基于探地雷达识别林地粗根和石砾

【目的】通过1 500 MHz探地雷达（GPR）对辽东老秃顶子国家自然保护区典型阔叶林蒙古栎地下粗根和石砾进行探测研究,对林木成林及其发挥水土保持功能提供理论参考。【方法】在试验样地内基于探地雷达探测技术,控制试验分析GPR反射波参数与根径和石砾直径的相关关系,建立有效的估算模型,识别林地粗根和石砾,确定其分布规律。【结果】（1）在控制试验条件下土壤粗根和石砾能有效识别,根径> 1 cm的粗根在雷达剖面能形成明显的双曲线波形,石砾为“黑-白-黑”的波形。（2）GPR反射波参数中总时间间隔与根径相关性最显著（P <0.01）,拟合得到y=0.286 2x+1.18(R2=0.709 8)的关系模型,石砾水平直径和垂直直径与各雷达反射波参数相关性都不显著。（3）剖面试验表明1 500 MHz频率天线的GPR对粗根根系识别率为36.7%,对石砾识别率为17.9%。（4）剖面试验表明GPR对粗根识别及分布受根系的直径与埋深影响,而对石砾识别效果与它埋深相关性不显著。根径<3 cm的粗根主要分布在0～30 cm土层,>3 cm的粗根主要分布在20～40 cm土层。在有效识...     

应用探地雷达对黄帝陵古柏树干和粗根的研究

运用探地雷达技术对黄帝陵轩辕庙内19棵古柏的树干空洞和粗根分布规律进行了检测。轩辕庙19棵古柏均有不同程度的空洞情况,其中1、4、12、16、17号相对空洞程度较高,有向重度空洞方向发展的趋势;3、5、8、18号属轻度空洞。粗根在垂直方向上主要分布在0~60cm土层,水平方向上粗根主要分布在4m范围内。经过对比粗根分布规律发现,古柏生长健康状况与粗根分布的健康状况相关:在水平方向上健康和亚健康古柏分布范围不健康古柏,并且在垂直层次中粗根密度由大到小依次是健康亚健康不健康;人为踩踏区域与未踩踏区域相比,粗根密度低于未踩踏区域;经过根系复壮的古柏较未经过根系复壮的古柏粗根密度更大,并且水平分布范围相对较广。     

应用探地雷达探测古树根系分布

为监测古树健康状况和为古树复壮措施提供指导,通过使用探地雷达探测了一株古侧柏的根系在水平方向和垂直方向的分布.结果显示:探地雷达对于处于地表浅层0～60 cm的根系分布有较好的探测作用,对更深处的粗根也能探测,探测结果和实际观察相比在水平分布上大致相同,但无法探测交叉或重叠根系.总体来说探测的可能性随着根系直径的增加而...     

基于树木雷达的小兴安岭典型树种粗根分布及其影响因素研究

目的  探究小兴安岭典型树种粗根分布规律及其影响因素，为小兴安岭树木良好生长提供科学依据和数据支撑。 方法  以红松、落叶松、红皮云杉、樟子松为研究对象，在凉水实验林场选取了8个样地进行试验。以样木为圆心，采用树木雷达扫描以0.5、1、1.5、2 m为半径的圆周上的根系，采用环刀法和取土样法测定土壤理化性质，并测量树高、胸径、冠幅等树木因子，分析小兴安岭树木粗根分布状况，并对粗根密度与树木因子及土壤因子指标进行相关性分析。 结果  （1）小兴安岭4个典型树种在水平方向粗根密度随着与树干距离的增加而减少；在垂直方向上，随着土壤深度的增加，红松和落叶松粗根密度逐渐减少，红皮云杉和樟子松粗根密度先增加后减少。红松、落叶松、红皮云杉、樟子松分别有82.1%、82.0%、89.6%、67.6%的粗根分布在0 ~ 40 cm土层深度。（2）树木粗根密度与树高、胸径、冠幅呈显著正相关关系（P < 0.05），与树木平均阻力值无显著相关关系（P > 0.05）。（3）树木粗根密度与土壤含水量、饱和持水量、毛管持水量呈显著正相关关系（P < 0.05），与土壤密度呈显著负相关关系（P < 0.05），与毛管持水量相关程度最高（r = 0.538，P = 0.012）。树木粗根密度与土壤有机质、全氮、全磷、水解氮含量呈显著正相关关系（P < 0.05），与全氮含量相关程度最高（r = 0.646，P = 0.002）。 结论  研究结果表明树木因子和土壤因子均对小兴安岭4个典型树种粗根分布产生不同程度影响，树木粗根分布不仅与自身特性有关，还与其生存环境有关，而与树木材质状况无关。      

红枣中龄期吸收根和输导根空间分布特征

为9.0cm地径红枣根系吸水模型的建立提供关键参数。采用剖面挖掘和分层取样法,利用WinRHIZOPro2010a根系分析系统对漫灌条件下中龄期红枣(9.0cm地径)吸收根(根径<2.0mm)和输导根(根径≥2.0mm)的空间分布进行分析。研究表明,对于红枣根长密度分布,吸收根所占比重比输导根大,在水平方向上,吸收根的分布范围大概比输导根广25.0～50.0cm。在水平距离0～175.0cm范围内是根系分布的重要区域。在垂直方向上,输导根的分布范围大概比吸收根广10.0～20.0cm。在土层深度0～120.0cm范围内是根系分布的重要区域。距离树干0～175.0cm的0～120.0cm土层是9.0cm地径红枣田间水肥管理的重要区域。     

探地雷达用于树木单根成像的模拟技术研究

利用超宽带探地雷达技术,以及衍射层析成像算法实现对根系的探测与成像。通过时域有限差分法,对树木根系进行建模仿真,生成探地雷达扫描数据,然后利用衍射层析成像算法对仿真数据进行目标重建,得到根系横截面反演图像。并讨论了根的直径、介电特性及其分布情况对探地雷达探测根系的影响。仿真结果表明,在近似为无损的均匀土壤中,超宽带探地雷达能快速无损地实现地下根系目标探测,衍射层技术通过重建根系图像,初步实现树根的介电属性、形状特征估计和位置标定等,因而可用于探地雷达根系探测中,对树木根系的研究具有重要意义。     

基于探地雷达技术估算喀斯特峰丛洼地不同坡位土壤有机碳密度的方法

在典型喀斯特峰丛洼地区按上、中、下坡位和洼地分别选取四个样方,利用探地雷达技术探测土壤深度,获得各层次土壤体积分数,结合土壤剖面采样获得的土壤有机碳含量、石砾含量和容重等数据,计算土壤有机碳密度。结果表明:该峰丛洼地区上、中、下坡位的土壤主要集中在0~30 cm深度范围内,体积分数范围为72%±16%~78%±6%,洼地的土壤则主要集中在0~70 cm,体积分数为64%±17%;土壤剖面0~30 cm内有机碳含量逐层显着下降(P<0.05),在深度30 cm以下下降趋势变缓,表层土壤有机碳含量从上坡至洼地逐渐降低,符合喀斯特地区特有的“养分倒置”现象;基于探地雷达法测得的0~20 cm土壤有机碳密度由上坡至洼地逐渐减小,上坡与洼地差异显着(P<0.05),而0~100 cm土壤有机碳密度则洼地显着大于坡地(P<0.05);探地雷达法与“平均深度法”相比,后者对前者的相对误差为0.3%~14.5%,未达到显着差异。通过研究建立了基于探地雷达准确获取土壤深度的土壤有机碳密度的估算方法,适用于喀斯特非连续性土壤,为进一步准确估算喀斯特地区土壤有机碳储量提供了更可靠的方法。     

基于探地雷达的果树根系检测试验与分析

果树的根系健康与水果品质息息相关,如何检测根系的健康状况一直是果树养护管理领域的难题。探地雷达作为新兴的无损检测技术日益受到学术界和业界的重视。选择江南大学校内果园和江苏省苏州市吴中区东山镇双湾村果园内的枇杷和水蜜桃果树试样,利用探地雷达对试样进行根系检测试验,以评价探地雷达对果树根系检测的可行性。结果表明,通过分别设置900 MHz和400 MHz的天线频率,探地雷达能够获取果树试样的细根和粗根分布图,包括雷达信号波形图、三维总览图和分层密度图,根系图像准确地反映了果树地下根系分布状况,结果有助于果树健康风险评价和养护管理。     

探地雷达在碎石桩检测中的应用

将探地雷达检测技术应用于碎石桩的质量检测,判定碎石桩的桩身完整性,具有快捷、准确和实时处理及显示的优点。结果表明:该技术可为复合地基的质量检测提供大量相关信息。     

幼龄期红枣吸收根系空间分布特征

【目的】研究新疆阿克苏地区幼龄期（3 cm地径）红枣吸收根系空间分布特征,为干旱区高效节水灌溉提供理论依据。【方法】采用剖面挖掘和分层取样法,利用WinRHIZO Pro2010a根系分析系统分析漫灌条件下有效吸收根（根径＜2 mm）的空间分布特征。【结果】在水平方向上,幼龄期红枣根长密度呈抛物线型分布,93.09%以上根系分布在距树干水平距离0~150 cm处,分布密集区为0~50 cm,最大值出现在0~25 cm;在垂直方向上,幼龄期红枣根长密度呈指数型分布,94.07%以上的根系分布在土层深度0~50 cm处,根系分布密集区为0~20 cm,最大值出现在10~20 cm。【结论】距离树干水平距离0~150 cm和垂直方向0~50 cm的土层是幼龄期红枣根系分布较密集的区域,也是田间水肥管理的重要区域。     

幼龄期红枣吸收根系空间分布特征

【目的】研究新疆阿克苏地区幼龄期（3cm地径）红枣吸收根系空间分布特征,为干旱区高效节水灌溉提供理论依据。【方法】采用剖面挖掘和分层取样法,利用WinRHIZO Pr02010a根系分析系统分析漫灌条件下有效吸收根（根径〈2mm）的空间分布特征。【结果】在水平方向上,幼龄期红枣根长密度呈抛物线型分布,93．09％以上根系分布在距树干水平距离0-150cm处,分布密集区为0-50cm,最大值出现在0-25cm;在垂直方向上,幼龄期红枣根长密度呈指数型分布,94．07％以上的根系分布在土层深度0-50cm处,根系分布密集区为0-20cm,最大值卅现在10-20cm。【结论】距离树干水平距离0-150cm和垂直方向0-50cm的土层是幼龄期红枣根系分布较密集的区域,也是田间水肥管理的重要区域。     

探地雷达在林木无损检测应用初探

阐述了林木无损检测的主要原理和研究现状,介绍了探地雷达的工作原理、应用情况和主要特点,探讨了将探地雷达应用在无损检测中的研究难点和方向.     

上海市区主要行道树粗根的空间分布特征及其与立地环境的关系

【目的】研究城市行道树根系分布和立地环境的关系,为城市道路绿地植物群落配置提供依据。【方法】选取上海中心城区21条道路绿地,采用树木根系雷达仪对香樟(Cinnamomum camphora)、悬铃木(Platanus acerifolia)、榉树(Zelkova serrata)、银杏(Ginkgo biloba)、广玉兰(Magnolia grandiflora)、女贞(Ligustrum lucidum)和栾树(Koelreuteria bipinnata)等7种主要树种直径2 cm及以上的粗根系分布及根型进行研究。【结果】7种行道树根型可分为4种类型：栾树为垂直与水平型,香樟和悬铃木为横走型,广玉兰、女贞和榉树为直角型,银杏为垂直型。在垂直方向上,香樟、悬铃木、银杏、女贞和栾树的根系密度占比随土壤深度的增加而减少,榉树和广玉兰的根系密度占比随土壤深度的增加而先增加后减少;水平方向上,所有树种的根系密度占比均随着与根基距离的增加而减少,根系集中分布在距离根基1 m处。针对乔—乔配置,硬质覆盖立地条件下的根系密度在水平方向上随着与根基距离的增加而减少,在垂直方向上随着土壤深度的增加而...     

钢筋混凝土无损检测的手持式探地雷达研制

根据钢筋混凝土无损检测的特点和超宽带雷达探测原理,研制了一种手持式高分辨率超宽带探地雷达系统.阐述了基于无载频脉冲发射机、等效时间采样接收机和超宽带收发天线的低成本射频模块的基本结构和工作原理,描述了集雷达控制、数据采集和图像处理于一体的嵌入式控制模块的设计方法.软硬件集成提高了系统的便携性、可靠性和实时性.原理样机实验结果表明：该检测系统可有效检测埋深为0~35 cm,间隔6 cm以上的Φ6钢筋位置和保护层厚度,并可反映钢筋混凝土的其他特性.     

探地雷达在辽宁普通公路面层检测中的应用

随着旧路改造工程逐渐增多,传统的钻芯取样检测沥青层厚度已满足不了设计者的要求,雷达作为一种先进技术手段,它的高效性、准确性已被广大道路工程师们认可。就探地雷达在辽宁普通公路面层检测中的应用进行探讨。     

杨树根系形态、分布、动态特征及其吸水特性

根系是连接植物与土壤的纽带,也是植物吸收水养资源的器官,在树木生理生活中发挥着至关重要的作用。杨树在我国北方被广泛栽植,其木材产量占我国总木材产量的30%。因此,了解杨树根系的各种特点有助于深入认识其生存和生长机制,以及在各种环境下的生态适应策略,从而为杨树林地高效经营管理技术的优化、林分质量和产量的双提升提供理论基础。本文基于已有研究,对杨树根系形态、分布、动态特征以及吸水特性等内容及部分研究方法进行了综述。首先,本文总结了已有研究中采用的各种根系分级方法,指出其各自的不足与可取之处,并提出更适合杨树根系分级的方法。其次,对现有研究中发现的各种杨树根系构型、形态、分布以及生长动态等特征进行了归纳总结,探讨了各种特征产生的原因以及对杨树根系吸收效率产生的影响。然后,总结了杨树根系在各种条件下的吸水特性与机制,并在最后提出了现有杨树根系研究的不足以及今后的发展方向。      

胡杨树根系空间分布特性

本文对中国干旱内陆荒漠区的幼龄天然胡杨树的根质量密度和根长密度分布进行研究。结果表明:在垂直方向上,根量主要集中于80cm~100cm的土层中,约占总量的38.75%,在100cm土层以下迅速下降,根长密度随土壤深度的变化,呈指数函数分布;在水平方向上,主要分布在距胡杨树干0cm~100cm范围内,且输导根(d>2mm)占质量比重大,约占总量的88.67%,吸收根(d<2mm)占根长比重大,约占总量的92.21%。     

玉米根茬还田与玉米根系的空间分布

玉米根茬还田后,玉米植株２０ｃｍ以外范围的地上及０～４０ｃｍ深的土体内玉米根系数量增加显著,０～２０ｃｍ的４０ｃｍ以下各土体根系数量有所降低。增施磷酸二铵和硫酸钾,４０ｃｍ以下各土体根系数量增加。增施氮肥,１０～２０ｃｍ的地上及０～４０ｃｍ深的各土体内根系数量增加。     

转Bt基因107杨根系分布特征

以2个转BtCry1Ac基因107杨株系及其未转基因对照为材料,研究转Bt基因107杨的根系分布特征。结果表明：1)垂直方向上,2个转基因株系与CK的总根系及各径级根长密度、表面积密度、体积密度以及生物量密度上均随土层深度的增加而显著降低,在0～30 cm土层中,根长密度、根表面积密度、根体积密度及生物量密度均达到最大值,且显著高于其他土层;2)水平方向0～150 cm, 2个转基因株系与CK的总根表面积密度、总生物量密度随着距树干水平距离的增加呈现出先减小后增大的趋势;不同径级根系表面积密度、根长密度在距树干0～30 cm处达到最大值;3)2个转基因株系总根长密度、根表面积密度、根体积密度和生物量密度均小于对照,对照与转基因株系存在显著性差异,而2个转基因株系间无显著性差异;4)3个株系在根系分布中均以细根为主,且转基因株系细根径级的根长密度、根表面积密度表现为对照大于转基因株系且存在显著性差异,对照和转基因株系中根与粗根根长密度、根表面积密度无显著性差异。     

不同林龄胡杨克隆繁殖根系分布特征及其构型

以中龄林和成熟林胡杨为研究对象,采用挖剖面和根窗的方法,研究胡杨繁殖根系分布、根系构型,以及胡杨根蘖与繁殖根系构型之间的关系。结果表明:(1)细根(d<2 mm)的根长密度、根表面积密度,随深度增加呈现指数函数分布;(2)中龄林细根的根长密度、根表面积密度在0-90 cm各层都是显著大于成熟林的对应指标(P<0.05),成熟林的中等粗根(5 mm<d<20 mm)、粗根(20 mm<d)根长密度及根表面积在深层(70-90 cm)和中浅层(40-50 cm)都显著大于中龄林的对应指标(P<0.05);(3)在中龄林中,根表面积、根分枝数、根分形维数及平均分枝角度是分析根系构型的主成分因子,而在成熟林中,根体积、根分枝数及平均分枝角度是分析根系构型的主成分因子;根系各径级的主成分分析显示1-2 mm各个径级对根系表面积和根体积影响显著;(4)两种林龄繁殖根系上的不定芽及分蘖株数均无显著差异(P>0.05),且两种林龄的一级侧根数、分枝角度亦无显著差异(P>0.05);(5)对比两种林龄不同根序上的根蘖芽发现,二级根上不定芽个数均是同组一级根上不定芽个数的3-4倍;基于以上对胡杨根系的功能权衡的分析,得出:细根对胡杨根系构型有重要的影响,在胡杨根系功能权衡中扮演重要角色。