頭水庫流域的土地利用類型，分別對林地、農田、綠地、城市用地的土壤有機碳、全氮和全磷含量進行普通克里格插值，發現預測精度均優于直接使用普通克里格模型。Igor Bogunovic等(Bogunovic,I.,Trevisani,S.,Pereira,P.,Vukadinovic,V.,2018.Mapping soil organic matter inthe Baranja region(Croatia):Geological and anthropic forcingparameters.Science of The Total Environment 643,335-345)發現克羅地亞東部地區不同地質環境的土壤有機質含量存在顯著差異，因此分別對全新世域和更新世域的土壤有機質分別進行普通克里格預測，結果表明這種分區-克里格方法的預測精度高于全局普通克里格模型。