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小麦-玉米轮作模式在华北平原广泛分布,该轮作模式下需要大量的水资源补充灌溉。华北平原人口密度大,水资源总量少,人均占有量仅为全国的1/6,水资源极度短缺。由于土壤性质在空间上的随机性以及灌水方式不同等因素导致土壤水分在时空分布上具有的差异性,基于不同补水条件下的长系列土壤水分实时监测数据,对小麦-玉米轮作体系下土壤水分时空变化规律特征进行研究并通过补水量和灌前土壤水分预测入渗深度或时间,对于土壤水分变化研究以及指导进行灌溉具有重要意义。本文选取河北省石家庄市藁城区作为研究区域,首先对不同补水条件不同深度的土壤水分的监测资料进行分析,研究麦玉轮作体系下土壤水分时空变化特性和规律。本文主要研究内容如下:(1)通过对数据的整理分析,将冬小麦-夏玉米轮作周期进行区分,土壤水分时间变化分别是夏玉米生长补水期(6月-9月)、冬小麦播种水分缓慢消耗期(9月-11月)、冬小麦越冬水分缓慢吸收期(12月-次年3月)、春季返浆失水期(3月-6月)。在空间上也可以将其分成四个层次,分别是土壤水分活跃层(0-40cm)、土壤水分次活跃层(40-60cm)、土壤水分次稳定层(60cm-120cm)、土壤水分相对稳定层(120cm-200cm),在时间和空间上都有周年性的规律。(2)土壤水分在时间上随季节和生育期变化明显,夏季生长旺盛期的水分减少量在0.99mm/d-3.56mm/d,冬季生长缓慢期水分减少量在0.42mm/d-0.50mm/d。秋冬季土壤水分得到补充,并且这部分水量会保持到次年来支持作物的生长。(3)在垂向上水分剧烈变化的区域主要集中在0-100cm内,夏季水分减少,冬前水量补给增加,随着轮作周期出现周期性变化,在60cm-120cm之间的土壤存在调节作用,会对上层下渗的水分进行储存,在上层土壤水分较少时补给上层。(4)利用实时观测数据的到的补水量,补水前土壤含水量,下渗时间和下渗深度的数据,使用SVM进行训练模拟,之后再进行预测。得到的关于下渗时间和下渗深度模型,其R2是0.83和0.89,模型效果较为良好并能将模型应用到解决实际问题中。