农业机械学报

作者：陈鹏宇，翟亚明，黄明逸，朱成立，杜炜，涂昕

单位：河海大学,河海大学,河海大学,河海大学,河海大学,河海大学,

关键词：淮河流域;冬小麦;土壤墒情反演;干旱指数;NSGA-Ⅱ;干湿边界量化

基金：国家自然科学基金项目（52309044、52479039）和中央高校基本科研业务费专项资金项目（B250201070）

根据温度植被干旱指数（Temperature vegetation drought index, TVDI）的区域土壤含水率反演对于流域旱情监测、水资源规划等具有极大潜力，但TVDI特征空间干湿边量化的经验性和不确定性易导致反演精度受限。提出了TVDI干湿边多目标优化求解方法，通过最大化TVDI与地表反照率（Albedo, A）、土壤部分红波反射率（Soil red band reflectance, Rs,red）和土壤部分近红外波反射率（Soil near-infrared band reflectance, Rs,nir）的相关性实现特征空间干湿边定量求解，并对淮河流域麦田墒情进行了反演分析。结果表明：TVDI干湿边优化求解时，地表反照率对墒情反演精度的提升占主导作用，权重为0.5~0.8，其次是土壤红波和土壤近红外波反射率，分别为0.1~0.2和0.1~0.3；优化后TVDI对生育期内气象干旱变化具有更好的响应，特征空间涵盖范围增加了24.05%~54.02%，干边截距增加了1.72%~5.69%，干边斜率减小了8.04%~66.51%；优化后TVDI与实测土壤含水率的决定系数（Coefficient of determination, R2）增加了33.12%~82.61%，反演土壤含水率时的平均绝对误差（Mean absolute error, MAE）、均方根误差（Root mean square error, RMSE）、归一化均方根误差（Normalized root mean square error, NRMSE）降低了5.09%~20.52%、7.73%~21.16%、7.69%~21.27%，在不同生育期和土层深度均能保持较高精度；2023年淮河流域冬小麦拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期0~40cm平均土壤含水率分别为0.242、0.255、0.259、0.237cm3/cm3，流域内河南省和山东省麦地墒情较低，适宜在拔节期、开花期和灌浆期进行补充灌溉。综上，干湿边多目标优化求解方法提升了TVDI在区域尺度麦田墒情反演的适应性和准确性，可为旱情监测及防控研究提供理论依据和可靠工具。

来源：2025年第8期

《农业机械学报》期刊编辑部

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