武漢植物園在亞熱帶森林土壤碳、氮遙感監(jiān)測(cè)研究方面取得進(jìn)展

　　快速、廉價(jià)、準(zhǔn)確地獲取土壤中碳（C）、氮（N）含量信息是當(dāng)前土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)和全球土壤碳庫(kù)收支管理研究的基礎(chǔ)和前提，而土壤空間異質(zhì)性加大了人們對(duì)土壤屬性動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的難度和成本。

　　森林土壤是調(diào)控陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支平衡的重要基礎(chǔ)。利用近地高光譜遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)多層次森林土壤C、N含量信息的快速、高效、無(wú)損、低成本建模估測(cè)，有望為當(dāng)前土壤C、N動(dòng)態(tài)研究及制圖開(kāi)辟新的途徑，必將有助于加深對(duì)土壤C、N空間異質(zhì)性及影響因素的理解，對(duì)于森林土壤碳庫(kù)管理和持續(xù)經(jīng)營(yíng)具有重要意義。然而，受土壤層次的影響，土壤屬性的高光譜反演模型的預(yù)測(cè)能力降低，限制了模型的應(yīng)用。

　　中國(guó)科學(xué)院武漢植物園助理研究員姜慶虎在研究員劉峰的指導(dǎo)下，以中亞熱帶（八大公山）森林不同層次土壤為例，利用光譜技術(shù)建立了該區(qū)表層和亞表層土壤有機(jī)碳（SOC）和全氮（TN）的光譜反演預(yù)測(cè)模型，從而較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)高異質(zhì)性森林SOC和TN的快速預(yù)測(cè)。其中，光譜模型對(duì)SOC預(yù)測(cè)的R2為0.79-0.90，對(duì)TN預(yù)測(cè)的R2為0.66-0.86。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)模型難以實(shí)現(xiàn)層次間的傳遞性應(yīng)用問(wèn)題，利用spiking法并借助加權(quán)算法，成功解決了這一難題，使得預(yù)測(cè)模型的傳遞性得到大幅提升。該研究的開(kāi)展，為快速獲取高異質(zhì)性土壤屬性信息提供了潛在的可能。

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（31270515, 31470526）和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（2014CB954004）的資助，結(jié)果以Estimation of soil organic carbon and total nitrogen in different soil layers using VNIR spectroscopy: Effects of spiking on model applicability 為題發(fā)表在Geoderma 雜志上。

　　不同模式（未處理、Spiking以及Spiking加權(quán)處理）下SOC和TN光譜模型預(yù)測(cè)精度對(duì)比