發(fā)布時(shí)間：2017-05-12 20:14

  本文關(guān)鍵詞：色季拉山土壤表層有機(jī)碳空間分布特征及數(shù)字制圖研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：土壤有機(jī)碳是土壤肥力的重要因素,影響著水土保持和景觀恢復(fù)力,同時(shí)也有利于土壤養(yǎng)分的循環(huán)。此外,土壤有機(jī)碳庫是陸地生態(tài)圈最大的有機(jī)碳庫,對于各生態(tài)圈之間的有機(jī)碳平衡起著至關(guān)重要的作用。青藏高原低溫、高海拔的特性使得該地區(qū)的土壤及植被對氣候變化極為敏感,因此該地區(qū)對全球碳儲(chǔ)量和平衡起著舉足輕重的作用。由于青藏高原土壤采樣艱難,目前青藏高原土壤碳庫的估測都是通過土壤類型GIS連接法,但該地區(qū)高度的空間變異性使得這種方法在土壤碳庫估測方面存在著巨大的不確定性。本文以藏東南的色季拉山為研究區(qū)域,采用土壤數(shù)字制圖方法中核心的Scorpan預(yù)測函數(shù),在獲取土地覆蓋類型的基礎(chǔ)上,通過尺度轉(zhuǎn)換算法提取90米分辨率的土壤、氣候和地形等環(huán)境協(xié)變量數(shù)據(jù),通過不同的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建土壤表層(0-20 cm)有機(jī)碳和環(huán)境協(xié)變量的最優(yōu)預(yù)測模型,估測研究區(qū)土壤表層有機(jī)碳含量,分析土壤表層有機(jī)碳空間分布特征,最終估測土壤表層有機(jī)碳密度及有機(jī)碳儲(chǔ)量。本文的主要研究內(nèi)容和研究成果主要分為以下幾個(gè)內(nèi)容：(1)基于高分?jǐn)?shù)據(jù)的土地覆蓋類型分布圖研究區(qū)域高分一號影像數(shù)據(jù)預(yù)處理后,以高分一號數(shù)據(jù)波段1、波段2、波段3、波段4、NDVI、ISODATA結(jié)果和DEM為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對比最小距離法和決策樹算法對土地覆蓋類型分類的精度。結(jié)果表明決策樹算法優(yōu)于最小距離分類法,總精度為79.76%,Kappa系數(shù)為0.71。由于最佳高分一號影像數(shù)據(jù)獲取時(shí)間為11月份,積雪覆蓋較多,因此通過7月份的Landsat 8數(shù)據(jù)修正積雪區(qū)域后得到最終土地覆蓋類型圖。研究區(qū)域內(nèi)林地覆蓋面積最大,達(dá)57.75%,草灌次之(25.31%),農(nóng)田的面積最小(6.50%),有14.43%的區(qū)域常年被積雪覆蓋。(2)基于中低分辨率影像的地形、年均降雨和年均地表溫度分布圖從90米分辨率的DEM數(shù)據(jù)提取地形相關(guān)的高程、坡度、坡向、坡長、曲率、谷深、地形粗糙指數(shù)、地形濕度指數(shù)和多分辨率谷底平坦指數(shù),同時(shí)通過地理加權(quán)回歸算法將0.25°分辨率的TRMM年均降雨數(shù)據(jù)和0.05°分辨率的MODIS年均地表溫度數(shù)據(jù)降尺度到90米分辨率。結(jié)果表明地理加權(quán)回歸對年均降雨和年均地表溫度的降尺度效果較好,以經(jīng)緯度和高程數(shù)據(jù)為回歸變量的林芝地區(qū)年均降雨和年均地表溫度的建模精度R2分別為0.91和0.99,色季拉山年均降雨的局部R2為0.63-0.72,年均地表溫度的局部R2為0.84-0.98。(3)基于實(shí)地采樣的土壤表層可見-近紅外光譜主成分空間分布圖實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析測得實(shí)地樣本的土壤表層有機(jī)碳含量,通過主成分分析得到土壤光譜前三個(gè)主成分,這三個(gè)主成分能解釋98.63%的總體方差,因此能夠代表土壤綜合信息。土壤光譜前兩個(gè)主成分能夠區(qū)分農(nóng)田和自然土地覆蓋(林地與草灌),而林地和草灌之間可分性較差。最后以高程數(shù)據(jù)為協(xié)變量采用協(xié)同克里格插值得到研究區(qū)土壤表層光譜前三主成分空間分布圖。(4)基于Scorpan預(yù)測函數(shù)的最優(yōu)土壤表層有機(jī)碳預(yù)測模型及有機(jī)碳儲(chǔ)量預(yù)測比較Cubist算法和隨機(jī)森林算法后對土壤有機(jī)碳預(yù)測精度后發(fā)現(xiàn)隨機(jī)森林模型的預(yù)測能力強(qiáng)于Cubist,最佳的隨機(jī)森林模型RMSE為7.62 g kg-1。隨機(jī)森林模型能夠揭示土壤表層有機(jī)碳預(yù)測模型中環(huán)境協(xié)變量的重要程度,其中土壤光譜前三個(gè)主成分最為關(guān)鍵,能解釋土壤表層有機(jī)碳近70%的差異性。色季拉山估測的土壤表層平均有機(jī)碳為49.51 g kg-1,平均有機(jī)碳密度為11.43 kg m-2,遠(yuǎn)高于西藏地區(qū)土壤表層的平均有機(jī)碳密度4.27kg m-2。三個(gè)土地覆蓋類型中,林地平均有機(jī)碳含量和密度最高,分別為51.71 g kg-1和12.10 kg m-2,草灌平均有機(jī)碳和密度居中,分別為51.25 g kg-1和10.45 kg m-2,農(nóng)田的平均有機(jī)碳和密度最低,分別為36.18 gkg-1和9.70kg m-2。通過Scorpan預(yù)測函數(shù)估測色季拉山土壤表層有機(jī)碳儲(chǔ)量為2.79×109g,遠(yuǎn)高于土壤類型GIS連接法估測所得的1.89×109g。由于高度的空間變異性,前期研究中藏東南地區(qū)的有機(jī)碳儲(chǔ)量被嚴(yán)重低估。以上研究結(jié)果表明,土壤數(shù)字制圖能夠有效預(yù)測土壤有機(jī)碳含量,其估測高分辨率的土壤有機(jī)碳分布圖能夠提高高寒山區(qū)有機(jī)碳儲(chǔ)量的預(yù)測精度,降低模型帶來的預(yù)測誤差,為更加準(zhǔn)確地估測青藏高原有機(jī)碳庫提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：色季拉山 有機(jī)碳 土壤表層 地理加權(quán)回歸 隨機(jī)森林
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S153.6
【目錄】：

• 致謝7-9
• 中文摘要9-11
• Abstract11-20
• 第一章 引言20-28
• 1.1 研究背景及意義20-21
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展21-25
• 1.3 研究目標(biāo)及內(nèi)容25-26
• 1.3.1 研究目標(biāo)25
• 1.3.2 研究內(nèi)容25-26
• 1.4 研究區(qū)概況26
• 1.5 研究技術(shù)路線圖26-28
• 第二章 基于高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的土地覆蓋分類研究28-36
• 2.1 高分一號數(shù)據(jù)預(yù)處理28-29
• 2.2 常用土地覆蓋分類方法29-30
• 2.3 不同土地覆蓋分類方法優(yōu)選30-32
• 2.4 土地覆蓋分類修正32-36
• 第三章 基于中低分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)的地形和氣候數(shù)據(jù)研究36-50
• 3.1 DEM相關(guān)地形數(shù)據(jù)提取36-38
• 3.2 基于降尺度算法的氣候數(shù)據(jù)提取38-50
• 3.2.1 年均降雨40-41
• 3.2.2 年均地表溫度41-43
• 3.2.3 降尺度算法及其應(yīng)用43-50
• 第四章 土樣采集、可見-近紅外光譜測定及光譜信息空間分布50-60
• 4.1 實(shí)地土樣采集及有機(jī)碳測定50-52
• 4.2 采樣點(diǎn)土壤表層有機(jī)碳分布特征分析52-53
• 4.3 土壤可見-近紅外光譜采集及預(yù)處理53
• 4.4 土壤vis-NIR光譜特征分析53-55
• 4.5 基于PCA的土壤光譜信息建模和空間分布研究55-60
• 4.5.1 PCA原理55
• 4.5.2 土壤光譜主成分特征分析55-57
• 4.5.3 土壤光譜信息空間分布57-60
• 第五章 高寒山區(qū)土壤表層有機(jī)碳預(yù)測60-73
• 5.1 基于不同算法的土壤表層有機(jī)碳預(yù)測模型比較60-64
• 5.1.1 Cubist算法60-62
• 5.1.2 隨機(jī)森林算法62-64
• 5.2 土壤表層有機(jī)碳預(yù)測模型重要因子研究64
• 5.3 色季拉山土壤表層有機(jī)碳含量分布64-66
• 5.4 不同土地覆蓋下土壤表層有機(jī)碳分布特征66-68
• 5.5 土壤有機(jī)碳密度和儲(chǔ)量估算68-70
• 5.6 與土壤類型法GIS連接法有機(jī)碳儲(chǔ)量估測差異分析70-73
• 第六章 結(jié)論與展望73-76
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 不足與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 作者簡歷81-82

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4 李潔;盛浩;周萍;袁紅;廖超林;黃運(yùn)湘;張楊珠;;亞熱帶丘陵幾種林地土壤剖面有機(jī)碳和輕組有機(jī)碳的分布[J];土壤通報(bào);2013年04期

5 王百群,吳金水,吳振海;子午嶺次生林區(qū)植被中有機(jī)碳的儲(chǔ)量[J];西北植物學(xué)報(bào);2004年10期

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8 Mohammed Alamgir;M.Al-Amin;;異速模型評估森林植被生物量有機(jī)碳儲(chǔ)量(英文)[J];Journal of Forestry Research;2008年02期

9 石福臣;李瑞利;王紹強(qiáng);Sasa Kaichiro;;三江平原典型濕地土壤剖面有機(jī)碳及全氮分布與積累特征[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2007年07期

10 尤孟陽;李海波;韓曉增;;土地利用變化與長期施肥對黑土有機(jī)碳密度的影響[J];水土保持學(xué)報(bào);2010年02期

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7 孫s

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