科研進(jìn)展

東北地理所在松嫩平原保護(hù)性耕作遙感制圖研究方面取得重要進(jìn)展

日期:2023-03-10

|  來(lái)源:遙感與地理信息中心【字號(hào):

  保護(hù)性耕作相較于傳統(tǒng)性耕作可以提高4%-6%的作物產(chǎn)量、增加7%-45%的土壤有機(jī)質(zhì)含量、減少12.1%-70%的風(fēng)蝕和40.9%-80%的水蝕以及200公斤/公頃的CO2排放量,并且能節(jié)省35.6%-44.4%的種植成本。根據(jù)美國(guó)環(huán)保技術(shù)信息中心(CTIC)的定義,秸稈覆蓋度(MRC)值低于15%的耕作方法被定義為精耕細(xì)作(IT),MRC值為15%-30%的耕作方法被定義為少耕(RT),而MRC值高于30%的耕作方法被定義為免耕(NT)。在進(jìn)行MRC遙感反演過(guò)程中,由于沒有對(duì)海量的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理能力,因此目前的研究區(qū)域還是以小范圍的試驗(yàn)田或農(nóng)田為主,對(duì)大范圍的耕地進(jìn)行秸稈覆蓋度估算未見報(bào)道。因此,迫切需要一種可以在大空間尺度開展保護(hù)性耕作制圖的方法。

  針對(duì)上述問(wèn)題,本研究基于Google Earth Engine(GEE)云平臺(tái),利用哨兵2號(hào)(Sentinel-2 MSI Level-2A)時(shí)間序列影像,通過(guò)NDTI耕作指數(shù)遙感反演模型,實(shí)現(xiàn)了松嫩平原區(qū)域的保護(hù)性耕作制圖,同時(shí)揭示了GEE中不同精簡(jiǎn)函數(shù)的反演效果。

    
  保護(hù)性耕作制圖技術(shù)流程

  結(jié)果表明,使用median精簡(jiǎn)函數(shù)對(duì)5月20日-5月30日時(shí)間序列影像的驗(yàn)證效果最好(R2=0.81),比單期影像的反演精度高(R2=0.75)。說(shuō)明使用時(shí)間序列影像可以獲得更好的反演精度。

  通過(guò)統(tǒng)計(jì)我們發(fā)現(xiàn)松嫩平原區(qū)域的保護(hù)性耕作區(qū)域總體呈上升趨勢(shì),2019年至2022年免耕區(qū)域面積增幅達(dá)到212.5%,而在四年內(nèi)少耕作區(qū)域面積增幅也達(dá)到了25.9%。

    
  (a-d)分別為2019-2022年松嫩平原耕作方式的空間分布情況
  該研究發(fā)表在遙感國(guó)際重要期刊《Remote Sensing》(中科院二區(qū)top),由東北地理所于維霖聯(lián)培碩士研究生、杜嘉高級(jí)工程師(通訊作者)、宋開山研究員和劉煥軍研究員等共同完成。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2021YFD1500103)、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)課題長(zhǎng)春示范區(qū)子課題(XDA28080501)、吉林省環(huán)保廳項(xiàng)目(E139S311)和國(guó)家基礎(chǔ)調(diào)查專項(xiàng)課題(2018FY100300)項(xiàng)目的共同資助。
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