赵燕东 刘宇琦 田 昊 赵 玥

(1.北京林业大学工学院， 北京 100083； 2.城乡生态环境北京实验室， 北京 100083；3.北京工商大学计算机与信息工程学院， 北京 100048; 4.智慧林业研究中心， 北京 100083)

0 引言

温度是植物生长的主要环境因素之一[1-2]，低温所引发的植物冻融灾害是一种全球范围内普遍存在的自然灾害，每年都会导致巨大的经济损失[3-4]。为此，文献[5-6]提出基于生态、形态、代谢和生化指标的植物冻融状况评估检测方法，但存在测量结果误差较大，且难以实时检测的缺点。随着科技的发展，文献[7-8]将核磁成像技术用于对植物冻融状况的分析，但该检测方法检测设备昂贵、存在辐射风险和破坏植物结构等内在缺陷，所以应用领域受限。此外超声波声发射分析技术[9-12]也被用于检测植物冻融变化状况，该技术能实现无损检测，应用前景良好，但相关仪器设备昂贵，难以在农林业大规模应用。

可见，现有文献中的活立木冻融状况检测原理适用范围局限性较大，检测性能也有待提高。当前有学者提出利用电磁波在不同介质中的传播速度的差异来构成检测树茎含水率进而获取树茎冻融信息的原理，这类原理可以归为两类：一类是基于时域反射技术(Time-domain reflectometry,TDR)[13-15]，利用送入传输线脉冲信号的反射能量来反映活立木茎干(简称树茎)冻融状况；另一类是基于驻波比技术(Voltage standing wave ration,SWR)[16-21]，利用传输线上驻波信号的幅值之比来反映树茎冻融状况。SWR法不存在测量时间差，所以更易实现在线的实时检测。然而现有的基于SWR技术并融合潜热效应原理的检测方法[22]存在数据需要连续获取、对树木破坏性大和受环境因素干扰大等缺点，不是冻融状况检测的最佳方法。……