地球与行星物理学术报告通知（202610期）- 施其斌

报告人简介：

施其斌副研究员，中国科学院地质与地球物理研究所特聘副研究员，硕士生导师。长期致力于地震震源物理、分布式光纤传感技术（DAS）及人工智能技术等前沿交叉研究。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十余篇。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。现担任Science、GRL、JGR-Solid Earth等学术期刊审稿人，以及AGU、SSA等国际会议专题召集人。

报告内容摘要：

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与生态气候韧性。在土壤水文演变过程中，耕作手段是调控农田土壤结构的核心因素，也是解析全球近半数可耕作土地农浅表层水文过程的关键切入点。现阶段，田间尺度下土壤水分分钟级动态变化的非侵入式精准监测，是土壤水文学与地球物理交叉领域的技术难点。本研究以存在长期耕作与压实扰动的农田为研究对象，融合分布式声学传感（DAS）非侵入式观测技术与流固耦合物理力学模型，实现了农田土壤水文-地震响应过程的米级空间尺度、分钟级时间分辨率动态连续监测。研究结果表明，受降雨入渗与土壤蒸发交替循环作用，农田土壤地震波速最大波动幅度可达60%，显著偏离传统水文模型预测结果，直观揭示了土壤水分运移对土体颗粒骨架的动态应力调控机制。基于此，本研究结合地震波传播理论与土壤力学原理，构建土壤动态毛细应力模型，有效实现了非平衡状态下土壤水文动态过程的精准反演与重构。对比分析证实，长期耕作会对农田土壤结构造成永久性重塑：高频翻耕虽可短期疏松表层土壤，但会破坏土壤原生孔隙连通结构，造成表层土壤水分滞留、土壤蒸发加剧，显著抑制土壤深层水分入渗与储水能力。本研究交叉融合地震学与土壤水文学理论，建立了地震学观测反演与土壤物理水文过程的直接关联，为农田土壤结构改良、灌溉制度优化及精准农业水土资源调控提供了重要的技术方法与理论支撑。