利用气象卫星遥感监测土壤含水量

本文介绍了利用极轨气象卫星ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ资料遥感监测土壤水分的表观热惯量方法及其原理。同时对土壤含水量与土壤表观热惯量分级之间进行了相关分析,发现二者之间存在显著的正相关关系,并通过回归分析,初步建立了二者关系的数学模型。基于上述数学模型和土壤表观热惯量数字图象,可以生成土壤水分等级图     

兰州市南北两山土壤水分遥感反演及植被需水量估算

探究西北干旱区土壤水分和植被需水量动态变化特征,可为生态恢复不同阶段所需水资源量及水资源优化配置提供科学依据。以兰州市南北两山为研究区,基于Sentinel-2 L2A和Landsat 8 OLI遥感影像,结合实测土壤0～10 cm的111个数据,分别构建垂直干旱指数(Perpendicular Drought Index,PDI)、改进型垂直干旱指数(Modified Perpendicular Drought Index,MPDI)和植被调整垂直干旱指数(Vegetation-adjusted Perpendicular Drought Index,VAPDI)土壤水分反演模型,并采用4种模型指标定量决定系数(R2)、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)、均方根误差(RMSE)对模型反演的效果进行精度评价,选出最优的土壤水分反演模型并结合土壤水分限制系数,与研究区2019年林地、草地和耕地植被面积的空间数据、各站点生长季内的参考作物蒸散量,构建植被生态需水量模型,厘清研究区内土壤水分、植被需水量时空变化特征。结果表明：(1)2种数据源下的PDI、MPDI、VAPDI和实测...     

干旱半干旱区土壤含水量定量反演技术研究

为系统地研究干旱半干旱区土壤含水量的反演方法,比较了目前常用的几种高光谱影像土壤含水量反演技术。结果表明:采用EO-1 Hyperion第149波段和197波段构建的光谱特征空间模型与土壤含水量值之间的R2为0.7093,两者存在良好的负相关性;土壤含水量热惯量反演模型整体拟合的R2为0.6149,与SMS拟合结果相比,效果不理想;回归分析模型中,对数变换光谱回归最优,R2值为0.6843。综合分析后,认为光谱特征空间模型对研究区土壤含水量的估测效果最佳。文中研究旨在为干旱半干旱区土壤含水量的更深入研究提供参考。     

石羊河流域蒸散发遥感反演方法

蒸散是水资源管理的一个重要参数。与传统的蒸散计算方法相比,利用遥感进行蒸散研究具有快速、准确、大区域尺度及地图可视化显示等特点。本文通过研究,提出了基于能量平衡方法遥感反演蒸散发的计算模型,指出了模型参数的求解方法,建立了基于MOD IS遥感数据的大区域蒸散发遥感反演技术方法。通过对石羊河流域进行试验,证明该方法具有很强的实用性,并且具有进一步推广的技术前景。     

我国土壤水分热红外遥感监测研究进展

目前热红外遥感监测土壤水分含量的方法主要有热红外法、热惯量法和温度植被指数法。其中,热红外法简单易行,在缺乏昼夜温差数据时可用白天下垫面温度反演土壤水分,但其仅考虑某一时刻土壤水分对土壤温度的影响,故其反演精度不够理想;热惯量法物理意义明确,估算精度高,简单易行,但也存在诸如只适用于裸露或植被覆盖度低的地区以及卫星数据难于获取等局限性;温度植被指数法物理意义也较明确,适用性广,但计算过程较复杂,且某些参数难于及时获得。相对来说,植被稀疏区宜采用热惯量法,植被郁闭区则宜采用温度植被指数法。在未来,随着遥感传感器性能的改进,多种技术的综合应用,特别是热红外技术与微波技术的结合应用,将会显著提高土壤水分含量遥感监测的精度。     

毛乌素沙地南缘不同植被类型土壤水分特征

为了研究沙地不同植被类型土壤水分分布特征,深入揭示沙地植被与水分之间的关系,文中选取红石峡4种典型植被类型樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica Litv.)、紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn.)、柠条(Caragana korshinskii Kom.)和草地为研究对象,运用单因素方差法比较各样地间土壤水分差异性。结果表明:研究区土壤含水量平均值介于2.34～3.70%;土壤蓄水量不足60mm,处于较低水平。在0～100cm土层范围内,土壤含水量和蓄水量均表现为樟子松林地最高,紫穗槐林地最低,不同植被类型间存在显著差异(P<0.05);各林地土壤水分变异程度在紫穗槐林表现为最大。合理的林草空间搭配更有利于沙地土壤水分的保持。     

西安地区不同降水年份人工林地土壤水分变化研究

通过对不同降水年份西安南郊、北郊和东郊人工林地土壤含水量的测定,研究了地下0～600 cm土壤含水量的变化与土壤干层水分恢复和消耗。结果表明:贫水年西安地区人工林地200～400 cm土壤含水量小于10%,发育了弱的土壤干层;丰水年人工林地200～400 cm土壤含水量大于20%,明显高于贫水年这一层位的含水量,指示土壤干层水分得到了恢复;平水年人工林地200～400 cm土壤含水量小于15.5%,表明恢复的水分再次被消耗。分析得出,在降水丰富的年份,发育较弱的土壤干层不仅可以得到恢复,而深层恢复在时间上具有滞后性。同时,土壤水分含量对西安城市绿化树种的选取具有指导意义。     

渭干河—库车河三角洲绿洲棉田土壤盐分估算及遥感反演

基于研究区的野外采样数据与Landsat 8遥感影像提取的增强型植被指数,构建渭干河—库车河三角洲绿洲棉田土壤盐分估算模型,并对土壤盐分的空间分布格局进行预测。结果表明:(1)由土壤含盐量与增强型归一化植被指数(ENDVI)构建的线性回归模型(y=-56.494x+22.687)拟合效果最好(R2=0. 886,RMSE=0. 907)。(2)通过选取的82个采样点,依据最佳遥感反演模型,预测出研究区土壤含盐量在9.33～26.99 g·kg-1之间变化,平均值为17.42 g·kg-1,标准差为2.30 g·kg-1,预测结果与土壤盐分的实测值较为一致。(3)利用地统计分析方法制作研究区棉田土壤盐分的空间分布图,分析可知土壤盐分从绿洲内部向外围呈逐渐增加的趋势。     

西安地区丰水年有林地土壤水分恢复效应研究

通过对西安南郊平水年与丰水年秋季有林地土壤含水量的测定,研究了地下0～6 m之间土壤含水量的变化与土壤水分恢复问题.研究结果表明,正常年西安地区人工林2～4 m土壤含水量为9%～10%,发育了明显的土壤干层,表明土壤干层在黄土高原分布具有普遍性;丰水年西安南郊人工林下2～4 m的土壤含水量在18%～24%之间,高出正常年份这一层位含水量的8%～14%,土壤干层已经消失;丰水年4～6 m的土壤含水量也明显升高.分析得出,在降水丰富的年份,土壤水分得到恢复,而且恢复的深度可达5 m,恢复的速度也较快.     

坝上高原林草地表层土壤含水量对比研究

以地处半干旱坝上高原沽源县为例,对比分析不同自然区域内林地、草地距地表约25cm处土壤含水量。结果表明:人工乔木林地土壤含水量最少,灌木林地次之,草地最多,尤其是天然草地。结合当地农户走访和野外踏查,得出结论:草地或灌木林地能够较好地保持土壤水分,乔木林地则相对较差。建议遵循当地自然地带性规律,充分考虑水分条件,林草植被建设以生态耗水量少的草、灌为主,乔木为辅。     

黄土塬区土地利用变化对深剖面土壤水分的影响

在长武塬区的6个地点分别采集农地、10年果园和20年果园10 m深剖面的土样,通过测定和分析不同样地的土壤水分,定量揭示其对土地利用变化的响应。结果表明:农地和10年果园土壤水分具有相似的垂向分布,随深度增加土壤水分含量增大,而20年果园随深度增加呈减小趋势,但6 m以下3种样地土壤水分随深度增加基本不发生变化;农地、10年和20年果园在0~6 m、6~10 m和0~10 m土层平均土壤水分含量分别为17.8%、17.5%和15.8%,20.4%、20.6%和14.8%,18.8%、18.7%和15.4%,与农地相比,20年果园0~6m、6~10m和0~10 m土层减少的土壤水分分别占农地的11%、27%和18%;农地6~10 m土壤储水量为1 063 mm,而转化为果园后随果龄增大而减小,其中10年果园无明显差异,但20年果园减少了291 mm,在该土层形成稳定的低湿层。20年果园6 m以下稳定的低湿层可能减少水分的深层渗漏进而降低地下水补给量,伴随着大面积的农地转化为人工林草,可能会对区域水循环造成影响。     

黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤水分分析

采用定位监测法,对地处黄土丘陵区的延安燕沟不同植被类型下土壤水分状况进行了对比分析。结果表明:农林草地土壤水分剖面(0~4 m)存在显著差异,平均土壤含水量由高到低依次为:旱农坡地>草地>柠条灌丛>果园>黄刺玫灌丛>刺槐,与旱农坡地对照分别相差2.04%、2.27%、4.75%、4.8%和5.68%;刺槐、柠条和黄刺玫的土壤水分垂直分布呈现较一致的趋势,表现为上层水分高于下层且差异显著,水分较明显的分界点在100cm左右,其100 cm以上平均土壤湿度分别为10.12%、13.58%和11.89%,100 cm以下分别为8.79%、12.16%和9.07%;同时,不同植被类型下土壤剖面低湿层不同,乔灌地低湿层深度较农地和草地深;土壤水分剖面形态与分层特征受植被利用影响作用显著。     

长武塬区不同土地利用条件下土壤水分深剖面分布特征比较

通过调查取样的方法对长武塬面不同土地利用条件下(作物地,果园,苜蓿地)土壤水分状况在0～600 cm范围深度内进行对比,结果显示:长武塬区小麦收获期,不同土地利用条件下土壤水分含量总体存在较大差异,其中春玉米地由于上年小麦收获后直到春玉米播种前土地休闲,土壤含水量显著高于其它土地利用方式.其它土地利用条件下土壤平均含水量相对较低,在0～300 cm的范围内含水量分布表现为果园>苜蓿地>小麦地.300 cm以下含水量表现为小麦地>果园>苜蓿地;同时,不同利用条件下土壤水分剖面低湿层的位置深度也不相同,小麦地土壤水分低湿层深度较果园地和多年苜蓿地浅,土壤水分剖面形态与分布特征受利用模式影响显著.     

孙家岔流域坡面不同土地利用的土壤水分变化分析

以甘肃省兰州市孙家岔流域为研究对象,采用1982—1983年和2011年土壤水分实测资料,分析该流域坡面防护区不同土地利用土壤水分的年内、年际变化特征。结果表明,在黄土丘陵区小流域内,农坡和荒坡土壤水分的年内动态变化具有相同的规律,但农坡年内平均含水量要高于荒地。流域内降雨量的多少以及时空分配是土壤水分变化趋势的主要影响因子。土壤水分的变异程度随降雨量和土层深度的增加而减小,土壤深度在1.20~1.40 m内含水量受季节气候动态变化影响显著,土壤深度超过1.60 m内含水量在相同年度具有一定的时间稳定性。土质较好的荒地,选择适宜的农作物(如洋芋),可提高缓坡区(5°~15°)降水资源的有效利用率。     

聚丙烯酰胺施用方式对土壤水热及春小麦生产的影响

为了寻找聚丙烯酰胺在春小麦生产中的最佳施用方式,2010年在河套灌区,采用田间试验,以不施用聚丙烯酰胺为对照,开展了沟施、混施、撒施聚丙烯酰胺对土壤水分、土壤温度和春小麦生长状况的影响研究.结果表明:不同施用方式均提高了土壤水分含量,特别是在缺乏灌溉的开花期具有显著作用,其中撒施效果较强,沟施、混施较弱;不同施用方式降低了土壤最高温度,提高了最低温度,缩小了日温差,降低了日均温,其中撒施对地表温度影响较大,沟施对10 cm土层土壤温度影响较大;沟施、混施、撒施均提高了春小麦的总生物量及根系生物量,促进了根系向深层土壤分布,分别较对照增产9.11％、3.94％和28.82％;不同施用方式提高了水分利用效率、水分产出率和灌溉水分产出率,其中撒施效果较强,沟施较弱.在河套灌区,春小麦播种时施用聚丙烯酰胺,撒施应是最适宜的方式.     

黄土高原坡耕地不同耕作措施对土壤温度和水分的作用效应

利用定位实时监测和数学模拟的方法,在中国北方典型的土壤水蚀风蚀区神木县选择试点,对免耕、秸秆覆盖、地膜覆盖等6种不同耕作措施下不同耕作层的地温和土壤含水量进行了连续测定.结果表明:起垄地膜覆盖提高地温的效果最好,在特定时间不同深度或同一深度不同时间的土壤温度都以起垄地膜覆盖最高,其在观测期内的总积温比对照高10% ;而秸秆覆盖在各个测定深度上的地温都低于对照,其在观测期内的总积温比对照低2.3%.     

Phytotoxic activity of pethoxamid in soil under different moisture conditions

The phytotoxic activity of soil-applied pethoxamid [2-chloro- N -(2-ethoxyethyl)- N -(2-methyl-1-phenyl-1-propanyl) acetamide], (TKC-94), on the plant growth of rice ( Oryza sativa cv. Kiyohatamochi ) seedlings as an assay plant in soil was investigated under different soil moisture conditions. The phytotoxic activity of pethoxamid mixed with soil on the shoot and root growth of rice seedlings was uppermost under the highest soil moisture condition and it decreased with declining soil moisture content, while the inhibition was greater on the root growth than the shoot growth. The amount of pethoxamid adsorbed on soil solid and the concentration of pethoxamid in soil water from soil applied with this herbicide were not influenced by the soil moisture content. In addition, the phytotoxic activity on the growth of rice seedlings in sea sand culture applied with the soil water from the herbicide-applied soil was not influenced by the soil moisture content. In the sea sand culture, the phytotoxic activity of pethoxamid was significantly reduced in negative water potential as the concentration of polyethylene glycol-6000 added to the water increased. It is suggested that the phytotoxic activity of pethoxamid in the soil primarily depends on the concentration in soil water, but the phytotoxic activity was affected by soil moisture through the effect on absorption of this herbicide by rice seedlings.     

耕作方式对黑土耕层孔隙分布和水分特征的影响

为探索耕作方式对黑土孔隙度分布和土壤水分特征的影响,以2010年吉林省德惠市中层黑土上进行了9年的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕和秋翻两种耕作处理下耕层土壤孔隙度和土壤水分特征曲线进行分析。结果表明不同耕作处理对黑土孔隙度影响较大。与秋翻相比,免耕减小了土壤总孔隙度,增大了0～5cm和20～30cm10%～16%的>100μm大孔隙,减小了耕层5～20cm的100～30μm次大孔隙,两种处理不同深度的中孔隙和微孔隙数量相近。不同耕作方式对土壤水分特征的影响存在较大差异,免耕0～5cm和20～30cm的持水能力高于秋翻,而5～20cm表现出相反的变化趋势。实施免耕后,改变了土壤孔隙分布和持水性能,对土壤通气透水和作物根系发育具有重要作用。     

荒漠草原区不同类型草地土壤水分特征研究

农牧交错带发展人工草地的关键是土壤水分的适应性,针对年平均降水量250mm的地区,以人工甘草草地、人工苜蓿地、人工苜蓿混播甘草地和天然草地为对象,通过2010年观测,计算各种草地0-100cm土层质量含水量的均值、变异系数,分析土壤水分的空间分布特征;利用土壤水分平衡和土壤分层储水量公式计算不同草地0-100cm土层总储水量,结合试验地生长季降水量变化,分析不同草地储水量与消耗量以及0-20、20-60、60-100cm土层水分均值随植被生长季的变化规律。