研究发现:(1)在不同立地条件下,ER与SWC均呈显著的负相关关系,且ER在不同的土地利用(农地、林地和草地)、土壤质地(粉粘壤土和粉壤土)及土壤深度(0-1m和1m以下)之间存在显著差异,表现为,林地(165.1 Ω m)>草地(111.7 Ω m)>农地(30.2 Ω m)(图2);粉壤土(99.1 Ω m)> 粉粘壤土(74.4 Ω m);浅层(122.7 Ω m)> 深层(86.0 Ω m)。(2)通过1000次随机抽样,结合8种不同的模型方程,根据决定系数和均方根误差确定了不同立地条件下的最优模型(p<0.01),误差在可接受的范围内(图3)。(3)ERT反演SWC的不确定性和敏感性表明,基于黄土关键带野外实测数据所建模型的不确定性较低,且具有较好的敏感性,在预测黄土关键带土壤含水量方面具有较高精度和稳健性,适用于我国黄土高原和世界上其他黄土地区。
该成果在线发表在国际期刊Journal of Hydrology上。研究工作得到中科院战略性先导科技专项(B类)(XDB40020203)和国家自然科学基金(41722106、41971045、41807020)等项目的共同资助。
图1 黄土关键带典型剖面的电阻率扫描结果:(a)电阻率(b)分辨率(c)相对灵敏度(d)平滑灵敏度。黑线表示模型分辨率指数为10,大于10说明结果可靠
图2 黄土关键带不同土地利用下的电阻率频率分布
图3 基于不同数据集的电阻率与土壤含水量的最优回归模型的残差分布。Alldata,所有样本数据;SiLo,粉壤土样本数据;SiClLo,粉粘壤土样本数据;SD ≤ 100,0 - 1 m的样本数据;SD > 100,1 m以下样本数据