【摘要】：華北平原作為我國的糧食主產(chǎn)區(qū),土壤水分是制約作物生長的主要限制因子。本文首次運(yùn)用土壤水分指數(shù)數(shù)據(jù),對華北平原土壤水分以及灌溉特征進(jìn)行空間分析,旨在為區(qū)域尺度農(nóng)田旱情以及農(nóng)作物產(chǎn)量的實(shí)時監(jiān)測與預(yù)報(bào)提供相關(guān)參考。研究基于1993—2002年華北平原逐旬降雨數(shù)據(jù)和主動微波遙感反演的土壤水分指數(shù)數(shù)據(jù),應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)分析方法,分析典型干旱年(1999年)該區(qū)表層土壤水分時空變異特征,并提取和分析小麥生長期內(nèi)的灌溉信息;通過對逐旬的降水和土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)的空間疊置分析,提取區(qū)域內(nèi)的灌溉信息。結(jié)果表明:1999年降水量比多年(1993—2002年)平均量少約140 mm;1999年土壤水分變化與降水變化整體保持一致,低于多年平均水平,春季和夏季,土壤水分減少尤為明顯,土壤干旱非常普遍;小麥生長期內(nèi),大部分地區(qū)均存在不同程度的灌溉,其中中部地區(qū)灌溉次數(shù)最少,占研究區(qū)面積的65%左右的南部和北部地區(qū)灌溉次數(shù)多為2~3旬次。采用降水量和遙感水分監(jiān)測數(shù)據(jù),可以分析土壤水分變化的原因,提取灌溉的范圍和時間特征,并可為旱情遙感監(jiān)測提供科學(xué)參考。
【圖文】：

t朩I相關(guān)計(jì)算結(jié)果表明，土壤水分時間序列變化趨勢與上述降水變化趨勢整體保持一致，具有規(guī)律性的波動。1999年3—9月土壤水分值均低于同期多年(1993—2002年)平均值，而10、11月由于夏季降水補(bǔ)充，土壤水分含量高于同期多年平均土壤水分含量。1999年土壤水分累積平均月值均低于多年平均月值，說明研究區(qū)1999年土壤水分值較多年平均值偏低，因土壤水分缺失而導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)干旱較普遍。華北平原1999年3—11月份土壤水分盈虧狀態(tài)的空間分布圖進(jìn)一步顯示:同一時間內(nèi)不同地區(qū)的土壤水分與該地區(qū)多年平均土壤水分的差異各不圖2華北平原SWI時間變化Fig．2ChangesofSWI(soilmoistureindex)intheNorthChinaPlain相同，華北平原北部地區(qū)3月份土壤水分比同期多年平均土壤水分低約5%～10%，而南部地區(qū)土壤水分較多年平均土壤水分高約10%，個別地區(qū)高約15%(圖3(a));同一地區(qū)不同時間的土壤水分變化差異顯著。例如:河南省周口市春季3—5月份土壤水分均比該地多年平均土壤水分高約5%～10%，夏季8月由于降水較該地多年平均降水減少，土壤水分隨之減少;山東半島地區(qū)的煙臺等地，除10、11月份受夏末秋初降水補(bǔ)充影響，土壤水分高于多年平均土壤水分外，其他月份均表現(xiàn)為低于多年平均土壤水分，表現(xiàn)為持續(xù)干旱，以8、9月份最為顯著，比多年平均土壤水分低約10%～20%。3.3灌溉區(qū)域和時間分布華北平原灌溉信息提取結(jié)果如圖4所示，該研究區(qū)域內(nèi)各地區(qū)3—5月灌溉的可能性次數(shù)，即在降水基本保持不變或者減少的情況下土壤水分增加的次數(shù)。從圖4可以看出，該研究區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)均存在不同程度的灌溉，這與該地區(qū)2000年土地利用重采樣后所分離出來的耕作管理區(qū)結(jié)果(圖5)整體相符，，即圖4中所所示灌溉的柵格單元，與圖5中所顯示的屬于耕作管理區(qū)的柵格

第5期安淳淳等:華北平原典型干旱年土壤水分及灌溉特征遙感分析圖3華北平原SWI空間變化特征(圖中各顏色表示1999年SWI距平值與1993—2002年年均SWI的差值所屬范圍)Fig．3SpatialdistributionofSWIintheNorthChinaPlain(ColorsinthefigureindicatetherangeofSWIin1999relatedtoaverageonefrom1993to2002)部以及天津市東北部，灌溉次數(shù)達(dá)到4～5次，即可能該地區(qū)存在持續(xù)灌溉，這也與上圖中天津、周口等地3—5月份土壤水分較多年平均土壤水分增加的結(jié)果相一致。4結(jié)論與討論1)華北平原1999年降水總量較1993—2002年多年平均降水量低約140mm，表現(xiàn)為氣象較干旱的特征，在一定程度上導(dǎo)致該地的農(nóng)業(yè)干旱。2)華北平原1999年土壤水分值低于多年平均值，從而在該年呈現(xiàn)出農(nóng)業(yè)干旱。同一時間內(nèi)不同地區(qū)的土壤水分與多年平均土壤水分的差異不同;同一地區(qū)不同時間的土壤水分變化差異顯著;山東半島地區(qū)的煙臺等地，表現(xiàn)為持續(xù)干旱。3)研究區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)均存在不同程度的灌溉，利用空間疊置分析法，結(jié)合降水以及土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，對灌溉范圍及持續(xù)時間進(jìn)行相關(guān)分析，可在一定程度上作為灌溉信息提取的參考。4)本文所使用的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)是由主動微波遙感反演而來，由于其空間分辨率較低，故可能在一定程度上對灌溉信息提取的精確度產(chǎn)生影響，相信隨著其散射計(jì)更新?lián)Q代以及反演方法的進(jìn)一步完善，加之其對土壤水分響應(yīng)敏感且具有較高時間分辨率的優(yōu)勢，再結(jié)合較高時間分辨率的降水?dāng)?shù)據(jù)，在一定程度上可以為區(qū)域旱情遙感監(jiān)測與預(yù)報(bào)提供一定的依據(jù)。由于灌溉受降水、植被以及人類活動等多重驅(qū)動因子的影響，其時空變化特征較為復(fù)雜，文中僅利用降水和土壤水進(jìn)行試提取分析，其他因素127

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本文編號：2660441