東北地理所在區分水田和旱田的黑土區土壤有機質制圖方面取得重要進展
區域尺度的耕地土壤有機質（SOM）含量制圖對于評估耕地質量和監測土壤碳循環具有重要意義，特別是在土地肥沃的中國東北黑土區。大規模的水田是這一地區的顯著特點，水田與旱田之間的巨大差異為精確繪制東北黑土區的耕地SOM含量分布圖帶來了重大挑戰。
中國科學院東北地理與農業生態研究所農業遙感學科組的研究人員基于Google Earth Engine云平臺，以中國東北地區耕地SOM為研究對象，獲取2014-2022年所有可用的Landsat-8影像與主要環境變量（氣候、地形）結合隨機森林回歸算法分別建立水田與旱田SOM預測回歸模型，以評估水田與旱田分別的最佳窗口期與適宜環境變量，最后對比整體回歸與區分水田旱地局部回歸的精度差異。
結果表明：（1）中國東北地區SOM含量從南向北呈逐漸上升趨勢，水田平均SOM含量比旱田高0.4%左右；（2）中國東北地區水田與旱田SOM制圖的時間窗口不同，水田SOM制圖的時間窗口為4月，旱田SOM制圖的時間窗口為5月；（3）環境變量的加入可以明顯提升SOM預測精度，其中氣候變量對水田與旱田SOM制圖都很重要，地形變量對旱田SOM制圖相對重要，對水田SOM制圖重要性較低；（4）區分水田旱田進行局部回歸SOM預測精度相比整體回歸顯著提高。以往的研究土壤制圖研究中很少關注水田與旱田差異可能對制圖精度造成的影響，本研究證明了不同耕地類型對SOM預測精度影響很大，研究者應采用不同策略對水田與旱地SOM含量進行制圖。
圖1. 采用不同策略進行土壤有機質制圖結果
圖2. 水田與旱田在不同月份狀態（a）4月份旱田（b）5月份旱田（c）4月份水田 （d）5月份旱田
該研究發表在農林科學領域1區Top期刊Soil and Tillage Research上，農業遙感學科組助理研究員羅沖為第一作者，劉煥軍研究員為通訊作者。研究工作得到國家重點研發計劃項目（2021YFD1500100）與王寬誠率先人才計劃“產研人才扶持項目”聯合資助。
論文信息如下：Luo,C.,Zhang,W.,Meng,X.,Yu,Y.,Zhang,X.,& Liu,H*. (2024). Mapping the soil organic matter content in Northeast China considering the difference between dry lands and paddy fields.?Soil and Tillage Research,?244,106270.
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.still.2024.106270.
前期系列研究成果信息如下：
Zhang,Y.,Luo,C.*,Zhang,Y.*,Gao,L.,Wang,Y.,Wu,Z.,...& Liu,H. (2024). Integration of bare soil and crop growth remote sensing data to improve the accuracy of soil organic matter mapping in black soil areas.?Soil and Tillage Research,?244,106269.
Zhang,W.#,Luo,C.#,Meng,X.,Zang,D.,Zhang,X.,& Liu,H*. (2024). Predicting regional soil organic matter content utilizing conventional satellites: Assessing the influence of temporal,spatial,and spectral disparities.?Catena,?237,107821.
Meng,X.,Bao,Y.,Luo,C.,Zhang,X.,& Liu,H*. (2024). SOC content of global Mollisols at a 30 m spatial resolution from 1984 to 2021 generated by the novel ML-CNN prediction model.?Remote Sensing of Environment,?300,113911.
Luo,C.,Zhang,W.,Zhang,X.,& Liu,H*. (2024). Mapping the soil organic matter content in a typical black-soil area using optical data,radar data and environmental covariates.?Soil and Tillage Research,?235,105912.
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