差异演化算法在土壤分形维数估计中的应用

根据UNSODA数据库的土壤颗粒大小分布和水分特征曲线资料,运用差异演化算法和分形模型,计算土壤的体积分形维数,并对分形维数与土壤体积含水量、进气压力及土壤质地等相关属性的关系进行统计分析。结果表明:分形维数反映了土壤中黏粒、粉粒和砂粒的含量变化,可以作为评价土壤质地差异的一个指标;分形维数随土壤黏粒比例的增大而增大,随砂粒比例的增大而减小;没有考虑土壤残余含水量的Brooks-Corey模型更适合运用差异演化算法来优化土壤分形维数;相比其它的拟合方法,用差异演化算法估算的分形维数具有更高的精度。

利用差异演化算法优化土壤特征曲线参数

差异演化法是一种在连续空间全局最优化问题上简单有效的新型智能进化算法.利用非饱和土壤数据库UNSODA的不同数据集和差异演化算法预测土壤特征曲线参数,获得对不同环境(田间、实验室)和土壤湿度(湿润、干燥)的参数估计,以及土壤质地、样本的选取对参数估计和拟合精度的影响.结果表明:基于实验室中测得的干土壤数据的参数估计和特征值具有最高精度;在四种不同质地的土壤中,黏土的均方根误差最小,土壤特征曲线的拟合精度较好,饱和含水量和残余含水量都较高,砂土的相应参数估计精度则较低;样本容量对于参数的拟合均值影响较小.

非均匀水势下作物根系吸水模型分析

根据土壤-根系统中水分守恒和水势对水分运输作用的原理, 建立了土壤中非均匀水势作物根系吸水模型。在该模型中, 分别对一次函数和指数函数两种不同的非均匀土壤水势的表达形式建立模型, 并对非均匀水势和均匀水势下模型的解析解之间的关系进行了探讨; 利用该模型讨论根系的吸收阻力和木质部传导阻力的比率对根吸水的影响; 运用阻力比率的合理生理范围确定根生长的优化长度。结果表明: 在特定情况下, 非均匀水势下的根系吸水模型可以用于均匀水势, 对Poiseuille公式进行修正后得到的根的优化长度接近实际值。