针对现阶段土壤水分动态研究中土壤水分垂直剖面分层方法所存在的数学理论依据不足的问题,应用有序聚类法中次序不变性的特点,以晋西黄土残塬沟壑区吉县刺槐林地为研究对象,通过对4个样地0~200 cm土壤水分的定位观测,将土壤水分垂直剖面进行了分层.研究结果表明,晋西黄土残塬沟壑区刺槐林地土壤水分垂直剖面可分为:土壤水分弱利用层(0~20 cm)、土壤水分利用层(20~100 cm)、土壤水分调节层(100 cm以下).通过与现有的同类研究对比,有序聚类法分类结果与其他分类结果较为吻合,表明有序聚类法在严密的数学理论基础上,结合了土壤水分层次的有序性,是土壤水分分层研究的创新.

【目的】研究有序聚类法在土壤水分剖面划分中的应用。【方法】在黄土高原丘陵区陕西省安塞县,以乔木林地、灌木林地、果园用地和天然草地等4种土地利用类型为研究对象,测定4种用地类型0~500 cm土层(每20 cm为1层,共25层)的土壤水分含量,然后采用有序聚类法对4种土地利用类型土壤水分剖面进行分层。【结果】从专业角度无法确定最优分类数K时,可以利用碎石图来确定,对全部样本进行分类并作碎石图可知,当K=4时,有序分割达到最优;对土地利用类型而言,土壤水分剖面总体可划分为水分弱利用层、根系集中层、强烈耗水层、水分调节层等4层,中间2层又可简单地归结为土壤水分利用层。【结论】基于有序聚类法划分的土壤...

2004,2005年4—10月,在位于黄土高原半湿润水分生态区的陕西省长武县,采用中子仪对刺槐人工林土壤水分垂直变化进行监测,运用隔室模型和2004年的实测数据建立降水在土壤中的入渗平衡模型:WC=a(e-kh-1)+c(1-e-k1h)+f,其中a>0,c>0,f>0,k1>k>0,k1和k分别为土壤入渗水的吸附速率和衰减速度。k,k1在特定取值条件下,模型可表达黄土高原刺槐林下不同的土壤水分生态环境。采用2005年5月实测数据对模型的拟合验证结果表明:拟合优度R2符合统计学要求,能很好地反映刺槐人工林地土壤水分垂直变化特征。

利用半方差分析对不同土壤质地和不同土壤肥力的土壤水分在垂直方向上的变异做了初步研究。结果表明:在京郊平原粮田冬小麦、夏玉米一年两作的种植制度下,土壤水分在垂直方向上变异的变程为50～60cm,土壤水分在垂直方向上块金值与基台值之比为1 41%～9 26%,远小于25%。说明不同土壤质地的土壤水分在各自的变程范围内存在高度的空间相关性,其中土壤质地越粘重,变程越小,空间相关性越弱;同一质地肥力越高,变程越大,空间相关性越大。

【目的】探究晋西黄土区人工林恢复过程中0～500 cm土层土壤含水量垂直特征，为改善人工林土壤水环境，实现林水平衡提供理论依据。【方法】以晋西黄土区蔡家川流域5种典型人工林(刺槐Robinia pseudoacacia、侧柏Platycladus orientalis、油松Pinus tabuliformis、刺槐-侧柏、刺槐-油松)为研究对象，通过土钻烘干法测定0～500 cm土层土壤含水量，分析人工林土壤含水量的垂直特征。【结果】研究区典型人工林平均土壤含水量由大到小依次为侧柏、刺槐-侧柏、油松、刺槐-油松、刺槐，5种人工林土壤含水量差异显著(P<0.05)，降水量及土壤质地是影响人工林土壤含水量的主要因素；在垂直方向上，人工林土壤含水量变异程度均为中等变异，变异系数随土层深度的增加呈减小趋势，约在360 cm土层形成稳定变化，人工植被主要影响0～360 cm土层内的土壤水，5种人工林中刺槐林地土壤水分变异程度最大，侧柏林地土壤水分最为稳定；采用有序聚类法将人工林土壤水分垂直层次划分为交换层、利用层、调节层和稳定层，不同林分间层次划分深度存在一定差异。【结论】研究区人工林可导致土壤含水量一定程度的减少，刺槐、油松、刺槐-油松林会加剧对深层土壤水分的消耗，其中刺槐林对深层土壤水分的消耗最为明显，建议在林业生态工程建设时，适当减少刺槐林面积，提高侧柏栽植比例。对现存土壤含水量较低的刺槐林，通过间伐降低林分密度，或将其改造为混交林，以期改善土壤水环境，实现林水平衡。图5表2参28

通过对北京市通州区徐辛庄镇土壤剖面水分的研究 ,得到了京郊平原区粮田的土壤水分垂直变异特征为各层间的变异表现出明显的层次性 ;土壤水分随着深度的变化呈曲线形式 ,但随着表层土壤水分的减少 ,其随着深度的变化近乎于直线 ;土壤水分因土壤质地的不同及土体构型的不同而存在着差异。在研究土壤水分垂直变异规律的基础上对不同土层的土壤水分进行了模拟预测

根据Moldrup等提出的运动平均斜率（movingmeanslope）模型，对重粘土、轻粘土、粉质粘土和壤土及前3种粘性土壤所构成的层状介质中的水分，在入渗条件下的运动进行了数值模拟。结果表明，这种新模型对粘性土壤水分动态的预报较传统有限差分数值模型简捷、快速。

了解农田表层土壤水分的时空变化对反演涝渍害有着十分重要的意义,针对ASAR GM数据特点提出了在没有地面观测数据地区农田大尺度土壤水分的反演方法,即运用MODIS NDVI数据(空间分辨率为250m)的农田作物时序特征提取土地利用现状,并以此来校正ASAR GM数据(空间分辨率为1km)中的混合像素;利用大面积降水后土壤表层湿度水平差异不大的特点,运用非线性回归模型,获取水云模型中的经验系数,运用水云模型将植被和土壤对后向散射的贡献区分开;在获得一个地方长时间土壤后向散射系数空间分布集后,假设其土壤粗糙度不变的情况下,其后向散射系数与土壤表层湿度成正比,运用其时序特征计算出其土壤表层相对体积含...

微波遥感技术已经可以实现区域尺度表层土壤水分的观测，但是与生态、水文和农业等领域更密切相关的是深层土壤水分，如何实现由表层土壤水分估算深层土壤水分仍是亟待解决的科学问题。本研究利用中国区域2 121个土壤水分观测站点的多层土壤水分数据（统计数据未含港、澳、台地区。下同），基于10 cm土壤水分，应用指数滤波法分别估算20、30、40和50 cm深度的土壤水分。结果表明：1）随着土壤深度的增加，指数滤波法的估算精度逐渐下降，NSE（纳什效率系数）中值对应4个深度分别为0.76、0.54、0.39和0.28,R~2（决定系数）中值分别为0.86、0.73、0.64和0.59,RMSE（均方根误差）中值分别为0.023、0.027、0.028和0.028 m~3/m~3;2）由2 121个土壤水分站点率定得到的站点最佳T值（表征土壤水分从表层运移至深层的时间）的中值估算深层土壤水分具有可行性，尤其估算浅层（如20 cm）土壤水分时，估算结果与用最佳T值相比，93%的站点NSE差值<0.05,82%的站点RMSE差值<0.001;3）表层和深层土壤水分的相关性越好，指数滤波法的估算精度越高。综上，指数滤波法在中国区域具有较好的适用性，中国区域T的中值，可以作为指数滤波法在中国区域应用的参考值。

土壤水对于地球各层各种水分交换有着十分重要的意义。岷江上游地区地质地貌情况复杂,针对其特点,利用不同的植被指数与温度构造特征空间,比较分析后选用Ts-EVI空间建立的水分指数,反演适用于岷江上游典型地表的土壤含水量模型和地下土壤分层含水量模型。

在田间试验的基础上 ,将较为常用的Penman和Priestley Taylor参考蒸散模式的修正模型、实际蒸散模式中常用的密集植被状况下的Penman Menteith模式和稀疏植被状况下的Shuttleworth Wallace模式计算的玉米蒸散结果进行比较 ,并利用不同气候年型的土壤水分观测资料对土壤水分变化进行模拟 ,发现干燥年型几种蒸散模型的模拟效果均好于湿润年型 ,尤其是动力模型。在湿润年份Penman修正模型的模拟效果好于Priestley Taylor修正模型 ;在干燥年份玉米旺盛生长季Shuttleworth Wallace模式的拟合效果好于Penman Menteith模式...

采用谐波分析与定位观测的方法研究了梯田土壤水分及梯田土壤物理性质．结果表明：梯田土壤含水量平均比坡耕地高出１５．７％；梯田土壤水分变化缓和，极值出现较晚，因而，梯田增墒保水、抗旱能力强．就梯田的切土部位和填土部位来说，切土部位的含水量平均高出填土部位的２５．８％，梯田的切土部位土壤水分变化缓和，极值出现较晚，能聚集并保持更多的水分．

【目的】探究施肥方式对土壤养分和小麦根系生长的影响，塑造良好的根系构型，为麦田的科学施肥和高产高效生产提供理论依据。【方法】试验于2021—2023年在河南农业大学原阳科教示范园区进行，采用池栽定位试验，设置3个施肥处理（F_0：不施肥；F_1:N、P、K肥浅施；F_2:N、P、K肥1/3浅施+2/3深施）和3个灌水处理（W_1：底墒水；W_2：底墒水+拔节水；W_3：底墒水+拔节水+扬花水），共计9个组合处理，测定0—100 cm不同层次的土壤养分和根系性状。【结果】在不同灌水频次下，土壤耕层养分含量较高，随着土层加深，有效养分减少，0—60 cm土层养分含量表现出F_2>F_1>F_0。分层施肥（F_2）明显增加了20—40 cm土层肥力，较浅层施肥（F_1）相比，不同灌水频次下开花期至成熟期的土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾含量分别平均提高了16.03%、7.67%、8.82%、6.32%。80—100 cm土层硝态氮和全氮含量上升，灌水增大了富集效应；0—100 cm土层速效钾含量呈“S”分布，且成熟期含量升高，出现钾素外排现象。小麦根系主要集中在0—40 cm土层中，分层施肥（F_2）显著提高了根系在20—40 cm土层根系的形态分布和功能，根长密度、根表面积密度、根体积比、根干重密度、根系活力和根系生理势两年均值比浅层施肥分别提高38.42%、16.93%、25.65%、43.07%、33.12%、31.10%。相关分析表明，0—20 cm土层各养分指标与根系形态指标呈极显著的正相关关系（P<0.01),0—60 cm土层根系生理势在与土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾均呈极显著正相关关系。【结论】分层施肥结合3次关键水实现了根系分布与土壤氮磷钾分布的高度协调，增强了根系在20—40 cm土层的分布比例，有利于土壤氮磷钾的协同吸收和产量提高。

黄土高原半干旱地区降水少是植被生长的主要限制因子之一,采取径流调控工程发展径流林业是提高降水资源利用率、增加局地供水的有效途径;所以对甘肃省定西市荒山造林实施的隔坡水平阶径流调控工程,在最大与最小降雨年份对土壤水分、植被生长的影响进行调查分析。结果表明:在长期干旱条件下,隔坡水平阶与对照区、隔坡与水平阶不同部位的土壤含水率呈现出规律变化,对照区略高于隔坡水平阶,水平阶区域均高于隔坡区域,但均未达到显著差异水平。在持续受旱的情况下,柠条林及对照区土壤水分处于低位运行,土壤含水率平均只有5%左右。今后还需再加大径流调控工程设计的聚流比,加强径流调控工程的养护。

通过对青海湖北沙柳河镇土壤含水量的测定,研究了该区土壤水分含量和土壤干层恢复等问题。结果表明:青海湖北沙柳河镇土壤含水量随着深度的增加而减少,在年降水量略多于400 mm的条件下,多数土壤干层中的水分得到了恢复,干层消失,少数土壤还有干层存在。在2009年降水增多,到2011年土壤水分恢复深度达到了1.3 m,2011年土壤含水量显著高于2009年。在年降水量为410 mm左右的条件下,土壤干层恢复到1.3 m深度需要的时间为2年左右。该区土壤水分运移缓慢,干层恢复比黄土高原缓慢,恢复的深度较小,这主要是该区土壤冻结期较长等决定的。土壤干层中水分的恢复表明,该区2009年以来草原土壤水分输出量略小于输入量。