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季节性冻土区沙地土壤水同位素特征及植被耗水过程分析
1
作者 郑策 赵欢龙 +4 位作者 耿百利 李明林 李恒 李浩迪 刘秀花 《农业工程学报》 北大核心 2026年第2期131-140,共10页
聚焦“土壤-植被-大气”系统生态-水文耦合过程展开研究,是应对季节性冻土区风沙滩地植被恢复、生态环境脆弱问题的迫切需要。该研究选取毛乌素沙地不同地下水埋深沙柳与沙蒿系统为研究对象,以原位监测及采样测试为基础,采用贝叶斯混合... 聚焦“土壤-植被-大气”系统生态-水文耦合过程展开研究,是应对季节性冻土区风沙滩地植被恢复、生态环境脆弱问题的迫切需要。该研究选取毛乌素沙地不同地下水埋深沙柳与沙蒿系统为研究对象,以原位监测及采样测试为基础,采用贝叶斯混合模型及随机森林等方法,深入探究冻融及非冻融期沙地植被系统同位素分布特征、变化规律、影响因素及指示意义。结果表明:受冻融作用影响,土壤水分与温度动态分布与转化过程呈现出显著的季节性变化趋势,浅层0~40 cm范围是土壤水热动态变化最活跃区域;土壤水同位素组成与降水和蒸发过程联系密切,且在冻结与融化时的同位素分馏特征差异显著,冻结时δ^(18)O 变化范围在-7.03‰~1.77‰,而融化时δ^(18)O 富集至-3.27‰~5.71‰;土壤含水率与温度是影响土壤水同位素变化的重要环境因子,对冻融期浅层土壤水同位素贡献度分别达32.6%与44.0%;受植被根系分布特征及地下水埋深影响,沙柳与沙蒿呈现出不同的耗水策略,在大埋深场地沙柳非冻融期依赖浅、中层土壤水,而冻融期吸水层位下移增大深层土壤水利用率,最高可达43.5%,沙蒿则主要利用浅、中层土壤水,其中浅层土壤水利用率最高可达68.1%。研究结果证实季节性冻融作用对于土壤水、热、同位素分布及植被吸水利用过程有显著影响,可为进一步揭示寒旱区水循环机制及制定适宜的脆弱生态区植被恢复方案提供依据。 展开更多
关键词 稳定同位素 土壤水热 植被水分利用 冻融作用 毛乌素沙地
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CLDAS土壤相对湿度产品在河南土壤水分监测的分区检验
2
作者 张弘 郭康军 姬兴杰 《中国农业气象》 2026年第2期169-179,F0002,共12页
为获取高精度、高时效、高分辨率的土壤相对湿度监测产品,基于2022-2024年3-11月中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)逐日土壤相对湿度产品、河南309个自动土壤水分观测站逐小时土壤相对湿度资料,采用相关系数、均方根误差和偏差作为评... 为获取高精度、高时效、高分辨率的土壤相对湿度监测产品,基于2022-2024年3-11月中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)逐日土壤相对湿度产品、河南309个自动土壤水分观测站逐小时土壤相对湿度资料,采用相关系数、均方根误差和偏差作为评估指标,从站点和区域月尺度,分区检验河南6个农业生产生态类型区0-10cm、0-20cm和0-50cm层CLDAS土壤相对湿度产品。采用回归订正方法构建3个层次CLDAS土壤相对湿度分区订正模型,通过对比订正前后的均方根误差和偏差,对分区订正模型进行检验评估。结果表明:2022-2024年3-11月河南CLDAS土壤相对湿度模拟值与观测值具有较好的一致性。站点尺度上,0-10cm和0-20cm层CLDAS模拟值与观测值较为接近,0-50cm层模拟值普遍小于观测值,各层次CLDAS模拟值与观测值的相关系数普遍大于0.50,均方根误差普遍小于30个百分点。区域尺度上,0-10cm层CLDAS模拟值与观测值相关系数在0.83~0.91,以豫西南、豫南最高;均方根误差在5.72~9.00个百分点,以豫东最小;偏差在-6.20~5.54个百分点,以豫东偏差绝对值最小。0-20cm层CLDAS模拟值与观测值相关系数在0.85~0.92,以豫东最高;均方根误差在4.13~9.07个百分点,以豫东最小;偏差在-6.36~4.74个百分点,以豫西偏差绝对值最小;0-50cm层CLDAS模拟值与观测值相关系数在0.80~0.91,以豫东最高;均方根误差在4.68~12.51个百分点,以豫北最小;偏差在-11.05~1.39个百分点,以豫北偏差绝对值最小。区域月尺度上,CLDAS模拟值与观测值整体月相关性较好,大部区域5-10月相关系数超过0.70;均方根误差普遍小于15个百分点,豫西和豫东各个层次均方根误差均较小。经分区订正后,CLDAS模拟值与观测值的均方根误差降至3.47~7.25个百分点,下降幅度在0.04~7.20个百分点,偏差降至-0.04~0.02个百分点,下降幅度在0.45~11.42个百分点,且豫北、豫东和豫中南订正模型泛化能力较好。综合来看,CLDAS土壤相对湿度产品在豫北、豫西和豫东模拟精度较高,时间上在5-10月模拟精度较高,分区订正后进一步提高了CLDAS土壤相对湿度的模拟精度,可为农业旱涝监测评估和预报预警提供重要支撑。 展开更多
关键词 CLDAS 土壤相对湿度 自动土壤水分观测站 农业生产生态类型区 精度评估 时空对比
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微塑料丰度与施氮量对土壤水氮运移特性的影响研究
3
作者 蒋耿民 张航 +2 位作者 徐俊 郝家厚 鲁菁 《南阳师范学院学报》 2026年第1期34-41,共8页
为探究微塑料丰度与施氮量对土壤水氮运移特性的影响,开展了室内一维土柱模拟实验,研究了2种聚乙烯微塑料丰度(低丰度0.3%,A;高丰度0.6%,B)、2种施氮量(300、600 mg/L)、2种不施氮处理及对照组共计7种处理对土壤入渗湿润锋、累积入渗量... 为探究微塑料丰度与施氮量对土壤水氮运移特性的影响,开展了室内一维土柱模拟实验,研究了2种聚乙烯微塑料丰度(低丰度0.3%,A;高丰度0.6%,B)、2种施氮量(300、600 mg/L)、2种不施氮处理及对照组共计7种处理对土壤入渗湿润锋、累积入渗量及硝态氮含量的影响,同时监测土壤剖面含水率,并拟合了湿润锋推进模型和2种主要入渗模型。结果表明:在不施氮的条件下,高微塑料丰度促进了土壤水分入渗,而低微塑料丰度减缓了土壤水分入渗;高施氮量条件下整体促进了土壤水分入渗,低微塑料丰度的入渗能力优于高微塑料丰度,而高微塑料丰度表现出更强的氮素保留能力;低施氮量条件下整体抑制入渗,低微塑料丰度对入渗的抑制作用大于高丰度,但其氮素保留能力优于高丰度;各处理湿润锋运移距离与时间的关系遵循幂函数变化,Kostiakov和Philip模型都能较好地模拟不同微塑料丰度与施氮量下的累积入渗量。 展开更多
关键词 微塑料 土壤水分入渗 硝态氮
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覆沙厚度对黄土坡面降雨入渗的影响及模拟
4
作者 甄贇哲 王添 +6 位作者 李占斌 吕建业 李鹏 张晓明 吴亨 柯刚刚 郭兴月 《中国水土保持科学》 北大核心 2026年第1期198-206,共9页
【目的】沙-土二元结构地貌是黄土高原风水复合侵蚀区多动力复合作用下形成的特殊地貌,具有独特的侵蚀方式。现有研究多聚焦其产流产沙过程,对覆沙厚度影响坡面入渗过程及其适宜入渗模型尚不明确。本研究旨在探究不同覆沙厚度对黄土坡... 【目的】沙-土二元结构地貌是黄土高原风水复合侵蚀区多动力复合作用下形成的特殊地貌,具有独特的侵蚀方式。现有研究多聚焦其产流产沙过程,对覆沙厚度影响坡面入渗过程及其适宜入渗模型尚不明确。本研究旨在探究不同覆沙厚度对黄土坡面入渗过程的影响,评价常用入渗模型的适用性。【方法】本研究基于室内模拟降雨试验,设置不同的覆沙厚度处理,观测坡面入渗指标,评价常用土壤入渗模型的适用性。【结果】1)覆沙处理显著延长坡面初始产流时刻,湿润锋运移速率随覆沙厚度的增加呈增大趋势。2)覆沙处理增大土壤入渗速率,缩短坡面土壤达到稳定入渗的时间。3)Kostiakov模型对沙-土二元结构下的入渗过程模拟适用性最佳,其次为蒋定生模型和Philip模型。【结论】综上,覆沙层的存在显著影响土壤入渗能力,且随覆沙厚度的增加呈现不同的规律。本研究明确其影响机制及模型效果,可为黄土高原风水复合侵蚀区有效治理提供科学参考。 展开更多
关键词 沙-土二元结构 土壤入渗特性 入渗模型 模拟降雨试验 风水复合侵蚀区
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土壤大孔隙流研究进展与展望
5
作者 陈力 顾迎春 +3 位作者 杨柳 吕博 陈俊奇 于志国 《农业环境科学学报》 北大核心 2026年第1期23-32,共10页
大孔隙流在水分入渗过程中绕过大部分介质,快速迁移至深层剖面或地下水,研究这一普遍存在的现象及其机制对揭示土壤水分和溶质运移规律至关重要,在水资源、土壤环境和生态系统等领域具有重要应用价值。目前,大孔隙流的实验模拟、理论研... 大孔隙流在水分入渗过程中绕过大部分介质,快速迁移至深层剖面或地下水,研究这一普遍存在的现象及其机制对揭示土壤水分和溶质运移规律至关重要,在水资源、土壤环境和生态系统等领域具有重要应用价值。目前,大孔隙流的实验模拟、理论研究和模型构建已取得一定进展,但理论框架和实验方法仍需完善。本文系统阐述了大孔隙及大孔隙流的成因、定义、表征方法及其对土壤水分与溶质输移的影响,回顾了相关理论和模拟方法的历史和近期发展,总结了室内与田间实验以及观测技术,并探讨了包含大孔隙效应的模型模拟效果,以期为深入研究提供参考。 展开更多
关键词 土壤水 土壤大孔隙 大孔隙流 人造大孔隙实验
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沙地土壤水分对降水事件的时空响应差异
6
作者 贾瑞庭 袁立敏 +2 位作者 杨制国 黄海广 胡小龙 《水土保持研究》 北大核心 2026年第2期170-177,共8页
[目的]揭示不同固定程度沙地土壤水分对降水事件的响应机制,阐明其水分入渗与滞后效应的动态规律,为浑善达克沙地生态系统的精准恢复与水资源可持续管理提供科学依据。[方法]利用2016—2021年内蒙古多伦浑善达克沙地生态系统国家定位观... [目的]揭示不同固定程度沙地土壤水分对降水事件的响应机制,阐明其水分入渗与滞后效应的动态规律,为浑善达克沙地生态系统的精准恢复与水资源可持续管理提供科学依据。[方法]利用2016—2021年内蒙古多伦浑善达克沙地生态系统国家定位观测研究站监测数据,系统采集了降水量、降水历时以及不同深度土层土壤含水量等关键指标。采用时间序列分析与统计比较方法,重点解析了不同级别降水事件下各沙地类型土壤水分的入渗过程、时空变化特征及其滞后响应规律。[结果](1)2016—2021年观测期内半固定沙地累计降水量1049.40 mm,Ⅰ,Ⅱ级降水事件占总降水事件67.83%,降水量占总降水量的23.84%;流动沙地、固定沙地累计降水量2135.13 mm,Ⅰ,Ⅱ级降水事件占总降水事件63.40%,降水量占总降水量的11.37%。均呈现出为Ⅰ,Ⅱ级降水为主,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级降水的频率较低。(2)观测期内枯水年为2020年,其流动沙地和固定沙地降水量为276.52 mm,半固定沙地降水量为130.60 mm。年内降水量均表现为单峰形态,流动沙地、固定沙地降水量峰值时间为6月(180.61 mm),半固定沙地降水量峰值时间为7月(54.00 mm)。年际间土壤平均含水量均表现为流动沙地<半固定沙地<固定沙地。(3)Ⅰ,Ⅱ级降水事件未引起土壤下渗速率变化;Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级降水事件土壤下渗速率均随着降水级别的增加呈增加趋势,随着土层深度的增加呈增加趋势。流动沙地土壤下渗速率为0.14~7.8 cm/h,半固定沙地土壤下渗速率为0.30~18.35 cm/h,固定沙地土壤下渗速率为0.26~11.64 cm/h。不同沙地类型土壤含水量对降水的响应均表现为先急剧增加后缓慢降低趋势,流动沙地20,40,60 cm土层土壤峰值含水量响应时间分别为14,42,86 h;半固定沙地为8,12,120 h;固定沙地为22,28,88 h。[结论]浑善达克沙地土壤水分对降水的响应受沙地类型与降水级别共同调控,仅Ⅲ级以上降水可显著影响土壤下渗,土壤持水性随沙地固定度增加而增强,但水分响应速度减慢。 展开更多
关键词 土壤水分 降水 脉动响应 浑善达克
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科尔沁沙地典型乔灌植被的深层渗漏与土壤水分补给特征
7
作者 于涛 何亮 +7 位作者 杨文斌 程一本 冯伟 齐容镰 刘国华 宁岩岩 于远远 李卫 《林业科学》 北大核心 2026年第1期83-94,共12页
【目的】探究科尔沁沙地典型固沙植被小叶锦鸡儿灌丛和新疆杨乔木林在不同水文年对深层渗漏水量和土壤水分的影响,为“三北”工程建设及科尔沁、浑善达克沙地歼灭战的林草生态用水管理提供理论指导。【方法】在2022年(湿润年)和2023年(... 【目的】探究科尔沁沙地典型固沙植被小叶锦鸡儿灌丛和新疆杨乔木林在不同水文年对深层渗漏水量和土壤水分的影响,为“三北”工程建设及科尔沁、浑善达克沙地歼灭战的林草生态用水管理提供理论指导。【方法】在2022年(湿润年)和2023年(干旱年)生长季(4—10月),对科尔沁沙地分布的典型乔灌固沙植被和流动沙地,使用自主研发的深层渗漏水量记录仪(YWB-01)实时定量监测深层渗漏水量,比较不同水文年乔灌固沙植被深层渗漏水量在日、月尺度上的差异;监测固沙植被0~200 cm土层的土壤水分变化,明晰湿润年和干旱年固沙植被在浅层(0~40 cm)、中层(40~120 cm)和深层(120~200 cm)土壤相对可提取水分的变化。基于水量平衡,探究固沙植被水分补充能力的差异。【结果】1)在各水文年,各土层的相对可提取水分在流动沙地均显著高于植被覆盖样地(P<0.05),浅层土壤在灌丛与乔木林样地之间无显著差异,中层和深层土壤为灌丛样地显著高于乔木林样地(P<0.05)。2)不同水文年的深层渗漏水量变化特征在不同样地间表现相似,渗漏量均表现为流动沙地>灌丛>乔木林,湿润年的深层渗漏水量高于干旱年。在日尺度,不同水文年的流动沙地深层渗漏水量在至少73.86%的天数高于灌丛样地,在月尺度的比例更高。流动沙地和灌丛样地的深层渗漏水量在整个研究时段均高于乔木林样地。3)乔灌固沙植被在湿润年份的蒸散量高于干旱年份。灌丛样地能够补给土壤水分,而乔木林样地导致土壤水分亏缺。【结论】在不同水文年,相比流动沙地,固沙植被样地在日、月尺度上均减少深层渗漏水量,其中乔木林固定沙地减少得更显著。在整个土层内,固沙植被的相对可提取水分显著低于流动沙地,乔木林样地消耗更多的中层和深层土壤水分,导致土壤水分明显亏缺。 展开更多
关键词 科尔沁沙地 固沙植被 深层渗漏水量 土壤水分 沙区生态修复
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岷江上游林树下线及其生态交错带土壤水分对林树下线下移的响应
8
作者 王思缘 叶帆 +2 位作者 赵丽 李富程 吴莉娟 《水土保持研究》 北大核心 2026年第1期427-434,共8页
[目的]阐明林树下线的控制土壤水分含量及其环境影响因素,为岷江上游林树下线区域植被恢复与生态保护提供科学依据。[方法]采用野外定位试验与室内试验相结合的方法,选取岷江上游杂谷脑河流域具有代表性的三寨村林树下线及其生态交错带... [目的]阐明林树下线的控制土壤水分含量及其环境影响因素,为岷江上游林树下线区域植被恢复与生态保护提供科学依据。[方法]采用野外定位试验与室内试验相结合的方法,选取岷江上游杂谷脑河流域具有代表性的三寨村林树下线及其生态交错带为研究区域,研究土壤水分含量、土壤物理性质及其相互作用关系。[结果](1)林树下线生态交错带总毛管孔隙度和毛管孔隙度随海拔升高而增大,非毛管孔隙度随海拔升高而减小,林树下线区域呈现相反的变化趋势;孔隙度表层土显著高于深层土(p<0.05)。(2)林树下线及其生态交错带土壤持水性能均随海拔梯度升高而增大,但随着土层深度的增加而降低。(3)林树下线及生态交错带土壤水分范围分别为18%~24%和14%~16%,土壤水分含量随土层深度的增加而显著递减,森林土壤水分含量大于灌丛土壤水分含量,受到植被、地形等因素的影响,林树下线及生态交错带土壤水分含量随海拔高度变化呈现相反趋势。(4)通过主成分和相关性分析,土壤水分与植被生长受到土壤孔隙度和持水量的显著影响。[结论]林树下线土壤水分含量受孔隙度、持水量及植被、地形共同影响,植被恢复中应利用立地条件与造林类型优势,将土壤水分控制在18%以上并从高海拔向交错带逐步推进。 展开更多
关键词 生态恢复 土壤水分 毛细孔隙 林树下线
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宁南黄土高原退耕还林(草)区包气带土壤水分运移特征及对降水的响应 被引量：1
9
作者 马玉学 杨凡 +4 位作者 公亮 杨丽虎 吉卫波 孙变变 张晓东 《灌溉排水学报》 2026年第1期35-44,共10页
【目的】研究退耕还林(草)条件下包气带土壤水变化特征及其对降水的响应。【方法】以宁南黄土丘陵地区退耕还林(草)条件下自然撂荒后的典型草地和未撂荒的农田为研究对象,基于2023年4—10月降水量与土壤含水率观测数据,分析包气带土壤... 【目的】研究退耕还林(草)条件下包气带土壤水变化特征及其对降水的响应。【方法】以宁南黄土丘陵地区退耕还林(草)条件下自然撂荒后的典型草地和未撂荒的农田为研究对象,基于2023年4—10月降水量与土壤含水率观测数据,分析包气带土壤水分运移特征及其对降水的响应。【结果】小雨事件对土壤补给的主要作用层在0~10 cm。而中雨事件对土壤补给的主要作用层在0~30 cm,中雨条件下农田与草地土壤水文特征均仅在10、30cm产生了波动。农田和草地对降水事件的响应时间和响应程度均存在明显差异,农田土壤平均含水率最大值出现在0~30 cm土层,而草地出现在0~10 cm,降水对包气带土壤水的补给作用随着土层深度的增加而减弱。根据水量平衡分析可知,草地的蒸散发量(ET)远低于农田,但其深层渗漏量高于农田,退耕还林(草)有助于土壤深层包气带土壤水的入渗补给。【结论】本研究解释了宁南山区生态系统水分运动规律,为半干旱区生态脆弱地带生态环境建设规划提供了参考依据。 展开更多
关键词 退耕还林(草) 土壤水运移 土壤水势 土壤水量平衡
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基于遥感土壤湿度数据的分布式水文模型参数联合率定方法
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作者 李致家 邓帆 +1 位作者 张汉辰 李安琪 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期1-7,共7页
为探究在半干旱小流域引入遥感土壤湿度数据辅助分布式水文模型参数率定的可行性,提出了融合硬数据(流量)与软数据(遥感土壤湿度)的参数联合率定方法。该方法将CLDAS卫星遥感土壤湿度数据应用于Grid-Multi-GA模型中,采用多目标优化框架... 为探究在半干旱小流域引入遥感土壤湿度数据辅助分布式水文模型参数率定的可行性,提出了融合硬数据(流量)与软数据(遥感土壤湿度)的参数联合率定方法。该方法将CLDAS卫星遥感土壤湿度数据应用于Grid-Multi-GA模型中,采用多目标优化框架,以流量模拟的纳什效率系数和土壤湿度时空分布的Spearman相关系数作为双评价指标,通过系统调整权重实现两类指标的动态权衡,最终确定最优权重及其对应的产流和汇流参数组合,同时通过设置参数未率定、仅用流量率定、流量与土壤湿度联合率定3种情景,验证联合率定方法的可行性。宁夏原州流域的实例验证结果表明:流量与土壤湿度联合率定的Grid-Multi-GA模型在小流域中的洪水模拟中,纳什效率系数大于0.7,Spearman相关系数为0.84,明显优于未率定和仅用流量率定的Grid-Multi-GA模型。 展开更多
关键词 半干旱地区 Grid-Multi-GA模型 参数率定 径流模拟 遥感土壤湿度 原州流域
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黄土丘陵区草地不同降水条件下土壤水分特征及其入渗数值模拟
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作者 闫朋刚 焦峰 徐婷 《中国水土保持科学》 北大核心 2026年第1期137-148,共12页
【目的】降水是黄土丘陵区土壤水的主要补给来源,其丰缺直接调控土壤水分储量与植被生长发育。通过系统分析黄土丘陵区降雨入渗特征,阐明降水—入渗—土壤水的关联规律,通过优化降雨入渗过程、提升土壤水分补给效能,支撑区域植被恢复与... 【目的】降水是黄土丘陵区土壤水的主要补给来源,其丰缺直接调控土壤水分储量与植被生长发育。通过系统分析黄土丘陵区降雨入渗特征,阐明降水—入渗—土壤水的关联规律,通过优化降雨入渗过程、提升土壤水分补给效能,支撑区域植被恢复与生态改善,为该区域雨水资源精细化利用、生态修复模式优化提供理论依据。【方法】选择在野外自然条件下,退耕草地作为试验样地,采用遮雨棚装置模拟不同降水变化,按照研究区降水年型和黄土丘陵区干旱划分标准设置7个降水处理(增雨60%、增雨40%、增雨20%、自然降雨量、减雨20%、减雨40%、减雨60%)。采用TDR进行植被覆盖下土壤含水量原位定点监测,同时利用HYDRUS模拟验证自然降雨全过程条件下土壤水分入渗过程。【结果】1)10~20 cm土层,增雨处理平均土壤含水量增幅(31.39%)小于自然降雨量(50.17%),减雨处理平均土壤含水量增幅(83.11%)远远大于自然降雨量;20~80 cm土层含水量表现为随深度增加呈现先增后减变化趋势,100 cm深度后变化趋势则逐渐减缓;2)增雨40%、增雨60%、减雨20%处理,对该区土壤含水量增加影响显著;3)0~90 cm土层增雨处理和减雨处理土壤含水量与降雨量均呈显著正相关(P<0.05),90~180 cm土层土壤含水量与降雨量无明显相关性(P<0.05);4)不同降水处理在次降雨条件下土壤含水量模拟值与实测值随时间变化趋势基本一致,均在雨后迅速增加再逐渐减少,均方根误差(RMSE)、纳什效率系数(NSE)及相关系数(R)模型检验也显示整体模拟结果有较高的准确性。【结论】本研究结果可为黄土丘陵区植被恢复和水土保持工作提供理论支持与建议。 展开更多
关键词 草地 降水变化 入渗 HYDRUS模型 数值模拟 黄土丘陵区
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不同影响因素下盐结皮蒸发阻力定量模拟研究
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作者 李佳琳 李新虎 +4 位作者 王弘超 崔萌萌 郭语博 靳浩东 任萧萧 《干旱区地理》 北大核心 2026年第1期80-93,共14页
盐结皮是干旱区典型的地表结构,显著影响土壤-大气界面水分传输过程。盐结皮蒸发阻力是土壤水分蒸发过程中的一个关键控制参数,然而,目前关于不同影响因素下盐结皮蒸发阻力的定量分析仍不明确。为此,通过模拟试验与理论分析方法,动态监... 盐结皮是干旱区典型的地表结构,显著影响土壤-大气界面水分传输过程。盐结皮蒸发阻力是土壤水分蒸发过程中的一个关键控制参数,然而,目前关于不同影响因素下盐结皮蒸发阻力的定量分析仍不明确。为此,通过模拟试验与理论分析方法,动态监测及分析土壤粒径(细砂:0.10~0.25 mm;粗砂:0.50~0.85 mm)、辐射(200 W·m^(-2)、500 W·m^(-2)和800 W·m^(-2))、盐分浓度(5.0%和17.5%NaCl)、风速(3.5 m·s^(-1)和8.0 m·s^(-1))、水力学联系(逐渐干燥和供水)以及演化时间等因素影响下的盐结皮形成及蒸发阻力变化过程。基于沙普利加性解释(SHAP)方法,量化了各因素的贡献并对其重要性进行了排序。结果表明:(1)盐结皮蒸发阻力随着演化时间的推移呈现出持续增长趋势。在试验结束时,DL3(5.0%NaCl、逐渐干燥、800 W·m^(-2)辐射,细砂)处理下盐结皮蒸发阻力最大,达9.39×10^(4)s·m^(-1);而在WH2(5.0%NaCl、供水、8.0 m·s^(-1)风速,细砂)处理下则最小,为293.08 s·m^(-1)。(2)各影响因素对盐结皮蒸发阻力的贡献排序为:水力学联系>辐射>演化时间>土壤粒径>盐分浓度>风速。其中,辐射对盐结皮蒸发阻力具有正向影响,土壤粒径对盐结皮蒸发阻力具有负向影响。研究结果将为盐结皮蒸发阻力的定量描述提供理论支持。 展开更多
关键词 盐结皮 蒸发阻力 影响因素 SHAP方法
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宇宙线快中子法在典型绿洲农田土壤水分监测的适用性
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作者 吴苏 吴东丽 +3 位作者 王中金 阙艳红 赵杰 刘志浩 《中国农业气象》 2026年第1期48-62,共15页
宇宙线快中子法是可实现百米尺度土壤水分探测的新技术,填补了传统点探测与遥感探测的尺度空缺。本研究基于2020年5−11月中国气象局乌兰乌苏农业气象试验站的宇宙线快中子法仪器原位测量数据、单点烘干称重法测定数据、频域反射(Frequen... 宇宙线快中子法是可实现百米尺度土壤水分探测的新技术,填补了传统点探测与遥感探测的尺度空缺。本研究基于2020年5−11月中国气象局乌兰乌苏农业气象试验站的宇宙线快中子法仪器原位测量数据、单点烘干称重法测定数据、频域反射(Frequency domain reflectometry,FDR)测量数据以及分布式烘干称重法测定数据,研究在典型绿洲农田区域土壤水分测量中宇宙线快中子法的适用性,重点探讨基于N_(0)参数法获得的宇宙线快中子法区域土壤含水量与单点烘干称重法、FDR法、分布式烘干称重法土壤含水量的关系,对比分析3种方法对降水事件的敏感性并进行验证,为典型绿洲农田生态系统区域尺度土壤水分观测提供依据。结果表明:宇宙线快中子法土壤含水量与单点烘干称重法测定土壤含水量相关性较好,尤其是可反映试验区土壤表层(0−30cm)水分变化特征,相关系数最高达到0.66;受FDR传感器安装深度影响,宇宙线快中子法对降水事件的敏感性优于FDR法。宇宙线快中子法土壤含水量与FDR法土壤含水量的多层平均值呈显著线性关系,0−30cm土壤含水量决定系数R^(2)为0.57,均方根误差为0.018cm^(3)·cm^(-3);与分布式烘干称重法0−5cm、0−10cm、0−20cm、0−35cm土壤含水量决定系数R^(2)分别为0.61、0.61、0.52和0.30,均方根误差分别为0.015cm^(3)·cm^(-3)、0.010cm^(3)·cm^(-3)、0.011cm^(3)·cm^(-3)和0.017cm^(3)·cm^(-3)。绿洲农田生态系统中,相较于单点烘干称重法、FDR法和分布式烘干称重法,宇宙线快中子法能更准确地反映区域尺度土壤含水量的时空变化规律,且对小降水事件或慢降水事件的反应更灵敏;宇宙线快中子法能够对土壤表层平均水分实现更准确测量。 展开更多
关键词 宇宙线快中子法 土壤水分 烘干称重法 频域反射法
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基于高标准农田小气候要素的冬小麦土壤相对湿度模拟模型
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作者 谢家旭 成林 +1 位作者 刘志雄 董宛麟 《中国农业气象》 2026年第1期73-82,共10页
利用2021−2023年冬小麦生长期(10月−翌年5月)高标准农田小气候监测数据,在分析土壤水分对农田小气候要素响应滞后性的基础上,引入Optuna框架的超参数优化方法建立随机森林(Random forest,RF)、BP神经网络(BP neural network,BPNN)和支... 利用2021−2023年冬小麦生长期(10月−翌年5月)高标准农田小气候监测数据,在分析土壤水分对农田小气候要素响应滞后性的基础上,引入Optuna框架的超参数优化方法建立随机森林(Random forest,RF)、BP神经网络(BP neural network,BPNN)和支持向量机回归(Support vector regression,SVR)3种机器学习模型,预估3d、5d和10d共3个预见期5个土层深度(10cm、20cm、30cm、40cm和50cm)的土壤相对湿度,以期为高标准农田土壤水分预估提供参考。结果表明:(1)冬小麦生长期内,河南省高标准农田5个土层深度土壤相对湿度呈波动下降趋势,播种−出苗期5个土层的土壤相对湿度的时段平均值最大(90.4%),抽穗−成熟期最小(73.9%)。(2)河南省高标准农田土壤相对湿度对不同小气候要素响应时间与强弱不一致。其中,对10cm、20cm和50cm处地温响应最慢但最强,响应时间集中在5~10d,相关系数为0.32~0.57;对空气相对湿度的响应最快但最弱,响应时间集中在1~3d,相关系数小于0.20。随着土层深度增加,土壤相对湿度与降水量、日平均气温和日最高气温相关关系呈递减趋势,与日最大风速、3个土层深处地温(10cm、20cm和50cm)相关关系则逐渐增加。(3)不同预见期下5个土深处土壤相对湿度的模拟模型中,RF模型精度最高,决定系数(R^(2))为0.87~0.98,均方根误差(RMSE)为0.02~0.05,平均绝对误差(MAE)为0.01~0.03;SVR模型次之(R^(2)为0.77~0.97,RMSE为0.03~0.07,MAE为0.02~0.04);BPNN模型精度较低(R^(2)为0.60~0.97,RMSE为0.04~0.07,MAE为0.01~0.06)。综合评价RF模型更适合高标准农田土壤墒情短期预测,可为河南高标准农田精准水分管理提供技术支撑。 展开更多
关键词 高标准农田 小气候要素 机器学习 土壤相对湿度
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高标准农田冬小麦季土壤水分特征及其对降水事件的响应
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作者 申露婷 田宏伟 黄怡陶 《中国农业气象》 2026年第2期191-201,共11页
基于河南省高标准农田37个站点2020-2023年土壤水分资料、气象资料以及土壤质地数据,分析河南地区冬小麦返青-收获期8个土层(10-100cm)土壤重量含水率、土壤贮水特征,以及不同土壤质地下冬小麦季土壤水分对降水事件的响应,以期为高标准... 基于河南省高标准农田37个站点2020-2023年土壤水分资料、气象资料以及土壤质地数据,分析河南地区冬小麦返青-收获期8个土层(10-100cm)土壤重量含水率、土壤贮水特征,以及不同土壤质地下冬小麦季土壤水分对降水事件的响应,以期为高标准农田水资源科学利用、合理制定调控措施提供参考。结果表明:(1)2020-2023年河南省高标准农田冬小麦返青-成熟期土壤重量含水率在10-60cm土层随土壤深度增加而增加,在10-50cm土层随生育阶段的推进而逐渐减少,其中10cm土壤重量含水率减少幅度最大,为3.5个百分点。(2)2020-2023年河南省高标准农田冬小麦返青-成熟期降水距平百分率为正值时,各层土壤多为贮水增量,降水距平百分率为负值时,各层土壤多为贮水减量。(3)研究期内3种质地的土壤重量含水率呈黏土(17.7%~23.8%)>壤土(16.4%~20.9%)>砂土(10.3%~16.2%),变异系数呈砂土(0.32~0.53)>壤土(0.25~0.38)>黏土(0.22~0.34),砂土的土壤重量含水率波动最大,黏土波动最小,3种质地含水率在10cm深度波动较为剧烈。(4)3种质地类型土壤重量含水率在垂直方向上对降水事件的响应程度随土层深度的增加而减小,水分可渗透的土层深度随着降水强度的增加而加深。壤土和黏土对降水事件的滞后响应较砂土更明显,暴雨等级下砂壤重量含水率升幅在降水当天达到峰值,第5天基本下降至降水前1d的水平,而壤土和黏土的升幅峰值出现在降水事件第2-5天,7d内无法恢复至降水前水平。整体来说砂土对降水事件响应快但持水时间短,保水能力较差;黏土对降水响应滞后但持水久,保水性能好。 展开更多
关键词 高标准农田 土壤重量含水率 土壤质地 降水等级
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深层土壤水分估算模型的改进与验证
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作者 谷鹏程 李睿 +2 位作者 栾清华 张雷 张晓立 《河南科学》 2026年第1期163-174,共12页
土壤水分是农田水分循环的重要变量,快速、精确地获取区域土壤水分对监测农业干旱的发生和发展、作物生长状况等具有非常重要的意义。以河北省永年区冬小麦种植区为研究区域,进行了冬小麦关键生长期间现场的土壤水分监测试验,协同Sentin... 土壤水分是农田水分循环的重要变量,快速、精确地获取区域土壤水分对监测农业干旱的发生和发展、作物生长状况等具有非常重要的意义。以河北省永年区冬小麦种植区为研究区域,进行了冬小麦关键生长期间现场的土壤水分监测试验,协同Sentinel-1A SAR数据和Landsat 8 OLI数据开展了研究区表层土壤水分的反演。同时根据土壤水分在不同土层的变化特性,结合土壤水分变化曲线拐点,改进了原有的单一通用的深层土壤水分估算模型,构建了更为精确的分段式的面尺度深层土壤水分估算模型,提出了一种可通过遥感数据快速高效进行区域大面积深层土壤水分估算的方法。结果表明,与单一通用的深层土壤水分估算模型相比,通过所建立的分段式面尺度深层土壤水分估算模型得到的土壤体积含水率估算值与实测值之间的相关性明显增加,说明所建立模型的估算精度明显提升;采用所提方法可快速高效获取区域大面积深层土壤水分,该方法首先结合多源遥感数据,通过建立的表层土壤水分反演模型反演出区域表层土壤水分,然后采用所建立的面尺度分段式土壤水分估算模型对深层土壤水分进行估算。研究结果不仅可为当地水资源调度、灌溉管理等工作提供数据支撑,还可为利用遥感数据快速高效反演区域大面积的深层土壤水分提供参考。 展开更多
关键词 多源遥感数据协同 土壤水分反演 土壤墒情试验 深层土壤水分估算模型
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考虑土壤结构和吸附力作用下的土壤水分运移模拟
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作者 王云权 陈思源 齐鹏飞 《地质科技通报》 北大核心 2026年第1期272-278,共7页
传统土壤水力模型基于毛细理论,对土壤结构(大孔隙)和土壤吸附作用的表征较差,不能准确刻画近饱和以及土壤含水量较低情形下的土壤水力特征,因而不能准确模拟土壤水分运移特征。为了对比不同土壤水力特征模型的表现,基于FLUXNET数据库7... 传统土壤水力模型基于毛细理论,对土壤结构(大孔隙)和土壤吸附作用的表征较差,不能准确刻画近饱和以及土壤含水量较低情形下的土壤水力特征,因而不能准确模拟土壤水分运移特征。为了对比不同土壤水力特征模型的表现,基于FLUXNET数据库7个站点土壤含水量的连续实测数据,分别使用考虑土壤结构、吸附力以及毛细作用的FXW-M3模型和仅考虑毛细力的VGM模型,通过改进的HYDRUS-1D软件对站点实测土壤含水量数据进行模拟分析。结果表明考虑土壤结构和吸附力影响的FXW-M3模型显著提高了土壤水分运移模拟的精度。7个站点FXW-M3模型的均方根误差RMSE的平均值为0.0048 cm3/cm3,低于VGM模型的0.0113 cm3/cm3;相关系数R的平均值为0.80,高于VGM模型的0.75。模拟结果表明土壤结构和干吸附力对土壤水分运移有着显著影响。 展开更多
关键词 土壤结构 吸附力 土壤水分运移 FXW-M3模型 VGM模型 HYDRUS-1D软件
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干旱区铁路典型下垫面防沙植物生长动态与水分利用特征
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作者 彭晓川 祁延录 马新民 《水土保持通报》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
[目的]揭示干旱区铁路沿线不同下垫面类型(沙漠与戈壁)对植被生长特征、水分动态过程及生态适应机制的影响,为铁路生态带植被配置与水资源管理提供科学依据。[方法]依托和若铁路沿线典型监测样地(DK48,DK258,DK553),开展2023年4—10月... [目的]揭示干旱区铁路沿线不同下垫面类型(沙漠与戈壁)对植被生长特征、水分动态过程及生态适应机制的影响,为铁路生态带植被配置与水资源管理提供科学依据。[方法]依托和若铁路沿线典型监测样地(DK48,DK258,DK553),开展2023年4—10月的连续监测,采集植被株高、地径、密度、活体所占比例、茎流速率及土壤水分等关键指标数据,采用回归分析与多元统计方法探讨植被形态与水分因子之间的定量关系。[结果]沙漠区(DK258)植被在株高(最高192.85 cm)、地径(36.36 mm)、活体比例(0.965)等方面显著高于戈壁区(DK48,DK553),表现出更强的水分获取能力和生态适应性。茎流监测显示,梭梭对春季降水响应迅速(4—6月高峰,速率达5.61×10^(-4) g/s),沙枣茎流在夏末显著上升。胡杨年需水量(17.5 kg)高于梭梭(0.24 kg)和沙枣(0.44 kg)。土壤水分分析表明,沙漠区虽渗透性强但保水性差,戈壁区蒸散强烈、入渗受限,均形成不利于植被恢复的水分环境。回归模型表明,梭梭株高随时间呈二次增长(R^(2)=0.97),冠幅呈指数扩展(R^(2)=0.82),水分因子[降水(P),土壤水分(M)]为主要驱动因素。[结论]不同下垫面显著影响植被形态结构与水分适应策略,沙漠区适宜发展根系发达型物种,戈壁区需结合节水措施提升保水效能。建议在生态修复工程中实施功能分区与分层配置策略,科学选择植物种类并优化灌溉制度,以构建高效、稳定、可持续的干旱铁路生态防护体系。 展开更多
关键词 防沙植物 下垫面 蒸渗量 茎流 植被形态
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荒漠光伏电站人工植被恢复对土壤有机碳组分的影响
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作者 翟波 党晓宏 +2 位作者 刘湘杰 暴向平 樊才睿 《中国农业大学学报》 北大核心 2026年第1期180-192,共13页
为厘清荒漠地区光伏电站人工植被恢复对土壤有机碳系统所产生的影响和扰动机理,以库布齐沙漠光伏电站为研究区域。采用野外观测法对光伏阵列内不同位置(光伏板前、板间、板后)的杂花苜蓿和糜子种群特征(盖度、密度、高度、生物量)进行量... 为厘清荒漠地区光伏电站人工植被恢复对土壤有机碳系统所产生的影响和扰动机理,以库布齐沙漠光伏电站为研究区域。采用野外观测法对光伏阵列内不同位置(光伏板前、板间、板后)的杂花苜蓿和糜子种群特征(盖度、密度、高度、生物量)进行量化,对植被调查样点及板下和对照处的不同土层土壤含水量体积浓度和有机碳组分(有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、热水溶性有机碳、水溶解性有机碳、微生物量碳)进行室内测定,并通过相关性分析和通径分析得出土壤水分环境和种群特征对土壤有机碳组分再分配的贡献率。结果表明:1)光伏阵列内不同位置的杂花苜蓿和糜子的种群特征产生显著差异。板间与板前的各指标均具有显著性差异(P<0.05),板间杂花苜蓿生物量较板前和板后分别增加了154.20%和79.77%。2)土壤有机碳组分对光伏阵列内不同位置的反馈呈现出一定规律性,各位置表层土壤有机碳组分含量整体大于深层土壤。板间0—5 cm土层有机碳含量相比板前、板后、板下和CK分别增加了24.30%、44.74%、59.15%和35.37%。深层土壤有机碳组分在板间和板后2个位置含量较高,其中板间土壤有机碳组分含量最高。3)光伏阵列内板间和板后的土壤含水量体积浓度相比其他位置优势明显。土壤含水量体积浓度的变化对土壤有机碳组分产生了促进作用,其与土壤微生物量碳的相关系数为0.928。4)土壤有机碳和人工植被种群特征的通径分析结果表明,糜子的密度和杂花苜蓿的高度是影响板前土壤有机碳的关键因素;糜子生物量是影响板间土壤有机碳的重要因子;杂花苜蓿的生物量对板后土壤有机碳含量增加的贡献率最高。综上,光伏阵列通过对杂花苜蓿+糜子人工植被生长进行调控,促进了板间和板后的种群生物量,提升了土壤含水量的同时显著增加了电站内土壤有机碳组分含量。 展开更多
关键词 荒漠光伏电站 植被恢复 土壤有机碳组分 土壤含水量体积浓度 通径分析
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采动地裂缝对土壤水分入渗能力的影响研究
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作者 高英慧 王朋飞 +2 位作者 燕鹏赟 刘定伟 马宇超 《中国煤炭》 北大核心 2026年第1期148-161,共14页
煤炭开采改变土壤水分的分布和运移。为研究裂缝尺度和发育对周围土壤水分入渗和含水率的影响,通过原位入渗实验和对土壤理化性质的测定,并对土壤渗透模型进行评价,得出水分入渗过程的影响特征。结果表明,裂缝对其周围土壤水分的渗透有... 煤炭开采改变土壤水分的分布和运移。为研究裂缝尺度和发育对周围土壤水分入渗和含水率的影响,通过原位入渗实验和对土壤理化性质的测定,并对土壤渗透模型进行评价,得出水分入渗过程的影响特征。结果表明,裂缝对其周围土壤水分的渗透有明显促进作用,水平方向差异显著,即随着水平距离的增加而减弱。裂缝尺度越大,土壤水分入渗速率和含水率的影响范围越大。土壤含水率剖面分布规律表现为距裂缝越近,含水率越低。采动后裂缝闭合,土壤的水分入渗特性降低。土壤砂粒含量、总孔隙度和容重对土壤水分入渗过程具有显著影响,其中土壤容重和总孔隙度达到了极显著水平(P<0.01)。通过判定系数R2,Common experienced模型最适合描述采煤沉陷区的土壤水分入渗过程。 展开更多
关键词 地裂缝 双环入渗仪 入渗速率 土壤入渗模型 煤矿开采
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