lab和神经网络法对土壤水分特征曲线VG模型拟合比较.PDF

— ２３２— 江苏农业科学　２０１９年第４７卷第３期 郭　豪，刘文祥，王超然，等．Ｍａｔｌａｂ和神经网络法对土壤水分特征曲线ＶＧ模型的拟合比较［Ｊ］．江苏农业科学，２０１９，４７（３）：２３２－２３５． ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０１９．０３．０５５ Ｍａｔｌａｂ和神经网络法对土壤水分特征曲线 ＶＧ模型的拟合比较 １ ２ １ １ 郭　豪 ，刘文祥 ，王超然 ，黄智刚 （１．广西大学农学院，广西南宁５３０００４；２．中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 １０００８１） 　　摘要：以山东荣成地区棕壤、风沙土为对象，测定分析土壤剖面不同层次的容重、质地、有机质含量、水势和含水量 等状况；运用Ｍａｔｌａｂ软件和神经网络法对土壤水分特征曲线ｖａｎ－Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ（简称ＶＧ）模型进行拟合，将２种拟合结 果与实测数据进行对比分析。结果表明，研究土壤不同土层含水量均随着水吸力的增加呈“快速下降－缓慢下降－ 基本平稳”的变化趋势；由于受到土壤颗粒组成、容重等物理因素和有机质含量差异的影响，棕壤和风沙土不同土层 的饱和含水量和残留含水量差异较大，其中棕壤６０～７０ｃｍ和风沙土１０～２０ｃｍ的土壤残留含水量最大；Ｍａｔｌａｂ软件 拟合的残差平方和比神经网络预测方法低几个数量级，说明采用Ｍａｔｌａｂ对水分特征曲线ＶＧ模型拟合精度高，拟合效 果较好。 　　关键词：土壤水分特征曲线；ＶＧ模型；Ｍａｔｌａｂ；神经网络预测 　　中图分类号：Ｓ１５２．７　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００２－１３０２（２０１９）０３－０２３２－０４ 　　土壤水分特征曲线表示土壤水能量与土壤含水量之间的 朱蔚利等通过ＶＧ模型和土壤水分特征曲线单一参数模 ［１］ 关系，是研究水分保持和运动的基本特征曲线 。土壤水分 型拟合了土壤水分特征曲线，认为ＶＧ模型拟合的精度比单 ［１０］ 特征曲线测定方法主要有张力计法、离心机法和压力膜法等 一参数模型高一个数量级 。刘洪波等比较了ＲＥＴＣ软件 ［２］ 和Ｍａｔｌａｂ软件对土壤水分特征曲线ＶＧ模型拟合效果，表明 直接测定法 。但由于影响土壤水分特征曲线的因素复杂， ［１１］ 通过这些实测数据还难以从理论上获得土壤水吸力与土壤含 Ｍａｔｌａｂ软件拟合效果更好 。相关研究表明，采用Ｍａｔｌａｂ对 ［１２］ 水量的关系式。因此，科研人员基于大量试验研究，提出了一 ＶＧ求参既快捷又准确，是切实可行的方法 。 ［３］ 前人已经做了大量关于土壤含水量与土壤水吸力拟合的 些经 验 公 式 来 拟 合 实 测 数 据 ，其 中，常 见 的有 ［４］ ［５］ ［６］ 研究，特别是不同经验模型之间的比较。针对同一经验模型 Ｂｒｏｏｄｓ－Ｃｏｒｅｙ模型 、Ｇａｒｄｎｅｒ模型 、Ｃａｍｐｂｅｌｌ模型 、 ［７］ ［８］ 采用不同拟合方法的研究报道较少。本研究以棕壤和风沙土 ｖａｎ－Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ模 型 和 Ｇａｒｄｎｅｒ－Ｒｕｓｓｏ模 型 等。 ｖａｎ－Ｇｅｎｕｃｈｔｅｎ（简称ＶＧ）模型由于适用土壤质地范围广、 为研究对象，采用离心机法测定土壤剖面不同深度土壤的水