| 基于有效含水量的土壤水分监测点布设的空间分层采样方法 |
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| 引用本文： | 金建华,张宝忠,刘钰,毛晓敏.基于有效含水量的土壤水分监测点布设的空间分层采样方法[J].农业工程学报,2021,37(21):100-107. |
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| 作者姓名： | 金建华 张宝忠 刘钰 毛晓敏 |
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| 作者单位： | 1. 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038； 2. 中国农业大学水利与土木工程学院，北京100083； 3. 天津农学院水利工程学院，天津300384；;1. 中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038； 4. 国家节水灌溉北京工程技术研究中心，北京 100048 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目（51822907，51979287）；流域水循环模拟与调控国家重点实验室自主研究项目（SKL2020TS08）；天津市教委科研计划项目（2018KJ189） |
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| 摘 要： | 为了优化灌溉实践，构建准确估计平均土壤水分的监测点布设准则，该研究引入有效含水量（Available Water Capacity, AWC）作为辅助变量，结合经典统计学和地统计学构建了一种基于辅助变量空间自相关的分层采样方法（Stratified Sampling Method Based on Spatial Autocorrelation of Auxiliary Variables，SSAV），克服直接以土壤水分为变量时受其强时空变异影响的弊端，并在田块尺度进行试验。结果表明：0～40和0～80 cm土层的AWC服从正态分布；在90%置信区间，采样误差为10%时研究区内0～40和0～80 cm土层的监测点数目分别为7个和6个；基于SSAV布点法估计土壤水分的相对误差变化范围为–23.23%～35.15%，较简单随机布点（Simple Random Sampling，SRS）法减小了26.48%。标准差的平均值为4.78%，较SRS降低了17.30%。基于SSAV的0～40和0～80 cm两个土层的估计值和观测值之间的平均均方根误差RMSE为0.010 4 cm3/cm3，基于SRS的RMSE为0.012 0 cm3/cm3，显著性检验P<0.001，SSAV显著提高了对土壤水分的估计精度和准度。SSAV为获得区域平均土壤水分提供了省时、省力、低成本的监测点布设方案，为农业水资源管理和提升农业用水效率提供了保障。
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| 关 键 词： | 土壤 水分 采样 地统计学 有效含水量 空间相关性 空间变异性 |
| 收稿时间： | 2021/8/2 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2021/10/23 0:00:00 |
Spatial stratified sampling strategy for soil moisture based on available water capacity |
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| Jin Jianhu,Zhang Baozhong,Liu Yu,Mao Xiaomin.Spatial stratified sampling strategy for soil moisture based on available water capacity[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2021,37(21):100-107. |
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| Authors: | Jin Jianhu Zhang Baozhong Liu Yu Mao Xiaomin |
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| Institution: | 1. State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038, China; 2. College of Water Conservancy and Civil Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China; 3. College of Water Conservancy Engineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China;;1. State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038, China; 4. National Center of Efficient Irrigation Engineering and Technology Research-Beijing, Beijing 100048, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | soils moisture sampling geo-statistics available water capacity spatial autocorrelation spatial variability |
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