中子仪计数规律及测量时间的选择

根据中子仪计数规律的分析，在建立热中子计数量公式和得出总体方差随８ｓ计数次数增加的变化规律的基础上，认为在使用中子仪时测量时间的选择原则应为，一般测定以４－６次８ｓ计数为好，在精度要求较高时要选８次８ｓ计数，而对一些特殊的试验则要依其具体要求而定。     

驻波法土壤水分测量系统的数学分析

介电法土壤水分测量中所涉及的公式一般是非线性的,在公式推导和绘制理论上的关系曲线时比较困难。为此,采用Matlab解决了上述问题,根据驻波法测量系统实际硬件电路参数推导出输出阻抗和传递函数的数学模型,再利用Topp公式等理论建立了以土壤含水率为自变量的系统传递函数的数学模型。利用Matlab对上述模型进行了仿真,得到了输出阻抗、介电常数及系统传递函数与土壤含水率的关系曲线。通过相关实验研究,验证了该数学模型的可行性。     

华北土石山区土壤水分动态研究

通过对华北土石山区阴坡油松林、阴坡裸地和阳坡侧柏栎类混交林土壤水分研究可知,阴坡光照时间和强度较阳坡小,相应的林地蒸发散减少,有利于林地的蓄水,增加土壤的含水量。不同月份含水量的变化规律是一致的,阴坡油松林地>阴坡裸地>阳坡侧柏栎类混交林地;试验地的土壤含水量在生长季内总的变化趋势和降雨的趋势一致,都是先上升后下降,8月份达到最大;阳坡针阔混交林和油松林的土壤垂直变化规律基本一致,表层0~40 cm的土壤含水量差别不大,主要是7月份的土壤含水量变化比较大。从土壤含水量的最大值与最小值的差距可以看出,阳坡针阔混交林土壤含水量的差距最大为27.75%,变化最剧烈,阴坡油松林林地土壤含水量的差距最小,为13.07%,含水量变化不明显。年内与平均值的差距是裸地最大,阳坡针阔混交林林地最小。     

线区域尺度土壤水分实时测量方法研究

提出了一种线区域尺度的土壤水分测量方法,设计了基于频域振荡法实时检测植物根区尺度土壤水分信息的传感系统。系统由土壤水分传感器、PVC套管、电动机牵引系统以及控制器组成,控制器控制电动机牵引传感器在套管中往复运动,可以实时获取240 cm长度上的土壤体积含水率信息。土壤水分传感器的动态响应时间为32 ms,稳定性测试结果的标准差为0.006 1 V,与时域反射(TDR)土壤水分传感器测量结果的相关性决定系数达到0.989,满足区域性土壤水分实时检测的要求。野外试验证明:当传感系统埋设深度为30 cm时,与相距10 cm平行埋设的BD-Ⅲ型土壤水分传感器(精度为±2%)测量结果的均方误差小于0.5%,能够测量到因降水导致的土壤水分变化,验证了系统的有效性。     

中子仪测量草甸地土壤水分含量的标定研究——科尔沁沙地坨甸相间地区

中子仪是目前广泛用于土壤水分动态监测的重要仪器.采用503DR型智能中子仪对科尔沁沙地坨甸相间地区的草甸地各试验点土壤水分进行测量,并用三点平滑原理对草甸地进行了分层标定.结果表明,在科尔沁沙地的草甸地区通过分层标定法中子仪可以得到精确的标定,是掌握草句地土壤水分动态变化的重要前提性工作.     

中子散射法测量土壤水分时标定方法的概述

对近年来中子水分仪测定土壤容积含水量时的标定方法进行综述,总结了国内外常用的中子水分仪测定土壤容积含水量的原理,并从不同的标定地点、标定方法、标定方程、数据处理等方面分别论述,对各类测定方法的优缺点进行了简要评述;同时介绍了一些新兴的标定技术。     

土壤水分测量中相位差检测算法的实验与研究

TDR时域反射法是近些年发展起来的一种测定土壤含水量的新技术,因其快速、简便、高可靠性、高精度等优点受到越来越多的关注。为此,介绍一种在TDR时域反射法基础上发展起来的基于相位检测法的土壤水分测量技术,即基于相位检测的时域反射测量法(P-TDR)。针对时间差检测过程中的相位多值问题,提出了确定相位差测量值范围的解决算法,以及实际应用时的解决办法。同时,采用相位检测法设计的传感器对土壤水分测量的结果与烘干法的测量结果进行比较,验证了该方法的可靠性。     

气量失重法测量土壤水分技术在农业综合水土保持中的应用研究

利用气量失重法测量不同土地利用类型,土壤表层以下0～40 cm深度范围内土壤水分分布情况,进一步研究各种水土保持措施的保水效果.     

基于ETM+遥感影像的农田土壤含水率反演研究

以河套灌区解放闸灌域为研究区域,以Landsat ETM+影像为数据源,采用土壤水分光谱法并借助回归分析建立农田土壤水分遥感反演模型并进行模型检验.结果表明,模型精度达到81％以上.可为河套灌区农田大范围的土壤水分实时、快速监测提供方法依据.     

减排林区土壤水分的空间变化

研究新疆克拉玛依市减排林区土壤水分的空问变化,结果表明,研究区040 cm层之间,含水量较高、4060 cm层含水童最低、60100cm之间,含水量较低,各层含水量呈增长型;土壤水分呈现南部最低,北部较低,含量较高的点出现在东西二边;主要影响因素是土壤质地和植被类型,相较于白蜡、沙枣等植被种类,俄罗斯杨对保持土壤水分的...     

遥感计算土壤含水量方法的比较研究

对目前国内外遥感计算土壤含水量的主要方法进行了对比研究,对不同遥感卫星数据在计算土壤含水量中的应用情况进行分析,指出这些方法和数据的应用概况、适用条件、存在问题以及改进的措施。对研究遥感计算土壤含水量方法,具有一定的指导意义。     

土壤墒情监测方法综述

干旱监测的主要方法包括土壤含水量的中子仪测量法、TDR测量法、湿度计法、称重烘干发法以及几种卫星遥感监测方法等。对各类干旱监测方法存在的问题和发展趋势进行探讨,并提出加强我国干旱遥感监测技术研究的建议,为我国农业旱情监测提供一定的帮助。     

用中子仪测定土壤含水率时的标定问题研究

以均质沙壤土和由沙壤土与沙土组成的层状土为材料,在室内对中子水分探测仪进行了土壤水分标定试验.供试土壤装填在直径57 cm、高90 cm的塑料桶内,其中层状土的分层次序为沙壤土、沙土、沙壤土,每层厚度30 cm.试验中同时观测中子计数和土壤质量含水率;利用统计学方法分析中子计数与土壤含水率之间的相关关系.试验结果表明:中子计数与土壤含水率之间的标定关系存在有效适用范围,即当土壤含水率低于某一个值时,中子仪的标定关系与大于该值时的标定关系完全不同;中子仪在均质土壤中的标定关系可用线性关系表示,而且用整体标定的线性关系代替分层标定的线性关系仍然可以得到满意的精度;但是,中子仪在层状土壤中的标定关系表现出明显的非线性特点,如果用线性关系采标定,则只有用分层标定才能得到满意的精度.该研究结果时改进中子仪标定方法有帮助.     

冻融期不同时间灌水对土壤水热影响的试验研究

为了揭示冻融期不同时间灌水对土壤水分运移和温度分布的影响,设置了未灌水裸地L0和冻融期7个不同时间灌水地块(即L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7,灌水1次,灌水量225 m3/hm2),跟踪监测冻融期不同地块土壤剖面温度和土壤含水率.结果表明:灌水对0～20 cm的土壤含水率和温度影响显著,不稳定冻结阶段初灌水对...     

季节性冻土的水热作用机制研究——以古尔班通古特沙漠南缘为例

【目的】阐明新疆干旱区冻融土壤的水热耦合关系,建立在冻结融化过程中土壤水热耦合模型。【方法】以土壤水动力学、冻土物理学和统计学为理论基础,利用土壤水分与温度测量系统对不同土层深度土壤的温度和湿度进行测量,比较土壤含水率和温度随时间与深度的变化情况,研究了新疆典型干旱区细土平原区与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同土层深度土壤在冻结期、融化期的水热变化特征。【结果】土壤冻结融化过程中,各层土壤的液态含水率、温度均与环境温度的变化趋势基本一致,但随着土层深度增加,土壤温度和含水率的变化趋势均在逐渐减弱;深层土壤的液态含水率在冻结融化过程中基本不随环境温度升降发生变化,浅层5、20 cm土层的温度和含水率之间具有耦合效应。【结论】季节性冻土的水分和温度之间具有耦合效应。     

土壤剖面水分线性尺度测量方法

针对现有土壤水分点尺度下测量的局限性,提出了一种线性尺度下的土壤剖面水分测量方法,并设计了一种基于驻波比法的土壤剖面水分信息测量传感系统。借助HFSS高频电磁场仿真软件与网络矢量分析仪对传感器环形探头的电场强度分布情况与阻抗特性进行了分析研究,确定了环形探头适应性与敏感区域。以2种不同质地的土壤作为试验样本,对土壤水分传感器的输出与对应的测量值进行了多项式拟合,决定系数均达到了0.99以上,传感器的稳态与动态性能均能满足土壤剖面水分的测量要求。通过多层水分土柱穿层试验与对比试验表明,该系统能够满足线性尺度下土壤剖面水分的实时测量需求,具有较高的测量精度与稳定性。设计的土壤剖面水分线性测量系统的各项指标均达到实际应用的需求,具有较高的应用推广价值。     

基于准静态同轴探头模型的土壤复介电测量方法

末端开路同轴探头法测量土壤复介电值用于表征土壤含水率具有准确、快捷的优点。针对目前土壤介电同轴探头集总测量模型没有充分考虑探头的参数以及土壤体积对测量结果影响等问题,基于电磁场理论,对末端开路同轴探头建立了准静态数学模型,适用于土壤的复介电常数准确测量。通过全波软件仿真和模型计算结果对比,以无水乙醇介电实测值和理论值对比,验证模型的准确性。采用本文介电测量模型对不同含水率的黄绵土进行测量计算,复介电常数实部与实测土壤含水率二阶多项式拟合决定系数大于0.965,表明本文所提土壤介电测量方法适用于土壤复介电常数和含水率的测量。     

基于Sentinel-1A数据和BP神经网络的裸露地表土壤含水量反演研究

土壤含水量是影响水文循环和气候变化的重要参数,相比于光学遥感,雷达遥感不受云、雨等气象因素影响,可以实现全天时、全天候的连续观测,是大范围获取土壤含水量信息的有效手段。为研究裸露地表雷达后向散射信号的影响因素和变化规律,探讨利用Sentinel-1A雷达数据反演裸露地表土壤含水量的方法,在南阳盆地典型农业区进行了观测试验。首先利用微波散射模型—AIEM理论模型模拟不同雷达入射角度、地表均方根高度、相关长度、以及土壤含水量参数下的雷达后向散射系数,分析各参数对雷达后向散射系数的影响。进而采用实测数据和模拟数据训练BP神经网络模型（BackPropagationNeuralNetwork,BPNN）,以实现对裸露地表土壤含水量的反演,并对其反演精度进行验证。结果表明：在特定入射角下,地表粗糙度对土壤含水量反演精度的影响不可忽略。不同极化方式下,BPNN模型与AIEM理论模型对微波后向散射系数模拟值的R²达到0.99以上。采用野外实测数据对BPNN模型反演土壤含水量的精度进行测试,结果显示,模型预测值与实测值之间的R²为0.72,RMSE为0.033g/cm³。因此,基于Sentinel-1ASAR数据,利用C波段雷达遥感和BPNN模型可以实现对裸露地表土壤含水量的准确、高效反演。研究成果可在农田灌溉管理、环境变化监测、水文循环等领域提供有效的科学支撑,具有重要的应用价值和现实意义。