東北地理所在探地雷達(dá)識(shí)別白漿土障礙層方面取得進(jìn)展
白漿土障礙層空間分布特征的精準(zhǔn)解析是實(shí)現(xiàn)土壤改良的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)的土壤發(fā)生層獲取方法，如挖掘土壤剖面和土壤鉆探，不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且信息量有限。這些方法的局限性使得我們難以全面了解障礙層分布，而這一信息對(duì)于制定科學(xué)的土壤改良措施至關(guān)重要。
為克服傳統(tǒng)方法的局限性，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)遙感學(xué)科組的研究人員采用了探地雷達(dá)（GPR）技術(shù)在三江平原的典型白漿土區(qū)域進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，使用了中心頻率為100 MHz、250 MHz、500 MHz和800 MHz的探地雷達(dá)（GPR）設(shè)備來收集數(shù)據(jù)。為了處理這些GPR數(shù)據(jù)，研究人員結(jié)合了小波變換、變分模態(tài)分解（VMD）和包絡(luò)提取方法。這些方法有助于從雷達(dá)信號(hào)中提取土壤發(fā)生層的特征信息。研究人員還使用了同軸探頭法來獲取土壤的介電常數(shù)和電磁波速度，以提高不同土壤發(fā)生層識(shí)別的準(zhǔn)確性。
研究結(jié)果表明，不同白漿土的介電特性存在顯著差異，這為探地雷達(dá)技術(shù)識(shí)別土壤層提供了理論依據(jù)。通過不同頻段探地雷達(dá)數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確識(shí)別白漿土不同土壤發(fā)生層的邊界位置，并成功識(shí)別出障礙層。例如，250 MHz天線的數(shù)據(jù)可以識(shí)別淋溶層和淀積層之間的邊界，而500 MHz天線的數(shù)據(jù)則可以識(shí)別耕作層和淋溶層之間的邊界。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，不同頻率的探地雷達(dá)天線適用于不同的土壤發(fā)生層檢測(cè)，800 MHz天線的數(shù)據(jù)能夠提供更清晰的土壤發(fā)生層信息，但由于其檢測(cè)深度較淺，可能不適用于深層土壤層的檢測(cè)。這些發(fā)現(xiàn)為三江平原地區(qū)白漿土改良提供了重要的技術(shù)支持。
圖1 研究區(qū)及采樣點(diǎn)分布圖。圖（a）為研究區(qū)位置，圖（b）和（c）為曙光農(nóng)場(chǎng)和852農(nóng)場(chǎng)采樣點(diǎn)
圖2?852農(nóng)場(chǎng)白漿土不同土壤發(fā)生層介電譜
該研究發(fā)表在農(nóng)林科學(xué)領(lǐng)域1區(qū)Top期刊Computers and Electronics in Agriculture上，由農(nóng)業(yè)遙感組2024級(jí)博士生阮偉民（第一作者）、研究員劉寶江（通訊作者）和研究員劉煥軍等人共同完成。本研究得到吉林省發(fā)改委創(chuàng)新能力建設(shè)項(xiàng)目（2021C044-10）和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1500100）資助。
https://doi.org/10.1016/j.compag.2025.110296
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