《地空学术讲座 ESS LECTURE 第501-1期》施其斌 特聘副研究员：利用分布式声学传感技术揭示耕作对土壤水动力学的影响

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• 题目: 利用分布式声学传感技术揭示耕作对土壤水动力学的影响
• 主讲人：施其斌 特聘副研究员 @ 中国科学院地质与地球物理研究所
• 时间：2026年9月17日 14:30-16:00
• 地点：理学院E3153报告厅

主讲人简介

施其斌，博士，中国科学院地质与地球物理研究所特聘副研究员。2016年本科毕业于南京大学地质学专业，2021年博士毕业于新加坡南洋理工大学。长期致力于地震震源物理、分布式光纤传感技术、机器学习等研究。以第一或通讯作者在Science、JGR-Solid Earth、GRL、SRL、BSSA、GJI等期刊发表学术论文。曾主持美国莱斯大学Pan Postdoc Fellowship及新加坡Stephen Riady地球科学研究基金项目。曾担任AGU、SSA等国际会议光纤地震学专题召集人。

讲座简介

土壤作为连接地表生态系统与地下水循环的关键纽带，其孔隙结构与水力特征直接关乎全球农业生产安全。在农田土壤的水文过程中，耕作手段是调控浅层介质结构的核心因素。然而，在田间尺度下，如何非侵入式精准监测耕作层土壤水分的动态变化，一直是精准农业水土资源调控的技术难点。本报告聚焦于分布式光纤传感（DAS）技术在农业耕作效应监测中的应用。围绕长期耕作与压实的农田场景，本研究融合了高密度光纤数据分析与改进的土壤物理模型，利用农田土壤水文演变过程的米级空间尺度、分钟级时间分辨率动态连续监测来揭示人类活动对土壤水文功能的影响。本研究表明，在降雨入渗与蒸发循环作用下，DAS捕捉到的表层土壤剪切波速最大波动幅度可达60%，反映水分运移对耕作层土体颗粒骨架的动态应力调控机制。基于此，本研究结合土壤水-力学原理构建动态毛细应力模型，对非饱和土在降雨、日晒等影响下的水文-力学响应进行了模拟，并重点对比了不同农业耕作强度对土壤结构的长期重塑效应：高频翻耕虽可短期疏松表层，但会破坏原生孔隙连通性，导致水分滞留在表层并加剧蒸散，从而抑制水分向深层运移并储存，降低了土壤的保水能力。本研究作为一次具体案例，展示 DAS在识别耕作层水文响应、评估耕作对土壤健康影响程度，可为优化农业耕作模式、精准灌溉、水资源管理提供新的技术方法与理论支撑。

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