移动式宇宙射线中子技术是观测中尺度土壤水分的新方法，通过监测近地表宇宙射线中子强度，可以反演百米尺度范围内平均土壤水分状况，为创新土壤水观测研究提供了新方法。中国科学院西北生态环境资源研究院赵文智和张勇勇研究团队通过野外考察、定位观测和模型分析等手段，从样地—样线—区域多尺度，对祁连山、河西走廊近地表宇宙射线中子强度特征、非土壤水氢源类型和中尺度土壤水分时空格局等进行了研究。课题组引进移动式宇宙射线中子仪设备，观测了我国寒旱区中尺度土壤水分状况。建立了126个大样地（200m×200m），采集5292份土样，行程近7000km，建立了寒旱区近地表中子强度预测模型，提出了移动式宇宙射线中子技术反演中尺度土壤水分参数化方案。研究结果显示，反演参数主要受下垫面影响。此外，研究量化了土壤有机质、土壤矿物中的晶格水和植被对中子强度的干扰影响程度。研究结果表明，土壤有机质、土壤矿物中的晶格水虽占比小，但对观测结果影响显著。研究还利用归一化植被指数(NDVI)代替生物量进行植被校正，提高了寒旱区中子强度反演土壤水分精度。通过升尺度转换、空间插值和模型计算方法，研究人员绘制了高精度土壤水分时空分布图集，计算了祁连山、河西走廊土壤水资源储量，揭示了干旱区山地—绿洲—荒漠土壤水资源状况和时空分异特征。相关研究成果在Geoderma、CATENA、Research in Cold and Arid Regions、《地球科学进展》《应用生态学报》期刊发表，西北研究院张勇勇和赵文智研究员为上述研究成果第一作者及通讯作者。以上研究成果获国家自然科学基金项目、中国科学院先导A类项目、国家重点研发计划项目和中国科学院青年创新促进会会员项目的资助。图1 祁连山中尺度土壤水观测试验图2 祁连山、河西走廊中尺度土壤水验证点分布图图3 中尺度土壤水观测的植被干扰校正
