土壤含水率与光谱反射率的灰色关联分析

鉴于采用遥感技术监测土壤含水率可行性,利用实际测量的数据,通过灰色关联分析的方法确定了可见光范围监测土壤含水率的敏感波段,为大面积监测土壤含水率提供理论支持。     

一种测量土壤含水率的新型传感器

根据时域反射技术原理,研制了测量土壤含水率的一种新型传感器,实验结果表明,其测试精度符合用户需要。     

土壤含水率和盐分对土壤电导率的影响

基于电流－电压四端法的“polar-dipole array”形式,以壤土作为研究对象,对土壤含水率和土壤盐分与土壤电导率之间的相互关系进行了试验研究,结果表明,在土壤盐分和含水率2个相关因素中,土盐分对土壤电导率的影响较土壤含水率要大得多。     

番茄综合营养品质对各阶段土壤含水率的响应

【目的】研究不同生育时期土壤含水率对番茄综合营养品质的影响,确立优质番茄的高效灌溉制度。【方法】以盆栽番茄为试验材料,以苗期、始花结果期、果实生长初期、果实快速膨大期和果实品质形成期的土壤含水率为试验因素,采用五元二次通用旋转组合设计(1/2实施),应用博弈论综合赋权法和近似理想解法得到番茄单一营养品质指标权重和综合营养品质指标评价值及其排序,建立番茄综合营养品质指标对不同生育期土壤含水率的模型,并进行单因子和2因子互作分析。【结果】番茄单一营养品质指标权重排序为番茄红素可溶性糖维生素C可滴定酸可溶性固形物。不同时期土壤含水率对番茄综合营养品质的影响表现为始花结果期果实快速膨大期果实生长初期果实品质形成期苗期。其他因子为0水平时,番茄综合营养品质随着始花结果期和果实快速膨大期土壤含水率的增加呈凹型抛物线变化趋势。苗期与果实生长初期、苗期与果实品质形成期、果实快速膨大期与果实品质形成期的土壤含水率均对番茄综合品质存在一定的拮抗作用,始花结果期与果实生长初期、始花结果期与果实品质形成期、果实生长初期与果实快速膨大期的土壤含水率均对番茄综合营养品质有一定的协同作用。综合营养品质评价值分布在0.6~0.8的最优试验方案为处理9。综合营养品质评价值分布在0.6~0.8时各生育期的土壤含水率的优化结果为:苗期71%~83%,始花结果期71%~83%,果实生长初期68%~80%,果实快速膨大期70%~82%,果实品质形成期70%~82%。【结论】不同生育期土壤含水率的合理组合有利于提高番茄营养品质。     

土壤含水率测定方法研究

总结了国内外最主流的土壤含水率测定方法,包括称重法、电阻率法、FDR法、灰度反演法、光谱分析法、红外线感测法、中子法、γ射线法、TDR、分布式光纤测量法(DWS法)、遥感测定法、探地雷达法;并且对这些方法的原理优缺点进行了介绍。     

基于近红外光谱的椰子肉含水率检测方法

[目的]利用近红外光谱技术建立成熟椰果中椰子肉水分含量的近红外定量检测模型,实现椰子品种椰干含量及椰子种质含水率的高效率实时在线检测,满足椰干产量预测及椰子种质快速鉴定的需求.[方法]采用国产光栅S400型近红外农产品品质测定仪,对来自不同种质的360个成熟椰果的椰肉样本进行近红外光谱扫描,将采集到的光谱,以建模集:检...     

不同灌水定额条件下土壤含水率变化研究(英文)

[目的]研究不同灌水定额条件下土壤含水率变化。[方法]在4个田间试验小区布设间距为2m的3个点,使用人工手钻,钻成深度200cm、孔径44.3mm的探管孔。1试验小区不灌水,2试验小区灌水量为0.02999m3/m2,3试验小区灌水量为0.08996m3/m2,4试验小区灌水量为0.05997m3/m2,灌水方法采取畦灌。利用时域反射仪,对不同灌水定额入渗的土壤含水率进行测定。时间上,探测土壤含水率时间为灌水后4、20、28和44h;深度上,探测深度间距分别设为180、160、140、120、100、90、80、70、60、50、40、30、20、10cm。结合土壤质地特性,分析不同灌水定额下的土壤含水率随深度变化的曲线特征。[结果]不同土层深度土壤水分变化因灌溉水量不同而不同。①不灌水时,0～70cm土层土壤含水率为9.88%;70～100cm土层土壤含水率逐渐增大,达17.00%;100～120cm土层含水率达25.00%;120～180cm土层土壤含水率为24.45%。②灌水量为0.02999m3/m2时,0～30cm土层土壤含水率逐渐增大,达30.00%;30～60cm土层土壤含水率逐渐下降,降至25.00%;60～180cm土层土壤含水率为25.00%。该灌水定额适合农田灌溉节约用水。③灌水量为0.05997m3/m2时,0～30cm土层土壤含水率逐渐增大,达26.00%;30～100cm土层土壤含水率为32.50%,120～180cm土层土壤含水率恢复到未灌溉前状态。该灌水定额对农田节水和保墒具有重要意义。④灌水量为0.08996m3/m2时,0～180cm土层土壤含水率为25.86%。该灌水定额不利于农田灌溉节约用水。[结论]该研究结果对经济合理地利用水资源具有重要意义。     

不同灌水定额条件下土壤含水率变化试验研究

[目的]研究不同灌水定额条件下土壤含水率变化。[方法]利用时域反射仪,对不同灌水定额入渗的土壤含水率进行测定;结合土壤质地特性,分析不同灌水定额下的土壤含水率随深度变化的曲线特征。[结果]不同土层深度土壤水分变化因灌溉水量不同而不同。不灌水时,0-70 cm土层土壤含水率为9.88%;70-100 cm土层土壤含水率逐渐增大,达17.00%;100-120 cm土层含水率达25.00%;120-180 cm土层土壤含水率为24.45%。灌水量为0.029 99 m^3/m^2时,0-30 cm土层土壤含水率逐渐增大,达30.00%;30-60 cm土层土壤含水率逐渐下降,降至25.00%,60-180 cm土层土壤含水率为25.00%;灌水量为0.059 97 m^3/m^2时,0-30 cm土层土壤含水率逐渐增大,达26.00%,30-100 cm土层土壤含水率为32.50%,120-180 cm土层土壤含水率恢复到未灌溉前状态;灌水量为0.089 96 m^3/m^2时,0-180 cm土层土壤含水率为25.86%。[结论]该研究结果对经济合理地利用水资源具有重要意义。     

解析烟草栽培中土壤适宜含水率及施肥模型

近几年来,我国烟草种植的施肥问题一直倍受关注,要保障种植效率、提高烟叶质量,必须做好施肥和供水工作。随着研究深度不断增加,在肥力施加中,人们开始掌握一定的技术。在进行烟草生产时,参考相应的标准便可以实现提升种植效率,保障经济收入。在生产中掌握了烟草需水规律,并且可以对该需水进行量化处理,在该基础上开展精确浇水以及施肥,这是生产出优质烟叶之重要途径。文章分析了烟草栽培中土壤适宜含水率以及烟草施肥规律。     

龙眼平衡含水率及其模型的研究

龙眼的平衡含水率是研究龙眼干燥和在眼干贮藏的重要参数，应用静态法对龙眼进行了不同温度和相对湿度条件下的解吸和吸湿平衡含水主的测定试验，分析了温度和相对湿度对龙眼平衡含水率的影响。比较了不同的平衡含水流率模型对实验数据的拟合精度，发现Ｈａｌｓｅｙ模型较适合于描述龙眼的平衡含水率曲线。     

土壤水分变异对降雨和植被的响应

在我国半干旱地区水土流失严重的黄土高原,开展土壤水分的时空变异研究有着极其重要的生态意义,是土地可持续利用的基础。该文利用时间序列分析方法,研究了黄土高原丘壑区降雨、植被对土壤水分特征变化的影响。结果表明,红豆草和豌豆的表层土壤含水量对降雨响应速度快于油松土壤含水量;水分入渗增湿与同期降雨量密切相关;土壤含水量对降雨的响应时间随土层深度的增加而变长。     

北方夏玉米农田土壤水分预测模型的研究

【目的】检验和比较4个夏玉米农田土壤水分预测模型的预测精度。【方法】根据农田土壤水分平衡原理,建立北方夏玉米农田土壤水分预测模型,其中潜在蒸散量子模型分别用国内彭曼修正式(简称国内法)和FAOPenman-Monteith(简称FAO法)方法,作物发育期子模型分别用多年平均发育期法和积温法。用2002年6~9月中国气象局农业气象试验基地的21个不同水分处理小区的夏玉米全生育期观测资料(包括土壤湿度、作物发育期、气象和灌溉等资料),对模型进行检验和比较。【结果】在土壤湿度中等和较低的情况下,土壤水分预测模型中潜在蒸散量子模型采用国内法对不同预测时效下夏玉米农田土壤水分的平均预测精度高于FAO法,而在土壤湿度较高的情况下则反之;国内法和FAO法在不同预测初始日期下,对所有试验小区土壤水分的平均预测精度均随着预报时效的增加而降低。土壤水分预测模型中,作物发育期子模型采用积温法或多年平均发育期法均可对北方地区夏玉米农田土壤水分进行预测,两者对0~100 cm土层土壤水分预报的最大绝对差值小于5 mm。【结论】土壤水分预测模型中潜在蒸散量子模型采用国内法对夏玉米农田土壤水分的预测精度高于FAO法;土壤水分预测模型中作物发育期子模型采用多年平均发育期法和积温法对夏玉米农田土壤水分的预测精度基本相同。利用该模型还可对北方夏玉米农田进行灌溉预报和排渍预报。     

基于近红外光谱的不同建模方法检测土壤有机质和速效P含量的研究

【目的】采用近红外光谱和不同建模方法测定土壤中的有机质和速效P含量。【方法】分别采集江西不同地区的土样240个,采集土壤样品的近红外漫反射光谱,以对光谱数据进行主成分分析得到的前6个主成分(PCs)和偏最小二乘回归(PLSR)建模得到的6个潜在变量(LVs),分别作为反向传播神经网络(BPNN)和偏最小支持向量机(LS-SVM)的输入变量,共建立6个模型,分别为主成分回归(PCR)、PLSR、BPNN-PCs、BPNN-LVs、LS-SVM-PCs和LS-SVM-LVs,并对这些建模方法预测土壤有机质和速效P含量的结果进行评价,从中筛选出最佳模型。【结果】在预测土壤有机质和速效P含量时,LS-SVM-LVs模型的预测效果优于PCR、PLSR、BPNN-PCs、BPNN-LVs和LS-SVM-PCs模型。用LS-SVM-LVs模型得到的有机质、速效P预测集的决定系数(R2)和均方差(RMSE)分别为0.873 4,0.780 1mg/kg和2.92g/kg,4.97mg/kg。【结论】将近红外漫反射光谱和LS-SVM、PLSR相结合可用于测定土壤有机质和速效P含量。     

基于物联网和LSTM的柑橘园土壤含水量和电导率预测模型

目的 构建柑橘果园环境信息物联网实时采集系统,建立基于物联网和长短期记忆(LSTM)的柑橘园土壤含量和电导率预测模型,为果园灌溉施肥管理、效果预测评估提供参考依据。方法 利用土壤温度、含水量、电导率三合一传感器,在柑橘果园中设置5个节点和1个气象站,通过ZigBee短距离无线通信和GPRS远距离无线传输,将果园气象数据和土壤墒情数据传输至远程服务器。利用LSTM模型建立气象数据与土壤含水量和电导率的预测模型,计算均方根误差(RMSE)和决定系数(R²)以进行性能评估。结果 物联网系统能够实现远程传输柑橘果园环境数据,建立了基于LSTM和广义回归神经网络(GRNN)的土壤含水量和电导率预测模型,模型在5个节点的数据集的训练结果分别为：LSTM模型训练的土壤含水量和电导率的RMSE范围分别为6.74~8.65和6.68~8.50,GRNN模型训练的土壤含水量和电导率的RMSE范围分别为7.01~14.70和7.60~13.70。利用生成的LSTM模型和气象数据进行拟合,将土壤含水量和电导率的预测值与实测值进行回归分析,LSTM模型拟合的土壤含水量和电导率的R²范围分别为0.760~0.906和0.648~0.850,GRNN模型拟合的土壤含水量和电导率的R²范围分别为0.126~0.369和0.132~0.268,说明LSTM模型的性能表现较好。结论 建立了柑橘果园环境的物联网信息传输系统,构建的基于LSTM的果园土壤含水量和电导率预测模型具有较高的精度,可用于指导柑橘果园的灌溉施肥管理。     

日光温室内土壤温度对土壤含水率变化的影响

为探究土壤表层的含水率随土壤温度变化的规律,以呼和浩特地区的日光温室室内土壤为研究对象,利用土壤水分-温度传感器测试土壤含水率和土壤温度,采用Gaussian函数多峰拟合和线性拟合方法对土壤温度与含水率的关系进行拟合分析。结果表明:在3个试验区域的不同深度土层内,土壤含水率随土壤温度的变化均呈现线性变化规律,且越接近土壤表层,线性关系越显著。通过拟合方程得到的含水率计算值与实测值相对误差小于5%。本研究对日光温室内土壤环境的监测与控制具有指导意义。     

土壤墒情(旱情)监测与预测预报系统的设计与开发

以组件式GIS软件为开发平台,建立了北京地区土壤墒情监测与预测预报系统。该系统包括土壤墒情信息采集、土壤墒情站信息管理、土壤墒情空间分布显示、土壤墒情监测、土壤墒情预报及土壤墒情信息输出等功能模块,可对土壤墒情进行实时监测,做出土壤墒情分布图、等值面图等,直观反映北京地区土壤墒情趋势。同时,系统还可利用增退墒模型、人工神经网络模型和时间序列模型进行土壤墒情预测和预报。现该系统已有38个墒情固定站和120个墒情巡测站,并已投入使用。实际应用结果表明,该系统解决了目前墒情固定站投资过高且数量不足的问题,能够满足北京市土壤墒情预测预报要求,可为北京地区防旱、抗旱提供可靠的科学依据。     

土壤含水量对秸秆分解的影响及动态变化

采用秸秆与土壤混合培养的方法,研究了秸秆分解时对土壤含水量的需求以及土壤水分的动态变化。结果表明,土壤含水量主要影响秸秆前期的分解,在土壤含水量为20.0%和15.0%的条件下,秸秆分解率在第10天分别为30.73%和14.01%,在第60天分别为52.90%和43.20%。同时,秸秆在分解过程中可以释放出水分,从而提高土壤含水量,并使之在较长时间内保持稳定。加入秸秆组的土壤含水量在第50天比对照组高出5.41%,说明秸秆还田的保水、增墒作用非常显著。     

9种介电类水分传感器对风沙土含水率的测定精度及校准模型比较

【目的】比较不同水分传感器对风沙土含水率的测定精度,并建立校准模型,为旱区农业水土资源的高效利用提供理论依据。【方法】以METER、Acclima和Truebners三大制造商生产的9种介电类水分传感器为对象,以典型风沙土为供试土壤,通过室内校准试验比较各种传感器对土壤含水率的测定精度,评估其在风沙土上的适用范围、准确度、精密度及其影响因素,并构建不同传感器测定风沙土含水率的校准模型,比较不同校准模型的精度。【结果】（1）默认模型下,与其他传感器相比,MAS-1和EC-5的测定精度较高,其均方根误差（RMSE）分别为0.020和0.027,平均偏差误差（MBE）分别为0.016和0.024,斜率（k值）分别为0.943 3和0.940 3,决定系数（R²）分别为0.926和0.938。（2）土壤含水率范围影响传感器的测定精度。各传感器在低含水率下的RMSE平均值比中、高含水率分别减小了40.9%和42.6%,MBE平均值减小了61.8%和59.9%,而R²平均值提高了0.7%和11.3%。其中,低含水率时EC-5和TDR-315H的精度较高,而中、高含水率下MAS-1的精度均较高。对于含水率相同的土壤,各传感器的测定结果差异较大,且含水率越高差异越大。（3）与默认模型相比,校准模型的RMSE和MBE平均减小了48.8%和72.6%,纳什系数(NSE)和R²提高了70.7%和4.5%。经模型校准后,5TE和TEROS-12测定精度的增幅最大,而TDR-315H的测定精度相对最高。此外,传感器测定的风沙土含水率默认值与校准值具有较高的拟合精度,通过模型转换可实现对默认值的二次校准。【结论】综合评估测定精度、使用寿命和售价,MAS-1、EC-5和TDR-315H可作为风沙土含水率监测的优先传感器备选,且利用风沙土的校准模型对传感器进行标定十分重要。     

FDS土壤水分传感器的两步标定法

在有机溶液、砂土和基质(泥炭、蛭石、珍珠岩质量比4.5:4.5:1.0)中对基于频域(FD)原理的FDS系列水分传感器进行了测试,并根据实验结果对其阻抗特性、一致性和测量精度进行了分析。传感器的标定工作分2步进行,首先利用有机溶液建立传感器输出电压信号V与介电常数ε的关系,然后通过Topp公式间接得出传感器输出信号与土壤含水率之间的关系。在砂土和基质中的实验结果表明,采用两步标定法标定后,FDS系列传感器测量得到的砂土和基质含水率与烘干法得到的含水率的相关系数分别为0.90和0.95,其输出电压与ML2型传感器输出电压的相关系数>0.99,表明该标定方法能够满足测量精度要求。     

两种园林用FDR土壤水分传感器的精度校正

利用质地差异较大的园土及草炭∶陶粒∶园土=3∶1∶1（体积比）的混合基质对2种土壤水分频域反射仪（FDR）进行了室内标定.结果显示,在目前园林应用的测量精度内,土壤质地对两种FDR土壤水分传感器的测量影响不显著,但FDR测量值较烘干法明显偏高,校正斜率介于0.68～0.70之间.相关分析表明FDR测量值与真实值之间有极显著的相关性,相关系数大于0.97.利用获得的线性函数进行校正,校正后的土壤水分值与采用传统的烘干称重法测得的值相符.基于以上结果,FDR土壤水分传感器能准确、快速测定土壤含水量,在城市园林节水灌溉管理中发挥重要作用.