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相似文献
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1.
植物根系的分形及计算机模拟   总被引:22,自引:0,他引:22  
基于计算机图像技术和分形理论,建立了植物根系分形度量的计算机模型,实现了对植物根系生长过程发育形态的计算机模拟。应用上述模型计算植物根系的分形维数与实际度量的维数基本一致,构造模拟的根系形态与实物不仅具有相近的分形维数,而且形态也非常相似。  相似文献   

2.
根系形态结构是影响植物生长的重要因素。应用分形理论推导出根系长度与粗度(直径)的分形维数的计算方程,初步研究了苜蓿(Medicago sativa L.)根系形态特征。结果表明:推导出的分形维数计算公式可以应用于苜蓿根系结构的研究,并且分形维数的大小能够表征苜蓿根系形态结构特性。  相似文献   

3.
苜蓿根系形态结构的分形分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
根系形态结构是影响植物生长的重要因素。应用分形理论推导出根系长度与粗度(直径)的分形维数的计算方程,初步研究了苜蓿(Medicago sativa L.)根系形态特征。结果表明:推导出的分形维数计算公式可以应用于苜蓿根系结构的研究,并且分形维数的大小能够表征苜蓿根系形态结构特性。  相似文献   

4.
不同水分条件下桃树根系的分形特征   总被引:2,自引:0,他引:2  
根系结构是影响植物生长的重要因素,利用分形维数可以对根系的形态结构进行定量化的描述。通过对不同水分条件下盆栽桃树根系的分形维数(FD)值进行研究发现,水涝处理根系的分形维数值最小,干旱胁迫也使维数变小,先干旱后复水促使维数值变大。  相似文献   

5.
黄山松林不同树种树冠分形特征研究   总被引:12,自引:0,他引:12  
对植物的空间占据能力的研究可以为探讨种群分布机制提供信息 ,分形几何是解决植冠和分枝格局形式的有力工具 .对寿宁、屏南二县黄山松林的不同树种冠幅的分形维数进行计算和比较 ,结果表明 :寿宁黄山松种群冠幅分形维数 >屏南县黄山松种群冠幅分形维数 ;屏南县黄山松林中的黄山松、马尾松、木荷具有相对较大的冠幅分形维数 ,说明其种间竞争小 ;屏南县黄山松冠幅分形维数小 ,其种内竞争激烈  相似文献   

6.
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   

7.
根系分形维数及其研究进展   总被引:1,自引:1,他引:0  
贾全全  杨晓杰 《安徽农业科学》2011,39(2):652-653,656
系统介绍了分形理论的形成和实际内容,并综述了根系分形维数的计算方法以及分形维数在植物根系研究方面的重要作用。分形维数作为一种简便地描述植物根系形态、生理特性的方法,给根系的研究带来了很大的方便。  相似文献   

8.
嵇晓雷 《安徽农业科学》2010,(25):13693-13694
综述了非线性科学热点之一——分形理论的研究现状,及其在植物根系研究方面的应用进展,强调利用分形维数研究植物根系分形特征的优越性,最后对分形理论在植物根系研究领域应用前景进行了展望。  相似文献   

9.
[目的]研究土壤水稳性团粒分形维数及其与团粒基本特征之间的关系,为防止土壤退化、减少土壤侵蚀提供理论指导。[方法]利用分形理论对山东、河南和四川等丹参主要种植区根际、根间和空白土壤水稳性团粒的分形特征进行分析。[结果]河南栾川土壤根际、根间土壤水稳性团粒分形维数最小,四川集凤空白土壤水稳性团粒分形维数最小,河南栾川次之;根际土壤水稳性团粒的分形维数为2.569 0~2.937 7,根际土壤分形维数与<0.25 mm粒级团粒含量呈0.01水平显著正相关;根间土壤团粒的分形维数为2.694 0~2.942 8,根间土土壤团粒分形维数与1.00~0.50、<0.25 mm粒级团粒含量呈0.01水平显著相关;空白土壤团粒的分形维数为2.709 6~2.965 1,空白土壤分形维数与<0.25 mm粒级团粒含量呈0.01水平显著正相关。[结论]土壤水稳性团粒分形维数与粒径>0.25 mm土壤水稳性团粒总量、稳定性系数呈负相关。  相似文献   

10.
赣南不同草地类型区土壤粒径分布及分形特征   总被引:1,自引:0,他引:1  
【目的】研究赣南不同草地类型区土壤颗粒组成与分形特征,为该地区草地植物保护与利用提供参考依据。【方法】研究按不同区域进行样地设置,采用典型抽样法对不同区域不同草地类型植被群落特征进行调查,测定土壤粒径特征及全量养分指标,用土壤颗粒体积分形维数模型计算分形维数D值。【结果】(1)赣南地区不同类型草地土壤颗粒主要以粉粒(30.05%)、细砂粒(23.27%)、中砂粒(17.35%)为主;土壤颗粒的分形维数D值在2.901 0~2.978 6,处于中上水平;(2)土壤颗粒分形维数D值与粉粒呈显著性正相关关系,与粗砂粒、极粗砂粒呈显著性负相关关系;(3)随着土层加深,粒径<50μm的土壤颗粒含量增加,粒径>500μm的颗粒含量减少;土壤分形维数D值随土层加深而增加,只是增加的幅度不明显;(4)土壤有机质、全氮含量与土壤颗粒组成中中砂粒和粗砂粒均呈极显著正相关关系,与土壤分形维数、黏粒、粉粒体积百分含量呈极显著负相关关系(P<0.01)。【结论】赣南地区土壤颗粒以粉粒为主,土壤分形维数值较高,土壤结构均匀,有利于草地植物的正常生长,但是也在一定程度上导致了草地植物的灌丛化,因此...  相似文献   

11.
用分形理论评价长期施肥对土壤理化性质的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
为探讨不同施肥处理对土壤理化性质和团聚体分形特征的影响以及用分形特征评价长期施肥对土壤理化性质尤其是土壤团聚体稳定性的影响,采用1个现存的分形模型作为主要研究手段。结果表明,有机肥-化肥混施分形维数较小,单施化肥则较大。分形维数与团聚体平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)呈显著负相关,因此,分形维数能同时反映团聚体粒径分布和土壤结构稳定性。另外,分形维数越高,黏粒含量越高,土壤容重越大,有机质含量越少;反之,分形维数越低,大团聚体和有机质含量越高,土壤容重越小。分形维数高时,易导致大孔隙分布少,微小孔隙分布多,不利于水肥移动;分形维数低时孔隙分配较合理,水肥能得到有效利用。因此,在农业生产中应当强调有机肥和化肥配施,有机肥肥源较缺的地区应当重视秸秆还田。  相似文献   

12.
Fractal method is a new method to estimate soil structure. It has been shown to be a useful tool in studies related to physical properties of soil as well as erosion and other hydrological processes. Fractal dimension was used to study the soil structure in soil at different stages of vegetative succession on the Ziwuling Mountains. The land use and vegetation types included cultivated land, abandoned land, grassland, two types of shrub land, and three types of forests. The grassland, shrub land, and forested areas represented a continuum in vegetative succession that had occurred naturally, as the land was abandoned in 1862. Disturbed and undisturbed soil samples were collected from ten vegetation types from depths of 0-10, 10-20, and 20-30 cm on the Ziwuling Mountains, at a site with an elevation of about 1 500 m. Particle size distribution was determined by the pipette method and aggregate size distribution was determined by wet sieving. The results were used to calculate the particle and aggregate fractal dimension. The results showed that particle and aggregate fractal dimensions varied between vegetation types. There was a positive correlation between the particle fractal dimension and the weight of particles with diameter 〈 0.001 mm, but no relationship between particle fractal dimension and the other particle size classes. Particle fractal dimension was lower in vegetated soils compared to cropland and there was no consistent relationship between fractal dimension and vegetation type. Aggregate fractal dimension was positively correlated with the weight of 〉 0.25 mm aggregates. Aggregate fractal dimension was lower in vegetated soils compared with cropland. In contrast to particle fractal dimension, aggregate fractal dimension described changes in soil structure associated with vegetative succession. The results of this study indicate that aggregate fractal dimension is more effective in describing soil structure and function compared with particle fractal dimension.  相似文献   

13.
陕西4种土壤粒径分布的分形特征研究   总被引:14,自引:1,他引:13  
采用分形模型 ,研究了陕西 4种不同质地的土壤粒径的重量分布。结果表明 ,土壤结构具有明显的分形特征 ,其粒径分布分形维数为 0~ 3。分形维数与土壤中粘粒含量呈明显的线性相关 ,表现为粘粒含量越高的土壤 ,其分形维数也越高。分形维数不仅受粘粒含量的支配 ,还与土壤质地的均一程度有关 ,土壤质地均匀指数 Iu与分形维数也表现出一定的相关性 ,但相关性较弱。  相似文献   

14.
Due to global climate change, Korea is facing severe droughts that affect the planting and early vegetative periods of upland crops. Soybean and adzuki bean are important legume crops in Korea, so it is critical to understand their adaptations to water stress. This study investigated the changes in root morphological properties in soybean and adzuki bean and quantified the findings using fractal analysis. The experiment was performed at the National Institute of Crop Science in Miryang, Korea. Soybeans and adzuki beans were planted in test boxes and grown for 30 days. The boxes were filled with bed soil with various soil moisture treatments. Root images were obtained and scanned every two days, and the root properties were characterized by root length, depth and surface area, number of roots, and fractal parameters(fractal dimension and lacunarity). Root depth, length and surface area and the number of roots increased in both crops as the soil moisture content increased. The fractal dimension and lacunarity values increased as the soil moisture content increased. These results indicated that the greater the soil moisture, the more heterogeneous the root structure. Correlation analysis of the morphological properties and fractal parameters indicated that soybean and adzuki bean had different root structure developments. Both soybean and adzuki bean were sensitive to the amount of soil moisture in the early vegetative stage. Soybean required a soil moisture content greater than 70% of the field capacity to develop a full root structure, while adzuki bean required 100% of the field capacity. These results would be useful in understanding the responses of soybean and adzuki bean to water stress and managing irrigation during cultivation.  相似文献   

15.
极端干旱地区胡杨林根系分布的非线性分析   总被引:3,自引:0,他引:3  
依据2006年5—7月在极端干旱区额济纳旗的实测资料,对胡杨林的根系分布特征进行了分析与研究,期望对全面认识胡杨根系、根系吸水及胡杨SPAC系统进一步的研究提供有力的试验依据和理论支持.该文将根系分为输运根系(d02 cm)和吸水根系(d≤02 cm).输运根系的分布存在分形现象,根系土壤水分的变化对胡杨输运根系的分布有着直接影响.分析过程引入了土壤含水率期望的概念,当土壤含水率期望的平均值为25.03 cm·g/g时,输运根系分布的分维值为2.000 7;当土壤含水率期望的平均值为55.95 cm·g/g 时,输运根系分布的分维值为1.627 5.即当土壤含水率期望值较低时,输运根系分布的分维值较大;当土壤含水率期望值较高时,输运根系分布的分维值较小.对于吸水根系,该文建立了根长密度在垂直和水平方向的一维分布函数以及二维分布函数.采用指数函数对吸水根系的根长密度分布函数进行拟合,拟合函数与实测数据的R2分别为:0.89、0.68、0.73和0.69,说明胡杨吸水根系根长密度的分布基本符合指数衰减规律.   相似文献   

16.
基于分形理论和磨损表面轮廓分析,采用盒计数法、变差法、功率谱法和结构函数法4种算法,计算了植物磨料对金属材料磨损表面轮廓曲线的分形维数.结果表明:磨损后的表面分形维数与磨损质量损失存在密切的关系,质量磨损越大,分形维数也越大;4种算法中结构函数法与变差法计算的分形维数误差较小,可用于计算植物磨料对金属材料磨损表面的分形...  相似文献   

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