土壤三普工作是时隔40年来一次重要的国情国力调查,这四十年恰是我国农业快速发展时期,工业化和城市化迅猛发展改变了土壤资源的利用方式、规模和强度,土壤数量、质量及生态功能均发生了深刻变化,相关数据已不能反映当前农用地土壤质量实况,要落实藏粮于地、藏粮于技战略,守住耕地红线,需要摸清耕地质量状况。在第三次国土调查已摸清耕地数量的基础上,迫切需要开展土壤三普工作,实施耕地的“体检”。土壤三普主要是查明土壤类型及分布规律,查清土壤资源数量和质量等的重要方法,普查结果可为土壤的科学分类、规划利用、改良培肥、保护管理等提供科学支撑,为经济、社会、生态政策的制定提供决策依据。
数字土壤制图方法已广泛用于土壤属性制图。该方法是根据已知点的土壤信息通过数字手段推测其他点土壤特征的过程,以土壤—景观模型为理论基础,以空间分析和数学方法为技术手段,生成数字格式(栅格)的土壤属性空间分布图。2数字土壤制图的主要方法
地统计方法,包括克里格插值及其衍生方法,有普通克里格泛克里格经验贝叶斯克里格回归克里格地理加权克里格协同克里格模型等,除普通克里格泛克里格经验贝叶斯克里格外,其余的克里格衍生模型是利用所预测土壤属性与环境辅助变量(成土因素)之间的相关性(要素相关性)来提高预测精度。普通克里格应用早而广泛,但其与泛克里格反距离加权邻近法等模型均仅利用变量空间自相关关系,适合较均一土壤属性变化不强烈的环境。普通克里格会产生平滑效应,对于局部变异较大地区的预测可能会与实际情况不符。在数字土壤制图领域比较常用的方法可分为类地统计方法确定性插值数理统计机器学习和模糊推理方法。
地形因素是常用的环境变量,主要包括描述地形特征的地形属性和描述地貌部位信息的指标。地形属性可利用数字高程模型栅格数据(Digitalelevationmodel,DEM)提取高程坡度坡向平面曲率剖面曲率地形湿度指数与河流的距离与山脊的距离等,可通过GIS软件计算获得。地貌部位通常用坡位表达,可用于小流域土壤属性的空间分布推测。也可通过基于相似度的模糊推理方法,通过计算坡面上任一位置与各类坡位的典型位置在属性域与空间域上的相似度,对坡位在空间上的渐变信息进行定量描述。获得研究区中每一类坡位的空间渐变图,作为土壤制图的环境协变量。3地形地貌变量的表征与数据处理
通过两种方法从土壤图中提取隐含的土壤与环境关系,主要用于一是在土壤分布范围内构建环境协变量的频率分布曲线,以此来代表土壤与环境关系;二是基于已有土壤图提取训练样点,然后使用统计或机器学习算法归纳出样点所代表的土壤与环境关系。7已有土壤图数据处理与知识提取在平原或地形平缓的地区,也可以通过温度植旱指数(TVDI),得到土壤湿度变化指数(HCI)作为环境变量,获取HCI与土壤质地等土壤属性相关性。