摘要
对土壤水分进行精确的时空监测对于干旱和半干旱灌溉区农业水资源的有效管理和可持续利用至关重要。本研究以河套灌区的宜昌灌区为例，探讨了作物生长季节地表土壤水分的时空变化规律。研究整合了多年Landsat 8/9遥感图像（2022–2024年）与温度植被干旱指数（TVDI）框架，构建了两个特征空间：归一化植被指数–地表温度（NDVI–LST）和增强植被指数–地表温度（EVI–LST）。采用双指数互补反演方法进行土壤水分估算，并将结果与Soil Moisture Active Passive（SMAP）土壤水分产品和MOD16蒸散产品进行了验证。结果表明，基于这两种植被指数得到的特征空间的干燥边缘区域均呈现出双拐点特征，最佳拟合区间位于拐点之间。拐点位置会随着作物覆盖度的变化而动态调整。在裸土和植被覆盖度较低的时期（5月、6月和9月），NDVI和EVI的最小阈值分别为0.07和0.06；而在植被覆盖度较高的7月和8月，这两个指数的最小阈值上升至0.15。NDVI在5月、6月和9月的表现更为优越，而EVI在7月至8月的作物生长活跃期具有更大的优势。优化后的模型反演精度较高，2024年5月12日测量到的0–20厘米层土壤水分的验证R2值为0.81。反演结果与SMAP土壤水分产品（低作物覆盖度时R2 = 0.663；高作物覆盖度时R2 = 0.625）和MOD16蒸散数据（R = 0.751）具有较强相关性。土壤水分的时空分布特征得到了清晰体现。5月春季灌溉后，某些地区的土壤水分充足，导致反演结果呈现双峰分布模式。6月整个研究区域的土壤水分含量最低，干旱区域占总面积的36.67%。7月至8月，降水集中以及夏季灌溉作用使极端干旱区域的比例降至0.98%以下。
