基于表观热惯量的土壤水分监测

土壤水分含量是监测农业干旱的重要指标, 遥感法是大面积监测土壤水分时空特征的主要方法, 热惯量法是遥感方法监测土壤水分的主要研究手段之一。本文提出了一个改进的表观热惯量模型计算表观热惯量, 并通过地面验证试验对该模型的适用性进行了分析。在中国科学院栾城农业生态系统试验站, 通过严格的控制试验, 设计了10 个不同植被覆盖、不同土壤水分含量的试验小区, 针对表观热惯量的适用条件, 利用实测的地表温度、植被指数、反照率、太阳辐射等参数计算了不同植被覆盖不同土壤水分含量下的表观热惯量,并与土壤体积含水量进行了相关和回归分析。结果表明: 在植被覆盖度较低情况下[归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)<0.35], 表观热惯量法具有较好的效果, 表观热惯量与土壤体积含水量之间的相关系数大于0.7, 通过了95%的显著性检验, 两者具有很高的相关性, 可以用热惯量法监测土壤水分状况; 在较高植被覆盖情况下(NDVI>0.35), 表观热惯量与土壤体积含水量之间没有相关性, 热惯量法监测土壤水分失效; NDVI 为0.35 可以作为热惯量法监测土壤水分状况是否可行的判断条件。     

黑河中游绿洲不同质地土壤水分的入渗与再分布

该文利用双环入渗仪,通过定水头法研究了黑河中游绿洲地区玉米地和防护林地土壤水分的入渗过程,并利用Hydrus-1D模型和Trime-IPH手持式TDR分别对土壤水分的入渗和再分布过程进行了动态模拟和测定。结果表明:不同质地土壤水分入渗和再分布差异明显。土壤下部粘土夹层不仅对水分入渗起到显著的阻碍作用,而且具有较强的持水保水能力。统计分析表明,试验期间模拟土壤含水量的均方根误差和相对误差分别在0.02cm3/cm3和0.68%以下,模拟剖面储水量的均方根误差和相对误差分别在0.908 cm和0.9%以下,因此Hydrus-1D模型对绿洲地区土壤水分在垂直方向的运移模拟具有较高的精确度,这为该区域水分管理和可持续发展提供理论依据。     

土壤水分光谱特征研究

土壤水分是土壤的最重要的组成部分之一，也是反映土地质量的一个重要指标。土壤中水分含量的高低对热量平衡、土壤温度、农业墒情均有重要意义。遥感技术具有快速、广域、现势性强等优点，所以用可见光、近红外、热红外以及微波等遥感手段探测土壤含水量的研究在国内外已得到广泛的重视和应用。目前，土壤水分遥感监测主要采用4类研究方法，即土壤水分光谱法、热红外方法（热惯量方法）、微波方法和植被指数法。     

我国土壤水分遥感监测中热惯量模式的研究现状与进展

简要介绍了土壤水分热红外遥感监测的热惯量模主国外在这一方面所取得的主要成果,阐述了我国利用热惯量模式监测土壤水分的应用性试验的现状,以及在模式研究方面所取得的进展。     

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。     

基于GIS的农田土壤水分状况管理模型及应用

基于GIS开发了土壤水分和土壤电导率的简单专题图及精细专题图模块。简单专题图为运行于农田PDA的嵌入式GIS系统提供采样异常点检查验证;精细专题图为运行于上位机的农田信息处理系统提供信息可视化管理。简单专题图调用GIS组件方法获得并据此建立了采样管理模型;精细专题图中,土壤水分采用克里金插值算法预测的均方根百分比误差（RMSPE）为5.489%;土壤电导率插值模型采用泛克里金算法预测的RMSPE为18.451%。基于精细农田信息专题图,根据特定作物不同生长时期需水量的专家推荐值建立了土壤水分管理模型,利用该模型进行的一次灌溉决策显示,土壤含水率方差从灌溉前的1.9168调整到了灌溉后的0.8906。试验表明,采样管理模型能够指导田间采样,农田水分管理模型能够指导农田灌溉。     

基于MODIS资料的新疆土壤水分遥感应用研究

以新疆2005年4-8月土壤墒情数据和MODIS卫星遥感数据为基础,通过对主要农作物生长季内NDVI变化、不同层次土壤相对湿度与地表亮温日较差的相关分析,构建了土壤相对湿度回归模型。所有模型均通过0.01水平的F检验。分析得出:新疆5月下旬以前利用热惯量法监测土壤墒情精度在81%以上,6月上旬-8月下旬单纯使用热惯量法监测土壤墒情精度不够理想。     

石膏对土壤水分入渗特性的影响

[目的]分析石膏对土壤水分入渗特性的影响,以期为土壤入渗模型及石膏更好地应用于生产实际、土壤改良等领域提供科学依据。[方法]采用室内一维土柱模拟试验,利用垂直一维入渗代数模型分析在施加石膏前期,其对土壤水分运动特性的影响。[结果]在施加石膏前期,与对照组相比,随着石膏施量的增加,累积入渗量分别减小了10.2%,16.15%,30.73%和40.38%;入渗率分别减小了18.78%,21.07%,42.13%和54.82%;土壤剖面含水量显著降低。利用垂直一维入渗模型对土壤水分入渗资料进行分析可知,与对照组相比,随着石膏施量的增加,土壤饱和导水率逐渐减小,且分别减小了18.42%,36.84%,59.21%和75.00%;而非饱和土壤水吸力分配系数β与土壤水分特征曲线和非饱和导水率综合形状系数α无明显变化规律。预测值累积入渗量与实测累积入渗量之间的接近程度较高,相关性较好,且决定系数R2均在0.99以上,且均方根误差小于0.5,说明在施加石膏前期,其可以有效地削弱土壤的入渗能力,减少水分渗漏,降低入渗速率,而且还可以改变土壤水分的分布状况,且利用垂直一维入渗模型可以较好地分析石膏对土壤水分特征的影响。[结论]石膏可以有效地降低土壤的入渗能力和导水特性。     

青藏高原土壤水分研究进展

青藏高原占我国国土面积的四分之一,平均海拔在4000 m以上,属于典型的高寒区。由于其特殊的气候条件,大规模细致的基础观测较难实施,利用遥感反演和模型模拟预测的研究相对较多。通过梳理分析可以发现,青藏高原土壤水分的研究主要集中在以下四个方面:1利用遥感影像反演表层土壤水分。这类研究相当丰富,主要为了获取土壤水分在大尺度空间上的分布及其变化;2定点监测土壤温湿度的变化特征。为了研究土壤水分在季节和年际上的变化特征,分析其影响因素;3模型模拟土壤水热特征。主要利用实际观测数据,利用各种陆面模型模拟研究土壤的水热特征,同时分析评价模型精度;4开展布点调查等基础实验研究土壤水分和土壤物理性质。     

基于自动土壤水分和天气预报的土壤水分预报

利用2014~2016年吉林省西部膜下滴灌玉米生育期自动土壤水分、自动气象监测资料对不同深度玉米土壤消退变化规律进行了探讨,根据田间土壤水分平衡,利用消退指数、逐日自动土壤水分监测及逐日1~7 d天气预报对未来逐日1~7 d的土壤水分进行了滚动预报。结果表明:膜下滴灌玉米在不同深度土壤消退指数呈先增大后减少的变化规律;随着土壤深度的增加,土壤消退指数逐渐降低并趋于平稳;30~50 cm土壤消退指数和时间有着较好的拟合关系,相关系数都在0.96以上;利用消退指数基于逐日自动土壤水分监测及逐日未来7 d天气预报,对未来1~7 d土壤水分滚动预报效果较好,可以在生产实际应用,有利于滚动了解未来土壤水分变化动态,及时把握土壤灌溉时机,科学灌溉,同时也可以为政府抗旱调度决策提供有力的参考依据。     

一种简单的土壤热惯量野外实测方法

本文采用一种野外实地测量土壤热扩散率结合室内测定该土壤热容量的方法,计算实际情况下土壤热惯量与水分含量间的关系。文中对该测量方法进行了推导。并将之应用于黄淮海地区不同土壤类型,在给出了不同土壤类型和质地的热惯量值的同时,对该方法的重复性,稳定性,准确性进行了检验。     

皆伐对杉木人工林土壤呼吸的影响

应用密闭室碱吸收法对杉木人工林皆伐后的土壤呼吸及各分室呼吸进行为期1年定位研究,结果表明,杉木林皆伐后前4个月土壤呼吸显著高于对照(未伐地)的,皆伐6个月后则显著低于对照的,但伐后1年内的平均土壤呼吸则与对照的无显著差异。皆伐地枯枝落叶层呼吸和矿质土壤呼吸分别在伐后的5个月和6个月内显著高于对照的,但此后则与对照的无显著差异。皆伐地根系呼吸除在伐后当月显著高于对照的外,第3个月迅速降低至消失。皆伐地土壤呼吸、枯枝落叶层呼吸和矿质土壤呼吸最大值出现时间均较对照的有所提前。伐后1年内皆伐地枯枝落叶层呼吸、矿质土壤呼吸和根系呼吸占土壤呼吸的比例分别为34·5%、63·9%和1·6%,而对照的则分别为23·4%、50·1%和26·5%。双因素关系模型拟合结果表明,土壤温度和土壤湿度共同解释皆伐和对照土壤呼吸速率变化的54%和90%。皆伐地土壤呼吸及各分室呼吸对土壤温度的敏感性低于对照的,但对土壤湿度的敏感性则高于对照的。皆伐地土壤呼吸、矿质土壤呼吸和枯枝落叶层呼吸的Q10分别为1·42、1·53和1·34,而对照的土壤呼吸、矿质土壤呼吸、枯枝落叶层呼吸和根系呼吸的Q10则分别为2·42、1·81、2·40和4·41。     

土壤水分含量和施磷量对旱作水稻磷素吸收的影响

通过温室盆栽和大田试验研究了土壤含水量和施磷量对旱作水稻全磷吸收量的影响。结果表明:土壤水分和施磷量对大田旱作水稻全磷吸收量的影响不显著;对盆栽而言,施磷量的影响显著,但二者的交互作用明显,因而其差异主要体现为水和磷的复合效应;当施磷量(P)为0·030gkg-1、土壤含水量为饱和持水量的80%时旱作水稻吸磷量最高,但相同土壤水分条件下,施磷与不施磷间旱作水稻吸磷量差异最大,而不同施磷量间差异较小;旱作水稻各部分全磷平均吸收量为:籽粒>茎>根。实验结果可以为中国南方丘岗地区水稻旱作的水分和磷素管理提供理论依据。     

SOIL CORROSIVENESS IN SOUTH OXFORDSHIRE

The potential corrosiveness of four soil series was studied in south Oxfordshire by measuring soil properties (resistivity, pH, sulphate content, moisture content and redox potential) thought to be closely connected with ferrous metal corrosion. Fifty random points were located in areas of the soil series map units. Paired measurements of resistivity were made at each sampling point. Analysis of variance over all groups (soil map units) showed that, for all properties except redox potential, between group variance exceeded within group variance. The amount of variance contributed from within the pairs of resistivity measurements was small suggesting little short range variation in this property. There was good association between the properties measured and the soil map units. The kinds of soil identified and the delineations on the soil map therefore represents a useful partitioning of the areas studied in terms of corrosion risk.     

江苏省土壤比阻测定的研究

为查清我国各地土壤比阻,推荐如下二种方法:第一、在传统犁上安装合适的力传感器来测定各种有代表性的土壤的比阻;第二、建立以粘土成份和土壤含水量为自变量的回归方程来计算土壤比阻。用后者,在不同地区需先校正粘土成分和土壤含水量的值,再以校正值代入回归方程得该土壤比阻的计算值。最后,用统计方法将各地区土壤比阻的实测值和计算值,绘制成该地区的土壤比阻图。     

FIELD STUDIES OF THE SOIL ATMOSPHERE

A study was made of the concentrations of ethylene and oxygen in the soil atmosphere under field conditions at three contrasting sites. The duration of the experiments ranged from 6 weeks to 9 months. A clear relationship between high moisture content and both the production of ethylene and the depression of oxygen levels was found in a sandy loam, although there was great variability between replicate sampling points. Concentrations of oxygen in a heavy clay soil remained below 10 per cent (v/v) throughout the winter and spring, followed by a gradual rise to near-atmospheric levels. Concentrations of ethylene were not correlated with those of oxygen, except in the winter, but rose logarithmically with soil temperature during the spring, increasing by twenty times over the range 4-1 I °C. There was no significant difference between plots which had been subjected to different drainage treatments, and again there was great variability from point to point. In a more permeable clay soil, however, the levels of oxygen were higher, and were related to the proximity to drains and the height of the water table, but not to the levels of ethylene. The concentration of ethylene showed a similar logarithmic increase with temperature to that observed in the heavy clay, and exceeded I ppm throughout the period May-July. The factors which have the greatest influence on the concentrations of ethylene in the soil were considered to be temperature, depression of oxygen concentration, the availability of substrates for microbial activity and the effect of soil moisture content on the air-filled porosity of the soil. Concentrations of ethylene greatly in excess of those which, under some circumstances, inhibit root growth, are likely to be of widespread occurrence in heavy soils during the spring and early summer and in light soils when unusually wet.     

低湿地与土壤湿度的卫星遥感监测与制图

本文介绍应用陆地卫生ＴＭ图象数据监测法国莱茵河谷地土壤湿度变化，绘制１：５０，０００低湿地分布图的技术方法。对夏、秋两个时相的ＴＭ图像进行Ｋ－Ｌ变换等应用处理，获得的第３主分量集中了土壤湿度差异的信息。把两个时相的第３主人量精确配准后，以Ｈｙｐｅｒｂｏｘｅｓ分类器进行湿度分类，分出水体、恒湿地、夏秋季潮湿地、冬春季潮湿地、恒干地等５个湿度类别。经实地检验准确可信，表明此方法适合于土壤湿度变化监测与