SEH专栏｜浙江大学史舟团队：国家尺度土壤有机碳储量制图——不同方法的新见解和经验教训

图1  基于不同方法的实测与预测土壤有机碳密度散点分布图：(a)直接法，(b)间接法

本研究发现直接法（先计算后建模）模型精度优于间接法（先建模后计算） 。研究结果表明土壤有机碳密度直接法（ R ² =0.35, RMSE=2.27 kg m ^-2 ）模型精度优于间接法（ R ² =0.28, RMSE= 2.39 kg m ^-2 ）。这主要由于在间接法中砾石（ R ² =0.23）和容重（ R ² =0.26）的模型精度较低，从而导致后续估算有机碳密度时精度较低。这表明，当土壤样品中包含土壤有机碳、容重和砾石含量时，直接法具有模型简约性好、模型精度高和计算效率高的优点。然而，当大部分土壤数据库缺少容重和砾石含量，用于空间建模的观测土壤样品受到限制，导致采用直接法的模型性能不佳。在这种情况下，间接法可能是一个有效的替代方法。当某一地区没有土壤数据库用于空间建模时，可采用间接法用于土壤有机碳密度的计算。此外，如图2（a）和（b）所示，我们发现直接法更适用于土壤有机碳密度较低（<9 kg m ^-2 ）的地区，而间接法更适用于土壤有机碳密度较高的地区。因此，我们结合图a和图b的优点，为法国构建了一个新的有机碳密度分布图（图2（c）），其与先前法国的相关研究结果更为接近。

这是关于采用不同方法进行国家尺度土壤有机碳密度数字土壤制图的研究。通过对先计算后建模和先建模后计算这两种方法的研究，我们发现前者具有更高的模型精度，且在运算和制图过程中更为简便和高效。然而在土壤有机碳密度较高的区域，先建模后计算方法比先计算后建模方法表现更好。受到土壤采样设计、土壤有机碳含量、容重的差异性及其它控制因素的影响，这两种方法对于土壤有机碳密度制图的适宜性不一。因此，将两种方法结合起来以提高数字土壤制图精度具有一定的可行性。在土壤采样设计不是最优的情况下，该方法对于实施最适宜的土壤有机碳数字制图具有指导意义。考虑到世界上绝大多数国家均未采用最优土壤采样设计，因此这项研究可为世界上众多地区的土壤数字制图提供借鉴。

陈颂超 ，博士，研究员，浙江大学杭州国际科创中心PI。曾获国际土壤科学联合会Dan Yaalon青年科学家奖章（2022）和国际土壤科学联合会计量土壤学2019年度最佳论文奖，入选2023年全球前2%科学家榜单。主要从事土壤近地传感和数字土壤制图研究。