基于CiteSpace的土壤质量遥感研究文献计量分析

为了解当前土壤质量遥感研究前沿和进展，采用文献计量学方法探究近20年该领域研究现状和热点。利用CiteSpace文献计量软件，分析Web of Science核心合集数据库中2002～2021年土壤质量遥感研究领域的1240篇有效文献，以“soil quality、Remote sensing、RS”为主题词，从发文量时间、发文国家、发文机构、关键词突现、关键词聚类分析及文献共被引聚类等角度可视化分析。结果表明：2017～2021年土壤质量遥感研究文献发文量快速增长；发文量最多的国家是美国、中国、德国、荷兰、印度；研究方向主要有生态环境学科、遥感、地质学、成像学和照相技术、农业、水资源。通过分析关键词（共现密度、突现、共被引）图谱可推断未来土壤质量遥感研究热点包括：全球土壤水分动态数据集将成为监测土壤质量的重要数据来源；研究土壤侵蚀、盐渍化、有机碳等监测土壤退化程度；遥感与传感技术、地理信息系统的交叉融合。未来土壤质量遥感研究将更注重与多学科交融合作，进一步向全球尺度、高精度方向扩展。     

电阻率成像法在土壤水文学研究中的应用及进展

缺乏有效的监测技术是制约土壤学和水文学中尺度问题研究的主要瓶颈。近年来,以电阻率成像法为代表的地球物理学方法被引入到非饱和带土壤水文过程的研究中来,为解决尺度问题提供了新的强有力的工具。结合土壤电阻率与土壤特性之间的岩土物理学关系,电阻率成像法可以实现对土壤特性或状态的多尺度无损连续监测。阐述了电阻率成像法的基本过程、特征及其在土壤水文过程研究中的初步应用。同时,深入探讨了电阻率成像法应用于非饱和带水文过程研究中存在的问题和未来的应用潜力。     

基于CNKI数据库的土壤酸化文献计量分析

为探索近年来国内土壤酸化研究的热点与发展趋势,以CNKI数据库为基础,采用统计与聚类等分析方法,借助CiteSpace信息可视化软件及文献计量学知识,统计并绘制有关国内土壤酸化研究文献的机构、关键词、文献被引频次等信息图表,挖掘土壤酸化研究的整体发展趋势、高产机构、高频关键词等信息。研究发现我国土壤酸化研究的主题从森林土壤逐渐转移至农田土壤,酸沉降及土壤化学在土壤酸化研究中一直属于重点关注对象。研究机构主要集中在高校和科研院所,同时高频关键词显示国内土壤酸化研究主要集中在酸沉降、施肥管理、土壤结构、作物生长、酸化成因及改良、连作障碍及土壤污染等方面。该研究有助于全面了解国内土壤酸化研究现状及进展,为农田土壤酸化改良方面的研究及应用提供重要参考。     

黄土区坡地和坝地土壤电阻率分布特征及应用

土壤水分的准确高效测定是土壤水文学研究的重要基础,以土壤电学性质为基础的电阻率成像法(ERT)为土壤水分信息获取提供了新的技术手段.为探究E RT在黄土区土壤水文过程研究中的可行性,利用高密度电法仪测定了陕北六道沟小流域典型坡地和坝地剖面土壤电阻率(ρ),分析了不同土地利用方式下ρ二维分布特征,探讨了E RT在黄土区土...     

基于ERT技术反演红壤剖面水分入渗过程

水分运动是土壤中物质和能量传输的主要驱动力，但是水分在土壤中的运动轨迹复杂多变，难以直接捕捉。本研究以第四纪红黏土发育的红壤为研究对象，借助电阻率成像技术（ERT），反演水分在林地和农地土壤中的入渗过程。研究发现，ERT技术能够实现水分在红壤包气带入渗过程的可视化，ERT测定的表观电阻率的变化量与烘干法测定的土壤水分之间呈极显著正相关关系（P<0.01），林地的决定系数为0.72，农地为0.53。土地利用类型影响水分入渗的范围和方式，在2 cm水头高度注水100 L的情况下，林地的入渗深度大于80 cm，而农地约为50 cm，在此基础上，继续注水200 min，林地和农地均出现明显的优先流现象。但是，林地的优先流比农地更为发育，林地是通过根系等大孔隙快速向下传输，而农地则以“指流”的方式，间断性向深层运动。在土壤层次复杂、背景含水量高、土壤黏重等不利因素的影响下，ERT技术依然能捕捉优先流在红壤中发生和发育的过程。     

地球物理方法在土壤水文过程研究中的应用与展望

土壤水分的多尺度高效监测是土壤水文过程研究的基础.近些年以电阻率成像法、探地雷达法和电磁感应法为代表的地球物理方法,凭借多尺度适用性和微扰动原位监测的优势被广泛用于土壤水文学研究.本文在介绍以上3种代表性地球物理技术工作原理的基础上,初步总结了地球物理方法应用于水文学研究中的进展,讨论了地球物理手段未来应用于土壤水文学...     

基于文献计量分析的土壤表面电化学发展脉络研究

为了全面深入了解全球土壤表面电化学研究进展及发展趋势，本文基于Web of Science核心合集数据库并利用其自带的分析工具和Citespace可视化分析软件，从该学科的发文量及时间特征、合作研究空间特征、共现网络特征、共被引图谱和发展特征五个方面对1995-2019年发表的土壤表面电化学文献进行计量分析。结果表明，美国、中国和法国在本领域的发文量居前三，而中介中心性则表明法国、美国和英国位列三甲，我国位于第六位且表现出上升趋势。基于引文的突发性关键词检测表明“阳离子交换(cation exchange)”、“系统(system)”和“络合作用(complexation)”是近十年来的研究热点；文献共被引聚类分析表明生物炭对土壤改良、黏土层间电荷与罗丹明6g的相互作用、表面电位变化对胶体吸附解吸影响是领域内的研究重点；生物炭对土壤的改良、带电粒子在双电层中的相互作用机制、土壤黏土矿物表面的水动力特征是本领域研究的前沿问题。     

基于文献计量分析的镰刀菌枯萎病研究进展解析

镰刀菌枯萎病是一种由尖孢镰刀菌引起的、毁灭性极强的真菌作物病害,为探索镰刀菌枯萎病的相关研究进展及热点,对尖孢镰刀菌枯萎病进行了引文分析。以"Fusarium wilt"(镰刀菌枯萎病)进行主题搜索,在ISI Web of Science数据库核心集搜索1985—2019年的相关文献共4 873篇,采用CiteSpace可视化软件进行引文分析,通过合作、共现、共被引等网络分析,研究镰刀菌枯萎病的研究热点和前沿趋势。根据发文量统计分析发现:美国、中国和印度在本领域发文量排名前三位,而中介中心性指标分析则表明荷兰、美国和印度文献重要性位列三甲,我国位居前10并表现出积极上升趋势。引文分析的关键词突发性检测发现"induction(诱导)"、"geneticdiversity(遗传多样性)"、"pathogenicity(致病性)"是近十年的重要热点;文献共被引聚类分析表明解淀粉芽孢杆菌、系统抗性、非致病性尖孢镰刀菌等方面为本领域的研究前沿。随着枯萎病研究层次的不断深入,未来研究将会集中在微生物防控、抗病育种、根系-病原菌-有益菌互作机制等方向;此外,多组学技术的应用必将有利于解析镰刀菌枯萎...     

植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述

植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法,在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确,由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟预测具有很大的不确定性。基于文献检索,本文对国内外相关研究进行了回顾与梳理,量化了植物根系对土壤水力参数的改变和影响,并提出其与植被、土壤类型的响应方式,总结了植物根系动态性生长下的土壤水力参数定量表述及其预测模型进展。同时分析了在定量研究根-土复合系统中存在的问题及未来研究的发展方向,指出目前根系影响土壤水力参数的研究主要集中在小尺度控制实验方面,忽略了大尺度下土壤空间异质性及外部环境因素的干扰,强调大尺度根系作用和根系参数纳入土壤结构的重要性和实际意义,进一步与水文模型的深度耦合逐渐成为未来研究的热点。     

ERT与TDR联合反演层状土壤水分运动过程

土壤水是地表水与地下水联系的纽带,是物质输送和运移的载体,在土壤-植物-大气（SPAC）系统中起着关键性的作用。土壤水分运动是一个非常复杂的过程,为充分了解水分在土壤中的运动过程,应用微扰动的高密度电阻率仪（ERT）监测了一层状结构的土壤剖面在注水入渗试验前、后不同时刻的电阻率的变化过程;同时,用时域反射仪（TDR）测量了点尺度上土壤体积含水量,建立了土壤电阻率和含水量的定量关系。结果表明,高密度电阻率法能够较为准确地监测土壤水分入渗深度和剖面含水量,土壤水分运动以向下的垂向运动为主并伴有微弱的水平流动;当土壤含水量低于0.15 cm³·cm^-3时,随着含水量的增大,电阻率变化较大;当土壤含水量较高时,电阻率随含水量的变化不明显;根据建立的电阻率和含水量的定量关系公式,估算出在土壤界面处当上层土壤质量含水量达到0.136 g·g^-1时水分开始向下层入渗,相关研究成果为定量分析土壤水在分层界面处的变化情况提供了一种新的方法。     

Soil hydrology: Stages of development,current state,and nearest prospects

The main stages of the development of soil hydrology are described. These are: (1) the stage of classical hydrology based on the concepts of soil water forms and soil hydrological constants; (2) the stage of thermodynamic approaches toward assessing the statics and dynamics of soil water (soil hydrophysics); and (3) the modern stage of diverse approaches taking into account the specificity of water movement in a heterogeneous pore space (the development of preferential water flows), the specificity of the hydrological properties of soils in dependence on the scale of their examination, and the impact of the living soil phase on the soil hydrological processes. The diversity of modern approaches toward soil hydrology is reflected in the names of new branches of this science, such as hydropedology, geohydrology, biohydrology, etc. At the modern stage, all the conceptual approaches typical of the earlier stages of the development of soil hydrology are also applied. At present, soil hydrology is an actively developing field of soil science with clearly understood limits of application, advantages, and disadvantages of the methods typical of the first two stages. On this basis, an integral quantitative multilevel concept of soil hydrology is being developed.     

Soil Hydrology of Agricultural Landscapes: Quantitative Description,Research Methods,and Availability of Soil Water

Eurasian Soil Science - Soil hydrology has deep Russian roots, which are primarily related to the theory of soil hydrological constants and their practical application. These constants have been...     

遥感和地理信息系统与水文学整合研究进展

近 2 0年来 ,遥感和地理信息系统在水文学中的应用有了长足的发展 ,特别是近几年来 ,遥感和地理信息系统与水文模型的整合研究从技术上变得切实可行 ,从而为水文学的研究开创了新的研究领域。从遥感和地理信息系统与水文学整合研究的起源、遥感和地理信息系统在水文学中的应用 ,及其三者的整合研究现状进行了综述。可以看出 :面对水文模型的全球化、分布化及复杂化发展趋势 ,遥感、地理信息系统与水文学的整合 ,不仅可加速水文学的发展 ,同时对水资源管理也必将发挥重要的作用     

基于知识图谱的生物炭对水循环要素过程影响研究进展

以2007 ~ 2021年CNKI及Web of Science核心合集数据库共1874篇中英文文献为支撑,采用文献计量可视化方法,针对文献发表的时间分布、机构组成、代表团队、引用期刊、研究热点及技术手段等方面综述了生物炭对土壤性质、入渗和蒸发等水循环要素过程影响的现状研究进展及未来趋势。结果表明,相关研究发文量呈高速增长趋势;研究机构集中在中国科学院、美国农业部和西北农林科技大学等;高引期刊主要包括GEODERMA、CHEMOSPHERE和SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT;研究热点集中在量化生物炭添加对土壤物理和水力学特性要素指标的影响大小,并关注上述影响对入渗和蒸发等水循环过程及其对作物生长和产量的互馈作用;技术手段主要包括实验研究和Meta分析方法两种。未来亟需集成实验数据,关注尺度转换,将不同环境条件下生物炭添加对要素过程的影响,融入水文模型水循环模拟计算模块,完善模型功能。     

中国森林水文学研究进展(英文)

 森林水文学研究对于了解流域物理、生物及化学过程以及实施流域管理,具有重要意义。森林与水的关系及其在流域管理中的应用,是国际水文学及流域管理学界十分关注的课题之一。由于缺乏长期的森林水文观测数据,导致中国的学者们以及政府决策者之间,关于森林对洪水、流域年产水量以及土壤侵蚀的作用看法不一致。作者介绍了近20年来中国森林水文学的发展历史,以及我国森林生态长期定位观测站,在林冠截留、地被物截留、林地蒸发散、地表径流、土壤侵蚀等方面的观测成果。此外,还提出了服务于中国林业工程建设急需研究的森林生态水文学课题.     

Detection of soil moisture and vegetation water abstraction in a Mediterranean natural area using electrical resistivity tomography

Vegetation growth in semiarid, Mediterranean ecosystems is greatly dependent on moisture availability in the soil, as little precipitation is available during the growing season. Predicting the effects of climate change on vegetation development requires understanding of the exact relation between climate, moisture availability, and plant growth. Accurate moisture measurements in naturally vegetated areas are difficult because of high spatial variability and because of the coarse, shallow soils. In this study, we evaluated the possibilities of using Electrical Resistivity Tomography (ERT) to measure soil moisture availability and plant water use in a Mediterranean natural area. We found that ERT is a useful tool for measuring soil conditions, providing information on the spatial patterns within the soil and reaching depths otherwise inaccessible. In heterogeneous soils, we differentiated between lithological and moisture effects in the measurements using multitemporal data. Absolute calibration to moisture content was sometimes possible, but strongly location dependent. Based on the ERT measurements, we found that although the soils in the study area are shallow and rocky, plant roots penetrate deeply into the fractured and weathered bedrock, and vegetation subtracts water from depths down to 6 m and below. This information is important for understanding the plant–soil relations and modeling vegetation development. We conclude that ERT provides crucial information on soil moisture processes unavailable using any other currently available measurement method.     

对土壤侵蚀研究的几点思考

土壤侵蚀是现代地理环境条件下改变地貌景观的主要过程,也是引起土壤质量退化、沙漠化与石漠化的核心因素,与土壤、生态、水文等多个地表过程密切相关。虽然土壤侵蚀研究需要气候、地质、地貌、土壤、水文、生态等相关学科的基本知识,分析土壤侵蚀发生、发展过程的动力机制,但需要明确界定土壤侵蚀研究的时空尺度。土壤侵蚀与水土保持之间相互联系、相互促进。土壤侵蚀研究的时间尺度以次降雨、月、年为主,研究主题为次降雨侵蚀过程、土壤侵蚀季节变化与年际变化,时间尺度不宜超过100年。土壤侵蚀研究的空间尺度以小流域为主,基于土壤侵蚀垂直分带性,可以进一步分为样点、坡面、沟坡与小流域。在不同空间尺度上,研究内容与研究方法差异明显。土壤侵蚀过程包括土壤分离、泥沙输移和泥沙沉积,各个过程的主控因素存在差异,研究成果积累差异明显,研究重点会随着时空尺度的变化而有所不同。在土壤侵蚀过程研究中,应充分理解分离控制和输移控制及其时空转换阈值。虽然土壤侵蚀研究已经取得了大量成果,但在细沟网络结构及其时空变化、泥沙沉积过程、沟蚀形成与演变动力机制、重力侵蚀发育过程动力学机理、小流域土壤侵蚀过程模型等诸多方面,亟待加强研究。     

区域土壤侵蚀模型参数选择

分布式水文模型相对与集总式水文模型，以其具有明确物理意义的参数结构和对空间分异性的全面反映，能更好地模拟真实的降水径流形成等水文过程。将区域尺度上的土壤水力侵蚀过程视为水文循环的一部分，基于对水土流失过程分析，考虑尺度问题的影响，对其中部分环节进行概化，借鉴前人对区域土壤侵蚀问题因子研究的成果，分析总结了建立基于GIS的区域尺度上分布式水蚀过程模型需要的参数，并讨论了参数的入选原则及其在模型中的应用方式。