機械耕作的土壤結(jié)構(gòu)數(shù)字圖像分析.pdf

1、土壤耕作的目的是創(chuàng)建良好的苗床，而對土壤結(jié)構(gòu)或苗床質(zhì)量的精確定量又是正確評價耕作機具作業(yè)性能的重要途徑。目前評價苗床質(zhì)量多用感官評定，如使用現(xiàn)場打分評價或土壤視覺打分等感官評價農(nóng)業(yè)土壤的質(zhì)量狀況，但是感官評價仍存在主觀性較強、規(guī)范性差等狀況。用于評價耕作機具的碎土性能及土壤耕作質(zhì)量的常規(guī)指標是碎土率及土壤破碎體尺度分布等指標，通常較少對耕作生成的土壤結(jié)構(gòu)進行精細分析，然而精細的土壤結(jié)構(gòu)分析更利于提供豐富的信息。本文使用數(shù)字圖像分析技術(shù)定

2、量土壤結(jié)構(gòu)并提供3個外觀幾何指標，進而分別從土壤結(jié)構(gòu)的棱角性、形狀指數(shù)、矩形度、尺度分布4個方面評價土壤結(jié)構(gòu)。
　　本研究首先探討土壤結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像處理方法與指標，針對自然地理過程形成的土壤結(jié)構(gòu)，研究其圖像獲取及計算分析方法。對土壤結(jié)構(gòu)的外觀幾何指標（棱角性、形狀指數(shù)、矩形度）進行計算，定量了自然地理過程形成的土壤結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明自然地理過程作用下黃棕壤呈塊狀分布，且隨土壤結(jié)構(gòu)的尺度增大其形狀指數(shù)及棱角性呈增大的趨勢，而矩形度則

3、不斷降低。
　　將提供的數(shù)字圖像處理方法分別應用于水稻土的犁耕和旋耕生成的土壤結(jié)構(gòu)分析。對比冬夏季犁耕和旋耕的土壤結(jié)構(gòu)，統(tǒng)計分析棱角性、形狀指數(shù)以及矩形度指標。結(jié)果表明棱角性和形狀指數(shù)能很好地區(qū)分不同耕作方式的土壤結(jié)構(gòu)，而矩形度這個指標不能很好地區(qū)分耕后土壤結(jié)構(gòu)。
　　對土壤結(jié)構(gòu)的圖像信息與體積（質(zhì)量）信息的關(guān)系進行進一步研究，將不同尺度區(qū)間的土壤結(jié)構(gòu)體分別進行不同俯視角度拍攝，建立投影面積與質(zhì)量的對應關(guān)系，然后在比基礎上分

4、析土壤結(jié)構(gòu)體的質(zhì)量-尺度分布。試驗結(jié)果表明在俯視角60°條件下，各尺度區(qū)間的土壤結(jié)構(gòu)體投影面積與質(zhì)量擬合效果都是最好。用數(shù)字圖像法分析水稻土犁耕耕作下土壤結(jié)構(gòu)質(zhì)量-尺度分布模型為F(d＜D)=（d/252.102）0.77。
　　最后再進一步探究圖像法原位測試耕作的土壤結(jié)構(gòu)，研究圖像獲取及計算方法，并將原位測試獲取的土壤結(jié)構(gòu)指標與非原位的進行對比。結(jié)果表明兩種方法各幾何指標存在很好的相關(guān)性，但是各指標也存在差異性，尤其是矩形度的差