宇宙射線中子法在土壤水分監測研究中的應用進展

趙 原，李曉鵬，紀景純，3，鄒曉娟，宣可凡，3，王偉鵬，劉建立②

（1.山西大學環境與資源學院，山西 太原 030006；2.中國科學院南京土壤研究所，江蘇 南京 210008；3.中國科學院大學，北京 100049）

土壤水是環境地質水循環中的重要源和匯，參與巖石圈-生物圈-大氣圈-水圈的水分大循環，并且對調節大氣降水和環境水循環有重要作用［1］。快速、準確地測定土壤含水量，對農業、環境、水文、氣象、生態等多個學科和領域的研究都具有重要意義［2-5］。

目前，土壤水監測以點尺度（單次取樣/測量的范圍通常在1 m2以內）和遙感大尺度方法（研究單元通常超過100 m2）為主。點測量法包括烘干稱重法、介電法（時域反射法、頻域反射法）、中子法和張力計法等［6-9］。大范圍的土壤水測量主要依靠遙感手段。具體技術方法包括熱慣量法、微波技術遙感法和植被指數法等［10-12］。

實際上，土壤水監測在點尺度和遙感方法之間存在尺度上的空缺。在農業、環境、水文、氣象、生態等領域關注的田塊、景觀和微小流域等尺度上，點尺度和遙感監測技術的應用均存在問題。當點測量法應用于更大尺度時，通常需要進行分布式野外采樣或者布設傳感器網絡，然后再利用空間插值等方式將數據擴展到所需空間尺度［13-14］。這也是目前區域土壤含水量數據來源的最主要方式。然而，尺度擴展會增加結果的不確定性，而采樣點和傳感器布置不合理也會造成宏觀誤差［15-16］；此外，大量采樣對勞動力的需求和設備成本也限制了其監測密度。在大尺……