热带作物学报

作者：汪春, 于珍珍, 王宏轩, 李海亮, 孙海天, 赵云龙

单位：1.山东协和学院计算机学院，山东济南 250109,2.广东海洋大学机械工程学院，广东湛江 524088,3.中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，广东湛江 524000,4.黑龙江八一农垦大学工程学院，黑龙江大庆 163000

关键词：菠萝根区,缺氧识别,Monte-Carlo,不确定性采样,氧气扩散-消耗耦合

基金：海南省自然科学基金青年基金项目(325QN434),广东海洋大学科研启动项目(060302062313)

为识别菠萝根区缺氧时段、掌握氧气变化机制，并为增氧灌溉技术管理与土壤调控提供充足的反应时间，以应对菠萝根区含氧量的异常波动，本研究基于Monte-Carlo方法，融合多物理场过程，构建土壤氧气扩散-消耗耦合模型，利用参数扰动与不确定性采样，引入实测边界条件与深度分层的初始浓度设定，结合多层土壤剖面监测数据，对壤土、沙土、黏土三类典型土壤在10~40 cm深度范围内的含氧量变化进行模拟，建立了相应的模拟体系。然后通过2025年春季田间试验数据对模型进行验证。结果表明：该模型在多种土壤与深度条件下均具备较强预测能力（R2>0.95，RMSE最低为0.214 mol/m3），误差分布随土层深度增加略有波动，但整体维持在可接受范围。进一步研究表明，该模型能够成功识别灌溉与降雨事件后3~12 h内易发生缺氧的时段，在缺氧识别中，模型对临界浓度（1.5 mol/m3）以下的响应判断准确率超过90%。上述结果验证所构建模型在根区氧气动态模拟与风险预警中的有效性，研究结果旨在为菠萝大田智能化增氧管理提供理论依据与预测基础。

来源：2026年第2期

《热带作物学报》期刊编辑部

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