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【目的】对土壤颗粒分维特征定量化研究,为改良耕作区土壤结构和提高农业生产潜力提供基础数据支撑。【方法】选取岷江上游杂谷脑河流域3个典型耕作区,运用分形模型,研究该区域典型农耕区土壤颗粒分形维数特征。【结果】研究表明:土壤颗粒分形维数在2. 6279～2. 8705,不同土壤质地分形维数存在显著差异:粉壤土壤土砂壤土,表明土壤颗粒分形维数可以表征土壤质地差异;不同土地利用方式下分形维数的分布特征:退耕还林经果林原始林,土壤分形维数随土地利用类型的不同而发生规律性的变化;同一流域下不同土地利用类型的土壤颗粒分形维数与土壤深度成正比,不同深度土壤之间变化幅度较小且随深度增加逐渐稳定;土壤颗粒分形维数与黏粒(R2=0. 8125)和粉粒(R2=0. 7556)呈正相关,与砂粒(R2=0. 8932)呈负相关,表明土壤颗粒分形维数可表征土壤颗粒组成。【结论】土壤颗粒分形维数指标是表征土壤质地物理结构状况的重要参数。 相似文献
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非接触式激光地面不平度仪的设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
[目的]为获取地面不平度数据用来研究耕作地面的土壤风蚀情况、含水量情况、土壤与轮胎耦合情况,设计了一种非接触式测量仪器。[方法]仪器主要由运动测试台架、数据采集、虚拟控制3部分组成。采用基于激光三角测距原理的传感器进行距离测量,利用采集设备将数据传送至上位机显示、储存和处理。基于Lab VIEW软件创建虚拟操作平台,控制带有测量设备的运动测试台完成扫描定位,测量时根据不同要求改变1~100 mm不等的采样间隔。对测试仪进行了精度检验试验。[结果]试验结果表明:地面不平度仪的测试精度在±2 mm的精度范围内,试验测量数据均方根误差为0.16 mm,地面不平度仪能够准确测量不平度数据。对于测试得到的数据进行零均值化预处理,减小了测量不利因素带来的影响。[结论]非接触式地面不平度仪能够精确测量地面不平度数据,实现自动化测量,为进一步的理论研究提供测量基础。 相似文献
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南方稻麦轮作系统下小麦根系的三维分形特征 总被引：1，自引：1，他引：0
【目的】根构型直接影响作物的水肥吸收,而定量根构型的相关指标多局限于二维分析,缺乏有效的3D分析指标。论文探讨计算分析根构型3D特征的指标与操作方法,用于定量稻麦轮作制不同耕作方式对小麦根构型的影响。【方法】使用自制的根构型数字化仪,测取田间小麦根系的真实空间拓扑数据,获得根系构型的空间坐标。然后运用Matlab编程实现小麦根构型拓扑数据的虚拟重构,令虚拟根系再现实体根系的空间拓扑。结合分形理论与软件的计算分析功能对虚拟根构型进行分形维计算,分别获取3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D平面分形丰度和单株总根长5个特征指标,以此表达小麦根构型在不同年度、不同耕作方式处理下的时空动态。同时建立不同年度及耕作处理下单株总根长动态与根构型3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D平面分形丰度间的相关关系。【结果】研究发现随着作物生长期的变化,不同年份及不同耕作处理下的小麦根构型指标都表现出稳定增长的趋势。不同之处在于2010—2011年度的小麦根构型指标平稳增长,而2011—2012年度的根系生长速率变化较为剧烈。对比两个年度间的小麦根构型指标发现,免耕和旋耕两种耕作方式对小麦根构型的影响效果相反,在2010—2011年度,旋耕处理方式下的根系指标优于免耕处理方式,而在2011—2012年度,免耕处理方式下的根构型指标表现更优。对于作物生长前期(0—98 d)而言,年度变化引起的根构型指标差异显著大于耕作处理引起的差异,在作物生长后期(98—112 d),年度变化和耕作处理方式对小麦根构型指标的影响较为相近。对比小麦根构型的3D分形维指标和平面分形维指标发现,3D分形维明显区别于平面分形维,这表明根系的三维分形是根构型的必要分析指标。在不同的年度与耕作措施下,单株小麦的总根长与3D分形维数、3D分形丰度、2D分形维数、2D分形丰度都满足指数模型,且显著相关,说明年度因素和耕作措施仅是影响模型的常量参数项。【结论】由计算机软硬件结合分形理论构建的田间小麦根构型的可视化和定量化分析手段是实现小麦根构型精确分析的保证,该分析过程真实再现了田间小麦根构型的时空动态。3D分形指标可以准确定量作物根构型真实的时空动态,在进行根系生长策略的选择及根土关系优化时需要考虑到田间作物根系的实际生长条件和耕作制度。 相似文献
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农业土壤表面不平度分形维数计算方法的对比与分析 总被引：1，自引：0，他引：1
[目的]分形理论作为描述自然界和非线性系统中不光滑和不规则几何形体的有效工具,如何运用到农业土壤表面的研究中,是目前研究的热点问题.[方法]采用非接触式激光不平度测量仪测量了播种后地表(垂直于播种方向)、播种后地表(平行于播种方向)、犁地后地表(垂直于犁地方向)和整地后地表(平行于整地方向)4种农业地表的不平度,分别采用变差法、结构函数法和轮廓均方根法分析了4种农业地表不平度的分形维数、无标度区间及相关系数.[结果]犁地后地表起伏大,但分维小,细微结构少,复杂程度小;播种后地表(垂直于播种方向)起伏大,但复杂程度小,播种后地表(平行于播种方向)起伏小,但复杂程度高;同在平行于耕作方向,整地后地表的起伏大于播种后地表的起伏,但其复杂程度低于后者.[结论]均方根法计算农业土壤表面不平度的分形维数更精确,线性回归的相关性更好,无标度区间变化很小. 相似文献
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利用激光武不平度测试仪沿着行驶方向测定混凝土、砖、土路面的不平度,对每一种路面不平度的轮廓均方根偏差、轮廓微观不平度的平均间距、功率谱函数和分形维数进行了分析,结果表明:传统的粗糙度评定参数在描述各种路面不平度时具有明显的局限性,而利用分形维数可以较好的表征随机路面的不规则程度. 相似文献
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西南地区水耕人为土分形特征及与土壤属性的关系 总被引：4，自引：0，他引：4
通过分析水耕人为土颗粒分形维数与土壤质地、耕性、土壤有机质、全N、P、K、pH、CEC等的关系,探讨利用土壤颗粒分形维数作为水耕人为土分类指标的可能性.结果表明:西南地区26个水耕人为土的土壤颗粒分形维数介于2.6175～2.9109之间,平均值为2.8199,土壤颗粒分形维数可作为土壤质地与土壤表面积的综合性定量化指标.适宜耕作的10个土种(2号除外)分形维数介于2.7018 ～2.8116,不适宜耕作的16个土种(23号除外)分形维数介于2.8353 ～2.9109之间.土壤分形维数可表征水耕人为土的质地、成土母质、肥力特征、耕性等,土壤颗粒分形维数可作为水耕人为土分类,尤其是基层分类的一个重要指标. 相似文献
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黄土高原不同生境土壤结构体分形维数研究 总被引：3，自引：0，他引：3
【目的】研究不同生境条件下土壤结构体分形维数及其与主要土壤特性的关系。【方法】根据植被和土壤类型,从黄土高原不同地域分别采集22个0~20 cm土层土壤样品,利用干筛法测定其结构体组成,分析土壤结构体分形维数及其影响因子。【结果】黄土高原22个土壤样品结构体的分形维数为2.267~2.843。土壤类型不同,其土壤结构体的分形维数具有明显的差异,分形维数表现为干润砂质新成土>黄土正常新成土>简育干润均腐土>土垫旱耕人为土。回归分析发现,土壤结构体分形维数与土壤有机质、全氮含量具有极显著的负相关关系,相关系数分别为-0.591 9和-0.640 7(n=22)。对黄土正常新成土,除5~10 mm结构体外,土壤结构体分形维数与各粒径含量均呈现出明显的线性关系,正负相关性以0.25 mm为界,即其分形维数与>0.25 mm的结构体含量呈负相关,与<0.25 mm的结构体含量呈正相关。多元线性回归分析表明,结构体分形维数与0~0.25,1~2,2~5,5~10 mm结构体含量的偏相关关系达到显著水平,而与0.25~1 mm结构体含量的偏相关系数不显著。【结论】在黄土高原地区,土壤结构体分形维数随纬度增加而增加,土垫旱耕人为土结构体分形维数最低,干润砂质新成土结构体分形维数最高,同时土壤结构体的分形也受土地利用方式的影响,分形维数表现为人工林地>农地>自然林地>裸地。 相似文献
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以24个黄土高原石灰性耕层土壤样品数据为基础,运用分形模型研究了黄土高原石灰性耕层土壤颗粒的分形维数,探讨了利用土壤颗粒粒径分布的分形维数来定量表征黄土高原石灰性耕层土壤的特征。结果表明,24个黄土高原石灰性耕层土壤颗粒的分形维数D为2.5936～27094,分形维数表现为干润砂质新成土〉黄土正常新成土〉简育干润均腐土〉土垫旱耕人为土;土壤颗粒分形维数与〈0.001mm颗粒的含量呈显著正相关,土壤颗粒分形维数与土壤有机碳含量、全氮含量和碳/氮比相关性不显著;土壤有机碳含量与全氮含量呈显著正相关。 相似文献
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关中东部人工花椒林土壤孔隙的分形特征 总被引：1，自引：0，他引：1
用分形几何学研究了关中东部人工花椒林地土壤孔隙的分形和分布特征.在莱卡显微镜下观察和采集土壤孔隙图像,通过SISC IAS V8.0软件提取土壤孔隙的有关参数,用计盒维数法计算了土壤孔隙分形维数.在A-Ap2-Bc-Bt构造的BMC土壤剖面中,土壤孔隙平均分维值依次为1.78277,1.6847,1.66781和1.67955,总体分布呈下降渐上升趋势,孔隙维数与孔隙率、孔隙的面积和周长呈明显的相关性,相关系数(R)依次为0.93983、0.92693和0.84545.孔隙分形维数能够较好地描述土壤孔隙结构的空间变异特征,孔隙分形与土壤孔隙的空间分布、形态变化、孔隙大小、孔隙边缘等因素密切相关;BMC剖面孔隙分形分布反映了花椒林这种特殊土地利用方式下土壤孔隙的变化规律. 相似文献