中国农业气象 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (1): 50-64.doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2026.01.005
吴苏,吴东丽,王中金,阙艳红,赵杰,刘志浩
WU Su, WU Dong-li, WANG Zhong-jin, QUE Yan-hong, ZHAO Jie, LIU Zhi-hao
摘要:
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N0参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R2为0.57,均方根误差为0.018cm3·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R2分别为0.61、0.61、0.52和0.30,均方根误差分别为0.015cm3·cm−3、0.010cm3·cm−3、0.011cm3·cm−3和0.017cm3·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。