低纬度高原宇宙线快中子土壤水分监测方法适宜性研究

• 作者: 王中金 吴苏 吴东丽 张振强 赵杰 李鹏 陈海波
• 来源期刊: 中国生态农业学报(中英文)
• 学科: 农学
• 关键词: 宇宙线 快中子 土壤水分 低纬度高原 烘干称重法 频域反射法
• 年，卷（期）: 2022,（8）
• 所属期刊栏目: 农业资源与环境
• 页码范围: 1328-1335
• 页数: 7页
• 分类号: S152.7
• 语种: 中文
• DOI: 10.12357/cjea.20210895

摘要

宇宙线快中子土壤水分监测方法具有监测范围大、不受土壤盐碱程度影响、实时无损原位测量的特点，对旱涝预警、节水灌溉、生态环境保护及土壤生产力提升等具有重要意义。为明确宇宙线快中子土壤水分监测方法在低纬度高原的适宜性，本研究在中国南部开展了大范围烘干称重法测量，验证宇宙线快中子法准确性，以频域反射法做连续监测对比，分析土壤水分相关性，并结合雨量站观测数据，研究其对土壤水分连续变化的响应能力。试验结果表明，宇宙线快中子法与多点烘干称重法的线性拟合优度、均方根误差及绝对误差分别为0.898、0.013 cm3∙cm–3和0.027 cm3∙cm–3，说明宇宙线快中子法在低纬度高原能够准确测量区域土壤含水量。在较长时间序列上，宇宙线快中子法与频域反射法10 cm的土壤水分变化趋势完全一致，线性拟合优度为0.839; 在对降水响应的灵敏性上，降水量2 mm以上的降水过程，两种方法均有明显响应，降水量2 mm以下的降水过程，宇宙线快中子法要略优于频域反射法。在本试验中，宇宙线快中子土壤水分监测方法在低纬度高原区是适宜的，对土壤水分空间变异性不敏感，对百米级范围的平均土壤含水量的测量准确可信，测量性能满足当前土壤含水量观测要求，且能够提供实时土壤水分信息，有效提高中尺度土壤水分监测效率与精度，为相关土壤水分监测研究与应用提供参考，对低纬度高原土地资源开发利用、环境保护、粮食自给等具有重要意义。