土壤水分变化对草原植被群落及其光谱特征的影响

以锡林郭勒典型草原为研究区,于2008年5月-2009年5月,分别对不同水分条件下草地的光谱反射率、覆盖度和地上生物量进行测定,以研究草原植被群落及其光谱特征对土壤水分的响应.结果表明,水分波动对典型草原植被结构以及光谱特征具有明显的影响,其中水分充足(丰水年型)能够明显改善典型草原植被结构,增加牧草种类,提高牧草地上生物量,其植被光谱特征在旺盛生长期呈现出显著优势,4种典型植被指数较平水年型、歉水年型显著增加;枯黄期不同水分处理草地植被指数RVI之间呈显著差异(P＜0.05),其余植被指数之间差异不显著;返青期不同水分处理草地植被指数DVI之间呈显著差异(P＜0.05),其余植被指数之间差异不显著.     

旱稻农田土壤水分变化特征研究

试验研究旱稻不同灌溉处理土壤水分变化特征结果表明，不同供水条件下农田土壤水分变化的主要层次均为80cm以上，120cm以下土层土壤水分处于相对稳定状态，且维持在相对较高水平；供水较多时旱稻水分耗散量、耗水强度也较大，而相同供水条件下旱稻水分耗散量和耗水强度又小于水稻对照；相同灌溉处理旱稻产量和水分利用效率均高于水稻对照；而充足供水有利于旱稻根系在0～20cm表层发育，但不利于其根系在下层生长，而W2可促使根系下扎，更充分利用下层水分。     

黑土土壤水分反射光谱特征定量分析与预测

选择单一土类黑土作为研究对象, 并准确调配其不同含水量,实验室测定土壤高光谱反射率,利用光谱分析与统计方法,定量描述了不同含水量黑土反射光谱特征,并建立了黑土含水量反射光谱预测模型,结果表明,随土壤含水量的增加,达到一定阈值（300 g kg-1）,反射率存在过饱和现象,但其倒数对数微分可以有效去除饱和问题;土壤反射率倒数对数微分对土壤含水量的响应表现出三个变化阶段,导致1 870 nm波段的倒数对数微分也表现为非线性变化,需要利用分段函数进行土壤含水量的光谱精确速测。     

基于光谱吸收特征的土壤含水量预测模型研究

为了定量分析土壤含水量与反射光谱特征之间关系,并为土壤含水量速测提供理论依据。以黑土作为研究对象,测定实验室光谱反射率,利用去包络线方法提取反射光谱特征指标,建立土壤水分含量高光谱预测模型。结果表明:黑土含水量与1 420 nm、1 920 nm附近吸收谷的主要光谱特征(吸收谷深度、宽度、面积)呈显著正相关;1 920 nm附近吸收谷可作为黑土土壤水分的特征吸收谷,由其光谱特征参数预测黑土含水量;以1 920 nm附近吸收谷面积为自变量建立的一元线性回归模型预测精度高,输入量少,可以作为土壤含水量速测仪器研制的理论依据。     

旱稻农田土壤水分变化特征研究

试验研究旱稻不同灌溉处理土壤水分变化特征结果表明,不同供水条件下农田土壤水分变化的主要层次均为80cm以上,120cm以下土层土壤水分处于相对稳定状态,且维持在相对较高水平;供水较多时旱稻水分耗散量、耗水强度也较大,而相同供水条件下旱稻水分耗散量和耗水强度又小于水稻对照;相同灌溉处理旱稻产量和水分利用效率均高于水稻对照;而充足供水有利于旱稻根系在0~20cm表层发育,但不利于其根系在下层生长,而W2可促使根系下扎,更充分利用下层水分。     

黄土丘陵区油松人工林地土壤水分特征的研究

本文作者研究了25～28年生人工油松（Pinus tabulaeformis）林地土壤水分在6m剖面上的分布状况、补偿能力、季节动态以及坡向、部位对土壤水分的影响和采伐迹地土壤水分的恢复能力。研究结果表明,人工油松林土壤水分含量很低,在整个剖面上通常变化在9%～11%之间,低于稳定湿度;在雨季末,林地土壤水分补偿深度为100～200cm;土壤水分季节动态,在强烈利用层十分活跃,变幅为13.5%～26.5%,在利用层变化较小,平均为10.0%～15.0%。油松人工林采伐迹地土壤水分恢复能力强,当年可恢复到2.8m,达稳定湿度以上,3年可恢复到4.0m,含水量达13.0%～18.0%。     

一种基于NIR-RED光谱特征空间的干旱监测新方法

土壤水分作为干旱监测的重要指标,一直是干旱遥感监测研究的重要内容。本研究利用MODIS数据的EVI、红波段反射率、近红外波段反射率数据构建了基于Nir-Red反特率光谱特征空间的EPDI模型进行土壤水分的反演。利用野外同步测量数据对PDI、MPDI、EPDI三种干旱指数模型获取的拉萨河流域土壤水分进行了验证和对比分析,研究结果表明EPDI能够更准确地反演土壤水分,其样本点的相对误差仅为0.1040,线性相关系数为0.9181,反演精度相比PDI、MPDI(0.1646、0.1472)分别提高了36.83%和29.35%,为利用遥感影像数据进行大尺度的干旱动态监测提供了新途径。并且相比MPDI,EPDI模型参数更容易获取,模型构建受人为因素影响小,从而为模型的大范围推广提供了可能,具有很好的应用意义。     

基于近红外光谱土壤水分检测模型的适应性

由于土壤水分的近红外光谱定量分析模型精度依赖于样品状态,故土壤水分定量分析模型的适应性极其重要。以湖北地区的3种土壤为研究对象,利用偏最小二乘法交叉验证建立了处理后样品下的土壤水分分析模型,模型预测值与标准值的决定系数R2为0.9946,交叉验证预测均方差为0.801%,模型预测决定系数R2为0.9919,预测均方差为0.912%;利用主成分分析了未处理土壤样品与处理土壤样品得分图的差异,结果表明定量分析模型对未处理样品的预测精度降低;采用斜率/截距的方法修正了12个未处理样品的模型预测值,预测平均绝对值误差从0.78%降低到0.38%,结果表明斜率/截距校正法能较好的提高近红外光谱土壤水分定量分析模型的适应性。     

土壤水分反演的特征变量选择研究综述

土壤水分是水、能量和生物地球化学循环中不可忽略的组成部分,土壤水分信息对水资源管理、农业生产以及气候变化等相关研究有着重要意义。基于遥感数据的土壤水分反演算法是获取土壤水分信息的重要手段,通过对影响土壤水分反演的因素进行梳理,将影响因素抽象为包括土壤特征,植被特征,以及气象特征在内的特征变量,并以此为主线对土壤水分的反演研究进行回顾与梳理。分析了利用不同特征变量反演土壤水分时存在的问题和发展趋势,指出土壤水分反演过程中存在特征变量理论研究不足、综合应用不深的问题,强调耦合使用各类特征变量以提高水分反演精度是未来的研究热点。     

子午岭北部不同植被类型土壤水分特征研究

研究了子午岭北部黄土区次生植被演替过程中形成的不同植被类型对土壤水分特征的影响。结果表明:土壤含水量与土壤吸力之间关系符合幂函数θ=aSb,且相关系数达极显著。参数a值也随着植被类型的不同,呈现出有规律的变化,辽东栎群落>白桦林群落>山杨林群落>狼牙刺群落>虎榛子群落>铁杆蒿群落。在同一吸力段范围内,土壤含水量由高到低的次序为:辽东栎林群落、山杨林群落、白桦林群落、虎榛子群落、狼牙刺群落、白羊草群落、铁杆蒿群落、撂荒地。在低吸力段,不同群落0～20cm土壤平均含水量的差异明显,乔木林土壤的含水量最高,灌木林高于草地土壤,撂荒地土壤最低。在20～50cm土层中,随着土壤吸力的增高,各植被类型之间土壤含水量差异逐渐缩小。在中吸力段,乔木林地0～20cm土壤含水量最高,但草地土壤含水量超过了灌木林地。20～50cm土壤含水量的变化趋势与上层土壤相似。植被类型主要是通过提高土壤有机质含量,改善土壤结构,降低土壤容重和增加土壤毛管孔隙度等土壤物理特性对土壤的蓄水和持水性能产生作用。     

土壤水分动态的随机模拟研究

本文把随机模拟方法应用于土壤水分的定量研究之中,并假定土壤水分的变化序列满足时间序列的通用加法模型。经检验证明:土壤水分变化序列由一确定的周期分量与一非确定的随机分量迭加而成。周期分量反映了气候的周期性波动和作物需水对土壤水分变化的影响,随机分量则反映了随机性的气候波动对土壤水分的影响,经对陕西武功、山西永济和陕西扶风三站土壤水分变化过程的模拟,其结果表明,该方法能以较高精度预测或模拟土壤水分在长时期內的动态变化过程,为采取灌溉排水和蓄水保墒等调节农田土壤水分的技术措施提供科学依据。     

土壤水分特征曲线的推算

在研究土壤水分入渗、蒸发、土壤侵蚀及溶质运移过程中 ,土壤水分特征曲线是推求各种水分运动参数的重要手段[1 ,2 ] 。目前测定土壤水分特征曲线主要是用压力膜法 ;这种方法费时多 ,花费大 ,极不方便 ,严重制约了研究工作特别是数学模拟工作的进展。在野外研究土壤水分运动时     

应用热惯量编制土壤水分图及土壤水分探测效果

利用可见一近红外多光谱扫描图象和热红外日、夜扫描图象可以生成土壤反照率图和土壤日夜温差图,再利用室內测定的少量土壤热惯量资料对室外同步测定的土壤反照率和日夜温差进行二元回归,可得二元回归方程。借助此回归方程和所生成的土壤反照率图和土壤温差图可以生成真实土壤热惯量图。再利用土壤热惯量对土壤水分的回归方程,可将真实土壤热惯量图变成土壤水分图。这种土壤水分图反映出的土壤水分含量误差范围为-4.18%至1.98%,误差绝对值平均数为1.84%。     

不同湿度条件下土壤水分的蒸发性能和移动规律

水分蒸发过程是土壤水文状况的重要因子之一.土壤水分的蒸发过程、强度及其影响深度,除与气候条件有关外,它与土壤性质,尤其是土壤的湿润程度有极为密切的关系.因此,研究不同湿度条件下,土壤水分的蒸发性能及其移动规律,对因时制宜地采取有效的保墒措施,是很重要的.     

MEASUREMENT OF SOIL MOISTURE NEAR THE SURFACE USING A NEUTRON MOISTURE METER

Correction factors for neutron moisture meter measurements near the soil surface have been established from readings at several depths taken before and after the removal of 10 cm of surface soil. In determining the factors it is assumed initially that a uniform soil moisture profile exists. The factors are then applied to the measurements and, from calibration of the neutron meter, the soil moisture profile is established. If large variations with depth are revealed, the initial assumption of uniformity of moisture profile does not apply. A method of determining corrections to the computed factors to allow for the variations in the soil moisture with depth is described. This requires a knowledge of the variation of the correction factors with moisture content and methods of determining this are discussed.     

COMPARISON OF MEASURED AND PREDICTED SOIL MOISTURE DEFICITS

The moisture regimes of two fen soils and two chalk soils in Lincolnshire were investigated using a neutron probe moisture meter. Soil moisture deficits were calculated and compared with those predicted using meteorological data. Measured deficits were in fairly close agreement to those predicted by two separate models, the main variation seeming to depend upon the dryness of the year, the crop and the soil type. Measured deficits were also compared with laboratory estimates of available water and it was found that the chalk soils dried to higher suctions than was at first expected.     

HYSTERESIS IN THE MOISTURE CHARACTERISTICS OF CLAY SOIL

The relation between soil suction, degree of saturation, and the air and water permeabilities is experimentally investigated for two clay soils. Marked hysteresis can exist between saturation and permeability, but does not follow a unique trend. Thus permeability can be greater on a wetting or drying cycle depending on the structure of the clay soil. This behaviour is considered in terms of the cluster concept of soil structure, and it is concluded that any general theory of hysteresis must recognize both the macrostructure and microstructure of a soil.     

THE INFLUENCE OF TEXTURE ON THE MOISTURE CHARACTERISTICS OF SOIL

A quantitative assessment was made of the effect of the proportion of sand, silt, clay, and organic matter in twenty-six soils on the moisture contents at the upper and lower limits of available-water of the soils. Regression equations were obtained which enabled the moisture contents to be estimated on a weight or volume basis from mechanical analysis data using either International or American size grades. The accuracy of estimating the upper limit of available-water from the various equations ranged from ±9 to 22 per cent: for the lower limit from ±8 to 16 per cent of the measured values. Mean values of the moisture contents at the upper and lower limits of available-water for each textural class were calculated from the average particle-size composition for each class and from the regressions obtained.     

土壤湿度对冬小麦光合速率的影响

本文通过盆栽及大田试验,对冬小麦开花灌浆期不同土壤湿度的小麦叶片光合速率测定得出:(1)土壤湿度在田间持水量的70%-85%时小麦光合速率最高,光合对土壤湿度的反应低湿较高湿更敏感;(2)土壤干旱可使小麦光合午休加重,适当灌溉可减小光合速率中午降低的程度;(3)土壤干旱后灌水,可明显提高小麦光合速率,以适宜土壤湿度下限时灌水效果最好.