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基于数字图像技术的土壤孔隙结构定量研究进展 被引量：1
1
作者 张靖 陈琳 +2 位作者 周虎 马东豪 黄平 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期21-29,共9页
土壤孔隙结构是土壤孔隙的形态大小、数量搭配和空间分布状况的综合反映,其结构的复杂性和异质性决定着土壤水分迁移、气体扩散和生物活动等过程。近年来数字图像技术的发展虽然实现了土壤孔隙结构的直接可视化和定量化,但孔隙提取的精... 土壤孔隙结构是土壤孔隙的形态大小、数量搭配和空间分布状况的综合反映,其结构的复杂性和异质性决定着土壤水分迁移、气体扩散和生物活动等过程。近年来数字图像技术的发展虽然实现了土壤孔隙结构的直接可视化和定量化,但孔隙提取的精度仍然受采样方法、设备分辨率和分割技术的限制。本文基于现有土壤孔隙研究方法的发展历程,以图像获取、图像分割和量化分析为主线,综述了当前常用土壤孔隙研究方法(间接法和直接法)的基本原理、主要步骤和优缺点,剖析了从图像中提取孔隙结构的分割技术,概括了孔隙结构的常用量化指标,最后针对现有研究方法存在的问题和不足,对未来研究方法的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 土壤孔隙 土壤结构 数字图像 图像分析 分割算法
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黄土高原表层土壤孔隙性状与穿透阻力对藓结皮发育的响应 被引量：2
2
作者 余星兴 肖波 +2 位作者 曹尤淞 李胜龙 孙福海 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期52-59,共8页
为探明生物结皮如何改善土壤物理性质从而促进水土保持,针对黄土高原风沙土和黄绵土上发育的藓结皮,以无结皮为对照,原状取样后分别使用高分辨率CT扫描仪和高精度土壤贯入仪测定其孔隙性状与穿透阻力,并构建结构方程模型剖析生物结皮对... 为探明生物结皮如何改善土壤物理性质从而促进水土保持,针对黄土高原风沙土和黄绵土上发育的藓结皮,以无结皮为对照,原状取样后分别使用高分辨率CT扫描仪和高精度土壤贯入仪测定其孔隙性状与穿透阻力,并构建结构方程模型剖析生物结皮对土壤孔隙度和穿透阻力的作用途径。结果表明:藓结皮发育改变土壤孔隙特征参数,并显著提高表层0—2 cm土壤总孔隙度(p=0.01),在此土层内,风沙土和黄绵土上藓结皮的总孔隙度比无结皮分别增加1.62,2.12倍,且藓结皮的孔隙度随土层深度增加呈指数降低。藓结皮和无结皮的土壤面孔率在0—1 cm土层内均急剧下降,但藓结皮整体面孔率显著高于无结皮(p<0.001)。随土层深度增加,藓结皮的土壤穿透阻力总体呈增大趋势,但在结皮层中部发生突变,越过结皮层后趋于平稳。在2种土壤上,藓结皮的面孔率与穿透阻力均呈对数负相关关系,无结皮中则分别呈线性正相关和对数负相关关系。黄土高原藓结皮通过改变孔隙度和机械组成等间接途径,极显著地提升表层土壤穿透阻力,增强土壤表面稳定性,为区域水土保持和生态恢复提供有利条件。 展开更多
关键词 风沙土 黄绵土 生物结皮 土壤孔隙度 土壤穿透阻力 黄土高原
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离子界面反应对土壤孔隙状况的影响机制
3
作者 宋孝帅 何家洪 +1 位作者 丁武泉 刘新敏 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2023年第3期47-53,共7页
[目的]分析不同价态离子对土壤颗粒表面电荷性质、颗粒间净作用力的变化规律,阐明离子界面颗粒的相互作用对孔隙状况的影响机制。[方法]利用工业CT扫描技术,对不同价态离子条件下的土壤孔隙状况进行测定,并分析了其形成的土壤孔隙特征... [目的]分析不同价态离子对土壤颗粒表面电荷性质、颗粒间净作用力的变化规律,阐明离子界面颗粒的相互作用对孔隙状况的影响机制。[方法]利用工业CT扫描技术,对不同价态离子条件下的土壤孔隙状况进行测定,并分析了其形成的土壤孔隙特征差异。[结果]①Mg^(2+)体系下土体中孔隙数量远大于Na^(+)体系孔隙数量,为其1.43倍,其中,>1 mm孔隙数量分别占1.43%,1.06%。②Mg^(2+),Na^(+)体系土体中>1 mm土壤孔隙体积占所有孔隙体积比例分别为50.4%,40.2%;而且,Mg^(2+)体系下土体中>1 mm土壤孔隙体积是Na^(+)体系的1.42倍,Na^(+),Mg^(2+)体系土体中土壤孔隙度分别为2.06%,2.35%。③随着Na^(+),Mg^(2+)浓度升高,紫色土的表面电位分别从-391.7 mV降至-96.7 mV,从-167.3 mV降至-67.0 mV。在相同浓度下,紫色土表面电位(绝对值)表现为Na^(+)大于Mg^(2+)。④随着Na^(+),Mg^(2+)浓度的升高,土壤颗粒间净作用力呈减小规律,在同一浓度下,Mg^(2+)体系下紫色土颗粒间静电斥力小于Na^(+)体系,同时,在Na^(+),Mg^(2+)体系下,紫色土胶体颗粒间表现为净引力的临界浓度值分别为0.1 mol/L,0.005 mol/L。[结论]Na^(+),Mg^(2+)通过改变紫色土颗粒表面电荷性质,进而引起土壤颗粒间相互作用力发生变化,最终影响土壤的孔隙状况。 展开更多
关键词 土壤孔隙 相互作用力 CT扫描 离子界面反应
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2种典型耕作方式影响下的蔗田土壤孔隙结构及其水分运动特性
4
作者 刘俊杰 陈晓冰 +3 位作者 秦梓城 刘思佳 许昊 杨婷 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期237-245,共9页
为了明确农业生产过程中耕作方式对田间土壤孔隙结构及土壤水分运动特性的影响,以广西农地蔗田为研究对象,基于土壤切片技术分析研究免耕和垄耕2种典型耕作方式蔗田的田间土壤孔隙结构特征,并结合土柱模拟入渗试验,探究土壤孔隙结构对... 为了明确农业生产过程中耕作方式对田间土壤孔隙结构及土壤水分运动特性的影响,以广西农地蔗田为研究对象,基于土壤切片技术分析研究免耕和垄耕2种典型耕作方式蔗田的田间土壤孔隙结构特征,并结合土柱模拟入渗试验,探究土壤孔隙结构对土壤水分运动的影响,进一步揭示孔隙结构与土壤水分运动特性之间的相互作用关系。结果表明:随着土层深度的增加,免耕蔗田孔隙形态以聚集的团块状分布为主,垄耕蔗田孔隙形态以条状分布为主。与免耕蔗田相比,垄耕蔗田的土壤总孔隙度和>2.5 mm孔径的孔隙度分别增加32.5%和21.9%。垄耕蔗田在局部土层深度范围内显著增加上下土层孔隙的变异度(p<0.05),显著降低土壤孔隙的连通性(平均邻近指数为0.448)(p<0.05),土壤孔隙形态相对规则(平均成圆率为0.335)。对于土壤水分运动特性,免耕蔗田总体的土壤饱和导水率和质量流率显著高于垄耕蔗田(p<0.05),初始含水率显著低于垄耕蔗田(p<0.05),质量流率随时间变化强度相对较大,提高水流入渗能力。垄耕降低土壤孔隙结构连通性,使水分蓄存在表层土壤中,一定程度上可降低土壤水分的入渗现象,改变蔗田土壤水分状况。 展开更多
关键词 耕作方式 土壤切片 土壤孔隙结构 土壤水分状况
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探索“透明”土壤体:土壤孔隙学的时代已经启航
5
作者 李保国 周虎 +4 位作者 王钢 刘刚 高伟达 朱堃 陈冲 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1221-1230,共10页
土壤是地球表面由固、液、气三相组成的疏松多孔介质体,土壤物理、化学和生物学等过程主要发生在液相和气相填充的土壤孔隙中及其与固相的交界面。随着无损探测土壤孔隙结构、土壤生物化学原位分析和计算机模拟等技术的快速发展和计算... 土壤是地球表面由固、液、气三相组成的疏松多孔介质体,土壤物理、化学和生物学等过程主要发生在液相和气相填充的土壤孔隙中及其与固相的交界面。随着无损探测土壤孔隙结构、土壤生物化学原位分析和计算机模拟等技术的快速发展和计算能力的提升,从土壤孔隙的形态、结构和功能的角度,原位、直观、精确地研究土壤中动态发生的各种过程成为可能,推动了对真实土壤中各种微观过程与机制的研究。基于前期的研究进展,本文提出,研究透明土壤体的物理学—土壤孔隙学(Soilporelogy)的时代已经启航。土壤孔隙学主要针对土壤孔隙空间,研究其动态变化与土壤物理、土壤化学和土壤生物(生态)互作过程及其效应。以土壤孔隙学为主线,本文首先介绍了获取土壤孔隙方法的进步,进而论述了基于土壤孔隙的流体运动、生物化学过程、根系和生物活动以及土壤微观生态学等的试验和模拟研究。最后,本文对土壤孔隙学的研究方法和理论发展方向进行了展望,相信基于土壤孔隙的研究会推动土壤学研究新的发展。 展开更多
关键词 土壤孔隙 三维结构 孔隙形态 土壤生态
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氨化秸秆还田对土壤孔隙结构的影响 被引量：20
6
作者 丁奠元 冯浩 +1 位作者 赵英 杜璇 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期650-658,共9页
【目的】土壤孔隙性质是土壤结构性的反映,直接影响着土壤的肥力和水分有效性。定量研究氨化秸秆还田对土壤不同大小等级孔隙数量和孔隙分布的影响,可以为土壤培肥提供科学依据。【方法】采用室内试验方法,设置氨化秸秆加入量为土壤总... 【目的】土壤孔隙性质是土壤结构性的反映,直接影响着土壤的肥力和水分有效性。定量研究氨化秸秆还田对土壤不同大小等级孔隙数量和孔隙分布的影响,可以为土壤培肥提供科学依据。【方法】采用室内试验方法,设置氨化秸秆加入量为土壤总质量的0(CK)、0.384%(S1)、0.575%(S2)、0.767%(S3)4个处理,室内培养。在培养0、60、120和180 d,取样测定土壤水分特征曲线(SWRC)数据,利用双指数土壤水分特征曲线模型(DE模型,Double-exponential water retention equation),分析氨化秸秆对土壤剩余孔隙、基质孔隙和结构孔隙的影响;基于DE模型的微分函数,探究不同氨化秸秆处理对土壤孔隙分布的影响。【结果】不同处理的土壤水分特征曲线SWRC实测值和DE模型模拟值之间的均方根误差介于0.0036和0.0041 cm^3/cm^3之间,R^2介于0.998和0.999之间,土壤含水量模拟值和实测值非常接近1∶1,表明DE模型可以准确反映添加氨化秸秆后土壤含水量随吸力的变化规律,较准确地估算土壤不同大小等级孔隙数量变化。培养120 d内,氨化秸秆对土壤剩余孔隙、基质孔隙和结构孔隙影响不显著;培养180 d时,各处理土壤结构孔隙度表现出随着氨化秸秆添加量的增加而增加的趋势;此时S3对土壤剩余孔隙影响不显著,显著减小了土壤的基质孔隙度(P<0.05),极显著地增加了土壤的结构孔隙度(P<0.01)。在孔隙分布中,氨化秸秆促进了土壤已有孔隙向较大孔隙的发育,显著增加了土壤结构孔隙分布数量;随着氨化秸秆添加量的增加,土壤结构孔隙的分布数量越大,且峰值出现的越早。氨化秸秆增加了土壤中有机质含量;土壤结构孔隙和总孔隙均与有机质含量呈显著的正相关关系(P<0.05);有机质可以黏结团聚土壤的矿物颗粒,有效地促进了土壤结构孔隙的发育;氨化秸秆对土壤孔隙的影响随着时间的进行越来越明显。【结论】氨化秸秆增加了土壤中有机质含量,促进了土壤孔隙结构的发育,增加了土壤的结构孔隙度和总孔隙度,这对改良和培肥土壤、改善土壤耕性具有重要意义。 展开更多
关键词 氨化秸秆 土壤孔隙 土壤孔隙分布 结构孔隙 基质孔隙
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基于Micro-PIV和LBM的土壤孔隙网络中流体速度分布表征 被引量：1
7
作者 周东宝 张淑君 +4 位作者 郭观林 王梅 张朝 王积才 杨懿 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期728-736,共9页
土壤孔隙结构复杂多变,揭示其内部流场特性对于描述和预测土壤中水分传输、溶质迁移等现象至关重要.基于规则性的土壤孔隙网络模型,采用Micro-PIV(Micro-scale Particle Image Velocimetry,显微粒子成像测速系统)技术分析不同雷诺数下... 土壤孔隙结构复杂多变,揭示其内部流场特性对于描述和预测土壤中水分传输、溶质迁移等现象至关重要.基于规则性的土壤孔隙网络模型,采用Micro-PIV(Micro-scale Particle Image Velocimetry,显微粒子成像测速系统)技术分析不同雷诺数下孔隙结构中流体运动的特征,通过LBM方法(Lattice Boltzmann Method,晶格玻尔兹曼方法)对孔隙结构中流场分布进行数值模拟研究.结果表明:微观尺度下孔隙网络模型中不同孔隙区域流速分布差异明显,中线区域流场呈规律性分布,孔喉处为高速区,流速达到0.001 4 m/s,水平方向相邻两圆柱靠近边界处存在低速区,速度不高于0.000 2 m/s,在垂直于流向方向上速度场具有良好的对称性;靠近上下边界的大孔隙区域流体优先通过,流体的速度可达到0.003 0 m/s.LBM方法模拟的孔隙网络模型中流场分布结果与试验获得的流场分布吻合,其平均均方根误差为0.009 4 m/s,表明土壤孔隙网络模型能有效模拟土壤孔隙,捕捉微观尺度上的流体运动特征,为应用孔隙网络模型研究土壤孔隙中溶质运移和反应等问题提供了微观尺度的度量工具. 展开更多
关键词 MICRO-PIV 晶格玻尔兹曼方法(LBM) 土壤孔隙网络模型 土壤孔隙流体速度分布
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不同耕作措施下土壤孔隙的多重分形特征 被引量：41
8
作者 周虎 李保国 +2 位作者 吕贻忠 郑金玉 刘武仁 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1094-1100,共7页
首先利用数字图像处理技术提取了东北黑土区长期免耕（no tillage,NT）和翻耕（moldboardtillage,MT）制度下土壤切片中的孔隙信息,然后应用矩方法研究了两种耕作制度下土壤孔隙结构的多重分形特征。结果表明,免耕降低了表层（0-5 cm）... 首先利用数字图像处理技术提取了东北黑土区长期免耕（no tillage,NT）和翻耕（moldboardtillage,MT）制度下土壤切片中的孔隙信息,然后应用矩方法研究了两种耕作制度下土壤孔隙结构的多重分形特征。结果表明,免耕降低了表层（0-5 cm）大孔隙度（〉500μm）,但是提高了10-15 cm和20-25 cm深度的孔隙度和大孔隙度。土壤孔隙结构在64-1 024像素尺度上具有多重分形特征。广义维（Dq）和多重分形谱（f（α））及相关参数能够反映切片中孔隙结构的特征。表层土壤孔隙多重分形谱明显右偏,随深度增加趋于对称。在同一深度下,免耕处理的Δα（α-10-α10）和ΔD（D-10-D10）均大于翻耕处理,免耕处理增加了孔隙结构的复杂程度,尤其是10-15 cm和20-25 cm深度下的孔隙结构。 展开更多
关键词 土壤耕作 多重分形 土壤孔隙结构 土壤切片
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利用计算机断层扫描技术研究土壤改良措施下土壤孔隙 被引量：37
9
作者 杨永辉 武继承 +2 位作者 毛永萍 韩庆元 何方 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第23期99-108,共10页
为探明不同土壤结构改良措施（秸秆覆盖、免耕、有机肥、保水剂）对土壤孔隙特征及分布的影响,采用计算机断层（computed tomography,CT）扫描法定量分析了土壤孔隙的数目、孔隙度及孔隙在土壤剖面上的分布特征。结果表明：不同措施均... 为探明不同土壤结构改良措施（秸秆覆盖、免耕、有机肥、保水剂）对土壤孔隙特征及分布的影响,采用计算机断层（computed tomography,CT）扫描法定量分析了土壤孔隙的数目、孔隙度及孔隙在土壤剖面上的分布特征。结果表明：不同措施均提高了土壤总孔隙数、大孔隙数及0.13~1.0 mm孔隙数,且其孔隙度也相应提高。同时孔隙成圆率也得到了改善。各处理中以有机肥和免耕处理效果较佳,其次为保水剂和秸秆覆盖,对照最低。此外,不同措施显著提高了土壤的田间持水量和〉0.25 mm水稳性团聚体含量,降低了土壤容重,且各处理中,仍以有机肥和免耕处理效果最佳,其田间持水量分别较对照提高了15.9%和16.4%,而土壤容重较对照降低了6.8%和8.8%。相关分析表明：田间持水量、容重和〉0.25 mm水稳性团聚体含量与土壤总孔隙度和大孔隙度呈显著或极显著正相关;而土壤容重对于总孔隙度和大孔隙度及孔隙成圆率呈显著负相关。 展开更多
关键词 土壤 秸秆 土壤水分 土壤改良 CT扫描 土壤孔隙 定量分析
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长期施用畜禽粪便对土壤孔隙结构特征的影响 被引量：29
10
作者 李江涛 钟晓兰 +2 位作者 张斌 刘勤 赵其国 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2010年第6期137-140,180,共5页
畜禽粪便中含有大量有害物质可能影响农业土壤质量。土壤孔隙结构是反映土壤质量的重要指标。探讨长期施用畜禽粪便对土壤孔隙结构特征的影响,对于理解畜禽粪便对农业土壤质量影响有重要意义。该文分析稻麦轮作土壤上长期(>20年)施... 畜禽粪便中含有大量有害物质可能影响农业土壤质量。土壤孔隙结构是反映土壤质量的重要指标。探讨长期施用畜禽粪便对土壤孔隙结构特征的影响,对于理解畜禽粪便对农业土壤质量影响有重要意义。该文分析稻麦轮作土壤上长期(>20年)施用畜禽粪便和化肥土壤孔隙度、孔隙分布、贮水性能及土壤饱和导水率等土壤孔隙结构指标。研究结果显示,长期施用畜禽粪便处理显著改变了土壤孔隙分布和土壤总孔隙度,施用畜禽粪便耕层土壤大孔隙和中孔隙的比例分别是施用化肥处理的1.48～1.70倍和1.35～1.75倍;耕层土壤总孔隙度也比施用化肥处理增加7.5%～11.3%。长期施用畜禽粪便显著提高了土壤贮水性能,施用畜禽粪便耕层土壤饱和含水量、毛管持水量以及田间持水量分别比施用化肥土壤提高了11.63%～23.98%,12.24%～21.72%和11.08%～16.25%。施用鸡粪和猪粪耕层土壤饱和导水率均大于180 cm/d,分别为施用化肥土壤的2.83倍和2.88倍。土壤有机碳与土壤孔隙结构指标间有极显著的相关关系,表明土壤有机碳在土壤孔隙结构的形成和稳定过程中起着重要作用。本研究结果表明,长期施用畜禽粪便主要是通过提高土壤有机碳来改善土壤孔隙结构特征。 展开更多
关键词 畜禽粪便 孔隙分布 土壤孔隙度 土壤贮水性能 饱和导水率
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基于CT技术的甘蔗地不同耕作措施下土壤孔隙结构研究 被引量：17
11
作者 甘磊 张静举 +4 位作者 黄太庆 陈晓冰 马蕊 张金莲 陈廷速 《西南农业学报》 CSCD 北大核心 2017年第8期1843-1848,共6页
【目的】开展不同耕作措施下土壤孔隙结构研究,为土地合理耕作及耕地水土保持提供参考。【方法】以广西甘蔗地为研究对象,在常规耕作和三年免耕条件下,利用CT(Computed tomography)扫描技术,通过相关插件计算获得甘蔗地土壤孔隙数量、... 【目的】开展不同耕作措施下土壤孔隙结构研究,为土地合理耕作及耕地水土保持提供参考。【方法】以广西甘蔗地为研究对象,在常规耕作和三年免耕条件下,利用CT(Computed tomography)扫描技术,通过相关插件计算获得甘蔗地土壤孔隙数量、孔隙体积和表面积,土壤弯曲度、孔隙连通性和水力半径等孔隙结构,并进行三维重建和可视化。【结果】耕作区的孔隙面密度大于免耕作区;耕作区的孔隙度均值(1.069%)和孔隙数均值(1194个)都小于免耕区的孔隙度均值(1.195%)和孔隙数均值(1519个);由弯曲度和连通性的均值数据可知,耕作区(1.374、0.512)大于免耕作区(1.333、0.299)。翻耕破坏土壤原有结构,导致土壤中的大孔隙数量和孔隙度减少,但增加中小孔隙的数量。使得在二维分布中耕作区的孔隙面密度大于免耕区,而在土壤表层三维形态特征中免耕区土壤孔隙较耕作区分布更密集;翻耕破除了土壤孔隙之间的孤立性,增加了土壤的连通性,使得耕作区的弯曲度、连通性大于免耕区。【结论】适当耕作比免耕有助于土壤内部的连通和导水,促进作物吸水以减少土壤水分流失。 展开更多
关键词 CT技术 土壤孔隙结构 三维重建 甘蔗地 免耕 广西
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黄土丘陵区退耕还林后不同林地土壤孔隙与贮水特性 被引量：47
12
作者 李红 范素芳 +2 位作者 张光灿 张淑勇 周泽福 《水土保持通报》 CSCD 北大核心 2010年第1期27-30,共4页
为探索退耕还林工程中树种配置措施对林地土壤水文性质的影响,在黄土丘陵区采用环刀法测定了退耕还林后10年生刺槐、侧柏、油松林分的土壤孔隙度和贮水能力。(1)各种林分都具有明显改善土壤贮水性能的作用,表现为降低土壤容重,增加土壤... 为探索退耕还林工程中树种配置措施对林地土壤水文性质的影响,在黄土丘陵区采用环刀法测定了退耕还林后10年生刺槐、侧柏、油松林分的土壤孔隙度和贮水能力。(1)各种林分都具有明显改善土壤贮水性能的作用,表现为降低土壤容重,增加土壤孔隙度及贮水量;改善程度以刺槐林分为最大,油松林分次之,侧柏林分较小。(2)各种林分对土壤(非毛管孔隙度)滞留贮水量的提高程度均大于对(毛管孔隙度)吸持贮水量的提高程度。(3)林地土壤贮水性能的垂直空间变异性较明显,随着土层深度的增加,土壤容重增加而土壤孔隙度和贮水量减小。 展开更多
关键词 黄土丘陵区 退耕还林 土壤容重 土壤孔隙度 土壤贮水量
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微观尺度上土壤孔隙及其分维数的SEM分析 被引量：22
13
作者 张季如 黄丽 +1 位作者 祝杰 黄文竞 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期207-215,共9页
对两类不同质地土壤的SEM图像,利用数字图像技术分析孔隙的大小、数量及其分布规律,由测量数据给出了微观尺度上土壤孔隙的质量分维数Dm和表面分维数Ds。结果表明:Dm与土壤质地、容重、孔隙度、孔径分布等之间存在一定的相关关系,土壤... 对两类不同质地土壤的SEM图像,利用数字图像技术分析孔隙的大小、数量及其分布规律,由测量数据给出了微观尺度上土壤孔隙的质量分维数Dm和表面分维数Ds。结果表明:Dm与土壤质地、容重、孔隙度、孔径分布等之间存在一定的相关关系,土壤质地越细、容重越大、孔隙度越低、小孔隙越多,Dm越大,Dm与土壤容重和孔隙度均存在显著线性回归关系;Ds反映了土壤孔隙轮廓边界的曲折程度,孔隙轮廓越不规则,Ds越大,土壤中各孔隙的Ds分布符合总体正态分布形式。Dm和Ds的数值大小对不同利用方式和耕作制度下的土壤较为敏感,分维数可为土壤科学管理提供依据。 展开更多
关键词 土壤孔隙 微观尺度 质量分维数Dm 表面分维数Ds SEM分析
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保水剂对土壤孔隙影响的定量分析 被引量：19
14
作者 杨永辉 武继承 +3 位作者 韩庆元 何方 韩伟锋 杨先明 《中国水土保持科学》 CSCD 2011年第6期88-93,共6页
为探明保水剂不同用量对施入土层土壤孔隙特征及其分布的影响,采用CT扫描法研究盆栽试验条件下小麦收获时的土壤孔隙特征。结果表明:1)施用保水剂均提高了土壤剖面不同土层的土壤孔隙数目、孔隙度和孔隙成圆率。2)随保水剂用量的增加,... 为探明保水剂不同用量对施入土层土壤孔隙特征及其分布的影响,采用CT扫描法研究盆栽试验条件下小麦收获时的土壤孔隙特征。结果表明:1)施用保水剂均提高了土壤剖面不同土层的土壤孔隙数目、孔隙度和孔隙成圆率。2)随保水剂用量的增加,各土层平均总孔隙数、总孔隙度及成圆率提高;但保水剂用量过高,其总孔隙数增加不明显,总孔隙度和孔隙成圆率降低,但仍高于对照(CK)。3)最终的小麦生物量和籽粒产量表现为54 mg/kg>81 mg/kg>27 mg/kg>CK。因此,施用保水剂改善了土壤孔隙特征,促进了小麦的生长和产量的提高。各处理中以54 mg/kg保水剂用量对于小麦生物量及产量的提高最为显著,分别较对照提高13.1%和22.2%。 展开更多
关键词 保水剂 CT扫描 土壤孔隙 定量分析
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基于CT数字图像的土壤孔隙分形特征研究 被引量：21
15
作者 何娟 刘建立 吕菲 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期662-666,共5页
通过CT扫描获得了河南封丘地区3种不同质地潮土样本的高精度图像,利用数字图像分析方法识别出土壤孔隙及其轮廓线,然后用计盒法确定了表征土壤孔隙形态不规则性的分形维数。在此基础上,通过不同形式的分形模型预测了土壤水分特征曲线。... 通过CT扫描获得了河南封丘地区3种不同质地潮土样本的高精度图像,利用数字图像分析方法识别出土壤孔隙及其轮廓线,然后用计盒法确定了表征土壤孔隙形态不规则性的分形维数。在此基础上,通过不同形式的分形模型预测了土壤水分特征曲线。结果表明,河南封丘地区不同质地潮土的孔隙分形维数(包括面积和轮廓线分维)差异不明显;预测水分特征曲线时,针对不同质地的土壤选择适宜的分形模型才能得到较好的模拟结果。 展开更多
关键词 CT 分形维数 土壤孔隙 水分特征曲线
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利用基于偏微分方程的图像滤波技术研究土壤孔隙结构 被引量：13
16
作者 华珊 陈研 +1 位作者 梁露焘 任图生 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期78-85,共8页
利用自主研发的土壤切片数字图像处理分析系统软件，采用3种滤波方式，即BMO滤波（boundarymeanoscillation有界平均振荡模型）、PM滤波（Perona-Malik偏微分方程模型）和中值滤波，对免耕、翻耕和旋耕3种耕作方式下不同深度土壤切片的... 利用自主研发的土壤切片数字图像处理分析系统软件，采用3种滤波方式，即BMO滤波（boundarymeanoscillation有界平均振荡模型）、PM滤波（Perona-Malik偏微分方程模型）和中值滤波，对免耕、翻耕和旋耕3种耕作方式下不同深度土壤切片的数字图像进行去噪增强，并对处理后的图像进行了孔隙特征参数提取与统计。在此基础上，探讨了几种图像滤波技术的效果以及耕作方式对不同土层土壤孔隙形态结构的影响，以期找到适用于土壤切片数字图像的滤波技术，为后期土壤孔隙信息的提取与统计提供工具。结果表明，采用BMO滤波后，从土壤切片数字图像得到的土壤孔隙度与试验结果最为接近；其中，孔径〈5μm的孔隙度显著大于其他图像滤波技术的结果，而5～50μm与〉50μm孔径的孔隙度与其他图像滤波技术的结果没有显著差异：与免耕相比，翻耕与旋耕提高了表层土壤的孔隙度，增加了传导孔隙的比例。 展开更多
关键词 土壤 图像处理 模型 有界平均振荡模型 土壤孔隙度 孔隙分布 图像滤波技术
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基于灰度-梯度特征的改进FCM土壤孔隙辨识方法 被引量：7
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作者 赵玥 韩巧玲 赵燕东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期279-286,共8页
土壤孔隙的拓扑结构决定了土壤水分保持和传导能力,对土壤生态过程与功能具有重要影响,但现有土壤孔隙辨识方法存在孔隙边界判别不准确和运行效率较低的问题。为解决这一问题,提出一种基于土壤CT图像灰度-梯度特征的改进模糊C均值(GFFCM... 土壤孔隙的拓扑结构决定了土壤水分保持和传导能力,对土壤生态过程与功能具有重要影响,但现有土壤孔隙辨识方法存在孔隙边界判别不准确和运行效率较低的问题。为解决这一问题,提出一种基于土壤CT图像灰度-梯度特征的改进模糊C均值(GFFCM)孔隙辨识方法。该方法利用拉普拉斯算子建立灰度-梯度二维特征矩阵,并结合土壤相关先验知识分区构造初始隶属度矩阵和确定聚类数目;然后,基于初始条件实现土壤结构的模糊划分;最后,运用孔隙辨识准则对模糊聚类结果进行优化,完成土壤孔隙结构的精准辨识。以非饱和土壤CT图像为应用对象验证孔隙辨识方法的性能,通过与传统FCM法、快速FCM法(FFCM)的比较,表明GFFCM法有效克服了传统FCM法在隶属度矩阵和聚类数目初始化的不足,解决了初始值制约辨识精确度的问题,在保证孔隙辨识精度的前提下具有较高的执行效率。 展开更多
关键词 土壤孔隙 灰度-梯度 隶属度矩阵 模糊C均值方法 孔隙辨识准则
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基于细化法的土壤孔隙骨架提取算法研究 被引量：6
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作者 韩巧玲 赵玥 +3 位作者 赵燕东 潘贤君 彭涌 郑一力 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期229-234,共6页
为可视化土壤孔隙的空间分布和拓扑结构,进一步理解土壤功能和生态过程,以自定义的规则结构和土壤孔隙结构为应用对象,进行了土壤孔隙骨架提取算法的研究,并验证细化法和距离变换法2种算法构建骨架模型的性能。试验结果表明,2种算法的... 为可视化土壤孔隙的空间分布和拓扑结构,进一步理解土壤功能和生态过程,以自定义的规则结构和土壤孔隙结构为应用对象,进行了土壤孔隙骨架提取算法的研究,并验证细化法和距离变换法2种算法构建骨架模型的性能。试验结果表明,2种算法的骨架模型构建效果均不受模型类型的影响,其中,距离变换法构建的骨架模型存在体素点缺失和偏移的现象,而细化法提取的孔隙骨架模型结构完整,其平均骨架偏移距离(0.10mm)比距离变换法(0.15mm)减少了50%,具有良好的拓扑不变性。通过对细化性、连通性和中心性3个指标的综合分析,细化法具有优越的描述土壤孔隙形状及拓扑特征的能力,可为土壤物理结构及水文特性的研究奠定技术基础,为从孔隙尺度理解土壤功能奠定理论基础。 展开更多
关键词 土壤孔隙 骨架模型 细化法 距离变换法
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利用土壤切片的数字图像定量评价土壤孔隙变异度和复杂度 被引量：29
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作者 李德成 Velde B 张桃林 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期678-682,共5页
研究结果表明 :利用土壤切片的数字图像 ,以孔隙周长和面积为基础数据 ,可以定量评价小尺度上的孔隙变异度 ,也可以对孔隙复杂度进行研究 ;土壤孔隙在mm尺度上也具有较高的变异度和复杂度 ;粒径 1～ 3mm和粒径 <2cm的重组土壤的孔隙... 研究结果表明 :利用土壤切片的数字图像 ,以孔隙周长和面积为基础数据 ,可以定量评价小尺度上的孔隙变异度 ,也可以对孔隙复杂度进行研究 ;土壤孔隙在mm尺度上也具有较高的变异度和复杂度 ;粒径 1～ 3mm和粒径 <2cm的重组土壤的孔隙在 2D空间多呈现网络状 ,而原状土壤的孔隙则多呈不规则的枝状或椭圆状 ;不同处理及不同土壤类型之间在孔隙周长、孔隙度以及孔隙变异度和复杂度方面存在不同程度的差异。 展开更多
关键词 土壤切片 数字图像 定量评价 土壤孔隙 变异度 复杂度
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北方农牧交错带表层土壤孔隙度特征及其影响因素 被引量：12
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作者 汪言在 苏正安 周明华 《草业科学》 CAS CSCD 2020年第7期1249-1258,共10页
本研究以张家口地区为研究区,分析农牧交错带土壤表土孔隙度特征及其影响因素。结果表明:土壤表土具有良好孔隙特征,土壤总孔隙度为42.6%,毛管孔隙度为24.6%,非毛管孔隙度为18.0%,毛管孔隙度占总孔隙度比重为56.8%,非毛管孔隙度比重为43... 本研究以张家口地区为研究区,分析农牧交错带土壤表土孔隙度特征及其影响因素。结果表明:土壤表土具有良好孔隙特征,土壤总孔隙度为42.6%,毛管孔隙度为24.6%,非毛管孔隙度为18.0%,毛管孔隙度占总孔隙度比重为56.8%,非毛管孔隙度比重为43.2%;土壤总孔隙度在不同地貌单元差异显著,表现为坝下区域(44.69%)>坝上高原(39.98%)(P<0.05),土壤孔隙度在不同土地利用和土壤类型之间差异均不显著(P<0.05);研究区整体看,土壤孔隙度与土壤理化参数显著相关(P<0.05),但分类型区域看,主要在地势相对平坦的坝上高原二者存在显著相关关系(P<0.05);总体来看,土壤孔隙度决定了土壤持水能力,与土壤质地、有机碳和容重仅在某些分类型区域存在相关关系。 展开更多
关键词 农牧交错带 土壤孔隙度 影响因素 表土 土壤容重
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