Exploring the heterogenous nature of irrigated winter wheat and potato fields using an experimental water stress index and vegetation indices
Rahel Pommerenke · Ryan Smith · Jeffrey D. Niemann 等 5 人
提出基于能量平衡的卫星水分胁迫指数WSI，评估灌溉冬小麦与马铃薯田块内异质性。
用ET与太阳辐射数据构建WSI，结合实地基质势与多年产量数据验证。
WSI对冬小麦产量解释优于植被指数，但马铃薯上植被指数更优。
可探索作物特异性的水分胁迫指数融合框架，弥补马铃薯等快速生长作物的遥感监测空白。
该研究提出基于能量平衡的卫星水分胁迫指数，方法新颖且经多季产量数据验证，对精准灌溉管理有参考价值，但属细分领域论文，公共影响有限。
水资源竞争日益加剧，推动了高效灌溉管理的需求。由于作物生长和土壤特性在田块尺度内存在差异，灌溉管理分区通过原位数据和植被指数（VIs）进行划分与监测。然而，植被指数在捕捉植物水分胁迫方面能力有限，原因包括裸土干扰、作物特有的光谱差异，以及胁迫发生与物候响应之间的时间滞后。遥感蒸散发（ET）数据可以补充植被指数，以更好地表征水分胁迫。本研究开发了水分胁迫指数（WSI），这是一种基于卫星的指数，采用能量平衡方法，识别选定时期内相对于田块其他区域的水分胁迫区域。WSI由蒸散发和太阳辐射数据推导而来。将能量利用代理量（来自OpenET集合模型潜热通量）从能量可用性代理量（LiDAR衍生及gridMET模拟的入射太阳辐射）中减去，生成相对水分胁迫的栅格图。降尺度后的能量可用性代理量提供了田块尺度的变异性，相比传统的粗分辨率产品，能更有效地与高分辨率蒸散发估算值进行比较。WSI与原位基质势数据和多季产量数据进行验证评估。结果表明，WSI在描述冬小麦收获期产量方面始终优于植被指数和OpenET。对于马铃薯，植被指数优于WSI和OpenET，这可能与马铃薯复杂且快速的生长模式有关。通过利用能量平衡概念和可获取的遥感产品，WSI为识别灌溉农田中的水分胁迫区域提供了一个适应性强的框架。