[01258872]耕地保护区地表有机碳通量遥感监测及其优化控制模拟

任务来源与背景：山东省科技发展计划。碳循环研究已经进入一个崭新的发展阶段，耕地地表有机碳遥感监测技术突破了传统测量方法的种种弊端，为资源高效利用、生态环境修复与和保护提供了更为快捷有效的技术支撑。

技术原理与性能指标：地理信息技术、遥感技术。性能指标： （1）完成研究区有效面积的人工智能化信息提取。通过中高分辨率ETM和SPOT-5等光学遥感数据，采用基于人工智能的监督分类和非监督分类方法提取了马坡像农田保护区有效面积。 （2）完成研究区轮作周期内地上作物生物量遥感估算。采用中高分辨率ETM数据和SPOT-5多光谱遥感数据，进行波段运算和比较，选取最佳植被指数算法，与地面测得的植被光学生物物理和化学参数建立经验模型，估算地上植被生物量，根据植物转化系数折算出地上有机碳含量。 （3）完成研究区表层土壤有机碳遥感估算。分析对比县、乡域不同尺度下土壤有机碳的空间分布特征、影响因素、影响机制。首次采用遥感技术的土壤线原理分析了不同土壤类型下土壤线参数的变化规律和同种土壤类型下有机质对土壤线变化的影响，发现了土壤线的空间变异规律，为土壤类型识别和有机碳评估提供技术支持。

（4）完成县域尺度下地表土壤有机碳动态变化分析研究以地面实测数据为基础插值算法模拟地表土壤有机碳，估算地表有机碳含量，与第二次土壤普查的土壤有机碳数据进行比较，得到间隔较长时期的地表土壤有机碳变化情况。

同时选取土壤类型和土地利用类型参与，分析选择影响土壤有机碳变化的控制因子，为研究区碳通量的控制模拟研究提供科学依据。

（5）发表（或录用）文章16篇，培养硕士研究生11名，参加3次国际国内会议。

3. 技术的创造性、先进性：

（1）采用地统计分析技术和遥感技术，分别从县、乡域尺度上，分析研究了不同尺度下农田表层土壤有机碳储量及其空间分布特征，分析了土壤有机碳含量及其空间分布的影响因素及其变化效应机制。

（2）首次利用遥感技术的土壤线特征，分析不同土壤类型下土壤线参数的变化规律和同种土壤类型下有机质对土壤线变化的影响，为土壤类型识别和土壤有机碳评估提供可能。

（3）地表有机碳总量的计算包括了植被的地下部分。

4.技术成熟度、应用范围和安全性：技术路线和方法成熟，可以安全推广应用;技术模型的推广价值有待于进一步作参数验证。

应用情况及存在的问题：

通过对研究区地表有机碳通量遥感监测及优化控制可以充分了解作物种植区的土壤有机碳状况，调整农业产业结构，加强落实秸秆还田措施，提高土壤有机质含量和作物产量。微山县全县总农业产值2013年75.8亿元，比2009年50.45亿提高了50.25%。

存在的问题：

（1）采样数据和遥感数据的非同步性，降低了数据分析的精度。

（2）土壤微生物作为地表有机碳总量的组成部分，因分量很小，故在本项目中未考量。