基于多重分形理论的土壤表面裂隙网络分析

发布时间：2024-12-22 04:40

　　为分析农田有作物的土壤裂隙与无作物的土壤裂隙之间的异同,同时验证基于胡克定律建立的土壤裂隙的网络模型的正确性。通过室外农田土壤裂隙实验,获得农田土壤裂隙的数字图像。利用数字图像处理技术与fortran软件工具,对所获得的农田土壤裂隙图像进行了二值化处理,并将土壤开裂模型模拟的裂隙图像进行二值化。计算得出有作物与无作物的土壤裂隙和模拟裂隙的多重分形参数,对比分析了三者的广义分形维数Dq,多重分形奇异指数α以及分形谱函数f(a)。结果表明:(1)农田土壤中含有作物的裂隙比不含作物的裂隙的含水率下降速度更慢,含水率更高。作物根系影响下产生的土壤裂隙与无作物根系影响的土壤裂隙的含水率变化整体呈下降趋势。(2)作物根系影响下产生的土壤裂隙的多重分形谱谱宽随着裂隙的发育逐渐增大,广义分形维数的分析结果与多重分形谱分析结果相一致。作物根系影响下产生的土壤裂隙在发育后期时,其D0值最大,裂隙发育的范围更广泛;作物根系影响下产生的土壤裂隙裂隙发育后期D1值最大,后期裂隙测量在局部更稀疏;裂隙发育后期的D0与D2的差值最小,说明随着裂隙发育,其分布的非均匀性越好。(3)作物根系影响下产生的土壤裂隙与无作物根...

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【部分图文】：

图22裂隙图像处理过程图

????Ｓ７?Ｉ?ＳＲ?Ｒ９??Ｓｉｎ??注：圆圈部分代表玉米根部范围??图２－１实验布置图（单位：ｃｍ）??Ｆｉｇ．２－１?Ｔｅｓｔ?ｌａｙｏｕｔ?（ｕｎｉｔ：ｃｍ）??２．?３实验图像处理??将拍摄好的图片转存到计算机中，用Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ软件打开照片，将图片中实验区域以外....

图3一1农田土坡含水率变化过穆F地3-1Cb助甲pro留‘506011..1，加玲‘曲业川俪伽丽l如d

３．１?土壤裂隙发育过程??裂隙区域Ｓ５与Ｓ１０用于测量含水率，裂隙网络形态遭到了人为破坏，因此本次选取实??验区域Ｓｌ、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９来分析裂隙网络形态。图３－２为发育时间Ｔ＝１８、??４０、６８、８６?ｈ的农田含有玉米根系的土壤裂隙网络图像，图３－３....

图３－２农田有作物土壤裂隙发育过程??Ｆｉｇ．３－２?Ｆａｒｍｌａｎｄ?ｈａｓ?ｐｌａｎｔ?ｓｏｉｌ?ｆｉｓｓｕｒｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ??

ｄ．实验Ｓ４裂隙图像??ｄ．?Ｃｒａｃｋ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｔｅｓｔ?Ｓ４??图３－２农田有作物土壤裂隙发育过程??Ｆｉｇ．３－２?Ｆａｒｍｌａｎｄ?ｈａｓ?ｐｌａｎｔ?ｓｏｉｌ?ｆｉｓｓｕｒｅ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ??？ｎｒｌ?ｉ??Ｔ＝１８ｈ?Ｔ＝４０ｈ??

图３－３农田无作物土壤裂隙发育过程??Ｆｉｇ．３－３?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｃｒｏｐｌｅｓｓ?ｓｏｉｌ?ｆｉｓｓｕｒｅｓ?ｉｎ?ｆａｒｍｌａｎｄ??

（ａ）?２５／５１２？２５／１６?ｃｍ?（ｂ）?２５／８－５０?ｃｍ??图３－４作物根系影响下产生的土壤裂隙发育前期／ｎｊ?关系??Ｆｉｇｕｒｅ?３－４?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ＩｎＸ（入，ｑ）？ＩｎＸ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｅａｒｌｙ?ｓｔａｇｅ?ｏｆ?ｃｒｏｐ?ｆｉ....

本文编号：4019451