基于高分一号影像的江汉平原表层土壤湿度指数反演研究

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。 关键词： 高分一号；土壤湿度指数；PDI；MPDI；VAPDI；江汉平原     

喀斯特槽谷区土壤CO2浓度的短时变化及影响因素研究

龙潭喀斯特槽谷两侧顺、逆倾坡裸岩出露率、植被覆盖率存在较大差异,为探究龙潭槽谷两侧顺、逆倾坡土壤CO_2浓度的短时变化及其影响因素,于2017年6月～2018年5月用固态CO_2传感器法在槽谷两侧顺、逆倾坡土面上开展高分辨率土壤CO_2浓度动态监测,并同时对监测点进行土壤温度、土壤湿度连续自动化监测。结果表明:(1)强降雨事件中,除强降雨初期(1h内),土壤CO_2浓度出现短暂降低外,降雨事件整体上促进了土壤CO_2浓度的上升;(2)昼夜尺度上,白天土壤CO_2浓度大于夜晚,土壤CO_2浓度对气温的响应速度较土温快;一年四季中,土壤CO_2浓度波动幅度大小次序为夏季秋季春季冬季;(3)在短时天气变化下,裸岩出露率越高、植被覆盖率越低,土壤CO_2浓度与土温的相关性越强且在强降雨下的变化幅度越大。     

Soil temperature and moisture sensitivities of soil CO2 e ux before and after tillage in a wheat field of Loess Plateau, China

As a conventional farming practice, tillage has lasted for thousands of years in Loess Plateau, China. Although recent studies show that tillage is a prominent culprit to soil carbon loss in croplands, few studies have investigated the influences of tillage on the responses of soil CO2 e ux (SCE) to soil temperature and moisture. Using a multi-channel automated CO2 e ux chamber system, we measured SCE in situ continuously before and after the conventional tillage in a rain fed wheat field of Loess Plateau, China. The changes in soil temperature and moisture sensitivities of SCE, denoted by the Q10 value and linear regression slope respectively, were compared in the same range of soil temperature and moisture before and after the tillage. The results showed that, after the tillage, SCE increased by 1.2–2.2 times; the soil temperature sensitivity increased by 36.1%–37.5%; and the soil moisture sensitivity increased by 140%–166%. Thus, the tillage-induced increase in SCE might partially be attributed to the increases in temperature and moisture sensitivity of SCE.     

臭氧浓度升高与土壤湿度对农田土壤微生物呼吸温度敏感性的影响

为研究臭氧浓度升高条件下土壤湿度对农田土壤微生物呼吸温度敏感性的影响,采集经过3个生长季臭氧(100 nL.L-1)熏蒸及对照(CK)处理的农田土壤,在不同土壤湿度下研究土壤微生物呼吸对温度升高的响应规律.结果表明,在土壤湿度适宜的情况下,无论臭氧浓度升高处理还是对照处理中的土壤微生物呼吸均与土壤温度呈现出极显著的指数回归关系.就整个培养试验阶段的平均值而言,CK和100 nL.L-1臭氧处理下的平均土壤呼吸速率分别为0.48和0.33μmol.(m2.s)-1,前者比后者高约45%.臭氧浓度升高显著抑制了土壤微生物呼吸速率,并且显著降低了土壤微生物呼吸的温度敏感性.进一步的结果表明,正常土壤中土壤微生物呼吸的Q10随土壤湿度增加(20%～35%)而下降,而臭氧浓度升高改变了土壤中两者间的这种规律.综合本研究中的结果与以往关于土壤呼吸温度敏感性的研究结果,将Q10与土壤湿度(体积含水量)进行回归分析,可见两者间呈现极显著的二次函数关系,由此可推断其最大Q10值对应的土壤含水量在20%～25%范围内.     

氮沉降对缙云山柑橘林不同季节土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物积极参与生态系统的物质循环和转化.人类活动造成全球氮沉降量激增,引起土壤微生物群落结构和功能的改变,进而导致生态系统失衡.2014年6月—2015年5月在缙云山柑橘林建立野外模拟氮沉降试验样地,原位设置4个施肥水平:对照(N0,0 g·m~(-2)·a~(-1))(以N计,下同)、低氮(N20,20 g·m~(-2)·a~(-1)),中氮(N4 0,40 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮(N60,60 g·m~(-2)·a~(-1)).施氮处理2 d后,采用磷脂脂肪酸(PLFA)标记法和ACE(Automated Soil CO_2Exchange Station,UK)自动土壤呼吸监测系统对土壤微生物群落结构、土壤温湿度进行测定.研究表明:(1)不同季节土壤微生物对氮沉降的响应各异,春季氮沉降抑制土壤微生物量,夏、秋、冬季N40处理提高了土壤微生物量,N20、N60表现为抑制土壤微生物量;氮沉降对土壤温度有显著影响,但对土壤湿度影响不明显(p0.05).(2)土壤微生物丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数在中氮沉降条件下达最大;Pielou均匀度指数则表现不一致,春季和夏季在中氮浓度下最大,秋季在高氮处理下最大,冬季则在低氮处理下最大.(3)土壤温度与放线菌呈显著负相关(p0.01);土壤湿度与细菌和总PLFA呈显著正相关(p0.01),与放线菌呈显著正相关(p0.05).综合分析表明,土壤微生物受土壤温度和含水量的共同影响,氮沉降降低了土壤微生物含量,此研究结果支持了氮沉降抑制土壤微生物的认识.     

ENN精粹

BBC新闻2010年5月5日 尽管持续地受到射频干扰,欧空局的土壤湿度与海水盐度（SMOS）卫星还是返回了关于全球水的最新的有效数据。该卫星在去年11月份发射,用于监测土壤湿度以及海洋盐度的变化。     

基于植被状态指数的土壤湿度遥感方法研究

利用1981-1994年连续504旬的NOAA AVHRR 8km分辨率的NDVI时间系列数据,以及对应时段全国102个固定农气观测站(-20cm深度)的旬土壤湿度资料,建立了植被状态指数IVC与土壤湿度之间的统计模型,由旬IVC值来换算出每旬的土壤湿度,用以反映全国的逐旬土壤水分分布.对模型进行的统计检验表明,模型都通过了置信度为α=0.05的统计检验.试验结果表明,这种方法在作物生长期内可应用于全国大范围的土壤湿度遥感监测,简便易行.     

改变碳输入对新疆天山雪岭云杉林土壤呼吸的短期影响

探究外源性碳输入改变对森林土壤呼吸的影响是深入解析森林碳循环的基础.本研究基于植物残体添加和去除控制实验,设置5种不同碳输入(对照组、双倍凋落物组、去根组、去凋落物组和去根去凋落物组)处理,研究了天山雪岭云杉林(Picea Schrenkiana)生长季土壤呼吸对碳输入改变的短期响应.结果表明,整个实验期间对照、双倍凋落物、去根、去凋和去根去凋处理土壤呼吸速率均值分别为3.38、 3.94、 2.65、 2.87和2.01μmol·(m~2·s)~(-1);与对照处理相比,双倍凋落物处理使累计土壤呼吸通量增加402.65 g·m~(-2),去根、去凋和去根去凋处理分别减少了515.00、 354.73和967.15 g·m~(-2),减少幅度为去根去凋去根去凋.整个实验期间相对于对照组,双倍凋落物处理下土壤呼吸速率平均增加20.35%,去凋、去根、去根去凋处理下土壤呼吸速率分别平均降低14.40%、 20.78%和40.83%.土壤矿质呼吸、凋落物呼吸和根系呼吸对土壤总呼吸的相对贡献率由大至小依次为:土壤矿质呼吸(59.46%)根系呼吸(21.49%)凋落物呼吸(14.79%).由主成分分析可知,土壤呼吸速率的变化与土壤温度、土壤湿度、全磷、pH值、土壤有机碳正相关,与土壤容重负相关,而全氮、碳氮比和土壤电导率对土壤呼吸速率影响不大.     

生物炭对农田地表反照率及土壤温度与湿度的影响

为了探究生物炭输入后农田地表反照率及土壤温度与土壤湿度的响应,通过田间小区试验,分析生物炭影响下农田地表反照率、土壤温度、土壤湿度的变化情况. 试验共设置3个主处理——CK处理(不施用生物炭)、BC5处理〔生物炭施用量为0.5 kg/(m2·a)〕、BC45处理〔生物炭施用量为4.5 kg/(m2·a)〕,同时每个主处理设置2个副处理——种植作物(以+表示)和未种植作物(以-表示). 结果表明:在有作物覆盖条件下,相对于CK+处理,BC45+、BC5+处理的地表反照率在玉米苗期分别下降23.1%、19.1%(P＜0.05),在玉米拔节期分别下降20.0%、15.1%(P＜0.05),但在玉米抽穗期至成熟期,各处理的地表反照率无明显差异. BC5+、BC45+处理的土壤温度、土壤湿度与CK+处理相比均未见显著改变. 在未种植作物条件下,相对于CK-处理,BC45-、BC5-处理的地表反照率最大降幅分别为26.7%、24.3%(P＜0.05),BC5-处理的土壤湿度增幅为1.7%~3.8%,BC45-处理的土壤温度、土壤湿度无显著变化. 可见,随着玉米冠层结构的发展,生物炭输入降低地表反照率的效应在逐渐减弱甚至消失;生物炭输入对土壤温度、土壤湿度的影响程度与作物覆盖条件以及生物炭施用量有关.      

海岛森林土壤碳通量日动态变化特征以北长山岛为例

利用LI-8100土壤呼吸自动观测系统于2013年5月和8月分别观测了北长山岛森林土壤碳通量以及土壤温度和湿度,并分析了土壤碳通量变化特征及其影响机制。结果表明:北长山岛森林土壤碳通量的昼夜变化均表现为单峰曲线,最高值出现的时刻大约在14:30,最低值出现的时刻大约在06:00。土壤碳通量日均值介于1.835~14.475 mol/(m2s)。5月份刺槐林、黑松林和8月份刺槐林、黑松林的土壤碳通量与10 cm深度处土壤温度都存在显著的指数型关系(P 0.05),其温度敏感系数Q10依次为1.448,1.301,3.254和3.445;与0~10 cm土壤湿度依次呈指数型、一元二次方程型、线性型关系。多元回归分析表明:北长山岛林地0~10 cm处的土壤温度和湿度均为土壤碳通量的重要调控因子,且其协同作用能解释土壤碳通量73.1%~91.5% 的变化情况。