基于LSTM神经网络模拟的陇中黄土高原 沟壑区保护性耕作下土壤贮水量变化

• 作者: 刘强 李广 王钧
• 来源期刊: 中国生态农业学报(中英文)
• 关键词: 保护性耕作 春小麦/豌豆轮作 土壤贮水量 LSTM神经网络 预测模型 陇中黄土高原沟壑区
• 年，卷（期）: 2019,（8）
• 所属期刊栏目: 农业资源与环境
• 页码范围: 1226-1237
• 页数: 12页
• 分类号: S157.4+2
• 语种: 中文
• DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.180949

摘要

为分析陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施的贮水效果,本研究利用春小麦/豌豆(W/P)、豌豆/春小麦(P/W)轮作的长期定位试验,分别设置传统耕作(T)、免耕(NT)、传统耕作秸秆覆盖(TS)和免耕覆盖(NTS)4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量为输入因子,以月土壤贮水量为输出,建立基于长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的土壤贮水量预测模型,并对该模型的有效性进行评估.研究结果表明:1)基于LSTM神经网络建立的土壤贮水量模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量预测具有较好的适用性,模型模拟结果的平均均方根误差为7.76 mm,平均绝对误差为6.95 mm,相对误差控制在-5％～+5％的范围内.2)P/W轮作序列中各处理的土壤贮水量均比W/P轮作序列增加1.09％～1.43％.3)不同轮作序列,NTS处理的贮水效果均优于其他3种耕作措施,在W/P轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加2.89％、1.70％和2.46％;在P/W轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加3.03％、1.91％和2.57％.4)不同降水年型,NTS处理的土壤贮水量最高,且干旱年效果更加显著,其中丰水年NTS处理的土壤贮水量比T、NT和TS平均增加2.71％、1.48％和2.19％,而干旱年平均增加3.97％、2.54％和3.64％.5)保护性耕作措施的贮水效果随季节发生变化,作物生长前期(3—5月)保护性耕作措施的贮水优势较为明显,进入作物生长旺盛期(5—6月)保护性耕作措施与传统耕作的贮水效果差异不显著,而作物生长后期(7月)保护性耕作措施较传统耕作土壤贮水量明显增加.基于LSTM神经网络模拟环境下免耕覆盖的贮水保墒效果最好,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的保护性耕作措施.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李广	甘肃农业大学林学院	166	1138	18.0	28.0
2	王钧	甘肃农业大学林学院	37	66	5.0	6.0
6	刘强	甘肃农业大学信息科学技术学院	43	99	6.0	8.0