基于遥感匹配单元诊断框架的大豆和玉米冠层与土壤氮磷协同诊断研究

《Agronomy》：A Satellite-Enabled Matched-Unit Framework for Integrated Soil–Crop N-P Diagnosis

　　

摘要

遥感通过绘制作物和土壤养分状况图，辅助了精准施肥，但这些图层通常是分别评估的。我们针对中国鹤山农场的110个大豆和玉米单元开发了一个匹配单元诊断框架。线性光谱模型从资源1-02D影像中估算叶片氮（N）和磷（P），从多源裸土影像中估算土壤碱解氮（SAN）和有效磷（SAP）。土壤采样在叶面采样后27–32天进行，支持了收获后残留土壤与较早冠层养分状况的回顾性比较。冠层模型达到了中等的验证性能（R² = 0.424–0.571），而SAN和SAP模型的R²值分别为0.656和0.583。匹配单元分析显示SAN与叶氮之间存在正相关，SAP与叶磷之间存在正相关，而跨养分关系较弱。土壤和冠层氮磷状况指数（SNPSI和CNPSI）识别出四种相对状况类别，其对应关系由氮磷耦合指数（NPCI）进行量化。下游CNPSI回归的空间块验证产生的均方根误差高于随机交叉验证（1.712对0.561），表明空间可转移性有限。该框架支持有针对性的现场验证；在其他地方的应用需要本地重新校准和独立的空间验证。