应用时域反射仪测定农田土壤水分

介绍了时域反射仪(TDR)测定农田土壤水分的方法及其应用,包括测定农田根系层土壤含水量和一定深度范围内土体贮水量,TDR自动、连续监测土壤水分,用TDR实测土壤水分来估算作物不同生长发育期内农田实际蒸散量以及用于探讨农田水分空间变异性。还对TDR、中子仪和土钻法测定的土壤含水量进行了比较,结果表明,应用TDR测定农田土壤水分要优于中子仪和土钻法。     

中子测水技术的应用

土壤水储量的计算及其变化规律分析研究在水均衡计算及四水转化关系研究中有着极其重要的意义,中子水分仪依其不破坏土壤原状结构、不受环境因素制约、便于携带、快捷方便等特点,而成为现今土壤水分测量中的主要仪器.本文从笔者十多年中子仪观测和中子仪野外标定的实践经验出发,简要阐述了中子测水原理、中子测水实例、标定实践中几个关键问题及标定成果等,并对标定方程使用中的不适应性做了说明和探讨.     

中子土壤水分仪田间测量与烘干法精度分析比较

中子法测量土壤含水量具有测量不用取样、测速快、精确度高、测深不限的优点 ,在非饱和水的测量及动态观测方面 ,有着独特的作用。烘干法是最基本最常用测量方法 ,也是其它测量方法的参照标准。本实验分析比较了两种测量方法的精度 ,其结论对中子土壤水分仪使用者有一定的参考作用。     

中子水分仪读数问题的探讨

中子水分仪读数问题的探讨樊福来，许发奎，崔元生（河北省保定水文水资源勘测局）一、概述中子水分仪（以下简称中子仪）测定土壤含水率有很多优点：不破坏土壤自然结构，可以测量土壤含水率的剖面分布和变化过程，操作简单，测定速度快。中子源放射的快中子与周围氢原子...     

TRIME-TDR技术在黑河流域观测试验中的应用

TDR作为测量土壤水分的一种有效技术,已经广泛地应用到黑河流域各研究项目的野外观测试验中.在简要介绍TDR的发展、原理和类型等基本情况的基础上,着重分析了目前在黑河项目中应用较为广泛的德国IMKO公司的专利产品TRIME TDR的特性及其影响因子,并将其与传统的TDR、电容式水分测定仪、中子水分仪等土壤水分测量仪器进行了比较,分析了TRIME TDR的优缺点,提出了一些相关的建议和使用中应该注意的事项.     

RV-1型TDR土壤水分传感器基本特性研究

土壤水分测量在许多研究中具有重要意义,基于土壤介电理论,以TDR(时域反射法)为原理开发一种RV-1型土壤水分传感器,并对其特性进行标定。通过测定不同土壤含水量条件的传感器输出电压值,利用三次多项式、生长曲线和分段直线函数分别对测量结果进行拟合分析建立两者的函数关系。研究认为用直线的分段函数来表达这种土壤水分传感器特征,其结果最为理想。     

古尔班通古特沙漠树枝状沙丘土壤水分时空变异特征

认识沙漠土壤水分的时空变异性,是揭示沙漠生态系统生态-水文格局的基础。利用中子土壤水分仪的实测数据,对古尔班通古特沙漠树枝状沙丘土壤水分时空变异进行了系统分析。研究表明:① 沙丘不同部位土壤水分随时间具有一致性变化规律,上层土壤和下层土壤的变化趋势有所不同。0~1 m土层坡顶>坡中>坡脚,1~2 m土层坡脚>坡中>坡顶。② 土壤水分具有明显的季节变化和分层变化特征。春季是古尔班通古特沙漠土壤水分最丰富、变化最迅速的时期;0~40 cm、40~140 cm、140~200 cm土层土壤水分变异系数分别为13.56%、5.35%和0.80%,与不同土层水分来源和消耗以及植物根系分布相对应;不同土层土壤水分的变异强度要大于不同部位土壤水分的变异强度。③ 植被和地形对土壤水分的空间分异作用明显,沙丘坡脚处以及荒漠灌木梭梭根区始终存在土壤水分相对富集区。     

旱区不同层状结构土壤的水分运移过程与模拟

针对位于干旱-半干旱气候带的我国西北部矿区生态修复过程中重构层状土壤水分运移规律不清等问题,通过设置不同层状结构土壤进行水分运移入渗试验,监测土壤剖面水分变化,采用Hydrus-1D模拟降雨入渗过程,从土壤水分、水势和水通量3个方面揭示层状土壤水分运移特征,并基于优化后的模型进行情景模拟,探究夹层特征对浅层土壤水分运移的影响。研究结果表明,夹层明显改变了土壤水分的分配与运移过程,土壤水势在夹层界面连续分布,而土壤水分在夹层界面发生突变;虽然黄土夹层和风化砂岩夹层都阻滞了土壤水分的下渗,但其阻滞原理不同,前者表现为黏质夹层渗透性能差导致夹层以上土壤水分滞留,后者归因于粗质夹层土壤基质势小造成水分持留在上部黏质土壤中;根据不同夹层属性的情景模拟结果,提出在风积沙40 cm深度处设置20 cm厚的黄土夹层有利于提高夹层以上土壤水分以供植被利用。研究探明了风积沙区充填黄土对土壤水分运动的影响,并为土壤类型以风积沙和黄土为主的我国西北部矿区在生态修复中的土壤重构方式提供了参考依据。     

高寒草地植被覆盖变化对土壤水分循环影响研究

土地覆盖变化对流域水平衡的影响是流域水学和生态水学研究的关键问题之一。以黄河源区两个典型小流域为研究对象，通过对流域不同植被类型与植被覆盖土壤的水分含量、入渗过程、蒸散发特征的测定，研究了高寒草地植被覆盖变化对土壤水分循环的影响．结果表明：广泛分布于青藏高原河源区的高寒草甸草地，植被覆盖度与土壤水分之间具有显的相关关系，尤其是20cm深度范围内土壤水分随植被盖度呈二次抛物线性趋势增加；在保持其原有的植物建群和较高覆盖度时，土壤上层具有较高持水能力，降水通过表层向深层土壤的渗透速度缓慢，且具有较均匀的土壤水分空间分布，水源涵养功能明显；高寒草甸草地退化后的高山草甸土壤趋于干燥，持水能力减弱，即使进行人工改良以后，土壤水分含量与持水能力也不会有明显改善．保护河源区原有高寒草甸草地对于河源区水过程意义重大。     

精量灌溉决策定量指标研究现状与进展

按照土壤 植物 大气连续体(SPAC)理论,灌溉决策的指标可分为三类:土壤水分、作物水分生理状况和气象因素。对这三方面的研究现状与进展作了详细的阐述。在土壤水分监测技术方面,时域反射仪(TDR)技术、微波技术、近红外辐射等的应用,使监测更加准确和便利;用于灌溉决策的作物水分生理信息监测包括:细胞液浓度、叶/水势、茎果微变化、生理电阻电容、声发射等,从目前国际上研究情况来看,叶冠层温度和茎流变化是指示作物水分状况较好的指标;在估算大气蒸发力方面,以参考作物蒸散量为指标,估计作物参考蒸散量的方法以联合国粮农组织(FAO)最新推荐的Penman-Monteith方法较为精细。并对目前灌溉决策指标的综合运用情况进行了总结。讨论了作为精准农业重要组成部分的"精量控制灌溉"今后的发展方向,建议以通过对作物、土壤、气象复合系统的分析和判断,指导灌溉的适时和适量。     

宇宙射线中子技术的中尺度土壤水研究进展及在荒漠绿洲区的应用

宇宙射线中子技术是观测土壤水分的新方法,通过近地表宇宙射线中子强度反演土壤水分,可以监测百米尺度范围内平均土壤水分状况,为中尺度土壤水研究提供数据支撑。重点综述了快中子强度与氢原子数呈反比的宇宙射线中子技术的观测原理,分析影响中子强度的气压、空气湿度、太阳活动、磁场强度、道路和中子数计量等因素,归纳了剔除非土壤水氢源的中子强度反演土壤水的关系模型,总结了计算土壤水校正点权重的方法,概述了国内外观测应用进展。在此基础上,利用移动式宇宙射线中子技术在河西走廊荒漠绿洲区进行土壤水分观测,观测的均方根误差为0.03 g/g,参数N0为690 counts/30s,该技术较好地实现了该区域中尺度土壤水分测定。荒漠区0～30 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为6.8 mm和19.4 mm;绿洲区0～15 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为50 mm和44 mm,研究为荒漠绿洲区土壤水资源评价和绿水利用提供了科学依据。     

利用探地雷达观测分析早春融雪前后沙丘表层土壤含水量的时空分布

积雪融水是古尔班通古特沙漠春季植物发育的重要水源, 快速获取早春沙丘的土壤水分变化具有十分重要的生态学意义. 2010年3、 4月分别使用探地雷达进行了多次测量实验, 结果显示: 1)融雪初期, 沙丘顶部土壤的自由水含量最大, 阳坡次之, 且融雪水在重力作用下沿坡面侧向缓慢流动, 在坡底汇集, 主导了融雪初期乃至整个春季沙丘表层土壤水分的分布格局; 2)融雪后期, 由于阴坡积雪和冻土消融相对滞后, 表层土壤含水量略高于阳坡, 而沙丘顶部由于融雪最早且融雪期间水分转移最多而表面最为干燥; 3)通过与时域反射仪的同步测量结果对比, 探地雷达的测量精度被有效控制在0.03范围内, 且探地雷达提供的连续数据更有利于从细节上把握土壤含水量的变化趋势, 为中小尺度土壤水分的动态研究提供了一种科学、 有效的技术手段.     

水文地质工作中的中子测水技术

利用水对快中子的慢化效应来测量土壤水份这一原理,是在二十世纪四十年代首次被提出来的,国外五十年代初就开始研究测量土壤水份的中子仪,到一九七○年,插入式中子仪的原理才基本清楚。从那时起,土壤中子水份仪迅速发展起来,相继出现了数字     

基于Landsat-8数据的镇赉县干旱监测研究

选取吉林省白城市镇赉县为研究区,通过遥感影像获取归一化植被指数、增强型植被指数、归一化水分指数和土壤调节植被指数,分别构建相应的植被指数-地表温度特征空间并计算其温度植被干旱指数,用野外采样点的受灾程度和面积数据进行验证。结果表明,不同土壤类型的地表温度存在差异,在植被旺盛期,基于归一化植被指数的温度植被干旱指数具有较高的旱情监测精度,可有效地用于大范围的干旱监测。     

黄土高原西部土壤水分时空变化模拟研究——以安家坡流域为例

土壤水作为陆地水循环和水量平衡的一个重要组成部分,在土壤-植被-大气连续体物质与能量转化中起着重要的作用,成为陆面过程研究中的重要参量.选择黄土高原西部的安家坡流域,采用多点长序列观测方法,对该区域土壤水分的时空变化规律进行研究.结果表明:坡向和土地利用类型是小流域土壤水分变异的重要影响因素,得出了不同立地条件下土壤水分的剖面变化与时间的动态规律.在此基础上,利用土壤湿度指数结合主要影响因素预测土壤水分的时空变化,旨在为黄土高原大中尺度的土壤水分模拟提供思路.     

频域反射分析法测定土壤含水率标定试验研究

对滑坡体土壤含水率进行长期和连续的监测,有利于对滑坡体的变形分析和安全预警。为了提高频域反射分析法（FDR法）测量土壤含水率的精度,通过室内标定和现场标定相结合的方式,对使用FDR法测定野外现场滑坡土壤含水率进行了标定。通过对比分析FDR法和烘干法测得的土壤含水率数据,探讨电压信号、含水率、绝对误差和相对误差之间的对应关系,并建立函数模型。试验结果表明:FDR法测定的土壤含水率较烘干法偏高;通过线性、多次曲线及指数形式对试验数据进行拟合和回归分析,最终确定四次曲线作为标定方式,标定后测得的土壤含水率精度明显提高,平均绝对误差可控制在2%以内。该方法可用于类似条件下FDR法测定土壤含水率的标定。     

长江源区不同植被覆盖下土壤水分对降水的响应

土壤水分是连接气候变化和植被覆盖动态的关键因子,以长江源区北麓河一级支流左冒西孔曲典型小流域为研究对象,通过观测降水特征、植被覆盖情况、土壤特性、土壤水分变化、入渗过程以及蒸散发和凝结,分析了不同植被覆盖下土壤水分变化与降水之间的响应关系.结果表明:研究区内高寒草甸土壤水分对降水的响应存在十分明显的滞后现象,滞后时间较长;当植被退化较为严重时,20 cm深度范围内土壤水分对降水有一定响应,深层土壤比较干燥,对降水的响应微弱;在保持其原有植物建群和较高覆盖度时,土壤持水能力增强,深层土壤含水量明显提高,土壤水分变化剧烈,对降水的响应深度达到40 cm以下.较高的植被覆盖能有效改善土壤物理结构、提高土壤有机质含量,促进降水入渗.植物根系导致的较大孔隙优先流运动以及根系吸水作用影响了土壤水分对降水的响应和土壤水分的空间分布.不同植被覆盖度下,土壤水分的蒸散发与凝结具有明显差异,高覆盖度的高寒草甸土壤,蒸散发量较小,凝结水量较大.     

典型岩溶山坡土壤剖面水分对降雨响应过程研究

为揭示岩溶石山山坡降雨入渗补给机制,选取典型岩溶石山山坡土壤剖面为研究对象,于2015年7-10月期间对不同深度土壤水分进行高分辨率连续监测,研究典型场雨条件下土壤剖面水分对降雨的响应过程,分析土壤剖面水分的动态变化规律及其可能影响因素。研究结果表明:土壤剖面水分对降雨的响应受前期土壤含水量、降雨量、降雨强度的影响,还与土壤所处的地形地貌有关;表层土壤水分对首次次降雨响应的滞后时间与前期土壤含水量有关,响应时间在0.5~4.75 h之间,旱季响应时间比雨季长;降雨阈值是引起土壤水分降雨响应的重要条件,旱季6 mm降雨量是土壤水分响应的降雨阈值。当降雨量补充土壤水分亏缺后,土壤剖面水分对降雨响应迅速,响应时间最小为0.25 h,不同深度土壤水分对降雨的响应时间一致,说明下层土壤水分可能受到优先流或侧向径流补给影响。土壤含水量的变化幅度随土层深度的增加而减小,不同深度土壤水分变化主要受土壤-大气界面、土壤-植被、土壤-基岩界面控制下的气候条件、植被蒸散发和介质渗透性差异影响。      

温度对土壤水分运动基本参数的影响

为探讨土壤温度变化对土壤中水分运动过程和运动参数影响机理,在室内实验的基础上结合理论探讨,对不同温度条件下实验土壤的水分特征曲线、导水率、扩散率和比水容量等土壤水分运动基本参数的温度效应进行了研究分析.结果表明:土壤温度对土壤水分性质及土壤结构性质影响显著,二者共同作用使得土壤水分运动过程发生改变,且其影响效应可通过土...     

用中子水分仪研究降雨补给地下水过程中土壤水分的变化

本文主要介绍利用包气带和饱水带连系在一起的物理模型,通过中子水分仪对土壤水分含量变化过程的测定,研究降雨入渗补给地下水的机制。 中子水分仪是研究土壤水分运动的理想仪器。据测定,试验系统所提供的起始土壤水分的垂向分布,是由饱水带,支持毛管水带、田间持水量带和表层缺水带等四个区段构成的。此种模型在地下水位埋藏较浅的平原地区具有普遍意义。 试验结果表明,降雨的初渗主要发生在表层缺水带。在此范围内,即使降雨强度不变,含水率也在逐步增加,直至超过田间持水率。稳渗则发生在处于田间持水量状态的区段,土壤水分含量的增加,说明入渗水流是以锋面运动的形式均匀缓慢地向下移动的。当入渗锋面到达支持毛管水带之后,不待完成全区段的土壤含水率增加过程,就发生了地下水位抬升和水平流动。可见,入渗锋面到达支持毛管水带上缘之时就是降雨入渗直接补给地下水的开始。次降雨量降了产生地表径流和补充不足田间持水量的亏缺部分外,其余入渗水量都将成为地下水的补给量。所以,产生入渗补给的首要条件是降雨量必须大于土层缺水量。实际补给量的多少,则与土壤前期含水量、地下水埋藏深度、降雨特性等因素有关。