[发明专利]基于低空遥感的大区域尺度表层土壤养分空间特征监测方法

说明书

本发明涉及土壤养分监测技术领域，具体地说，涉及基于低空遥感的大区域尺度表层土壤养分空间特征监测方法。其方法步骤如下：土壤样品采集：对土壤样品采集，将土壤样品混合，经自然状态下风干后测定有机质和全氮含量，将GPS测得的带有坐标记录的采样点数据转换为具有空间坐标的点；遥感监测土壤养分空间分布：采用遥感结合地统计方法分析土壤要素空间分布特征；预测结果：利用高光谱仪室内条件、野外实测土壤光谱反射率，通过对比分析多种光谱曲线的变换形式与土壤养分信息相关性，本发明利用遥感技术对土壤养分进行监测，可以实现土壤养分准确、经济和快速的监测目的，且对土壤养分空间分布的模拟精度最高。

技术领域

本发明涉及土壤养分监测技术领域，具体地说，涉及基于低空遥感的大区域尺度表层土壤养分空间特征监测方法。

背景技术

土壤养分是耕地地力的重要标志，能供应和协调植物生长的营养条件与环境条件,对土地的可持续利用具有重要作用，土壤养分是土地生产力的基础，是植物生长的必要条件,也是衡量土壤质量好坏的重要指标，土壤养分具有一定的空间分布特性，并表现出一定的结构性和随机性，是人类各种活动及气候、地形等因素综合影响的结果，土壤养分及其空间分异的调查与研究是耕地地力评价的一项重要内容，研究土壤养分空间变异，特别是对其量化过程的研究，对指导植被恢复及区域生态评价、治理等具有重要意义，同时土壤养分空间变异研究是进行县级耕地地力评价的基础与前提，该工作将成为未来推广测土配方施肥，实现精准农业的一个基本保障；

对区土壤养分空间变异特征展开研究，了解农田土壤养分状况，以便精细准确地调整各项土壤管理措施，最大限度地优化使用养分资源，以获取最高产量和最大经济效益，减少对环境的负面影响，保护土地等农业自然资源，为未来推广测土配方施肥，实现精准农业提供依据，对于实现农业可持续发展具有重要的理论和实践意义，但是目前的土壤养分监测方法中土壤特性空间分布的预测精度效率低，鉴于此，我们提出基于低空遥感的大区域尺度表层土壤养分空间特征监测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于低空遥感的大区域尺度表层土壤养分空间特征监测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供基于低空遥感的大区域尺度表层土壤养分空间特征监测方法，其方法步骤如下：

S1、土壤样品采集：对土壤样品采集，将土壤样品混合，经自然状态下风干后测定有机质和全氮含量，将GPS测得的带有坐标记录的采样点数据转换为具有空间坐标的点；

S2、遥感监测土壤养分空间分布：采用遥感结合地统计方法分析土壤要素空间分布特征，遥感结合地统计方法对土壤养分进行监测则能够很好地解决地统计方法的局限性；

S3、预测结果：采用回归Kriging方法对土壤养分空间分布预测，对各土壤养分多元回归的回归预测值和残差值进行简单Kriging插值，同时运用GIS的空间分析功能把两者的插值结果进行空间加和运算，得到土壤养分的空间分布结果。

作为本技术方案的进一步改进，所述S1中测定有机质含量采用重铬酸钾容量法，测定全氮含量采用半微量开氏法。

作为本技术方案的进一步改进，重铬酸钾容量法测定有机质含量的化学反应如下：

①、2K2Cr2O7+8H2SO4+3C→2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O

②、K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O

在外加热的条件下(油浴温度为180℃，沸腾5分钟)，用一定浓度的重铬酸钾—硫酸溶液氧化土壤有机质(碳)，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量。

作为本技术方案的进一步改进，半微量开氏法测定全氮含量的计算公式如下：