土壤墑情監(jiān)測方法綜述.pdf

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1、第6期總第240期農(nóng)業(yè)科技與裝備No．6To“No．240蘭Q!蘭±魚塑壘延!坐!堅(jiān)堡墅竺堅(jiān)呈壘!竺里墮里91竺轂蘭盟里g旦iP翌竺坐：II翌：蘭Q!蘭土壤墑情監(jiān)測方法綜述吳金亮1，單麗佳2(1．沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，沈陽110866；2．營口市老邊區(qū)老邊水利局水政監(jiān)察大隊(duì)，遼寧營口115005)摘要：干旱監(jiān)測的主要方法包括土壤含水量的中子儀測量法、TDR測量法、濕度計(jì)法、稱重烘干發(fā)法以及幾種衛(wèi)星遙感監(jiān)測方法等。對各類干旱監(jiān)測方法存在的問題和發(fā)展趨勢進(jìn)行探討，并提出加強(qiáng)我國干旱遙感監(jiān)測技術(shù)研究的建議，為我國農(nóng)業(yè)旱

2、情監(jiān)測提供一定的幫助。關(guān)鍵詞：土壤墑情；干旱監(jiān)測：遙感中圖分類號：X171文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674一116l(2014)06—0065—04干旱是指因天氣久晴無雨或少量降雨、土壤中水分缺失、空氣干燥等而引發(fā)的農(nóng)作物枯死、人畜飲水不足等現(xiàn)象。從天氣影響角度考慮，干旱還應(yīng)包括高溫、熱浪天氣和干熱風(fēng)等。干旱是全世界面l臨的重大自然災(zāi)害之一，而中國也是受旱情災(zāi)害影響較大的國家，主要體現(xiàn)在危害中國農(nóng)業(yè)上。我國每年農(nóng)作物平均受旱耕地面積達(dá)0．20億hm2，成災(zāi)耕地面積達(dá)0．08億hm2，作物減產(chǎn)達(dá)100。150億kg

3、，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2000多億元。農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害面積受年際及季節(jié)變化影響較大。通常情況下，將年總降水量小于200mm的地區(qū)定義為干旱區(qū)域，年總降水量在200～500mm之間的地區(qū)定義為半干旱區(qū)域。目前用于土壤干旱和水分監(jiān)測的方法主要有常規(guī)地面監(jiān)測和衛(wèi)星遙感監(jiān)測兩種。常規(guī)地面監(jiān)測是利用地面監(jiān)測站將各監(jiān)測點(diǎn)形成網(wǎng)絡(luò)．實(shí)時對地面土壤濕度等情況進(jìn)行監(jiān)測記錄．常見測量方法包括中子儀測量法、TDR測量法、濕度計(jì)法、稱重烘干發(fā)法等。衛(wèi)星遙感監(jiān)測則借助于衛(wèi)星傳感器與遙感信息相結(jié)合，從而達(dá)到大面積監(jiān)測。常用測量方法有作物缺水指數(shù)和主動、被

4、動微波法．特征波段空間法．基于多光譜數(shù)據(jù)信息的熱慣量方法，以及垂直干旱指數(shù)法等。2干旱監(jiān)測方法2_1傳統(tǒng)的土壤含水量測量方法傳統(tǒng)土壤含水量測量方法主要包括野外烘干稱重法、光學(xué)測量法、張力計(jì)土壤法、駐波比法、中子法、電阻法、^y一射線法、時域反射法、TDR法等。我國大部收稿日期：2013—05—26作者簡介：吳金亮(1987一)，男，遼寧營口市人，碩士研究生。主要從事數(shù)字水利與水利信息化研究。分氣象站測定土壤水分采用的是烘干法，少部分地區(qū)采用中子法、TDR法等自動測站。野外烘干稱重法是直接測量土壤水分含量的有效方法

5、，在數(shù)據(jù)精度上優(yōu)于其他方法，但費(fèi)時費(fèi)力，時效性較差，且連續(xù)取樣會損壞當(dāng)?shù)赝寥澜Y(jié)構(gòu)。基于輻射原理的中子法和7一射線法因其危害人體健康而被國外棄用，在我國也很少使用。張力計(jì)土壤法的取樣對象為基質(zhì)勢，與其他測定土壤含水量的方法相結(jié)合，可測定土壤水分特征曲線。電阻法的標(biāo)定過程較為繁瑣，且隨著時間的推移其結(jié)果很快失效，加上測定精度較低，測量范圍也存在一定的限制，因此基本上已被淘汰。光學(xué)測量法具有非接觸的優(yōu)勢，但適應(yīng)性低，易受土壤變異性影響，應(yīng)用前景并不樂觀。TDR的優(yōu)點(diǎn)是測量速度快、操作簡便、精確度高(能達(dá)到0．5％)、可

6、連續(xù)測量，既可測量土壤表層水分、也可用于測量剖面水分，既可用于手持式的實(shí)時測量、也可用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)自動監(jiān)測．測量數(shù)據(jù)易處理。近20a來，基于測量土壤介電常數(shù)的方法與其他方法相比．在測量精度和實(shí)時性上更具優(yōu)勢，在操作上更加方便靈活，已成為國內(nèi)外廣泛使用的一種土壤水分測量方法。2．2遙感干旱監(jiān)測原理及方法遙感影像的植被相關(guān)信息主要通過植被冠層與葉片光譜特性及差異變化來獲得．不同光譜特性波段所讀取的植被信息與植被不同波段信息或某些特征狀態(tài)存在不同的相關(guān)性。研究表明，在可見光波段與近紅外波段，土壤含水量與其反照率密切關(guān)聯(lián)

7、．兩者協(xié)同變化，水量較高的濕土比干土的反照率高。為此，可通過遙感影像在可見光和近紅外波段的反照率差農(nóng)業(yè)科技與裝備2014年6月異來計(jì)算土壤水分。此外，地表反照率還與土質(zhì)種類、地表紋理、地表起伏、遙感影像太陽入射角以及植被、作物覆蓋程度等因素相關(guān)。通常采用幾個波段值組合的形式來反演土壤水分，這樣可以去除土質(zhì)類型不同等因素的干擾。微波遙感是指借助傳感器來接收微波信號，這些微波信號主要來自地面上各類物體的發(fā)射或反射作用，并從信號中研究出有價值的內(nèi)容。利用遙感進(jìn)行土壤水分監(jiān)測時，微波對水成分存在明顯的感應(yīng)能力．這就使遙感

8、監(jiān)測成為測定土壤含水量的較為合理的方式(包含主動方式和被動方式)。主動微波遙感主要測量土壤的后散射參量．而土壤粗糙度和介電常數(shù)可以決定土壤后散射參量．土壤濕度決定介電常數(shù)，因此土壤墑情可以較好地反演出來。被動式微波遙感的傳感器接收來自地面物體自身輻射的微波，而這些微波土壤濕度由計(jì)算出的土壤亮溫來反演得到．介電常量和熱量共同評測出土壤亮溫．介電常量與溫度和土壤含水量關(guān)聯(lián)．因