干湿交替下基于超声波速度的土壤含水率估算模型

来源：农业工程学报杂志2020年第8期北京时间：

作者：李君,潘丽敏,潘翠敏,徐岩,陆华忠,李振伟,

摘要：为探究不同墒情需求的农田耕作层土壤含水率与超声波速度的变化关系，采用室外模拟降雨的方式，使土壤样本初始含水率分别为15%、20%、25%和30%，之后置于自然环境下干燥直到土壤含水率达到5%结束干燥，每种处理进行共4次干湿交替，利用超声波土壤含水率原位检测装置对土壤样本进行超声波速度测定。结果表明：土壤样本在各次干湿交替过程中随着土壤含水率的不断下降，土壤容重及超声波速度均呈非线性的增加。随着干湿交替次数的增加，土壤含水率变化对超声波速度的影响减弱，土壤样本初始含水率越高，干湿交替次数对超声波速度的影响越小。采用自适应加权数据融合算法将多次干湿交替过程中的土壤样本超声波速度加权融合，并利用非线性回归分析构建适用于经历多次干湿交替作用下的超声波速度-土壤含水率关系模型，预测误差在6%左右，表明该模型可用于描述不同墒情需求的农田耕作层土壤含水率与超声波速度的关系。研究结果可为利用超声波速度特性实现不同灌溉性质农田土壤含水率的持续监测及预测提供参考。

关键词：土壤, 含水率, 超声波, 速度, 干湿交替, 融合算法