基于长时间序列遥感监测的库布齐沙漠向日葵土壤水分及生长情况探究

作     者：佟长福 侯洪飞 郑和祥 王莹 赵颖 

作者机构：水利部牧区水利科学研究所 呼伦贝尔市水利局 

出 版 物：《中国农村水利水电》 (China Rural Water and Hydropower)

年 卷 期：2025年

学科分类：082804[工学-农业电气化与自动化] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 090301[农学-土壤学] 

基　　金：鄂尔多斯科技重大专项项目(2021ZD社17-18) 

主　　题：库布齐沙漠 遥感反演 土壤水分 向日葵 

摘      要：库布齐沙漠作为我国第七大沙漠，面临着农业干旱和盐碱地频发的严峻挑战，主要原因包括地下水资源的逐渐枯竭以及过度灌溉和不合理的灌溉实践，进一步加剧了土壤盐碱化的严重性。因此，本研究选取内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗作为研究区域，旨在构建一个用于监测区域性土壤水分(Soil Moisture Content，SMC)和向日葵生长情况的时间序列监测系统。研究基于长时间序列的Landsat 8、MODIS以及无人机航拍数据，综合多种植被指数对向日葵生长状况进行全面分析，同时应用多种干旱指数对区域性向日葵土壤水分信息进行反演。研究结果表明：(1)VSWI(植被水分胁迫指数)在捕捉SMC动态方面具有较高精度(r0.65)；(2)干旱指数在捕捉向日葵SMC动态时，其性能会受到变量特征、温度和作物覆盖度等因素的影响，导致VSWI、TCI(温度状况指数)、VCI(植被状况指数)、VHI(植被健康指数)和TVDI(温度-植被干旱指数)的性能下降；(3)VSWI结合NDRE(归一化差异红边指数)和GNDVI(绿色归一化差异植被指数)能够实时监测作物的需水情况和营养状况。本研究提出的工具能够精准提取向日葵的生长状态及土壤水分信息，为干旱和半干旱地区的水资源管理和农作物的优化灌溉提供了科学支持。