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黄河水源涵养区土地利用变化的区域分异特征及未来格局
1
作者 梁康 公丽 +2 位作者 宋小青 张永勇 刘昌明 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期325-337,共13页
解析黄河水源涵养区历史和未来的土地利用/覆盖变化(LUCC)对于保护黄河流域水土资源和维系生态系统服务功能等具有重要意义。在研究区及其三大子区(Ⅰ黄河上游水源区、Ⅱ渭河南山区、Ⅲ伊洛河区),基于1990—2020年的土地覆盖产品数据,... 解析黄河水源涵养区历史和未来的土地利用/覆盖变化(LUCC)对于保护黄河流域水土资源和维系生态系统服务功能等具有重要意义。在研究区及其三大子区(Ⅰ黄河上游水源区、Ⅱ渭河南山区、Ⅲ伊洛河区),基于1990—2020年的土地覆盖产品数据,采用转移矩阵、地理探测器、CA-Markov模型等方法,分析LUCC特征、探测驱动因素和预测未来期(2025年)空间格局。结果表明:自2000s以来,研究区及分区地类呈现退耕还林还草和建设用地快速增长的2条主线变化趋势,其中,全区LUCC主要受到粮食产量、高程和人口密度驱动,Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区LUCC的主导驱动因素分别是高程、人口密度和粮食产量。未来生态保护情景相对于自然发展情景,耕地和建设用地扩张将受到约束,能更好地保障生态用地面积以支撑水源涵养等生态服务功能。 展开更多
关键词 水源涵养 土地利用/覆盖变化 地理探测器 CA-Markov模型 黄河流域
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黄土塬区果园-农田交界带土壤水分分布及农田对果园的供水特征
2
作者 韩晓阳 王亚萍 +1 位作者 朱元骏 刘文兆 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期197-204,215,共9页
[目的]为探明黄土高原南部塬区果园-农田镶嵌格局下土壤水分空间分布与协同利用特征。[方法]选取长武塬区10龄、21龄和25龄苹果园(AO10、AO21和AO25)及其邻近农田,通过测定2021年雨季后果园-农田交界带有关位点的土壤含水量,定量计算农... [目的]为探明黄土高原南部塬区果园-农田镶嵌格局下土壤水分空间分布与协同利用特征。[方法]选取长武塬区10龄、21龄和25龄苹果园(AO10、AO21和AO25)及其邻近农田,通过测定2021年雨季后果园-农田交界带有关位点的土壤含水量,定量计算农田土壤储水对果园耗水的贡献。[结果]2021年降水量756 mm,为典型的丰水年份,农田和AO21、AO25果园降雨入渗深度在11月底分别达8.4,7.0,5.0 m。AO10果园-农田交界带以4 m深度为界,其下部土壤含水量较上部大,4-10 m土层平均含水量为25.5%;AO21果园0-7 m土层平均含水量为22.1%,7-10 m为15.0%;AO25果园0-5 m土层平均含水量为20.9%,5-10 m土层平均含水量为13.6%,AO21和AO25果园分别在7.0,5.0 m以下仍存在土壤干层。水平方向上,AO21、AO25果园利用邻近农田土壤水分的距离分别达到5,8 m,农果交界面上农田向果园的供水量,当以干层上界划分土壤剖面,其上为表观供水量,2个果园分别为0.08,0.25 m^(3)/m^(2);其下为实际供水量,分别为0.45,0.81 m^(3)/m^(2)。[结论]黄土塬区果园和农田镶嵌布局是一种较为合理的利用结构,在其规划管理中应考虑果树年限及其相邻农田宽度等因素,研究结果有助于推进区域土壤水资源的可持续利用及其空间优化。 展开更多
关键词 土壤含水量 果园-农田交界带 植被格局 土壤干层 黄土高原
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TVDI与土壤湿度关系的多时间尺度分析与旱情监测
3
作者 梁守真 王猛 +3 位作者 韩冬锐 王菲 王国良 隋学艳 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期149-157,共9页
[目的]揭示不同时间尺度的TVDI与土壤湿度的关联关系,确定反映土壤湿度的最佳时间尺度,以更为准确地获取土壤湿度信息,精准监测旱情。[方法]以3种不同时间尺度(8 d,16 d和月)的遥感地表温度、反射率数据以及山东省31个地面观测站土壤湿... [目的]揭示不同时间尺度的TVDI与土壤湿度的关联关系,确定反映土壤湿度的最佳时间尺度,以更为准确地获取土壤湿度信息,精准监测旱情。[方法]以3种不同时间尺度(8 d,16 d和月)的遥感地表温度、反射率数据以及山东省31个地面观测站土壤湿度数据为基础,分析不同时间尺度下植被指数-温度空间特征,建立不同时段不同时间尺度温度植被干旱指数(TVDI)的热边和冷边函数,研究TVDI与土壤湿度之间的关联性随时间尺度的变化规律,确定了区域土壤墒情监测的时间尺度,反演了区域土壤湿度,监测旱情。[结果]植被指数-温度二维空间形状呈三角形,但随时间发生改变;二维空间中植被指数与最大、最小温度之间有明显的线性关系,湿边并非理想的与坐标轴平行的直线;TVDI与土壤湿度线性相关,但两者之间的紧密程度随时间尺度而变,8 d尺度的TVDI与土壤湿度有更高的相关系数;山东省冬小麦旱情与降水高度一致。[结论]短时间尺度的TVDI更适于区域的旱情监测,尽管人工灌溉有效降低了对降水的需求,但降水的多寡仍是影响区域小麦旱情的主要因素。 展开更多
关键词 植被指数 地表温度 干旱 时间尺度
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毛乌素沙地包气带气态水同位素特征及其运移规律
4
作者 刘秀花 田书林 +3 位作者 马延东 贺屹 石长春 郑策 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期112-120,共9页
为揭示包气带气态水在大气、土壤和地下水之间交换对内部水与能量传递的响应,该研究应用原位监测、同位素示踪与数值分析相结合的方法,对毛乌素沙地包气带气态水时空变化特征与运移规律进行分析。结果表明,受大气水汽来源和局地循环影响... 为揭示包气带气态水在大气、土壤和地下水之间交换对内部水与能量传递的响应,该研究应用原位监测、同位素示踪与数值分析相结合的方法,对毛乌素沙地包气带气态水时空变化特征与运移规律进行分析。结果表明,受大气水汽来源和局地循环影响,降水δD_(L)和δ^(18)OL值均表现出春夏富集、秋冬贫化。各深度土壤气态水δ^(18)O_(a)与液态水δ^(18)OL值呈显著正相关(P<0.01),但在季节上,春夏季为极显著线性正相关(P<0.01),而秋冬季则无显著相关性(P=0.12)。表层水汽通量的增大伴随δ^(18)O_(a)富集,而水汽密度夏季的增大和冬季的减小均表现出表层δ^(18)O_(a)富集,夏季蒸发比冬季冻结更能引起表层土壤δ^(18)O_(a)富集。受包气带温度梯度驱动影响,夏季土壤深部气态水接受浅层水汽补给,冬季浅层接受中深层水汽的补给,而春、秋季剖面分别存在温度聚合和发散零通量面,使得补给关系复杂。该研究明确了土壤δ^(18)O_(a)的变化受水汽迁移模式、大气蒸发能力和土壤冻融的共同控制,表层δ^(18)O_(a)的富集在冬季受蒸发与向上的水汽传输共同影响,而夏季主要受土壤水的昼夜蒸发与凝结循环作用所致,该结果为厘清土壤水汽迁移机制以及进一步阐明包气带水循环过程提供科学依据。 展开更多
关键词 气态水 同位素 水汽迁移 包气带 毛乌素沙地
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富钼专用保水剂对东北典型土壤保墒性能及大豆幼苗生长的影响
5
作者 张玉斌 景泉 +3 位作者 崔金虎 陈贵娟 赵雪来 侯利园 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期63-69,共7页
在东北集约化种植体系中,苗期水肥供应强度直接影响作物生长状况,并最终导致产量变异。富钼大豆专用保水剂是基于高分子材料合成与钼肥技术的耦合。针对东北2种典型土壤类型开展温室盆栽试验,通过二因子五水平的试验设计,研究土壤类型... 在东北集约化种植体系中,苗期水肥供应强度直接影响作物生长状况,并最终导致产量变异。富钼大豆专用保水剂是基于高分子材料合成与钼肥技术的耦合。针对东北2种典型土壤类型开展温室盆栽试验,通过二因子五水平的试验设计,研究土壤类型、保水剂类型及施用量对大豆苗期土壤水分利用效率及幼苗生长的影响。结果表明:1)施用不同剂量普通保水剂(H 2020)和富钼专用保水剂(GH 2021)均可在不同程度上提高土壤保水性能,并促进苗期大豆生长及地上部植株干质量;2)土壤含水率和大豆幼苗株高均随用量的增大而增加,且用量为0.5%的GH 2021显著促进大豆幼苗的生长,在黑土和风沙土条件下增幅分别可达68.0%和44.9%;3)0.5%剂量的GH 2021使风沙土土壤含水率提高343.1%,相较于施用H 2020保水性能提升33.6%;4)与H 2020相比,施用量为0.5%的GH 2021使风沙土条件下苗期大豆株高和地上部干质量分别提高16.3%和34.0%。综上,富钼专用保水剂在东北大豆种植区最佳应用范围为:2种土壤条件下,保水剂理论田间推荐用量为0.5%,其对风沙土的保墒性能优于黑土。该保水剂可用于提升干旱区土壤保水性能,改善苗期大豆生长环境和营养状况,最大限度激发东北大豆的增产潜力。 展开更多
关键词 富钼专用保水剂 黑土 风沙土 大豆 土壤含水率 苗期大豆生长
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椰糠型生态保育基质的水力-入渗特性及配比寻优
6
作者 王之君 陈蒋 +1 位作者 王志伟 赵晨希 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期387-395,共9页
[目的]荒漠戈壁因降水量少、蒸发量大等环境因素胁迫,植被稀疏,水土流失严重。探索适宜的土壤改良方法,以提升其保水性、持水性,对于荒漠化防治及戈壁生态农业发展十分重要。[方法]以无椰糠基质组别T0(风沙土∶有机肥∶人造泥炭=7∶3∶1... [目的]荒漠戈壁因降水量少、蒸发量大等环境因素胁迫,植被稀疏,水土流失严重。探索适宜的土壤改良方法,以提升其保水性、持水性,对于荒漠化防治及戈壁生态农业发展十分重要。[方法]以无椰糠基质组别T0(风沙土∶有机肥∶人造泥炭=7∶3∶1)为对照,对理化性质较好的3组配比椰糠型生态保育基质(风沙土∶椰糠∶有机肥∶人造泥炭=3.5∶3.5∶3∶1或3∶4∶3∶1或2∶5∶3∶1,依次为T1、T2、T3)进行水力-入渗特性试验;利用离心机法测定基质水分与吸力的关系,探究该基质的水力特性;再通过室内定水头土柱入渗试验分析基质的入渗特征;并以测定的各项指标为基础,结合坐标综合评定法进行配比寻优。[结果]T1、T2、T3组别较之T0组别,田间持水量分别增加10.22%,12.13%,14.99%,全有效水含量分别增加8.10%,8.81%,12.83%;在吸力水头的对数值P f=1.8~3.8阶段(基质吸力对数值),各组别比水容量均值大小为T3>T2>T1>T0;根据灰色关联分析,入渗能力大小为T3>T2>T0>T1。[结论]适宜比例椰糠混掺改变基质的有效水含量和孔隙分布比,显著提升基质的保水持水能力。从理化性质、水力及入渗特性角度综合来看,T3配比最优。 展开更多
关键词 椰糠型生态保育基质 水力特性 坐标综合评定法 灰色关联分析 配比寻优 土壤改良
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基于采样点光谱信息窗口尺度优化的土壤含水率无人机多光谱遥感反演
7
作者 靳亚红 吴鑫淼 +3 位作者 甄文超 崔晓彤 陈丽 郄志红 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期316-327,共12页
针对空间异质性导致的土壤含水率反演误差较大的问题,分别以玉米灌浆期和小麦苗期的土壤含水率反演为例,利用无人机多光谱遥感技术获取喷灌和畦灌灌溉方式下的正射影像。将34组光谱特征变量按照滑动窗口法提取不同空间尺度的光谱信息平... 针对空间异质性导致的土壤含水率反演误差较大的问题,分别以玉米灌浆期和小麦苗期的土壤含水率反演为例,利用无人机多光谱遥感技术获取喷灌和畦灌灌溉方式下的正射影像。将34组光谱特征变量按照滑动窗口法提取不同空间尺度的光谱信息平均值,通过极端梯度提升(Extreme gradient boosting, XGBoost)、支持向量机回归(Support vector machine regression, SVR)以及偏最小二乘回归(Partial least squares regression, PLSR)3种机器学习模型确定采样点光谱信息最优窗口尺度;然后,采用皮尔逊相关系数特征变量筛选法(Pearson correlation coefficient feature variable screening method, R)结合XGBoost和SVR模型对提取的34组光谱特征变量进行筛选,选取与土壤含水率敏感的特征变量;最后,估算土壤含水率。结果表明:喷灌方式下所选择的采样点最优光谱信息窗口尺度比畦灌小,其最优窗口尺度范围分别为11×11~21×21和15×15~29×29;采用皮尔逊相关系数特征变量筛选方法结合机器学习模型可有效提高土壤含水率反演精度;5种机器学习模型(R_XGBoost、R_SVR、XGBoost、SVR、PLSR)中R_XGBoost模型估算土壤含水率精度最优,在喷灌和畦灌方式下玉米灌浆期R_XGBoost模型的测试集决定系数R2分别为0.80、0.83,均方根误差(Root mean square error, RMSE)分别为1.27%和0.98%,小麦苗期R2分别为0.76、0.79,RMSE分别为1.68%和0.85%;土壤含水率反演模型在畦灌条件下的精度优于喷灌条件下。该研究可为基于无人机多光谱影像分析的信息挖掘和土壤水分监测提供参考。 展开更多
关键词 土壤含水率 窗口尺度 无人机多光谱遥感 机器学习 特征变量 反演
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北京山区典型植被土壤水分对次降雨的响应
8
作者 王坤悦 李旭红 +3 位作者 余新晓 贾国栋 张益 党毅 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2561-2571,共11页
为了揭示北京山区不同植被类型土壤水分对不同强度降雨的响应过程,选取北京山区内侧柏、荆条灌丛、荒草地为研究对象,基于2022年6—10月降雨和土壤水分的连续观测数据,分析土壤水分对不同降雨事件的响应特征。结果表明:(1)观测期内研究... 为了揭示北京山区不同植被类型土壤水分对不同强度降雨的响应过程,选取北京山区内侧柏、荆条灌丛、荒草地为研究对象,基于2022年6—10月降雨和土壤水分的连续观测数据,分析土壤水分对不同降雨事件的响应特征。结果表明:(1)观测期内研究区降雨事件主要由小雨构成,小雨事件的总降雨量占总降雨量的14.78%,小雨事件对土壤水分的响应深度可达到40—60 cm土层;中雨、大雨、暴雨事件的总降雨量占总降雨量的85.52%,中雨、大雨、暴雨事件对土壤水分的响应深度均可达到60—80 cm土层;大降雨事件对土壤水分的补给作用更明显,降雨量越大,降雨能补给的土层深度越深,土壤水分补给效果越好。(2)三种植被平均土壤水分补给速率大小依次为荒草地>侧柏>荆条灌丛,说明降雨对荒草地的补给效果最好;土层活跃程度对植被土壤水分有影响,土层越活跃,土壤水分波动越大,三种植被平均土壤水分变异系数大小依次为荒草地>荆条灌丛>侧柏,而三种植被平均土壤储水量大小则依次为侧柏>荒草地>荆条灌丛,说明侧柏的土壤水分最为稳定。(3)荒草地、荆条灌丛剖面上各层土壤水分逐渐减少,侧柏则增加,说明土壤水分剖面分布受植被类型影响;侧柏、荆条灌丛、荒草地平均最大补给速率均发生在20—40 cm土层,说明降雨对浅层土壤水分的补给最为明显,对0—40 cm土层土壤水分的补给效果要更好。研究成果进一步解释了北京山区生态系统水分运动规律,为易干旱生态脆弱地带生态环境建设提供依据。 展开更多
关键词 北京山区 植被类型 土壤水分 降雨
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蒙古高原土壤水分时空格局演变特征分析
9
作者 董金义 罗敏 +2 位作者 孟凡浩 萨楚拉 包玉海 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期110-121,共12页
[目的]解析蒙古高原土壤水分的时空分异及变化规律并量化关键驱动因素的影响,为区域生态恢复及生态系统可持续发展提供理论依据。[方法]基于ERA5土壤水分数据揭示了2000—2020年蒙古高原0—289 cm土壤水分空间分异特征及变化规律,并量... [目的]解析蒙古高原土壤水分的时空分异及变化规律并量化关键驱动因素的影响,为区域生态恢复及生态系统可持续发展提供理论依据。[方法]基于ERA5土壤水分数据揭示了2000—2020年蒙古高原0—289 cm土壤水分空间分异特征及变化规律,并量化了气象、归一化植被指数(NDVI)、陆地水储量异常(TWSA)、土壤质地、地形等不同环境因子的影响。[结果](1)2000—2020年蒙古高原土壤水分整体呈东北高、西南低的分布特征。土壤水分由浅至深呈先增加再减少的趋势,且仅深层土壤水分(100—289 cm)变化趋势显著。(2)大部分区域未来变化趋势呈持续稳定状态,从土壤表层到第4层分别有58.5%,76.7%,91.3%,98.8%的区域土壤水分变化趋势与过去相同;蒙古高原西北部及内蒙古中部地区土壤水分干化情况可能会进一步加重。(3)温度、TWSA、降水和NDVI是影响土壤水分空间分布的主导环境因子。大部分因子交互呈现出双因子增强作用,蒙古高原土壤水分空间分异是多因子共同作用的结果。(4)表层和次表层土壤水分的变化主要受降水的正向影响,主控区域分别占98.7%,94.8%;降水和TWSA对28—100 cm土壤水分的主控区域分别集中在森林和草原覆盖区,主导区域面积占比分别为38.7%,38.8%;TWSA降低是导致深层土壤水分干化的主要驱动力且其主控区域面积占比达58.6%;植被耗水的增加以及温度的升高分别主控16.2%,14.8%区域100—289 cm土壤水分变化。[结论]土壤水分的时空分异及变化规律明显,各深度的土壤水分的主要驱动力各有不同,对蒙古高原生态恢复及生态系统可持续发展意义重大,未来应深入分析人类活动对其的影响。 展开更多
关键词 土壤水分 时空变化 蒙古高原 地理探测器 气候变化
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土壤含水量对探地雷达探测植物根系构型精度的影响
10
作者 王勃 张建军 +5 位作者 赖宗锐 赵炯昌 胡亚伟 杨周 李阳 卫朝阳 《干旱区研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期456-466,共11页
根系是评价植被生态服务功能的关键基础要素,但快速、精确、无损确定根系的测量技术和方法是目前生态系统评估中的瓶颈。探地雷达是一种高效无损的地球物理学技术,可以在无损状态下获取土壤中的根系信息。但是探地雷达检测和识别根系的... 根系是评价植被生态服务功能的关键基础要素,但快速、精确、无损确定根系的测量技术和方法是目前生态系统评估中的瓶颈。探地雷达是一种高效无损的地球物理学技术,可以在无损状态下获取土壤中的根系信息。但是探地雷达检测和识别根系的精度受土壤含水量、根系含水量、根径大小、根系埋藏深度等诸多因素影响,导致其在野外根系探测中适用性受限,为了探究土壤含水量对探地雷达探测根系精度的影响,本研究采用野外预埋根系的控制实验,根据探地雷达波速、振幅和根点反射系数的变化,分析了不同土壤含水量条件下根点识别率及根点距离均方根误差。结果表明:(1)根系探测中,探地雷达波速和振幅是判断土壤含水量变化的重要参数;(2)随着土壤含水量的增大,探地雷达波速减小,雷达振幅趋于平缓;(3)不同土层深度上随着根系直径的增大,探地雷达波速增大,雷达振幅趋于激烈;(4)根点识别率与土壤含水量成负相关(P<0.05),土壤含水量为15%~25%时探地雷达对活根的识别效果最佳。本研究表明探地雷达可以作为植物根系生物量无损和快速测定、评估的方法,但在利用探地雷达测定土壤中根系时,应在土壤含水量相对较低的时间段进行。 展开更多
关键词 探地雷达 根系 土壤含水量 无损探测 晋西黄土区
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基于地理探测器的张承地区表层土壤湿度变化的驱动因素分析
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作者 郑金涛 金晓媚 +2 位作者 李晴 殷秀兰 金爱芳 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期204-214,共11页
河北张家口、承德地区(以下简称“张承地区”)作为京津冀地区的生态屏障、重要的水源保护地和风沙阻隔区,近年来开展了一系列生态治理工程。土壤湿度作为综合反映气候、植被覆盖、土壤性质的重要指标,在大气水—地表水—地下水的循环中... 河北张家口、承德地区(以下简称“张承地区”)作为京津冀地区的生态屏障、重要的水源保护地和风沙阻隔区,近年来开展了一系列生态治理工程。土壤湿度作为综合反映气候、植被覆盖、土壤性质的重要指标,在大气水—地表水—地下水的循环中至关重要。但张承地区地处半干旱区,水资源相对匮乏,且现有研究忽视了对其土壤湿度空间变化特征及驱动因素的分析。研究以中等分辨率成像光谱仪数据、全球陆地数据同化系统数据集等为基础,基于温度-植被干旱指数模型反演并分析张承地区2001—2021年土壤湿度及时空变化特征,利用地理探测器方法分析8个驱动因子对张承地区土壤湿度时空异质性的解释力。结果表明:(1)2001—2021年张承地区的土壤湿度呈现波动上升趋势,土壤湿度分布为东部高,西部低,张家口低于承德;空间上,研究区83.09%区域的土壤湿度呈现逐年上升的趋势;(2)研究区土壤湿度的驱动因素解释力大小排序为:归一化植被指数>土壤类型>年均降水>土地利用类型>坡度>高程>年均气温>坡向,其中归一化植被指数和土壤类型的解释力均高于30%,为主导驱动因素;(3)在交互作用分析中,多因子共同作用的影响大于单因子作用,归一化植被指数与高程的交互影响作用最强。研究结果对于张承地区水资源的高效利用及生态环境保护具有重要的参考作用。 展开更多
关键词 地理探测器 温度-植被干旱指数模型 土壤湿度 驱动因子 张承地区
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南疆典型灌区春播前表层土壤含水率空间分布研究
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作者 刘一凡 吕廷波 +4 位作者 宋仁友 张晓宇 陈伏龙 付鑫法 李港强 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期264-271,292,共9页
采用7种插值方法(反距离权重法、径向基函数法、全局多项式法、局部多项式法、普通克里金法、泛克里金法、经验贝叶斯克里金法)对小海子灌区(南疆典型灌区)土壤含水率进行空间分布特征评估。结果表明:(1)研究区表层土壤含水率介于4.99%~... 采用7种插值方法(反距离权重法、径向基函数法、全局多项式法、局部多项式法、普通克里金法、泛克里金法、经验贝叶斯克里金法)对小海子灌区(南疆典型灌区)土壤含水率进行空间分布特征评估。结果表明:(1)研究区表层土壤含水率介于4.99%~24.99%,变异系数为27.6%,属于中等变异,且具有中等的空间自相关性,指数模型拟合变异函数的效果较好。(2)对于同时受结构性因素与随机性因素影响的小海子灌区,将确定性插值径向基函数法应用于土壤含水率插值的精度较高。(3)通过对灌区表层土壤含水率空间分布图的分析,发现小海子灌区春播前土壤含水率在空间上呈现出西南高、东北低的规律,且受地下水位及灌溉措施影响较大;表层土壤含水率大于15%的面积占总面积的64.9%,从整体上看,灌区西南部与中部的土壤含水率已达到播种要求,东北部地区达到“干播湿出”的播种要求,灌区可安排相应的春播活动。 展开更多
关键词 土壤水分 空间分布 空间插值法 精度评价 南疆灌区
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淮北平原冻融期和非冻融期及年时段裸地潜水蒸发模拟研究
13
作者 丁钰童 王怡宁 +4 位作者 鞠琴 周超 徐荣艳 张美娜 王振龙 《节水灌溉》 北大核心 2024年第1期1-7,共7页
为进一步揭示淮北平原砂姜黑土和黄潮土裸地冻融期、非冻融期日潜水蒸发变化规律及其与年时段计算结果的差异性,根据五道沟实验站2006~2022年62套原状土(0~5m)蒸渗仪观测资料,采用非线性最小二乘法,分别提出了两种土质3个时段日潜水蒸... 为进一步揭示淮北平原砂姜黑土和黄潮土裸地冻融期、非冻融期日潜水蒸发变化规律及其与年时段计算结果的差异性,根据五道沟实验站2006~2022年62套原状土(0~5m)蒸渗仪观测资料,采用非线性最小二乘法,分别提出了两种土质3个时段日潜水蒸发量计算修正公式,并得到潜水蒸发极限埋深阈值hm和参数n的取值。结果表明:①两种土质经过修正后的阿维里扬诺夫计算公式计算日潜水蒸发量,较直接用水面蒸发(E601)计算精度提高0.9%~10.2%,其中砂姜黑土计算精度提高0.9%~10.2%。黄潮土计算精度提高3.6%~5.0%;②将潜水蒸发量的计算分成冻融期和非冻融期两个时段来考虑,比直接采用单一年时段潜水蒸发量计算公式,模拟精度有所提高,且两种土质计算精度表现出差异性,砂姜黑土冻融期提升6.6%,非冻融期提升2.8%;黄潮土冻融期提升1.3%,非冻融期提升2.6%;③砂姜黑土和黄潮土冻融期阈值hm分别为0.96、1.18,参数n分别为2.082、2.830;非冻融期阈值hm分别为1.39、1.69,参数n分别为2.236、0.719。采用年时段计算的阈值hm分别为1.23、1.66,参数n分别为2.758、0.740,实际应用时分别取冻融期及非冻融期的值较为合理。 展开更多
关键词 冻融期 裸地 潜水蒸发 阿维里扬诺夫公式 极限潜水埋深
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干旱条件下淮北平原夏玉米根系水分来源研究
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作者 董国强 胡勇 +3 位作者 陈小凤 司巧灵 王敏杰 阮宏威 《节水灌溉》 北大核心 2024年第4期114-119,共6页
为探究干旱胁迫条件下淮北平原夏玉米生长期水分利用特征,分析农田降水-土壤水-作物水之间的转化规律。通过野外实验和室内分析,测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水的稳定氢氧同位素值。采用稳定氢氧同位素技术分析了各... 为探究干旱胁迫条件下淮北平原夏玉米生长期水分利用特征,分析农田降水-土壤水-作物水之间的转化规律。通过野外实验和室内分析,测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水的稳定氢氧同位素值。采用稳定氢氧同位素技术分析了各水体的同位素分布特征,利用直接对比法和多元线性混合模型法分析夏玉米对土壤水分的主要吸水深度及贡献率,进而研究其水分来源。结果表明,五道沟实验站夏季大气降水线方程为δD=7.26×δ^(18)O+3.11(R^(2)=0.98),其斜率和截距均小于全球大气降水线方程,表明降水在降落过程存在蒸发富集过程。土壤水氢氧同位素在垂直方向剖面呈现明显的梯度分布。干旱胁迫条件下,夏玉米拔节-抽雄期主要吸收0~20、20~40、40~60 cm处的土壤水,贡献率分别为21.8±13.6%、25.5±20%和25.1±18.2%;抽雄-灌浆期主要吸收0~20 cm处的土壤水,贡献率为68.6±3.6%;灌浆-成熟期主要吸收0~20 cm处的土壤水,贡献率为72.0±0.9%。夏玉米根系优先利用浅层土壤水,土壤水主要来自大气降水。地下水埋深较浅地区,干旱条件下夏玉米在整个生长期内根系吸水深度较浅,由此考虑生长期改变灌溉方式来提高灌溉水利用率。 展开更多
关键词 夏玉米 干旱胁迫 土壤水 氢氧同位素 根系水分来源
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土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响
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作者 李梦琦 肖辉 +5 位作者 张慧 高贤彪 程文娟 董昱辰 张余良 陈坤 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2024年第1期50-56,共7页
[目的]研究土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响,为旱作农田增加雨水蓄集能力及提高水分利用效率提供理论依据。[方法]开展玉米—小麦轮作田间试验,设置常规种植(CK)、土壤秸秆注孔2孔/m^(2)(T_(1)),4孔/m^(2)(T_(2)),8孔/m^(2)(T... [目的]研究土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响,为旱作农田增加雨水蓄集能力及提高水分利用效率提供理论依据。[方法]开展玉米—小麦轮作田间试验,设置常规种植(CK)、土壤秸秆注孔2孔/m^(2)(T_(1)),4孔/m^(2)(T_(2)),8孔/m^(2)(T_(3))4个处理。[结果]秸秆注孔所有处理均提高了整个试验期表层土壤含水量。T_(2),T_(3)处理提高了收获期深层土壤含水量,试验结束时两者底层土壤(60—80cm)含水量较CK分别提高了29.19%和28.18%。秸秆注孔处理提高了作物株高、经济产量和生物量,以及降水利用效率和水分利用效率,T_(2),T_(3)处理的提高效果最明显,且彼此差异不显著。[结论]秸秆注孔具有保水性能和增产能力,根据成本和效果综合考虑,推荐秸秆注孔4孔/m^(2)(T_(2))作为优选处理。 展开更多
关键词 土壤秸秆注孔 土壤含水量 玉米—小麦轮作 水分利用效率
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金沙江干热河谷不同土地利用类型土壤水分变化特征及对降雨响应
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作者 何苗苗 刘芝芹 +2 位作者 王克勤 金奕彤 金哲浩 《西部林业科学》 CAS 北大核心 2024年第2期9-16,共8页
为探究干热河谷地区土壤水分变化特征及其对降雨的响应,选取位于元谋干热河谷流域的草地、青枣林地、银合欢林地、坡耕地为研究对象,运用HOBOH21_USB土壤水分监测系统实时监测土壤含水量,同时使用TE525 mm翻斗式雨量筒测定2021年1—12... 为探究干热河谷地区土壤水分变化特征及其对降雨的响应,选取位于元谋干热河谷流域的草地、青枣林地、银合欢林地、坡耕地为研究对象,运用HOBOH21_USB土壤水分监测系统实时监测土壤含水量,同时使用TE525 mm翻斗式雨量筒测定2021年1—12月的降雨量,以探明该流域土壤水分时间变化特征和垂直变化特征及各土层土壤含水量对不同级别降雨的响应。结果显示:(1)研究区4种土地利用类型土壤水分季节变化可划分为稳定期(1—5月)、快速增长期(6—7月)、稳升期(8—9月)和消耗期(10—12月)。(2)土壤水分含量垂直变化整体随土层深度增加而增加,小部分土层与总趋势有偏差。(3)在小雨(0.1~10 mm)情况下,4个样地均只有0~20 cm土层水分含量有微弱响应;在中雨(10.1~25 mm)条件下,降雨量对各样地的0~40 cm土层含水量产生补给作用;在大雨(25.1~50 mm)条件下,降雨量对各样地补给范围扩大到60 cm土层;在暴雨(>50 mm)情况下,各个样地各个土层均对降雨量有反应。结果表明:从土壤水分时空变化以及降雨响应整体来看,在该区域坡耕地比造林地更易储存土壤水分。研究结果可为气候炎热少雨,蒸发量远远大于降雨量的元谋干热河谷地区植被重建和生态恢复工作的开展提供参考。 展开更多
关键词 干热河谷 土壤水分 时空变化 金沙江
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基于地理加权回归的吉林省微波土壤水分降尺度研究
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作者 宋每慧 辛景峰 +1 位作者 黄诗峰 陈鑫雨 《水电能源科学》 北大核心 2024年第2期23-25,4,共4页
微波遥感是土壤水分监测的重要手段,但微波遥感土壤水分产品的空间分辨率较低,难以满足区域尺度的应用需求。使用地理加权回归模型,以1 km MODIS产品的遥感地表温度(LST)和归一化植被指数(NDVI)作为辅助数据,将空间分辨率为9 km的SMAP... 微波遥感是土壤水分监测的重要手段,但微波遥感土壤水分产品的空间分辨率较低,难以满足区域尺度的应用需求。使用地理加权回归模型,以1 km MODIS产品的遥感地表温度(LST)和归一化植被指数(NDVI)作为辅助数据,将空间分辨率为9 km的SMAP被动微波土壤水分数据降尺度为1 km,利用吉林省地面实测土壤水分数据,对降尺度后的SMAP数据进行了精度验证。结果表明,该降尺度方法在吉林省适用性较好,降尺度结果与SMAP数据在空间分布上保持了较高的一致性,小幅度提高了SMAP数据的精度,显著提高了SMAP数据的空间细节和纹理特征。 展开更多
关键词 降尺度 地理加权回归模型 土壤水分 SMAP
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黄土高原典型植被条件下土壤剖面水、碳分布季节变化研究
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作者 张恒宇 安娟 +2 位作者 吴元芝 孙树臣 宋红丽 《中国水土保持》 2024年第3期39-45,共7页
采用土钻法对黄土高原柠条林地、苜蓿草地和撂荒草地0~300 cm土壤水分、有机碳的季节变化及二者相互关系进行了探讨,结果表明:①3种植被条件下0~100 cm土壤含水量存在显著季节变化,但该土层土壤含水量仅雨季后植被间差异显著;>100~20... 采用土钻法对黄土高原柠条林地、苜蓿草地和撂荒草地0~300 cm土壤水分、有机碳的季节变化及二者相互关系进行了探讨,结果表明:①3种植被条件下0~100 cm土壤含水量存在显著季节变化,但该土层土壤含水量仅雨季后植被间差异显著;>100~200 cm和>200~300 cm土壤含水量季节变化程度不一致,但各季节植被间差异均显著;柠条林地和苜蓿草地100 cm以下土壤含水量明显低于撂荒草地,两者分别在100 cm和200 cm深度以下出现了严重土壤干燥化。②3种植被条件下0~300 cm土壤有机碳存储量均为雨季中最低、除柠条林地0~50 cm土层外雨季前最高,柠条林地季节变化较小,苜蓿草地和撂荒草地季节变化较大。③3种植被条件下土壤有机碳含量具有不同程度的表聚现象;0~50 cm土壤有机碳密度3种植被间差异均显著;>50~100 cm土壤有机碳密度柠条林地明显高于撂荒草地,两者与苜蓿草地的差异均不显著;>100~300 cm土壤有机碳密度3种植被间差异不显著。柠条和苜蓿的种植分别增加了100 cm和50 cm以上土壤有机碳密度,但导致深层土壤干燥化,不利于植被的长期稳定。 展开更多
关键词 土壤含水量 土壤有机碳含量 剖面分布 季节变化 典型植被 黄土高原
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基于二硫化钼的电容式土壤湿度传感器
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作者 李露 葛玉卿 赵建龙 《智慧农业（中英文）》 CSCD 2024年第1期28-35,共8页
[目的/意义]土壤中含水率直接影响农作物生长状态和产量。开发出一种可靠、高效的土壤湿度传感器对实施农田科学灌溉具有重要指导意义。[方法]本研究提出一种基于微加工工艺制备的二硫化钼电容式土壤湿度传感器,通过叉指电极上同一平面... [目的/意义]土壤中含水率直接影响农作物生长状态和产量。开发出一种可靠、高效的土壤湿度传感器对实施农田科学灌溉具有重要指导意义。[方法]本研究提出一种基于微加工工艺制备的二硫化钼电容式土壤湿度传感器,通过叉指电极上同一平面上的金电极阵列实现数个电容并联,表面修饰二硫化钼作为敏感层实现对土壤湿度的测量。通过计算及使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件研究电极参数对电容敏感度的影响,最终确定电极参数使用10μm间距、75对叉指。[结果和讨论]在保证测量精度的前提下,大大缩小了传感器的体积,可以实现土壤湿度的原位动态监测。在室温下相对湿度值从11%变化到96%时,电容式土壤湿度传感器在200 Hz频率下的电容输出为12.13 pf~187.42 nF;当土壤含水量由8.66%增加到42.75%时,传感器的电容输出在200 Hz频率下由119.51 nF增长到377.98 nF,显示出较高的湿度灵敏度及较宽的敏感范围。[结论]本研究提出的土壤水分传感器有望实现原位长期监测电容式土壤传感器的电容变化,从而监测土壤湿度的变化。 展开更多
关键词 土壤传感器 二硫化钼 电容式传感器 微机电系统
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GNSS-R土壤水分反演研究进展
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作者 覃湘栋 庞治国 +1 位作者 路京选 吕娟 《中国防汛抗旱》 2024年第4期22-27,共6页
土壤水分是陆地水循环中最活跃的部分,是影响水文、生物生态和生物地球化学过程的关键变量。全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)技术由于使用L波段的电磁波且具备高频观测的能力,是土壤水分监测的有效手段。北斗卫星导航系统(BDS)是我国... 土壤水分是陆地水循环中最活跃的部分,是影响水文、生物生态和生物地球化学过程的关键变量。全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R)技术由于使用L波段的电磁波且具备高频观测的能力,是土壤水分监测的有效手段。北斗卫星导航系统(BDS)是我国自行研制的全球卫星导航系统,土壤水分监测也是其业务应用的重要组成部分。从观测平台、反演方法两方面对当前GNSS-R反演土壤水分的研究进行了总结分析,指出了不同反演方法的优势和劣势,并进一步阐明了BDS对GNSS-R土壤水分反演研究的主要贡献和优势。 展开更多
关键词 土壤水分 全球导航卫星系统反射测量(GNSS-R) 北斗卫星导航系统(BDS) 土壤反射率
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