祁连山东部不同密度白桦天然次生林持水性能及土壤传递函数的构建

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作者 石正阳 程唱 +6 位作者 邹星晨 左亚凡 李睿 刘仟仟 刘婧雯 彭小静 贺康宁 《生态学报》 北大核心 2025年第8期4059-4071,共13页

土壤饱和导水率(K_S)作为评价土壤入渗与透水能力的核心指标,探究其影响因素对深入理解和评估森林水源涵养功能有着重要意义。研究聚焦于祁连山东部白桦天然次生林的土壤容重、有机碳、田间持水量、孔隙度等关键理化指标,对林地持水性... 土壤饱和导水率(K_S)作为评价土壤入渗与透水能力的核心指标,探究其影响因素对深入理解和评估森林水源涵养功能有着重要意义。研究聚焦于祁连山东部白桦天然次生林的土壤容重、有机碳、田间持水量、孔隙度等关键理化指标,对林地持水性能进行综合评价,并深入分析土壤理化性质对K_S的影响。采用多元逐步回归分析法建立土壤传递函数模型,为验证模型的有效性,对比新建模型与现有6种土壤传递函数模型的预测精度,以确定适用于本研究区的最优模型。研究结果表明:(1)该区域K_S值变化范围为0.25—3.94mm/min,均值为1.64mm/min。利用熵权法评估土壤持水能力发现K_S所占权重较高,且林分密度在600—900株/hm~2时,林地持水性能综合得分最高。(2)通过Pearson分析揭示了K_S与粘粒、粉粒含量以及土壤容重呈显著负相关关系,与砂粒含量、有机碳含量以及孔隙度等指标呈显著正相关关系。(3)对比7个土壤传递函数模型的预测效能,研究构建的新模型在拟合效果上表现最优,预测值与实测值的决定系数(R~2)高达0.85。综上,K_S可作为评价祁连山东部白桦天然林林地持水能力的关键指标,且林分密度在600—900株/hm~2时,林地持水性能最佳。本研究新建土壤传递函数模型可用于估算该区K_S,为祁连山东部水源涵养林的优化管理和生态建设提供了重要的数据支撑和科学依据。 展开更多

关键词 土壤饱和导水率 土壤传递函数 白桦林 祁连山东部

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适用于中国亚热带的土壤田间持水量传递函数的构建研究

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作者 吴银菇 秦璐 田正超 《水资源与水工程学报》 北大核心 2025年第1期214-223,共10页

田间持水量(θ_(f))是评估土壤持水性能和农业灌溉管理的重要指标,也是很多水文模型所需的输入变量。直接测量土壤θ_(f)既耗时又繁琐,因此发展用于预测θ_(f)的传递函数(PTF)至关重要。现有的PTF主要是基于热带和温带地区土壤θ_(f)数... 田间持水量(θ_(f))是评估土壤持水性能和农业灌溉管理的重要指标,也是很多水文模型所需的输入变量。直接测量土壤θ_(f)既耗时又繁琐,因此发展用于预测θ_(f)的传递函数(PTF)至关重要。现有的PTF主要是基于热带和温带地区土壤θ_(f)数据开发的,对于亚热带地区土壤的适用性尚不清楚,亟需构建适用于该区域的新PTF。实测了中国典型亚热带地区175个径流小区土壤的θ_(f)值和质地、容重(ρb)、有机质含量(fom)等基本土壤参数,评估了现有主要PTF预测以上土壤θ_(f)的准确性,并采用多元逐步线性回归分析方法构建了适用于我国亚热带土壤的新PTF模型。研究结果表明:11个现有主要PTF总体上低估了亚热带土壤的θ_(f),只有由我国湖南地区土壤发展而来的PTF3模型显示出相对精确的预测结果,其均方根误差(εr)和平均偏差(ε)分别为0.051和-0.024 m^(3)/m^(3);利用175个径流小区土壤数据新构建的PTF模型为θ_(f)=0.502+0.0013fcl-0.115ρb,新模型显示我国亚热带土壤的θ_(f)主要受黏粒含量(fcl)和ρb影响;独立数据集验证显示,新模型预测θ_(f)值的R2为0.48,εr为0.035 m^(3)/m^(3),ε为-0.024 m^(3)/m^(3)。将基于温带和热带土壤开发的PTF应用于亚热带土壤时,预测θ_(f)的效果较差,新模型预测结果优于已有的PTF,且新模型仅需2个基本物理参数fcl和ρb,提高了其适用性。 展开更多

关键词 亚热带土壤 田间持水量 土壤质地 容重 传递函数

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黑土区水蚀坡耕地土壤穿透阻力时空变异特征及传递函数 被引量：1

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作者 熊乾 高磊 +4 位作者 彭新华 钱芮 钟雪梅 李林源 李庆林 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期162-169,180,共9页

[目的]为探明侵蚀坡耕地黑土硬度的时空特征及关键驱动因素。[方法]基于典型水蚀坡耕地110个样点土壤穿透阻力动态监测及其相关因素的测定,在阐明土壤穿透阻力时空特征的基础上,利用多元线性回归(MLR)和随机森林(RFR)模型分析土壤穿透... [目的]为探明侵蚀坡耕地黑土硬度的时空特征及关键驱动因素。[方法]基于典型水蚀坡耕地110个样点土壤穿透阻力动态监测及其相关因素的测定,在阐明土壤穿透阻力时空特征的基础上,利用多元线性回归(MLR)和随机森林(RFR)模型分析土壤穿透阻力的影响因素,并进一步构建其传递函数。[结果]土壤穿透阻力时空变异性受土层深度、水分条件及农事活动等因素的综合影响,耕作层土壤穿透阻力空间上的异质性显著低于亚表层,变异系数分别为17.4%和26.3%。随土壤由湿变干和距离翻耕的时间增加,空间异质性呈增强趋势。土壤侵蚀影响土壤穿透阻力,强烈侵蚀区土壤穿透阻力高于沉积区,特别是在湿润条件下,差异更为显著(p<0.05)。与自然林地相比,所研究坡耕地73%样点的土壤穿透阻力增加,尤其在强侵蚀区。土壤含水量、容重和有机碳(SOC)是土壤穿透阻力的主要影响因素,Pearson系数分别为-0.69,0.58,-0.54,三者共同解释土壤穿透阻力88%的变异。RFR模型在土壤穿透阻力预测中表现优于MLR模型,在生长季均值的预测中,R^(2)可达0.91,RMSE仅为91.2 kPa。[结论]研究结果加深对侵蚀背景下黑土硬度空间分异特征的理解,为黑土压实管控提供理论依据。 展开更多

关键词 黑土 土壤压实 土壤侵蚀 土壤传递函数 随机森林模型

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黄河下游冲积平原试验区土壤水分特征曲线的传递函数研究

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作者 湛江 刘颜珲 +2 位作者 王琳 潘登 蔡金龙 《节水灌溉》 北大核心 2024年第6期54-62,共9页

黄河下游冲积平原区是我国重要的粮食生产基地和工业集聚地,该地区土壤水力学参数的获取,对于保障用水安全和指导农业生产具有重要意义。为建立黄河下游冲积平原区的土壤水分特征曲线传递函数(PTFs),以河南省兰考县闫楼乡作为黄河下游... 黄河下游冲积平原区是我国重要的粮食生产基地和工业集聚地,该地区土壤水力学参数的获取,对于保障用水安全和指导农业生产具有重要意义。为建立黄河下游冲积平原区的土壤水分特征曲线传递函数(PTFs),以河南省兰考县闫楼乡作为黄河下游冲积平原试验区,基于多元非线性逐步回归和单因素扰动方法,建立了包气带土壤水分特征曲线的PTFs,并分析了影响因素敏感性。研究结果显示,实测土壤水分特征曲线以及土壤理化性质参数呈现较强变异性,所建立的PTFs精度良好,具备应用推广价值。多元回归结果表明,土壤颗粒组成是本文PTFs的主要影响因素,其中黏粒含量对PTFs最为敏感,砂粒含量次之,粉粒含量最弱。在其余5个土壤理化特性中,对PTFs的相对敏感的因素是pH值和分形维数。研究表明,土壤物理化学性质与土壤水分特征曲线模型参数的关系复杂,并非一般线性或单调关系。尽管土壤物理化学性质参数可以提高PTFs精度,但土壤颗粒组成是影响土壤水分运动的根本原因,其作为构建PTFs的关键因素不可忽略。在实际应用中,PTFs使用者可根据所掌握数据的实际情况,结合影响因素敏感性,决定影响因素的取舍。 展开更多

关键词 黄河下游冲积平原 土壤水分特征曲线 土壤传递函数 多元逐步回归 分形维数 参数敏感性

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中国主要土壤类型的土壤容重传递函数研究 被引量：49

5

作者 韩光中 王德彩 谢贤健 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期93-102,共10页

由于我国大多数土壤数据库缺失或部分缺失土壤容重数据,利用土壤其他属性来预测土壤容重具有重要意义。我国土壤类型多样,已有的土壤容重传递函数在不同土壤类型中的适用性也值得进一步探讨。本文基于我国现有的土壤数据库,对已有的两... 由于我国大多数土壤数据库缺失或部分缺失土壤容重数据,利用土壤其他属性来预测土壤容重具有重要意义。我国土壤类型多样,已有的土壤容重传递函数在不同土壤类型中的适用性也值得进一步探讨。本文基于我国现有的土壤数据库,对已有的两种土壤容重传递函数在不同土壤类型(土纲)中的预测精度与适用性进行评估,最后通过SPSS进行回归分析建立我国主要土壤类型最适宜的容重传递函数。研究结果表明,已有的两种土壤容重传递函数应用于部分土壤类型时预测精度不高,但基于土壤系统分类的数据分组后建立的容重传递函数能够明显提高预测精度。新建的容重传递函数对有机土、铁铝土、潜育土、均腐土、富铁土、淋溶土、雏形土、新成土和变性土土壤容重的预测精度较高,但人为土、盐成土和干旱土土壤容重传递函数的预测精度整体偏低,在应用时需要慎重。在利用土壤容重传递函数时一定要注意研究区及适用范围。 展开更多

关键词 土壤容重 传递函数 土壤系统分类 土壤类型

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封丘地区土壤传递函数的研究 被引量：29

6

作者 朱安宁 张佳宝 +1 位作者 陈效民 陈德立 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期53-58,共6页

以黄淮海平原封丘地区的潮土和风沙土为研究对象 ,试图寻求解决土壤水动力学特性参数问题的更加实用可行的方法。根据大量的土壤基本物理性质和土壤持水数据 ,利用多元逐步回归分析方法 ,分别建立了vanGenuchten模型的参数θr、θs、a、... 以黄淮海平原封丘地区的潮土和风沙土为研究对象 ,试图寻求解决土壤水动力学特性参数问题的更加实用可行的方法。根据大量的土壤基本物理性质和土壤持水数据 ,利用多元逐步回归分析方法 ,分别建立了vanGenuchten模型的参数θr、θs、a、n的土壤传递函数模型 ,并通过统计分析和数学模拟进行模型验证。研究结果表明 ,vanGenuchten模型参数与土壤的质地、有机质含量及容重等基本物理性质有一定的线性相关性。vanGenuchten模型的参数估计模型对粘性土壤的拟合效果较好 ,而拟合砂性土壤时误差较大。 展开更多

关键词 封丘地区 土壤传递函数 土壤物理性质 水分特征曲线 数学模拟

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科尔沁沙丘-草甸相间地区表土饱和导水率的土壤传递函数研究 被引量：17

7

作者 孙丽 刘廷玺 +1 位作者 段利民 贾恪 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期68-76,共9页

以科尔沁沙地典型坨-甸相间地区为研究区,野外布设240个采样点,对流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、沙丘区杨树林、沙丘区耕地、低覆盖度草甸、高覆盖度草甸、草甸区耕地、撂荒地9种地貌类型下的表层土壤进行了采样,测定了其含水率、干... 以科尔沁沙地典型坨-甸相间地区为研究区,野外布设240个采样点,对流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘、沙丘区杨树林、沙丘区耕地、低覆盖度草甸、高覆盖度草甸、草甸区耕地、撂荒地9种地貌类型下的表层土壤进行了采样,测定了其含水率、干容重、有机质、饱和导水率等理化特性,分析了不同地貌类型下表层土壤理化参数差异。选取Campbell、Cosby、Wosten等、Saxton等4种土壤饱和导水率传递函数,对该地区表土饱和导水率进行了预测。结果显示这几种土壤传递函数预测值与实测值偏差较大,相关系数均小于0.3,精度难以满足本地区应用。在此基础上,选取土壤容重、有机质含量、饱和含水率、平均粒径、粒径标准偏差5种土壤特性参数作为输入变量,采用主成分分析与非线性回归分析相结合的方法,重新建立了预测本地区表土饱和导水率的土壤传递函数,结果显示预测值与实测值相关系数为0.661,该传递函数可用于科尔沁沙地表层土壤饱和导水率的预测。 展开更多

关键词 科尔沁沙地 土壤传递函数 表层土壤 饱和导水率 非线性回归

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基于交叉验证的农田土壤饱和导水率传递函数研究 被引量：10

8

作者 孙美 张晓琳 +1 位作者 冯绍元 霍再林 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期147-152,共6页

基于北京大兴区农田土壤剖面采样数据,采用多元回归及多折交叉验证方法,建立并验证以不同土壤质地、有机质含量为自变量的农田土壤饱和导水率（Ks）土壤传递函数（PTF）,对比了其他3种现有的Ks土壤传递函数预测结果,并对0～80 cm农田土... 基于北京大兴区农田土壤剖面采样数据,采用多元回归及多折交叉验证方法,建立并验证以不同土壤质地、有机质含量为自变量的农田土壤饱和导水率（Ks）土壤传递函数（PTF）,对比了其他3种现有的Ks土壤传递函数预测结果,并对0～80 cm农田土壤Ks进行预测。结果表明：以土壤粉粒质量分数、粘粒质量分数、有机质质量比的组合项及常数项为自变量建立的多元回归方程,对所采剖面样本0～100 cm内土壤饱和导水率预测的均方根误差为40.525 cm/d,平均相对误差为204.738%,决定系数为0.544,相关系数为0.742,均好于其他3种预测结果。大兴区域农田土壤Ks表层变化范围较大,北部及西南部永定河一带Ks较小。所建立的PTF模型对采育镇60～80 cm深度处的粘壤土夹层也有较好表征,可以用作大兴区域土壤饱和导水率的评估。 展开更多

关键词 农田土壤 饱和导水率 土壤传递函数 多元回归 多折交叉验证

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基于联合多重分形的土壤水分特征曲线土壤传递函数 被引量：11

9

作者 刘继龙 马孝义 +1 位作者 张振华 付强 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期51-56,共6页

利用联合多重分形方法识别在不同尺度上对土壤水分特征曲线空间变异性都具有显著影响的因素,基于得出的结论建立考虑尺度效应的小尺度和大尺度van Genuchten模型参数的土壤传递函数,探讨了将小尺度上得出的联合多重分形结论进行尺度扩展... 利用联合多重分形方法识别在不同尺度上对土壤水分特征曲线空间变异性都具有显著影响的因素,基于得出的结论建立考虑尺度效应的小尺度和大尺度van Genuchten模型参数的土壤传递函数,探讨了将小尺度上得出的联合多重分形结论进行尺度扩展,应用到大尺度上的可行性。结果表明:小尺度和大尺度上基于0～20 cm和20～40 cm土层van Genuchten模型参数土壤传递函数预测的土壤含水率均方根误差分别为0.038 6、0.047 3和0.027 0、0.030 4,可将小尺度上进行联合多重分形分析得出的结论进行尺度扩展,应用到大尺度上,且建立的土壤传递函数具有较强的理论基础和较高的预测精度。 展开更多

关键词 土壤水分特征曲线 土壤传递函数 联合多重分形

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非均质土壤饱和稳定流中盐分运移的传递函数模拟 被引量：19

10

作者 任理 王济 秦耀东 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期392-400,共9页

对室内人工构造的两种非均质土柱 ,以传递函数模型作为模拟手段 ,研究了稳定流场中饱和非均质土壤盐分优先运移的随机特征。首先计算了模型参数 μ和 σ2 ,获得了氯离子在非均质土壤中迁移时间的概率密度函数 ,然后应用传递函数模型对... 对室内人工构造的两种非均质土柱 ,以传递函数模型作为模拟手段 ,研究了稳定流场中饱和非均质土壤盐分优先运移的随机特征。首先计算了模型参数 μ和 σ2 ,获得了氯离子在非均质土壤中迁移时间的概率密度函数 ,然后应用传递函数模型对土柱中氯离子的出流浓度动态进行了随机模拟 ,并对非均质土壤中氯离子的均值和中值迁移时间及相应的运移体积与可动体积进行了分析和讨论 ,还依据质量守衡原理获得了土壤溶液中氯离子平均驻留浓度的变化。 展开更多

关键词 非均质 饱和土壤 溶质运移 传递函数 随机模拟

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土壤传递函数法在确定田间持水量中的应用 被引量：8

11

作者 陈晓燕 陆桂华 +1 位作者 秦福兴 储开凤 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期170-172,共3页

采用土壤传递函数法,对确定土壤田间持水量的点估算模型和系数估算模型进行分析研究,并用山西省太古县水均衡实验场和河南开封朱仙镇试验基地的实测资料对模型进行验证.结果表明,在土壤田间持水量的研究中,土壤传递函数法是一种行之有... 采用土壤传递函数法,对确定土壤田间持水量的点估算模型和系数估算模型进行分析研究,并用山西省太古县水均衡实验场和河南开封朱仙镇试验基地的实测资料对模型进行验证.结果表明,在土壤田间持水量的研究中,土壤传递函数法是一种行之有效的方法. 展开更多

关键词 土壤传递函数 田间持水量 估算模型

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稳定流场中饱和均质土壤盐分迁移的传递函数解 被引量：16

12

作者 任理 李保国 +1 位作者 叶素萍 杨立国 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期107-112,共6页

通过对淹灌条件下砂质壤土的盐水入渗试验，以传递函数模型作为数学模拟的工具，探讨了对流占优运移机制下土壤盐分的迁移特征，得到了盐分在４５ｃｍ土层的迁移时间概率分布函数与迁移时间概率密度函数及土壤盐分平均孔隙流速和水动力... 通过对淹灌条件下砂质壤土的盐水入渗试验，以传递函数模型作为数学模拟的工具，探讨了对流占优运移机制下土壤盐分的迁移特征，得到了盐分在４５ｃｍ土层的迁移时间概率分布函数与迁移时间概率密度函数及土壤盐分平均孔隙流速和水动力弥散系数，进行了盐分出流过程的数学模拟，同时对描述稳定流场中土壤盐分对流迁移特征的有关参量进行了初步分析。 展开更多

关键词 稳定流场 饱和土壤 盐分迁移 传递函数模型 模拟

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多数据源土壤传递函数模型在水分模拟中的不确定性 被引量：6

13

作者 王改改 张玉龙 虞娜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期45-50,共6页

基于前馈神经网络的传递函数模型,采用4种不同的数据源预测土壤水分特征曲线,并借助误差统计指标、Hydrus-1D水动力学模型对传递函数模型的预测性能及其应用不确定性进行了分析。结果表明,预测土壤水吸力1 000、10 000、15 000 cm对应... 基于前馈神经网络的传递函数模型,采用4种不同的数据源预测土壤水分特征曲线,并借助误差统计指标、Hydrus-1D水动力学模型对传递函数模型的预测性能及其应用不确定性进行了分析。结果表明,预测土壤水吸力1 000、10 000、15 000 cm对应含水率θ1000、θ10000、θ15000时,相对于仅有颗粒组成变量的传递函数模型,增加容重和θ60(水吸力60 cm对应的含水率)传递函数模型的平均绝对误差降低了42.86%、23.87%、26.15%;增加θ60和θ15 000模型预测θ100、θ10000、θ15000的平均绝对误差比仅包含θ60模型降低了8.67%、16.96%、15.95%。将模型预测的van Genuchten参数应用于土壤水分模拟,增加θ60模型的平均绝对误差比以颗粒组成为输入变量模型的相应值降低了11.11%;相对于增加θ60的传递函数,额外再增加θ15000并未降低模型应用过程中的不确定性。 展开更多

关键词 土壤传递函数 数据源 不确定性 土壤水分特征曲线

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冬小麦生长条件下土壤硝态氮淋洗的传递函数模拟和预报 被引量：6

14

作者 任理 袁福生 张福锁 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第10期2281-2288,共8页

观测了地中渗透计的土壤在 3种不同施肥量下冬小麦自播种至返青期硝态氮的淋洗动态 ,由试验资料获得了硝态氮在土壤中迁移时间的概率密度函数 ,进而运用传递函数模型对土壤排水出流液中的硝态氮浓度和淋洗量动态进行了数学模拟和预报。

关键词 土壤 地中渗透计 冬小麦 硝态氮 淋洗 传递函数模型 模拟 预报

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土壤传递函数模型的研究进展 被引量：10

15

作者 王改改 张玉龙 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2012年第1期99-103,共5页

研究评述了线性回归、非线性回归、神经网络等方法构建土壤传递函数模型的优缺点,介绍了传递函数模型及其应用不确定性分析中常用的Bootstrap analysis、改进的Monte Carlo、最小二乘法等方法,探讨了输入数据、模型结构和参数对传递函... 研究评述了线性回归、非线性回归、神经网络等方法构建土壤传递函数模型的优缺点,介绍了传递函数模型及其应用不确定性分析中常用的Bootstrap analysis、改进的Monte Carlo、最小二乘法等方法,探讨了输入数据、模型结构和参数对传递函数及其应用不确定性的影响,并指出今后可借鉴分析法里的格林函数法和耦合去耦等方法开展土壤传递函数及其预测不确定性的研究,明确传递函数模型不确定性的主要来源,提高模型的应用效率。 展开更多

关键词 土壤传递函数模型 统计模型 物理经验模型 输入数据 不确定性

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砂质土壤持水特性空间变异特征传递函数模型 被引量：6

16

作者 王改改 张玉龙 虞娜 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2012年第3期366-369,共4页

为探讨土壤持水特性的空间变异特征,采用Vereecken和Campbell模型预测辽宁西部风沙土的田间持水量(θ60 cm)和萎蔫含水量(θ15 000 cm),并借助传统统计学和地统计学方法预测其空间变异,结果表明:两个模型预测θ60 cm的精确度均低于θ15 ... 为探讨土壤持水特性的空间变异特征,采用Vereecken和Campbell模型预测辽宁西部风沙土的田间持水量(θ60 cm)和萎蔫含水量(θ15 000 cm),并借助传统统计学和地统计学方法预测其空间变异,结果表明:两个模型预测θ60 cm的精确度均低于θ15 000 cm;Vereecken模型的精确度高于Campbell模型.Vereecken模型预测的20 cm^40 cmθ60 cm和θ1 5000 cm半方差模型参数和分形维数较Campbell模型更接近于实测数据,但无法描述0 cm^20 cm的空间结构;因此,Vereecken模型可预测砂质土壤20 cm^40 cmθ60 cm、θ15 000 cm及其空间变异特征. 展开更多

关键词 土壤传递函数 风沙土 田间持水量 萎蔫含水量 Vereecken模型 Campbell模型 半方差函数 分形维数

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基于传递函数的土壤数据库缺失数据的填补研究 被引量：6

17

作者 韩光中 杨银华 +1 位作者 吴彬 李山泉 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1036-1041,共6页

数据缺失在土壤调查研究中是一个非常普遍的现象,处理不当一定程度上会影响研究结果的可靠性。土壤转换函数(pedotransfer functions,PTFs)是简单、快速、大批量填补土壤数据库缺失信息的有效手段。但目前分析和厘定我国土壤数据库缺失... 数据缺失在土壤调查研究中是一个非常普遍的现象,处理不当一定程度上会影响研究结果的可靠性。土壤转换函数(pedotransfer functions,PTFs)是简单、快速、大批量填补土壤数据库缺失信息的有效手段。但目前分析和厘定我国土壤数据库缺失数据特征的研究较少,针对土壤数据库缺失数据的填补方法也亟待规范。本文对我国第二次土壤普查数据库进行分析,探讨该数据库的数据缺失特征,并对数据缺失严重的土壤属性进行预测,以期为今后的土壤数据库缺失数据填补工作提供参考。总体来看,质地(砂粒、粉粒和黏粒含量)、pH、有机质、全氮、全磷、全钾是土壤普查中最基础的调查项目,这些土壤属性信息的完整性最好。有效磷、速效钾和阳离子交换量数据有一定的缺失。碱解氮、容重、砾石含量、各种类型氧化铁数据缺失严重。在填补缺失数据时,建议首先考虑模型的稳定性,尽量使用那些相对稳定且数据完整性好的土壤属性来预测缺失数据。我国第二次土壤普查数据库基本都缺少空间属性信息,在填补缺失数据时最好采用简单而相对稳定的回归模型。利用回归分析得到的土壤传递函数可以较好地实现容重、碱解氮和部分阳离子交换量缺失数据的填补工作。尽管如此,由于部分土壤属性信息有一定的时效性,应用传递函数时要注意数据源的历史背景。 展开更多

关键词 土壤数据库 数据缺失 传递函数 数据填补

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科尔沁沙地土壤水分特征曲线传递函数的构建与评估 被引量：31

18

作者 姚姣转 刘廷玺 +1 位作者 王天帅 童新 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第20期98-108,共11页

为了快速准确的获取某一区域的水力性质,该文以科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区为研究区,在对该区49个不同地貌类型采样点土壤水分特征曲线与土壤基本物理化学特性参数测试分析的基础上,采用函数参数非线性规划法构建了土壤干容重、粒... 为了快速准确的获取某一区域的水力性质,该文以科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区为研究区,在对该区49个不同地貌类型采样点土壤水分特征曲线与土壤基本物理化学特性参数测试分析的基础上,采用函数参数非线性规划法构建了土壤干容重、粒径分布、有机质、pH值、电导率值等基本参数与水分特征曲线之间的传递函数,并进行了精度评估与分析。结果表明:1)研究区土壤水分特征曲线的坡度陡峭,不同地貌类型与土地利用方式下,土壤水分特征曲线有较大差异,相同负压下,土壤持水量按照流动沙丘-半固定沙丘-固定沙丘-农田-草甸的顺序递增;土壤的供水能力按照流动沙丘-半固定沙丘-固定沙丘-草甸-农田的顺序递减;2)利用土壤基本物化特性参数通过函数参数非线性规划法建立了研究区土壤水分特征曲线的传递函数,干容重和砂粒含量是预测土壤水分特征曲线模型参数的主要变量,增加土壤的理化指标可以提高预测精度,然而有机质含量、pH值、电导率值对本区土壤水分常数的影响并不大,对水分特征曲线模型3个参数的影响略微增加;3)通过对传递函数的检验与精度评估分析,各参数的平均误差均在0附近;饱和含水率、残余含水率的均方根误差分别为0.017、0.023;土壤水分常数的相关系数在0.95附近,饱和含水率、残余含水率的误差比的几何标准偏分别为1.04、1.27。表明所建土壤水分特征曲线传递函数的精度较高,可用于该区土壤水分特性研究。该研究可为该区水分、溶质运移、水-热-盐耦合运移模拟提供技术支持和理论保证。 展开更多

关键词 土壤 水分特征曲线 物理性质 化学特性 传递函数 科尔沁沙地

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多尺度土壤入渗特性的变异特征和传递函数构建 被引量：11

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作者 冯正江 聂卫波 +2 位作者 余淼 许坤鹏 马孝义 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第13期64-75,共12页

土壤入渗特性的变异特征具有明显空间依赖性和尺度效应,其多尺度上的参数估值是农田灌溉设计和管理的重要基础。该研究以在关中平原进行的52组双环入渗试验为基础,通过比较不同方法计算的标定因子对Kostiakov公式的标定效果,结合小波分... 土壤入渗特性的变异特征具有明显空间依赖性和尺度效应,其多尺度上的参数估值是农田灌溉设计和管理的重要基础。该研究以在关中平原进行的52组双环入渗试验为基础,通过比较不同方法计算的标定因子对Kostiakov公式的标定效果,结合小波分析和通径分析方法识别并量化分析标定因子和土壤特性参数(土壤机械组成、容重、初始含水率和有机质含量)在多尺度的相关性,在此基础上分别利用多元线性回归(Multiple Linear Regression, MLR)、BP神经网络(BP Artificial Neural Network, BP-ANN)和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)3种方法构建估算标定因子的土壤传递函数。结果表明,采用最小二乘法计算标定因子对Kostiakov公式的标定效果最优,所有测点标定后累积入渗量与实测值的均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)、平均偏差(Mean Bias Error, MBE)、相对误差绝对值均值(Mean Absolute Value of Relative Error, MARE)分别为1.83 cm、0.24 cm、21.2%;多尺度条件下,土壤容重、砂粒、黏粒和有机质含量组合是引起研究区域标定因子空间变化的主要变异源,其中标定因子与砂粒和有机质含量呈显著正相关关系(P<0.05),总通径系数分别为0.78和0.65,与黏粒和土壤容重呈显著负相关关系(P<0.05),总通径系数分别为-0.74和-0.68;采用SVM法构建估算标定因子的土壤传递函数精度最高,其验证集所得入渗量估算值与实测值具有较高的一致性,两者间的RMSE、MBE和MARE分别为1.92 cm、0.05 cm和27.6%,说明SVM法可用于构建估算标定因子的土壤传递函数。研究结果有助于揭示多尺度上土壤入渗特性的变异特征和解决入渗参数难以快速获取的问题。 展开更多

关键词 入渗 土壤 回归 空间变异 标定 变异特征 小波分析 传递函数

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半干旱草原型流域表层土壤饱和导水率传递函数及遥感反演研究 被引量：10

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作者 黎明扬 刘廷玺 +4 位作者 罗艳云 段利民 张俊怡 周亚军 Scharaw Buren 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期90-100,共11页

为了进一步探究遥感与表层土壤导水率的联系,以内蒙古锡林河流域为研究区,对厚栗黄土、草甸沼泽土、荒漠风沙土、石灰性草甸砂土、淡黑土5种土壤类型下的表层土壤进行采样,测定其粒径组成、容重、有机质、饱和导水率等理化特征。使用Sax... 为了进一步探究遥感与表层土壤导水率的联系,以内蒙古锡林河流域为研究区,对厚栗黄土、草甸沼泽土、荒漠风沙土、石灰性草甸砂土、淡黑土5种土壤类型下的表层土壤进行采样,测定其粒径组成、容重、有机质、饱和导水率等理化特征。使用Saxton、Cosby、Wosten三种土壤饱和导水率传递函数及非线性多元经验回归模型对点尺度上0～30 cm表层土壤每10 cm土层的饱和导水率进行拟合,并利用这些点的土壤参数均值进行验证,结果显示Saxton模型效果最好,拟合及验证结果与实测值的拟合系数R^2分别为0.985、0.988。在此基础上,利用Radarsat-2四极化后向散射数据将模型中的表层土壤参数均值进行了8 m精度的面尺度扩展,并对遥感影像研究区范围内表层土壤饱和导水率进行预测。研究表明,土壤传递函数可以很好地刻画半干旱草原型流域表层土壤的饱和导水率,且土壤传递函数的结果与模型中包含的参数个数并不存在直接联系,人类活动对研究区表层土壤的饱和导水率影响极大。 展开更多

关键词 锡林河流域 土壤传递函数 饱和导水率 遥感反演 RADARSAT-2

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