应用土壤-景观定量模型预测土壤属性空间分布及制图.pdfVIP

应用土壤一景观定量模型预测土壤属性空间分布及制图① 孙孝林。2。 赵玉国”， 赵量“3， 李德成1， 张甘霖‘ (I土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)。南京210008： 2中国科学院研究生院，北京100049：3南京农业大学资源与环境科学学院，南京210095) 摘要：以土壤一景观定量模型为基础的土壤制图方法在世界范围内得到了广泛研究。本文在皖南宣城的丘陵地带内选择 研究区，从该区的数字高程模型(DEM)中获取景观信息：地形因子，定量地分析了土壤属性与地形因子之间的相关关系，并 建立基于该关系的线性土壤一景观定量模型，最后应用该模型来预测土壤属性在空间上的分布并制图。结果表明：土体厚度和表 层有机质含量与地形因子之间有着显著相关性：建立的线性回归模型分别能解释土体厚度、表层有机质含量空间变异的32．2％ 和35．3％；依据该模型预测的土体厚度和表层有机质含量具有较高的准确度，并能制图表达土壤属性在空间上的自然连续性。 关键词： 土壤一景观定量模型：土壤制图；土体厚度；表层有机质含量 中图分类号：P934 20世纪70年代，Hugger[11在其前人关于土壤图的土壤信息既包括土壤类型，又包括土壤物理、化 发生学理论的基础上，用系统论方法论述了土壤发生 学、微生物、水文等多种属性。此外，一些研究还对 形成过程与景观要素之间的关系，提出了土壤景观一 调查制图结果的影响因素进行了分析，这些影响因素 模型概念。该模型基于土壤形成因素学说和对土壤形 成环境的了解，为预测土壤空间分布及制图提供了方 同地区的“移植性”等Il71。从这些研究中可以看到，以 法I”】。近年来，由于精准农业、环境管理、生态过程 土壤一景观定量模型为理论基础、以空间分析(如“3S”、 模拟等多方面的发展，产生了对土壤信息服务较高的 数字地面分析等)和数学方法为技术手段的土壤调查 要求【¨i。然而，传统土壤调查方法是基于专家经验的 方法得到了很好的应用研究，己成为了土壤学研究中 思维模式，这种思维模式往往“不可重复”、“不可验 非常活跃的领域18-9]。 证”，难以表达、交流、应用[2-3,7]；在土壤实体的描述 本研究在具有典型亚热带丘陵特征的皖南山区 上，其定性特征与土壤在空间上的连续分布特征不符， 内，选择局部范围为研究区，利用空间分析技术提取 因而调查结果的准确性和精确性较差【51；同时，传统 出该区内对土壤分布最具决定性的成土因子：地形信 方法的成本高，并具有区域局限性，因而土壤信息的 息，并通过代表性土壤采样获取土壤信息；在这两种 更新速度慢15,71。由于这些不足，传统的土壤调查方法信息的基础上，利用相关分析方法来分析土壤与地形 己越来越难以满足其他科学研究、环境保护、农业生 景观之间的定量关系，及利用多元线性逐步回归方法 产等对土壤信息服务提出的要求【4-61。 建立土壤一景观定量模型；最后，利用该模型来预测研 为了弥补传统土壤制图方法的不足，适应土壤信 究区内的土壤属性分布及制图。 息服务的要求，世界各国的土壤学家在近20年内相 1材料与方法 继开展了大量土壤调查研究，逐渐发展了以土壤一景观 定量模型为理论基础、以空间分析(如“3S”、数字地 1．1研究区概况 面分析等)和数学方法为技术手段的土壤调查方法 研究区属于安徽省东南部的宣城市，位于皖南山 区与长江下游平原的过渡地带内，地理范围为 峰咧。McBramey纠91对这些研究进行了总结，其总结 的模型有：线性回归、模糊聚类、地统计、规则树、 118。37’31”～1l8040’l 专家系统等近lO多种；模型所采用的景观要素有：地 东西宽4010m，南北长2830m，面积约11km2(图 形、植被、母质及其他土壤发生环境信息；预测及制 1)。该区气候为亚热带湿润季风气候类型：海拔31～ (D基金项目：国家自然科学基金项目和江苏省自然科学基金项目(KB2006526)资助． ‘通讯作者(ygzhao@issas．ac．cn)