集合卡尔曼滤波（ＥｎＫＦ）是一种灵活有效的序贯数据同化方法，解决参数优化问题具有优势：一是可以显式地考虑多源不确定性，从而避免对参数的过度调整来弥补其他来源的误差而产生次优参数；二是实时处理最新更新的观测数据，从而不需要存储和同时处理所有历史数据；三是使用集合和蒙特卡罗方法来表征和预报相关误差统计量，不需要封闭解逼近，易于实施。论文借助一维土壤湿度模型，通过观测系统模拟试验的方式，评估ＥｎＫＦ对水力学函数参数的优化效果。结果表明，敏感参数更易得到最优估值，优化效果不受初始猜测及观测误差设置等的影响。和直观想法相反，增加同化频率可能会使估值结果不稳定。

在研究中引入了小波分析的方法,以揭示我国东部华北地区和江淮地区土壤湿度时间序列所隐含的周期性规律。通过小波分析可以找出土壤湿度时间序列的主要周期,还能给出序列的多时间尺度的时频特性。土壤湿度资料为马柱国反演的45 a时间长度的表层(0~5 cm)土壤湿度资料,该资料数据时间跨度相对较长,对我国东部不同地区的土壤湿度的季节变化和年际变化均有较强的反演能力。所选研究区域为我国东部华北地区和江淮地区,二者均是受东亚季风影响明显的区域。分析结果表明:土壤湿度与其他气象因子一样,其变化具有多尺度周期性的特点;华北地区春季土壤湿度存在4 a为主、14 a为辅的周期振荡,而江淮地区春季土壤湿度则具有以4 a...

为研究土壤湿度对玉米根系生长分布的影响,本文基于辽宁锦州田间土壤湿度控制试验和根系观测实验,利用CERES-Maize作物模型的根系子模型,模拟了不同土壤湿度条件下玉米根系的生长分布情况,结果表明:1土壤湿度适宜条件下,根长密度(单位体积土壤内根的总体长度)模拟效果较好;2水分亏缺条件下,当三叶-拔节期水分亏缺,模拟效果也较好;但是,当拔节-吐丝期以及吐丝-乳熟期水分亏缺,模拟效果均相对较差。针对模拟效果相对较差的情况,发现了根系模型中根分布权重因子wr的计算存在一定的缺陷,即wr中的参数δ(根系分布负指数递减率参数)和参数Zmax(最大根系深度参数)始终为定值(δ=4、Zmax=200cm)...

基于东北地区近30 a(1981—2010年)土壤湿度观测资料,采用CAST聚类方法进行土壤湿度区划,对各区域土壤湿度的时空变化特征展开分析,建立土壤湿度的分区预报模型。结果表明:东北地区中部的土壤湿度在近30 a内呈上升趋势,其余部分则呈下降趋势,但北部的下降趋势较小,西部下降趋势较大;各区域土壤湿度的显著影响因子有所差异,但都与前一旬的土壤湿度和降水量有较大的相关性;利用1981—2007年的数据建立各区域的土壤湿度预报方程,利用2008—2010年的数据对预报方程进行检验,土壤湿度的预报平均相对误差小于13.67%,预测值与观测值较为接近,基本可反映土壤湿度的实际变化情况。

利用2010年DOY 209期的Terra/MODIS 16 d合成的植被指数(EVI)产品数据MOD13 A2和8 d天合成的地表温度(LST)产品数据MOD11 A2,构建LST-EVI特征空间,从而得到了条件温度植被干旱指数TVDI反映的藏北土壤湿度空间分布图。结合野外同步土壤表层水含量测试数据,二者表现出较好的相关程度,并通过0.05水平的显著性检验。对藏北地区土壤湿度的空间格局和分异规律分析,研究结果表明:①藏北全区TVDI值呈正态分布,东部地区偏湿,中部地区多数为正常湿度,而西部TVDI直方图分布形状与全区相似,但偏旱;②藏北地区不同气候区划内土壤湿度分异较大,那曲高山谷地亚寒带半湿润区土壤湿度最高,其空间变异也最强烈,青南高原亚寒带半干旱区土壤干旱最严重;③研究区内土壤湿度空间分布受海拔影响较为明显,在海拔4500 m以下的地区土壤湿度随海拔升高而降低,此后,土壤湿度随着海拔升高而升高。

【目的】探究土壤湿度对鲁东南杨树人工林地土壤呼吸的影响。【方法】2010-2011年,利用GXH-3051便携式红外CO2气体分析仪结合自制的密闭箱,对中龄杨树人工林地和成熟杨树人工林地的土壤呼吸速率及土壤自养、异养呼吸速率进行测定,同时测定土壤表层0～10cm的含水量。【结果】2010和2011年,中龄杨树人工林地和成熟杨树人工林地的土壤呼吸速率均呈单峰变化,夏季(5-7月)土壤呼吸速率较高,并于7月达到高峰,中龄和成熟杨树人工林地土壤呼吸速率最大值分别为4.43和3.55μmol/(m2.s),冬季(12月-次年2月)土壤呼吸速率较低,并于1月达到最低值,中龄和成熟杨树人工林地土壤呼吸速率...

室内模拟不同土壤湿度条件 ,以稗草为生物测定材料 ,运用二次正交旋转组合设计 ,建立快杀稗、大惠利、扑草净、恶草灵 4种除草剂目标函数 (对稗草的抑制率 )与决策变量 (除草剂用量及土壤湿度二因子 )的数学模型。对备选除草剂模型的解析与比较结果表明 :土壤湿度是影响土壤处理除草剂药效的重要因素 ,4种除草剂药效随土壤湿度的提高而提高 ;除草剂的施药水平越低 ,土壤湿度对药效的发挥影响越大 ;除水溶度极低的除草剂外 ,除草剂的水溶度越大 ,土壤湿度的变化对其药效影响越大 ;土壤湿度差异对水溶度极低的除草剂药效影响 ,在低于 37.5 %条件下影响不大 ,高于 37.5 %时则大于其它除草剂 ;土...

在一块面积为60m×60m 的样地上用重复距离倍增的方法布置了72个取样点,初步研究了草原地区普通栗钙土(暗栗钙土)湿度的空间变异及相关特性。结果表明,在天然植被覆盖下的暗栗钙土,浅层的土壤湿度大,其变异程度也较高,计算平均含水量的土层越厚,则相对变异程度越小。各层土含水量的统计特征都遵循正态分布。浅层相关距离较短,多层平均含水量的相关距离近于各层相关距离的平均值。

以大兴安岭地区为研究区域,利用MODIS合成产品数据MOD11/1KM和MOD13Q1获取的陆地表面温度(Ts)和归一化植被指数(NDVI)构建TS-NDVI特征空间,在此基础上计算温度植被干旱指数(TVDI)作为土壤湿度指标,结合实际反演验证大兴安岭地区2008年3月～4月16天的土壤湿度与森林火灾的关联性,在此基础上将TDVI纳入森林火灾保险费探讨范畴。

土壤湿度指数遥感监测在农业生产中具有重要的作用。为探讨国产高分一号(GF-1)遥感数据在江汉平原农情参数快速获取中的适用性,以潜江市2017年3月8日的GF-1 WFV影像和106个采样点的土壤湿度实测数据为数据源,选择垂直干旱指数(PDI)、改进型垂直干旱指数(MPDI)和植被调整垂直干旱指数(VAPDI),对土壤湿度指数反演的效果进行比较和验证。研究结果表明:PDI、MPDI、VAPDI与土壤湿度实测含水量的决定系数分别达到0.649、0.802和0.821,实测土壤含水量验证精度评价也表明各模型均能满足反演的精度要求,说明基于GF-1 WFV影像开展江汉平原的大尺度土壤湿度反演是可行的;在植被覆盖中等区域,MPDI和VAPDI能够在一定程度上克服混合像元对土壤湿度光谱信息的影响,反演的精度要比PDI高,但在高植被覆盖度区,采用垂直植被指数(PVI)修正的VAPDI不易出现植被覆盖饱和现象,具有更高的反演精度;基于3种指数模型反演的土壤湿度指数空间异质性基本一致,但MPDI、VAPDI对土壤湿度变化更为敏感,能反映出不同植被覆盖类型下土壤湿度的实际水平。研究结果可为江汉平原大范围和动态监测表层土壤湿度指数提供理论基础和实践参考。

为了获取全面的地面表层的时空变化信息,研究行政区域尺度内的水循环和能量循环,必需结合模型模拟和站点观测。基于国家气象局开发的时空连续的CLDAS土壤湿度产品,结合已获取的北京市区域内82个监测站点的逐日土壤湿度监测数据,评估CLDAS土壤湿度产品在行政区域尺度内的准确性与一致性,进一步获取北京市行政区域内的精确、全面、连续的土壤湿度时空变化信息,并在此基础上分析北京市土壤墒情时空变异特征。对比分析CLDAS产品和站点观测两种土壤湿度数据显示,北京市2013年10月1日至12月31日范围内CLDAS产品具有以下特点:CLDAS产品基本与观测数据具有一致变化的趋势,除顺义外CLDAS产品均高于观测数据。当日20∶00的土壤湿度均高于8∶00的土壤湿度,在平均气温降为0℃后,土壤湿度波动剧烈,20∶00与8∶00的土壤湿度出现显著差异。在时间尺度上,随着降水的减少,北京市的土壤湿度在逐渐降低。在空间尺度上,北京市干旱范围在逐渐扩大,并且呈现以昌平为中心的极旱逐渐蔓延至多个区。由于顺义区土壤相对湿度较高,呈现另外一个以顺义为中心的土壤相对湿度逐渐变小的区域,但空间范围变化较小。

为提高温室管理水平,针对有线系统监测布线不灵活或长时无人监测和无线系统数据传输不稳定等问题,设计一种基于GSM技术具有远程交互功能的土壤湿度监控系统.该系统由MSP430控制器、GSM模块灌溉控制电路等组成.通过GSM模块以短信的方式实现与用户之间的交互功能,并利用模糊控制算法进行精确灌溉.运行试验结果表明:设计的系统工作稳定,数据传输距离不受限,节水灌溉效果显著,GSM模块收发信息的正确率达100%;接收数据正确率达98.73%,实时监控灌溉性能稳定;能够实现精确灌溉,与人工漫灌相比节省20%~30%的用水量,节水效果显著.

[目的]探究不同土壤湿度下接种青枯菌对番茄植株发病情况、细菌侵染进程、植株光合作用和根系生长的影响,为番茄青枯病的防治提供参考。[方法]以易感青枯病番茄品种金鹏14-8和青枯菌菌株P380为材料,设置4个土壤湿度(用土壤相对含水量表示)水平,分别为高湿T1 (85%～100%)、中湿T2(70%～85%)、低湿T3(55%～70%)、干旱T4(40%～55%),对每个土壤湿度处理的番茄植株进行接种青枯菌和不接种青枯菌(对照)处理,监测不同土壤湿度条件下植株的发病率和病情指数,采用扫描电子显微镜观察青枯菌在番茄茎中的侵染进程及其数量分布,并对接种和未接种青枯菌(对照)植株的光合作用指标及根系形态指标进行比较分析。[结果]接种青枯菌后第3天,T1、T2、T3处理的番茄植株开始出现青枯病患病症状,T4处理未出现患病症状,随着接种时间的推移,T1处理番茄植株的发病率和病情指数增加迅速,接种后第11天其发病率高达96.67%,植株几乎全部发病;T2处理增加较快,接种后第11天发病率达57.67%;T3和T4处理增加极其缓慢,接种后第11天发病率和病情指数分别为21.67%,13.92和10.00%,5.92。扫描电镜观察结果表明,同一高度茎段中青枯菌数量随着植株土壤湿度的降低而下降,各土壤湿度处理间茎下段(SL1)和茎中段(SL2)青枯菌数量变化规律相同,即T1处理青枯菌数量显著高于T2、T3、T4处理,但T2、T3、T4处理间青枯菌数量差异不大;各处理茎上端(SL3)青枯菌数量差异总体不显著。相同土壤湿度下青枯菌数量在植株茎高度方向上呈下降趋势,即SL1>SL2>SL3。与未接种(对照)植株相比,接种青枯菌后第4天,各土壤湿度处理番茄植株P_n、T_r、G_s和C_i均降低,各指标值均随土壤湿度降低而下降;接种青枯菌后第6天,各处理番茄植株的总根系长度、总根表面积、总根系体积均降低,根尖数增加,根平均直径变化不明显,总根系长度、总根表面积和根尖数均表现为T1>T2>T3>T4的规律,总根系体积大小表现为T1>T2>T4>T3。[结论]降低土壤湿度可以抑制番茄青枯病的发生,减缓细菌在植株茎中的侵染进程,使植株茎秆木质部中青枯菌的定殖数量降低;青枯菌侵染导致番茄植株的光合作用和根系生长受到抑制。

【目的】以宁夏南部黄土丘陵区带状山杏人工林为例,揭示林带内与带间的不同深度处土壤湿度的时空变化及其关键环境影响因素,为半干旱区林草植被科学管理及雨水资源高效利用提供依据。【方法】2020—2022年,在宁夏彭阳县山杏人工林带内和带间各布设1套200 cm测深的智墒传感器,分层逐时监测土壤体积含水量和土壤温度变化,同时布设1台气象站连续监测近地面降水、气温、空气湿度等气象条件,采用相关分析探究土壤湿度对前1日土壤湿度、土壤温度和气象因子的响应规律。【结果】2020年和2021年为平水年,降水量分别为467.4和440.8 mm;2022年为枯水年,降水量为354.8 mm;土壤体积含水量平均值为平水年(2021年,17.0%)显著高于枯水年(2022年,14.3%)。土壤体积含水量随土层加深呈近线性增加,其斜率表现为林带间高于林带内,平水年高于枯水年。在0～120 cm土层的土壤体积含水量为林带内(15.3%)高于林带间(14.0%),但在120～200 cm土层为林带间(17.6%)高于林带内(16.8%)。在0～60 cm土层的土壤体积含水量变异系数为林带间(42.9%)高于林带内(37.8%),但在60～200 cm土层为林带内(23.2%)高于林带间(19.1%)。土壤湿度变化的季节格局为:相对稳定期(3—4月)、耗损期(5—8月)、恢复期(9—11月)和衰退期(12月—次年2月),最大值多出现在4月,最小值出现在8月(平水年)和12月(枯水年);土壤湿度变化的垂直空间格局为:速变层(0～50 cm)、活跃层(50～90 cm)、次活跃层(90～170 cm)、相对稳定层(170～200 cm)。相关分析发现,土壤湿度日变化相关性最强的环境因子为正相关的前1日土壤湿度和负相关的土壤温度,月变化相关性最强的环境因子为负相关的土壤温度。【结论】宁夏黄土区稀疏带状山杏人工林林带内和林带间土壤湿度在季节和剖面上均表现出较大波动,枯水年比平水年波动的层次更深。综合分析发现前1日土壤湿度、土壤温度、气象因子均是影响枯水年和平水年日及月尺度各剖面层次土壤湿度变化的要素。其中,前1日土壤湿度和土壤温度为主要影响因子;在0～120 cm土层内的土壤湿度为林带内高于林带间。本研究结果对宁夏半干旱黄土区水平沟整地后退化植被科学恢复及土壤水分高效利用有很好的指导意义。

运用二次正交旋转组合设计，以对稗草抑制率为目标函数，以除草剂用量、土壤湿度为决策变量，建立目标性状与除草剂用量及土壤湿度之间的数学模型。通过模拟寻优，得到在不同土壤湿度影响下丁草胺、乙草胺、农得时、甲磺隆４种除草剂抑制稗草的优化方案。模型解析结果表明，当其他条件一致时，除草剂的用量是除草效果的关键，土壤湿度对除草剂的药效存在不同程度的影响，通过调节土壤湿度可使土壤处理除草剂药效提高。