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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
1
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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土壤秸秆注孔对土壤含水量及作物生长的影响
2
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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中国东北黑土区地表土壤含水量时空分异特征研究
3
作者 李雪冬 红英 +3 位作者 费龙 刘昀昊 王浩 薛泽 《长春师范大学学报》 2024年第4期92-100,共9页
土壤含水量通过影响土壤养分循环进而控制植被分布格局,量化黑土区土壤含水量空间格局对于理解土地覆被特征及生态系统小气候变化等具有重要意义。本研究以Sentinel-1A双极化合成孔径雷达影像数据为基础,辅助同时段Sentinel-2光学影像数... 土壤含水量通过影响土壤养分循环进而控制植被分布格局,量化黑土区土壤含水量空间格局对于理解土地覆被特征及生态系统小气候变化等具有重要意义。本研究以Sentinel-1A双极化合成孔径雷达影像数据为基础,辅助同时段Sentinel-2光学影像数据,基于修正水云模型对东北黑土区不同土地覆被类型下复杂地表土壤含水量进行定量反演;借助MOD11A2和MOD13A3产品计算的温度植被干旱指数,挖掘东北黑土区土壤含水量时空变化特征及其控制因素。研究结果表明,借助VV极化的修正水云模型(R^(2)=0.75,R_(e)=0.015)反演东北黑土区土壤含水量精度最高,研究区内的土壤含水量具有较强的空间分异性,整体呈现偏干旱的状态,其中旱地的干旱现象最为严重,但随着时间的变化,干旱有减轻趋势;土壤含水量变化受降雨的影响高于温度,但研究区内复杂的环境致使干旱情况并不是受单一因素控制。 展开更多
关键词 东北黑土区 土壤含水量 微波遥感 定量反演
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不同尺度的土壤含水量主被动微波联合反演方法研究
4
作者 刘奇鑫 顾行发 +2 位作者 王春梅 杨健 占玉林 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期42-53,共12页
土壤含水量是水文、农业和气象等领域的关键参数,而微波遥感是目前监测土壤含水量最有效的手段之一。本文利用主动微波与被动微波数据,结合其他多源遥感数据,运用随机森林算法分别在主动微波数据分辨率尺度和被动微波数据分辨率尺度下... 土壤含水量是水文、农业和气象等领域的关键参数,而微波遥感是目前监测土壤含水量最有效的手段之一。本文利用主动微波与被动微波数据,结合其他多源遥感数据,运用随机森林算法分别在主动微波数据分辨率尺度和被动微波数据分辨率尺度下完成主被动微波数据的土壤含水量联合反演。首先对被动微波尺度的地表覆盖类型与归一化植被指数(NDVI)参数进行空间分辨率优化,再利用回归ReliefF方法对两种尺度所用的输入变量的重要性进行评估,并对输入变量进行优选,最后对比主被动微波数据土壤含水量联合反演和单独利用主动/被动微波数据进行反演的精度,分析主被动微波联合反演方法的有效性。结果表明:在主动微波尺度,主被动微波联合反演的精度相比单独利用主动微波数据反演的精度有所提升,相关系数r由0.691升至0.744,RMSE由0.0848 cm^(3)/cm^(3)降至0.0796 cm^(3)/cm^(3);在被动微波尺度,主被动微波联合反演的精度反而比单独利用被动微波数据反演的精度更低,相关系数r由0.944变为0.939,RMSE由0.0435 cm^(3)/cm^(3)变为0.0451 cm^(3)/cm^(3)。因此在主动微波尺度更适合进行主被动微波的联合反演。 展开更多
关键词 土壤含水量 微波遥感 联合反演 随机森林 空间优化 重要性评估
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土壤含水量对树番茄苗木生长及非结构性碳水化合物的影响
5
作者 韦兴兰 李树萍 +3 位作者 王元友 赵启泽 郑绍傑 董琼 《经济林研究》 北大核心 2024年第1期178-188,共11页
【目的】为树番茄苗木水分管理提供参考。【方法】采用双因素随机区组试验,以1年生的树番茄苗木为研究对象,设置4个水分处理,即适宜水分含量处理、轻度亏水处理、中度亏水处理、重度亏水处理,土壤含水量分别为26.83%~30.41%、21.46%~25.... 【目的】为树番茄苗木水分管理提供参考。【方法】采用双因素随机区组试验,以1年生的树番茄苗木为研究对象,设置4个水分处理,即适宜水分含量处理、轻度亏水处理、中度亏水处理、重度亏水处理,土壤含水量分别为26.83%~30.41%、21.46%~25.04%、16.10%~19.67%、10.73%~14.31%,比较树番茄苗木在经过不同胁迫时间(15、30、45、60 d)后生长量、各器官生物量和非结构性碳水化合物(NSC)含量及积累量的变化规律,了解土壤含水量对树番茄苗木生长与NSC的关系。【结果】在适宜的水分含量和轻度亏水处理下树番茄苗高和地径持续生长,中度和重度亏水处理对苗高和地径生长有明显的抑制作用。随着土壤水分含量减少和胁迫时间的延长,茎生物量最高,各器官生物量由高到低依次为茎、叶、根;叶片可溶性糖和NSC含量逐渐增加;茎可溶性糖和NSC含量先增加后减少;根可溶性糖和NSC含量均高于叶和茎。根、茎、叶淀粉含量在适宜水分含量、轻度亏水、中度亏水处理下先减少后增加。胁迫15、30、60 d时,各处理下叶、茎可溶性糖与淀粉的含量比值高于适宜水分含量处理,胁迫45 d时,叶、茎、根可溶性糖与淀粉含量比值随土壤含水量的减少而逐渐减少。【结论】树番茄苗木生长和各器官的可溶性糖、淀粉、NSC含量随着胁迫时间延长有不同的响应,随着土壤含水量减少,树番茄苗木在一定的胁迫时间下,NSC不断积累,以此来缓解水分胁迫对树番茄苗木生存的影响。 展开更多
关键词 树番茄 生长 土壤含水量 非结构性碳水化合物
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间作模式下不同带宽对土壤含水量的影响
6
作者 闫小红 《杨凌职业技术学院学报》 2024年第1期18-21,共4页
为探究间作模式下不同带宽对台塬坡耕地土壤含水量的影响,本研究选取在小偉河流域彭家底村,连续两年在不同坡度(5°、10°、15°)下的坡耕地布设不同宽度的玉米与苜蓿间作试验,使用中子水分测定仪和便携式时域反射仪(TDR)... 为探究间作模式下不同带宽对台塬坡耕地土壤含水量的影响,本研究选取在小偉河流域彭家底村,连续两年在不同坡度(5°、10°、15°)下的坡耕地布设不同宽度的玉米与苜蓿间作试验,使用中子水分测定仪和便携式时域反射仪(TDR)相结合,对不同带宽下的苜蓿条带、玉米条带的土壤含水量进行监测及分析。结果表明:玉米苜蓿间作下,地表含水量均小于深层土壤含水量;苜蓿条带内表层储水量略大于玉米,但深层土壤上,玉米的储水量大于苜蓿;在各带宽中,以5m带宽储水量较高,利于作物生长。研究结果对探求坡耕地粮草间作套种的最优模式,以及坡耕地管理技术提供参考。 展开更多
关键词 黄土台塬 坡耕地 间作 土壤含水量
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土壤含水量对矮化密植苹果园土壤菌类及酶活性的影响
7
作者 杨喜盟 张彪 +1 位作者 李嘉立 曹亚凤 《落叶果树》 2024年第2期16-20,共5页
在陇东黄土高原苹果树5年生矮化密植园,采用自动灌溉系统控制3个土壤含水量(高70%~80%、中50%~60%、低30%~40%),研究3种土壤含水量条件下,3类土壤菌(细菌、真菌、放线菌)在0~20 cm、20~40 cm土层内的数量,4类土壤酶(过氧化氢酶、脲酶、... 在陇东黄土高原苹果树5年生矮化密植园,采用自动灌溉系统控制3个土壤含水量(高70%~80%、中50%~60%、低30%~40%),研究3种土壤含水量条件下,3类土壤菌(细菌、真菌、放线菌)在0~20 cm、20~40 cm土层内的数量,4类土壤酶(过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶)的活性以及酶活性与菌类数量的相关性。结果表明,土壤细菌、真菌、放线菌的数量均随土壤含水量梯度的下降而减少,20~40 cm土层中,含水量70%~80%处理的细菌、真菌、放线菌的数量均显著高于50%~60%、30%~40%含水量处理。土壤过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性均随土壤含水量梯度的下降呈下降趋势;0~20 cm土层的土壤酶活性高于20~40 cm土层;含水量70%~80%处理的脲酶活性显著高于其他两个处理;土壤酶活性的高低与菌类数量有关,过氧化氢酶活性与细菌数量呈显著正相关,脲酶活性与放线菌数量呈极显著正相关,蔗糖酶活性与真菌数量呈极显著正相关,碱性磷酸酶活性与细菌、放线菌数量均呈显著正相关。综合来看,含水量70%~80%处理的土壤菌类数量多、酶活性高。 展开更多
关键词 矮化密植苹果园 土壤含水量 土壤菌类 土壤酶活性
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泡泡刺种子萌发对不同土壤含水量的响应
8
作者 顾兴武 王新芳 霍建华 《甘肃科技》 2024年第1期106-110,共5页
水分是植物生活史中关键的环境因子,对荒漠植物生长发育有着极其重要的影响。在干旱环境条件下,常常会表现出植物种子萌发数减少,生长减缓。文章研究了水分对泡泡刺种子萌发的影响。研究表明:不同土壤含水量(4%、8%、12%、16%)对泡泡刺... 水分是植物生活史中关键的环境因子,对荒漠植物生长发育有着极其重要的影响。在干旱环境条件下,常常会表现出植物种子萌发数减少,生长减缓。文章研究了水分对泡泡刺种子萌发的影响。研究表明:不同土壤含水量(4%、8%、12%、16%)对泡泡刺种子的萌发有显著影响。随着土壤含水量的升高,泡泡刺种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根长、胚轴长及鲜重均呈现先升高后降低的趋势,平均发芽时间呈现先降低后升高的趋势。泡泡刺种子在土壤含水量为8%~12%之间萌发率最高(99%),土壤含水量为16%时萌发率最低(80%)。泡泡刺胚根、胚轴长度均在土壤含水量8%~12%之间生长最好。综上可知,最适宜泡泡刺种子萌发和幼苗生长的土壤含水量在8%~12%之间,供试土壤含水量过高或过低均会抑制其种子的萌发。 展开更多
关键词 土壤含水量 泡泡刺 种子萌发
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覆膜栽培对土壤含水量及花生生长特性和产量的影响
9
作者 张连喜 张志民 +7 位作者 黄威 陈小姝 吕永超 赵跃 李美君 张英 周文雨 蒋春姬 《特种经济动植物》 2023年第7期46-50,共5页
以露地栽培(CK)为对照,比较了厚度为0.008 mm的地膜覆盖栽培(M1)和厚度为0.010 mm的地膜覆盖栽培(M2)对花生生长特性及产量的影响。结果表明:在花生生长期内,不同厚度地膜覆盖条件下(M1和M2)各土层土壤含水量差异不显著(P>0.05),均... 以露地栽培(CK)为对照,比较了厚度为0.008 mm的地膜覆盖栽培(M1)和厚度为0.010 mm的地膜覆盖栽培(M2)对花生生长特性及产量的影响。结果表明:在花生生长期内,不同厚度地膜覆盖条件下(M1和M2)各土层土壤含水量差异不显著(P>0.05),均高于不覆膜处理(CK),且以土层10~20 cm开花下针期和花生结荚期差异更为显著(P<0.05)。M2的土壤保墒能力高于M1。花生4个生长时期根系含水量差异显著(P<0.05),在花生苗期,M1的根系含水量最高;在花生结荚期,M1和M2的根系含水量最高,随着花生的成熟,M1、M2和CK的根系含水量逐渐相近。花生的地上干物质和地下干物质在结荚期达到最大,且M2>M1>CK。覆膜栽培可以提高花生单株荚果数,百粒重、百仁重、单株生产力和产量,M2提高幅度最大。综上,建议在土壤持水性差的地块选用0.010 mm厚度的地膜进行覆膜栽培。 展开更多
关键词 覆膜栽培 花生 土壤含水量 生长特性 产量
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六盘山半干旱区华北落叶松林坡面土壤含水量的降雨响应 被引量：3
10
作者 石建周 刘贤德 +2 位作者 田青 于澎涛 王彦辉 《干旱区研究》 CSCD 北大核心 2023年第4期594-604,共11页
在宁夏六盘山外围半干旱区,土壤含水量是影响林木成活与生长的关键因子,需深入理解森林坡面不同坡位的土壤含水量对降雨量的响应差异。本文在宁夏六盘山叠叠沟小流域,选择一个华北落叶松人工林典型坡面,于2021年5—10月利用自动气象站... 在宁夏六盘山外围半干旱区,土壤含水量是影响林木成活与生长的关键因子,需深入理解森林坡面不同坡位的土壤含水量对降雨量的响应差异。本文在宁夏六盘山叠叠沟小流域,选择一个华北落叶松人工林典型坡面,于2021年5—10月利用自动气象站和土壤水分仪连续监测降雨等气象条件和坡面土壤含水量变化,分析土壤含水量的坡位差异及对降雨量级的响应。观测期间总降水量为443.7 mm,虽然接近多年平均值,但夏季干旱严重。结果表明:(1)土壤含水量存在明显的生长季内变化,整体表现为先降低后升高的趋势,8月最低(0.112 m^(3)·m^(-3))。(2)土壤含水量存在明显的坡位差异,整体表现为:上坡[(0.191±0.044)m^(3)·m^(-3)]>中坡[(0.158±0.045)m^(3)·m^(-3)]>下坡[(0.146±0.034)m^(3)·m^(-3)],表明土壤含水量的坡位变化因处于干旱年,主要受植被蒸散耗水量大小的影响,而受坡面汇流影响不大。(3)在同一降雨量级时,因受土壤孔隙度和持水能力、林下草本截持、优先流等的影响差异,中坡的土壤含水量对降雨量增加的响应最敏感,其次是上坡,下坡最不敏感。(4)在本研究区,降雨以<10 mm的小降雨事件为主,7 mm是形成有效降雨的阈值,超过此阈值的降雨才有可能缓解0~20 cm土层土壤干旱和补给该层土壤水分。本研究有助于理解半干旱山区森林坡面的土壤含水量大小变化与分布特征,指导确定基于坡面土壤水分的植被承载力和进行林水综合管理。 展开更多
关键词 半干旱区 六盘山 华北落叶松 土壤含水量 坡位差异 降雨补给
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不同生草种类对苹果果园土壤含水量及土壤肥力的影响
11
作者 王爱玲 段国琪 +2 位作者 田时敏 梁哲军 张建诚 《草学》 2023年第5期29-34,42,共7页
本试验在苹果树行间种植苜蓿、鼠茅、三叶草和黑麦草等不同种类的草,清耕为对照,测定3月27日、5月27日、9月27日和10月27日等4个时期5个生草处理的0~20cm和20~40cm土壤含水量和土壤肥力,研究不同生草不同时期对苹果果园土壤含水量及土... 本试验在苹果树行间种植苜蓿、鼠茅、三叶草和黑麦草等不同种类的草,清耕为对照,测定3月27日、5月27日、9月27日和10月27日等4个时期5个生草处理的0~20cm和20~40cm土壤含水量和土壤肥力,研究不同生草不同时期对苹果果园土壤含水量及土壤肥力的影响。结果表明:苹果树行间生草种类的土壤含水量,不同土层深度土壤含水量变化趋势不同,在0~20cm和20~40cm的土层中,4个时期,所有处理的土壤含水量和土壤肥力均高于清耕,且处理1土壤含水量和土壤肥力均高于其余处理。不同土层土壤养分变化不同,随着土层深度的增加,各处理后的土壤肥力含量均呈现下降的趋势。相比对照清耕处理,处理1在0~20cm土层有机质含量、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾平均增加了1488%、6071%、6711%、5711%、5230%和6061%、3690%;在20~40cm土层有机质含量平均增加了4717%,全氮、全磷、全钾平均增加了4705%、5985%、4711%,速效氮、速效磷、速效钾平均增加了4938%、10595%、3351%。因此,处理1即种植苜蓿能有效发挥苹果园生草的作用,可以提高土壤含水量和土壤肥力,为苹果种植管理者和科研人员提供可靠的参考依据。 展开更多
关键词 生草种类 苹果果园 土壤含水量 土壤肥力
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植被覆盖对光学影像反演土壤含水量的影响分析 被引量：1
12
作者 文铭 赵红莉 +3 位作者 郝震 陈爱琪 王镕 徐冉 《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》 北大核心 2023年第3期266-276,共11页
为了获取植被覆盖对光学影像反演土壤含水量的影响,选用归一化植被指数(NDVI)表示植被覆盖度水平,以垂直干旱指数(PDI)或修正垂直干旱指数(MPDI)线性回归土壤含水量的光学影像反演方法为例,基于2018—2020年哨兵2号卫星影像,利用河北省... 为了获取植被覆盖对光学影像反演土壤含水量的影响,选用归一化植被指数(NDVI)表示植被覆盖度水平,以垂直干旱指数(PDI)或修正垂直干旱指数(MPDI)线性回归土壤含水量的光学影像反演方法为例,基于2018—2020年哨兵2号卫星影像,利用河北省地面土壤含水量实测数据,对不同植被覆盖水平下土壤含水量反演精度进行评价,探讨植被覆盖对土壤含水量反演精度的影响。结果表明:(1)在NDVI≤0.13时,PDI的反演精度略优于MPDI反演精度,MPDI对PDI的修正作用不明显;(2)在0.13<NDVI≤0.30时,PDI仍能够达到较好的精度,但MPDI可以明显提高精度;(3)当0.30<NDVI≤0.59时,PDI反演精度较差,修正后MPDI能够显著提升精度;(4)在NDVI>0.59时,修正后的MPDI也无法得到满足要求的精度。可得出结论:当NDVI≤0.59时,光学影像可反演得到精度尚可的土壤含水量反演结果,通过一定的植被影响修正方法,可改善反演精度;当NDVI>0.59时,即使采用修正方法,基于光学影像难以得到满足要求的精度。 展开更多
关键词 土壤含水量 植被覆盖 植被指数 光学影像 干旱指数
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FY-3B/3C和AMSR2土壤含水量产品在锡林郭勒草原地区的适用性评价
13
作者 张鹏 于红博 +3 位作者 张巧凤 高依博 张卫青 张丽华 《中国农业气象》 CSCD 北大核心 2023年第3期238-251,共14页
土壤表层含水量存在于陆-气界面,是模拟全球水文、能源和碳循环及其相互作用的一个重要变量,对于气候和地球系统研究至关重要。为了评价风云三号B星(FY-3B)、风云三号C星(FY-3C)、先进微波扫描辐射计(AMSR2)土壤含水量产品在锡林郭勒草... 土壤表层含水量存在于陆-气界面,是模拟全球水文、能源和碳循环及其相互作用的一个重要变量,对于气候和地球系统研究至关重要。为了评价风云三号B星(FY-3B)、风云三号C星(FY-3C)、先进微波扫描辐射计(AMSR2)土壤含水量产品在锡林郭勒草原以及不同土地覆盖类型的精度和适用性,本文基于2014-2019年生长季的地面观测数据,应用时间序列相关性(R)、均方根误差(RMSE)、平均偏差(Bias)和无偏均方根误差(ubRMSE)分析了这三种网格产品的可靠性。结果表明:(1)在日尺度上,FY-3B和FY-3C土壤含水量产品高估了陆地表层含水量,AMSR2低估了土壤含水量;各项评价指标表明三种土壤含水量产品均能够捕捉锡林郭勒草原表层土壤含水量的时间变化趋势。(2)在月尺度上,与AMSR2相比,FY-3B和FY-3C土壤含水量产品的月度分布与实测土壤含水量分布较为一致。(3)在生长季尺度,3种卫星土壤含水量产品能够反映各草原亚型的土壤含水量状况;FY-3B和FY-3C土壤含水量产品在植被覆盖较高的地区适用性较好,AMSR2在植被覆盖较低的地区可靠性较好,3种产品在监测土壤含水量方面具有互补功能;FY-3B与原位土壤含水量的变化趋势一致性最好;FY-3B和FY-3C能较好反映研究区西部和东部土壤含水量变异情况,AMSR2能很好捕捉研究区中部土壤含水量变异状况。 展开更多
关键词 微波遥感 土壤含水量 适用性 FY-3B FY-3C AMSR2
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不同土壤含水量下沙棘叶片解剖结构研究 被引量：1
14
作者 崔晓晗 叶丽红 +3 位作者 贾文龙 东保柱 张敏 宋阳 《北方农业学报》 2023年第2期74-82,共9页
【目的】研究不同土壤含水量下沙棘叶片解剖结构,为进一步深入研究沙棘抗旱耐涝机制提供依据。【方法】以一年生中国沙棘扦插苗为试验材料,设置干旱、水涝处理,以常规灌水为对照(CK),通过石蜡切片观察其幼叶及老叶解剖结构在不同土壤含... 【目的】研究不同土壤含水量下沙棘叶片解剖结构,为进一步深入研究沙棘抗旱耐涝机制提供依据。【方法】以一年生中国沙棘扦插苗为试验材料,设置干旱、水涝处理,以常规灌水为对照(CK),通过石蜡切片观察其幼叶及老叶解剖结构在不同土壤含水量下的变化情况。【结果】干旱条件下,沙棘幼叶的叶片、表皮及栅栏组织显著增厚(P<0.05);老叶的叶片、下表皮及栅栏组织厚度与CK相比无显著差异(P>0.05),上表皮及海绵组织显著增厚(P<0.05);幼叶栅海比及叶片组织结构紧密度(CTR)较CK升高,叶片组织结构疏松度(SR)降低,老叶与之相反;幼叶的叶脉、维管束及木质部最大导管直径与CK相比无显著差异(P>0.05),老叶显著增粗(P<0.05)。水涝条件下,沙棘幼叶变薄,老叶厚度与CK相比无显著差异(P>0.05);与CK相比,幼叶及老叶均表现出栅栏组织变薄、海绵组织增厚、栅海比和CTR降低、SR升高;幼叶主叶脉和木质部最大导管直径与CK相比无显著差异(P>0.05)、维管束直径显著减小(P<0.05),而老叶均显著增大(P<0.05)。【结论】靠近顶端生长点的沙棘幼叶通过调节叶肉结构适应不同水分条件,靠近茎基部的老叶通过调节叶脉维管组织适应不同水分条件。 展开更多
关键词 土壤含水量 沙棘 叶片 解剖结构
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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 被引量：8
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作者 郭文 马梦梦 孙培彦 《中国农村水利水电》 北大核心 2023年第1期89-94,共6页
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,... 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(Back Propagation Neural Network,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R^(2)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R^(2)为0.72,RMSE为0.033 g/cm^(3)。因此,基于Sentinel-1A SAR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。 展开更多
关键词 微波遥感 BP神经网络 土壤含水量 反演
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基于集成学习的土壤含水量预测研究——以辽西地区为例
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作者 付平凡 杨晓静 +2 位作者 苏志诚 屈艳萍 马苗苗 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期671-681,共11页
准确高效地预测土壤含水量(SMC)对田间水分管理至关重要。本研究利用在辽西地区自建的3个站点2018—2021年10~40 cm土壤水分自动观测小时数据集,分析研究随机森林(random forest,RF)和梯度提升机(gradient boosting machine,GBM)算法在... 准确高效地预测土壤含水量(SMC)对田间水分管理至关重要。本研究利用在辽西地区自建的3个站点2018—2021年10~40 cm土壤水分自动观测小时数据集,分析研究随机森林(random forest,RF)和梯度提升机(gradient boosting machine,GBM)算法在SMC预测方面的适用性,验证不同时间尺度SMC的预测结果。同时引入SHAP(shapley additive explanations)方法表征5类(降水、日照时数、平均相对湿度、风速、平均气温)输入变量对SMC预测结果的影响,并制定区间划分规则识别变量最大贡献阈值区间。研究结果表明:年尺度下,SMC预测GBM模型和RF模型R2分别为0.982和0.888,气温贡献最大,最大贡献区间是21~23℃;季尺度下,2种模型R2分别为0.935和0.863,日照时数贡献最大,最大贡献区间为2~4 h。该研究创新应用SHAP方法于机器学习输入变量贡献度分析,同时验证了2种机器学习算法对SMC预测研究的准确性,可为SMC相关研究提供参考。 展开更多
关键词 集成学习 土壤含水量预测 梯度提升机 随机森林 辽宁西部 SHAP值
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改进蝴蝶算法优化支持向量机的土壤含水量预测模型 被引量：3
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作者 王仲英 刘秋菊 《计算机工程与设计》 北大核心 2023年第2期612-621,共10页
针对传统土壤含水量预测方法精度低、效率差的不足,提出改进蝴蝶算法优化支持向量机的土壤含水量预测算法。引入Levy飞行改进蝴蝶优化算法的位置更新方式,结合高频短步长跳跃搜索和低频长步长行走策略,同步实现局部精细搜索和远程区域勘... 针对传统土壤含水量预测方法精度低、效率差的不足,提出改进蝴蝶算法优化支持向量机的土壤含水量预测算法。引入Levy飞行改进蝴蝶优化算法的位置更新方式,结合高频短步长跳跃搜索和低频长步长行走策略,同步实现局部精细搜索和远程区域勘探,提升寻优能力;设计基于高斯变异和混沌Logistic映射的个体扰动机制,提升种群多样性。利用改进蝴蝶优化算法LGBOA优化SVM模型,构建土壤含水量预测模型。选取某地土壤气象数据为样本进行实验分析,验证LGBOA-SVM模型可以提高土壤含水量预测精度和效率。 展开更多
关键词 土壤含水量预测 蝴蝶优化算法 支持向量机 莱维飞行 高斯变异 混沌映射 个体扰动
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基于原位光谱的滨海滩涂土壤含水量预测模型 被引量：2
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作者 宋敬茹 满卫东 +5 位作者 高均海 张永彬 刘明月 郝玉峰 郑浩 杨晓芜 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期508-516,共9页
【目的】滩涂土壤含水量对滨海区域生态保护和植物生长都至关重要,及时了解土壤含水量对生态恢复、土壤资源管理和土壤可持续利用具有重要意义。针对土壤含水量获取复杂的问题,探求更加快速精准地获取滨海滩涂土壤含水量的方法。【方法... 【目的】滩涂土壤含水量对滨海区域生态保护和植物生长都至关重要,及时了解土壤含水量对生态恢复、土壤资源管理和土壤可持续利用具有重要意义。针对土壤含水量获取复杂的问题,探求更加快速精准地获取滨海滩涂土壤含水量的方法。【方法】沿沧州滨海区域采集了共计14个表层(0~20 cm)滩涂土壤样品,在实验室利用烘干法测得滩涂土壤含水量。在分析野外实测滨海滩涂土壤原位高光谱反射率(R)和土壤含水量特性的基础上,采用反射率倒数(1/R)、反射率倒数对数(log(1/R))、反射率一阶微分(R')和反射率去包络线(CR)等变换形式。充分挖掘光谱信息,并探求与滨海滩涂土壤高相关性的可见近红外(VIS-NIR)光谱波段,构建基于多元逐步线性回归(MSR)和支持向量机回归(SVR)方法的滨海滩涂土壤含水量预测模型。结合适用于小样本的留一交叉验证(LOO-CV)法验证模型精度,并对比分析两种预测模型的性能以及模型的稳定性。【结果】研究发现:1)土壤光谱反射率与对应土壤含水量呈显著负相关,且二者在1400~1600 nm和1900~2400 nm内密切相关。2)除R外,同一种光谱变换形式下,采用SVR方法构建的滨海滩涂土壤含水量预测模型精度和稳定性明显高于MSR方法,对比得出基于R´的滨海滩涂土壤含水量SVR预测模型精度最高,Adjusted-R2、RPD和RMSE分别为0.81、2.08和2.56。【结论】在R'变换形式下利用SVR方法建立的模型能够较准确地预测滨海滩涂土壤含水量,为滨海湿地土壤管理、植物生长和环境保护提供必要的数据支持,并为基于高光谱影像的区域尺度土壤含水量预测提供方法借鉴。 展开更多
关键词 高光谱 滨海滩涂 机器学习 土壤含水量 预测模型
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1948—2021年河南省土壤含水量时空分布特征及其影响因素研究 被引量：2
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作者 郭艺 甘甫平 +3 位作者 闫柏琨 白娟 邢乃琛 刘琪 《自然资源遥感》 CSCD 北大核心 2023年第3期241-252,共12页
本研究联合1948—2014年GLDAS_2.0数据和2000—2021年GLDAS_2.1数据,构建河南省1948—2021年逐月土壤含水量数据集。利用M-K趋势分析和突变检验、小波分析、互相关分析,揭示河南省土壤含水量的时空分布特征及主要影响因素。结果表明:重... 本研究联合1948—2014年GLDAS_2.0数据和2000—2021年GLDAS_2.1数据,构建河南省1948—2021年逐月土壤含水量数据集。利用M-K趋势分析和突变检验、小波分析、互相关分析,揭示河南省土壤含水量的时空分布特征及主要影响因素。结果表明:重构的2000—2014年逐月土壤含水量与GLDAS_2.1提供的月度土壤含水量的平均偏差为2.09 mm,平均绝对误差为13.01 mm,均方根误差为18.26 mm,数据是可信的。基于该构建的土壤含水量数据,1948—2021年土壤含水量则以0.3010 mm/a的速度减少,其中,春季河南省土壤含水量的变化率为-0.2368 mm/a,夏季土壤含水量的变化率为-0.0855 mm/a,秋季土壤含水量的变化率为-0.3805 mm/a,冬季土壤含水量的变化率为-0.2403 mm/a。空间上,土壤含水量变化整体上由南向北递减,与降水和蒸散发具有明显的一致性。垂向上,单位深度土壤含水量为2.63 mm/cm。小波分析与互相关分析表明降水是影响土壤含水量的主要因素。本研究不仅揭示了河南省长时间序列的土壤含水量及其时空分布特征,还可为河南省地表水资源科学管理提供依据。 展开更多
关键词 GLDAS 土壤含水量 M-K趋势分析 小波分析 互相关分析 河南省
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不同土地利用方式下次降雨对土壤含水量深层变化的影响 被引量：2
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作者 王佳珍 张秋芬 +1 位作者 彭华 吕锡芝 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2023年第3期69-75,共7页
[目的]黄土高原地区水资源短缺,探究不同土地利用方式下次降雨对土壤含水量变化的影响对区域水资源优化配置理论探索具有重要意义。[方法]基于甘肃省庆阳市南小河沟径流场自然降雨条件下的实测数据资料及4种土地利用方式(农、林、草、裸... [目的]黄土高原地区水资源短缺,探究不同土地利用方式下次降雨对土壤含水量变化的影响对区域水资源优化配置理论探索具有重要意义。[方法]基于甘肃省庆阳市南小河沟径流场自然降雨条件下的实测数据资料及4种土地利用方式(农、林、草、裸)覆盖下的降雨前后观测数据,分析了不同土地利用方式下5种不同次降雨等级的土壤含水量深层变化特征。[结果](1)土壤含水量的动态变化与土地利用方式关系较为密切。在4种土地利用方式中,林地比裸地的蓄水能力好,但裸地的土壤含水量在不同等级降雨影响下的波动最大。随着土层深度的增加,表层土壤含水量对降雨的响应比较明显,中间层和深层具有一定的滞后性。(2)特定降雨条件下,土壤不同深度的水分交换存在明显的水分活跃层分界点。大雨和暴雨条件下,在40 cm土层深度处出现明显的水分活跃层分界点;中雨条件下,除了农地雨后含水量差异较大之外,其他土地利用方式下,从60 cm处开始土壤含水量出现明显的水分活跃层分界点。(3)不同土地利用方式下降雨特征因子与表层土壤含水量的关联性都最小,与中间层和深层土壤含水量的关联性都较高;4种土地利用方式中相对于裸地,林地、草地和农地对土壤水分的调控作用较大。[结论]不同土地利用方式下土壤入渗对降雨响应的差异性与地表植被覆盖及地下植被根系分布密不可分,对土壤含水量变化的灰色关联分析为黄土高原水土保持研究提供理论依据。 展开更多
关键词 黄土高原 土地利用方式 降雨等级 土壤含水量
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