三农科普｜遥感技术：土壤信息的“太空之眼”

原标题：三农科普｜遥感技术：土壤信息的“太空之眼”

土壤是地球生态系统的基石，承载着农业生产、环境保护和气候变化应对的重要使命。然而，传统的土壤研究方法往往局限于小范围、静态的采样分析，难以满足大范围、动态监测的需求。如今，随着遥感技术的飞速发展，我们拥有了来自太空的“眼睛”，能够以前所未有的视角和精度，揭开土壤的奥秘，为土壤科学研究和农业生产注入新的活力。

遥感技术以电磁波为“信使”，利用不同农作物、土壤、水体对电磁波反射、吸收、发射和散射特性的差异，如同为每一种地物赋予独特的“光谱指纹”。借助光学、热红外、微波等多类型传感器，无论晴雨昼夜，都能将地物的电磁波信号转化为数据与图像，实现对农田的全方位“扫描”。再通过先进的数据处理与分析技术，提取植被指数、土壤湿度等关键信息，精准洞察农作物生长态势、土壤养分、土壤墒情变化。

遥感技术在土壤科学方面的应用

土壤类型与分布识别。原理上不同类型的土壤由于其成分、结构和表面特性不同，对电磁波的反射和吸收特性存在差异，在遥感图像上会呈现出不同的色调、纹理和图案等特征，通过对这些特征的分析和解译，可以识别出不同的土壤类型，并绘制出土壤类型分布图。应用上为土地利用规划、农业种植布局提供基础数据，帮助合理安排农作物种植种类和区域，充分发挥不同土壤类型的优势，提高农业生产效率。

土壤养分含量估算。原理上土壤中的某些养分，如氮、磷、钾等，会影响土壤的光谱特性。例如，土壤中的有机质含量与土壤反射率在某些波段上存在一定的相关性，通常有机质含量较高的土壤，其反射率在可见光和近红外波段会相对较低。通过建立土壤养分含量与遥感光谱数据之间的定量关系模型，就可以利用遥感数据来估算土壤养分含量。应用上指导精准施肥，根据土壤养分的空间分布差异，实现按需施肥，减少肥料浪费和环境污染，同时提高农作物的产量和品质。

土壤水分监测。原理上土壤水分含量的变化会引起土壤介电常数的改变，进而影响土壤对微波的散射和吸收特性。微波遥感对土壤水分具有较高的敏感性，通过微波传感器获取土壤的后向散射系数或亮温等信息，可以反演土壤水分含量。此外，热红外遥感也可用于监测土壤水分，因为土壤水分含量不同，其热特性也不同，水分含量高的土壤热容量大，温度变化相对较慢，在热红外图像上表现为较低的温度。应用上及时掌握土壤水分状况，为农业灌溉提供科学依据，合理安排灌溉时间和水量，避免过度灌溉或灌溉不足，提高水资源利用效率，保障农作物的正常生长。

土壤侵蚀监测。原理上通过多时相的遥感图像对比，可以观察到土壤表面的变化情况。例如，植被覆盖度的降低、土地利用方式的改变以及地形地貌的变化等都可能是土壤侵蚀的迹象。同时，利用遥感图像提取地形因子，如坡度、坡向等，结合土壤类型、植被覆盖等信息，可以建立土壤侵蚀模型，对土壤侵蚀的强度和分布进行评估。应用上有助于及时发现土壤侵蚀的区域和程度，为采取有效的水土保持措施提供决策支持，如修建梯田、植树造林、退耕还林还草等，减少土壤侵蚀对土地资源和生态环境的破坏。

土壤污染监测。原理上某些土壤污染物会导致土壤的光谱特征发生改变。例如，重金属污染可能会使土壤在可见光—近红外波段的反射率降低，并且在特定波长处出现吸收峰。此外，土壤污染还可能影响土壤微生物群落和植被生长，进而通过植被的光谱变化间接反映土壤污染情况。应用上能够快速大面积地对土壤污染进行初步筛查和监测，确定污染的大致范围和程度，为进一步的实地采样分析和污染治理提供方向，有助于及时采取措施防止土壤污染的扩散和危害。（供稿：北京市农业农村宣传中心）