基于改进双链量子遗传算法的投影寻踪调亏灌溉综合评价

针对调亏灌溉方案优选过程中存在单项指标的灌溉优劣评估结果单一和难以客观评价灌溉综合效益等问题,该文提出了基于双链量子遗传算法的投影寻踪综合评价模型。该模型利用双链量子遗传算法优化投影指标函数寻求最佳投影方向,同时通过矢量距浓度筛选进入搜索空间的量子染色体,以及在进化过程中逐步优化、压缩搜索空间对双链量子遗传算法进行改进。将改进双链量子遗传算法的投影寻踪模型对玉米各调亏灌溉方案进行综合评价,评价结果表明苗期水分亏缺程度为田间持水量50%～60%的处理是最佳调亏灌溉方案,产量与水分利用效率比正常灌溉处理分别提高了6.4%、10.8%。改进后的模型全局搜索能力与优化效率得到了显著提高。     

西藏米拉山区东坡垂直分布土壤肥力综合评价

针对以往土壤肥力质量综合评价方法存在人为权重赋值误差,以及简便计算等方面的不足的问题,提出了投影寻踪等级评价模型对土壤肥力质量进行综合评价。投影寻踪等级评价模型方法依据标准样本自身的数据特性寻求最佳投影方向,通过最佳投影方向与评价指标的线性投影得到投影指标值,依据投影指标值对样本进行统一评价和分类,并利用最佳投影方向判断各评价指标对综合评价目标的贡献大小。模型日的应用较好地对西藏米拉山区不同海拔土壤肥力质量进行评定,并对单一指标对土壤肥力质量贡献大小进行了分析,其结果将有助于西藏土壤的合理利用,为今后的土地利用分析决策提供重要参考。     

基于遗传投影寻踪模型的农业水资源利用效率综合评价

针对农业水资源利用效率评价指标的不相容性问题，提出了农业水资源利用效率综合评价的遗传投影寻踪方法。该方法可以依据样本自身的数据特性寻求最佳投影方向，利用最佳投影方向可以判断各评价指标对综合评价目标的贡献大小和方向。通过最佳投影方向与评价指标的线性投影得到投影指标值，通过这一指标可以对样本进行统一评价和分类。利用该方法对甘肃省81个县域单元的农业水资源利用效率进行综合评价，评价结果很好的反映了各评价指标对综合评价目标的贡献大小和方向以及各评价单元综合利用效率。     

基于RAGA的PPC模型在土壤质量变化评价中的应用研究

将高维降维技术--投影寻踪分类模型(PPC)应用到土壤学科领域,利用改进的加速遗传算法(RAGA)优化投影方向(土壤评价指标),将多维数据指标转换到低维子空间,通过寻求最优投影方向及投影函数值来实现对土壤的分类与等级评价,避免了主观赋权的人为干扰,取得了较好效果,为土壤质量变化与等级评价研究提供一条新思路与方法.     

基于PPC模型与RI指数法的茶产地土壤重金属污染评价

以某喀斯特山区茶产地表层土壤为研究对象,依托GIS空间分析技术,采用投影寻踪聚类(PPC)模型和潜在生态风险指数(RI)法两种较新的评价方法对土壤重金属污染进行综合评价。投影寻踪聚类模型将236个土壤样本中的Hg、As、Cd、Pb、Cr含量指标作为多维投影参数寻求其最优投影方向,由投影指标函数得出土壤重金属污染投影值来反映重金属含量的特征,建立投影寻踪聚类模型,从而得出研究区土壤重金属污染实际现况,结合潜在生态风险指数法,进一步对研究区土壤重金属污染风险程度和演变趋势进行预测。结果表明:(1)在指标投影方向上Hg和As对研究区土壤污染影响最大,Cd对土壤污染影响最小;(2)根据PPC评价标准,研究区土壤环境质量状况良好,无污染的样点区域达到96.61%,清洁占总样点数的30.08%,尚清洁占总样点数的66.53%;(3)在潜在生态风险上存在低度、中度,分别占采样点的89.41%和10.59%,风险程度较低,但有向中度演变的趋势;(4)在污染情况上,清洁和尚清洁的空间分布广阔,轻度污染进行内插后空间分布不明显。本文研究结果有利于综合评价该地的土壤环境质量状况,在实践中将为喀斯特山区的土壤资源的管理和茶叶种植区的合理布局起到参考作用。     

投影寻踪技术在松嫩平原西部水资源可持续利用中的应用

根据松嫩平原西部水资源复合系统的特征和水资源条件,建立了区域水资源可持续利用评价指标体系。应用投影寻踪技术,采用实码遗传算法优化投影指标函数,将方案多维评价指标值综合为一维投影值,根据投影值的大小实现方案的优选。研究表明,投影寻踪技术可以有效地解决权重的人为干扰,通过优化排序实现对评价结果的定量化表征。     

参数投影寻踪模型在灌区运行状况综合评价中的应用

针对灌区运行状况,采用高维降维技术———投影寻踪分类模型(PPC),利用基于实数编码的加速遗传算法(RAGA)优化其投影方向,将多维数据指标(样本评价指标)转换到低维子空间,根据投影函数值的大小评价出样本的优劣,从而做出评价,最大限度避免了灰色关联法评判中权重矩阵取值的人为干扰,取得了满意的效果,为灌区运行状况评价及其它评判问题提供一条新的方法与思路。     

基于投影寻踪模型的甘蓝型油菜产量因素评价

明确油菜产量因素对产量的贡献对于有目的地选择油菜优良组合具有重要意义,而常用的评价油菜产量因素贡献大小的分析方法限制较多。为此,本研究以正常生长的12份早熟和38份晚熟甘蓝型油菜组合为材料,利用基于加速遗传算法的投影寻踪模型分别定量评价了早、晚熟油菜组合产量因素对产量的贡献,并将其与灰色关联度分析、主成分分析结果进行了对比分析,讨论了各分析方法对产量因素贡献评价的准确性。结果表明,早熟组合产量贡献最大的3项指标依次为主序有效角果数 > 有效分枝部位 > 二次有效分枝数,贡献率分别达到36.79%、24.02%和11.33%;晚熟组合产量贡献最大的3项指标依次为每角粒数 > 千粒重 > 有效分枝部位,贡献率分别达到29.81%、17.52%和14.75%。有效分枝部位对不同熟期组合产量均有较大贡献;除此之外,早熟组合产量的形成还较多依赖于生育前期的有效分枝数与有效角果数,晚熟组合产量的形成则较多依赖于生育后期的每角粒数与千粒重。基于投影寻踪模型的油菜产量因素评价能较准确地判断油菜实际产量,并在利用各种分析方法评价油菜产量因素对产量的贡献中发现,灰色关联度分析和主成分分析比投影寻踪模型评价准确性低。从油菜产量因素评价及产量预测综合考虑,基于投影寻踪模型的油菜产量因素评价及产量预测具有最高的准确性,可以优先作为甘蓝型油菜良种选育及产量预测的一种分析方法。     

参数投影寻踪模型在坡耕地水土保持牧草优选中的应用

针对坡耕地水土保持牧草选择问题,采用高维降维技术———投影寻踪分类模型（PPC）,利用基于实数编码的加速遗传算法（RAGA）优化其投影方向,将多维数据指标（样本评价指标）转换到低维子空间,根据投影函数值的大小评价出样本的优劣,从而做出决策,最大限度避免了灰色关联法评判中的人为干扰,取得了满意的效果,为坡耕地水土保持牧草选择及其它评判决策问题提供一条新的方法与思路。     

鄂北地区水稻适宜节水模式与节水潜力

研究作物需水规律、探寻适宜节水模式对缓解农业用水短缺十分重要。该文基于长渠灌溉试验站2009-2013年的水稻灌溉试验数据,分析了浅灌、中蓄、湿润3种传统灌溉模式下水稻的需水规律;运用率定后的ORYZA_V3模型模拟了30 a(1981-2010年)不同灌溉模式、不同灌溉下限以及不同灌水定额等多种情景下的水稻生长,对比分析了水稻各生育阶段腾发量、耗水量、灌溉定额、灌水次数、产量以及水分生产率在不同情景下的差异;通过模拟典型年不同受旱情景下的水稻生长,对比分析了各生育阶段不同受旱程度对水稻腾发量和产量的影响。结果表明:与浅灌模式相比,湿润模式下水稻年均产量增加2.7%、灌溉用水量减少4.2%;中蓄模式下水稻产量减少2.3%、灌溉用水量减少1.1%;湿润模式优于浅灌、中蓄模式。分蘖期的灌溉下限低于90%能减少水稻腾发量47%以上,其他阶段的灌溉下限低于70%时能减少水稻腾发量10%以上;拔节孕穗期和抽穗开花期受旱对产量的影响最大;综合考虑节水、降低田间管理难度、确保粮食产量等因素,提出了鄂北地区的适宜灌溉模式:蓄水深度为60 mm,返青期保持薄水层,黄熟期水层自然落干,拔节孕穗期、乳熟期可中度受旱(灌溉下限为饱和含水率的70%~80%),分蘖、抽穗开花期可轻度受旱(灌溉下限不能低于饱和含水率的80%);灌水定额为30~40 mm。该适宜灌溉模式可为鄂北地区至少可节水1.68亿m~3,具有巨大的节水潜力。研究结果对指导鄂北地区水稻灌溉用水和明晰节水重点具有重要意义。     

东乡野生稻BIL群体孕穗期抗旱性综合评价

以协青早B//东乡野生稻/协青早B回交重组系(Backcross Inbred Lines,BIL)为材料,测定了水分胁迫和非水分胁迫2种环境下株高、有效穗、穗长、穗总粒数、穗实粒数、着粒密度、结实率、千粒重、单株产量、叶片相对含水量和卷叶级别11个抗旱相关性状,经方差分析显示,除穗长外,其余产量相关性状对水分胁迫均表现为敏感或极为敏感。采用基于主成分分析的隶属函数综合评价法分析表明,BIL群体中337、186、275、174、207、306、255、219、236、332株系不仅抗旱性强,而且产量高,可作为水稻高产抗旱遗传改良材料进行深入研究。以抗旱性综合评价值为因变量,各单项指标相对值为自变量,建立了评价群体抗旱性的最优回归方程,筛选出结实率、单株产量和叶片含水量3个性状与水稻抗旱性相关显著,可作为孕穗期抗旱性鉴定指标。     

拔节抽穗期不同时长干旱胁迫对水稻冠层光谱特征的影响

基于水稻干旱胁迫试验,采用ASD（Field Spec Pro FR2500）光谱辐射仪测定水稻拔节期和抽穗期不同时间尺度（10d、20d）干旱处理与对照（正常处理）的冠层光谱反射率,对干旱胁迫下水稻冠层光谱变化规律、植被指数、水分指数、导数光谱特征进行分析.结果表明：水稻拔节期和抽穗期干旱胁迫后冠层光谱反射率与对照（CK）相比,可见光、近红外波段反射率均显著减小,短红外波段反射率显著增加,导数光谱红边位置均向短波方向推移,红边面积和红边斜率均显著减少,复合构建的6种植被指数或水分指数呈下降趋势,四波段水分指数（SRND）、归一化差异红外指数（NDVII）下降幅度最大;与CK相比,拔节期干旱胁迫20d和抽穗期10d的水稻冠层对可见光、近红外波段的反射率极显著降低,对短红外波段反射率极显著升高,在此阶段红边特征参数、植被水分指数减少幅度最低.研究结果可为利用高光谱遥感技术快速无损监测水稻干旱灾害提供技术支持.     

基于投影寻踪的云南省农业水资源效率评价

为探讨云南省农业水资源利用效率,选取与资源利用效率、经济效益、生态效益相关的15个指标,将遗传算法与传统的优化方法结合,利用投影寻踪技术的基本原理,建立了农业水资源利用效率评价模型。利用该模型对云南省16个地区2000,2005及2010年的农业水资源利用效率方案进行综合评价,优化农业水资源利用效率的状态变量指标的最佳投影方向,确定各样本的投影值,从而对各地区进行分类和评价。评价结果很好地反映了各评价指标的贡献率和方向性,符合高原季节性干旱地区农业水资源利用的现状。     

分蘖期干旱胁迫对寒地粳稻光合特性及产量形成的影响

为了探讨分蘖期干旱胁迫对寒地粳稻产量形成的影响机理及其耐旱机制,以东农425(耐旱型)和松粳6号(干旱敏感型)为试验材料,通过盆栽方式于分蘖期控制土壤水势至0 k Pa(对照)、-10 k Pa(轻度干旱)、-25 k Pa(中度干旱)、-40 k Pa(重度干旱),依次记为A0、A1、A2、A3。处理21 d后复水,研究分蘖期不同程度干旱胁迫对寒地粳稻叶面积、光合特性、叶绿素总含量、产量及产量构成因素的影响。结果表明,分蘖期干旱胁迫导致叶面积减小、功能叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)均随土壤水势降低而下降。同时,干旱处理期间寒地粳稻功能叶片叶绿素总含量、叶绿素a/b值均随干旱胁迫程度增加而下降,但类胡萝卜素含量的变化却与其相反。干旱胁迫下寒地粳稻产量显著下降,且下降幅度随土壤水势降低而逐渐增大。有效穗数和穗粒数大量降低造成产量显著下降,说明分蘖期干旱胁迫造成减产的主要原因是低土壤水势造成了寒地粳稻库容量或单位面积颖花量的大量降低。与A0(对照)相比,A1、A2和A3下松粳6号产量降幅分别为13.87%、20.87%和32.51%;而东农425分别为10.58%、15.21%和25.52%,均显著低于松粳6号,且耐旱型品种东农425始终保持较高光合生长能力。本研究结果为寒地粳稻抗旱节水栽培技术措施的制定提供了理论依据。     

基于模糊算法的温室番茄调亏滴灌制度综合评判

该文研究利用改进的模糊综合评判模型在温室滴灌番茄生长、产量、品质和耗水进行综合评判的可行性。于2015和2016年在中国农业科学院新乡综合试验基地的日光温室内,以滴灌番茄为研究对象,参考20 cm标准蒸发皿的累积蒸发量,分别在开花坐果期和成熟采摘期进行充分灌溉、轻度亏缺和中度亏缺,采用改进的模糊综合评判模型,对调亏灌溉制度温室番茄的生长指标、产量指标、耗水指标和品质指标进行综合评价。结果表明:不考虑阶段水分亏缺条件下,番茄的生长指标、产量指标和蒸发蒸腾量指标均随灌水量的增大而增大,品质指标则相反。轻度亏缺对番茄品质指标的影响较小(两者的品质综合评判指数为0.135和0.138,0.125和0.124),采摘期轻度亏缺的生长指标和产量指标的综合评判指数高于花果期轻度亏缺处理,且全生育期蒸发蒸腾量较低;花果期中度亏缺的产量指标和品质指标的综合评判指数与采摘期中度亏缺相近,但前者的总蒸发蒸腾量低于后者。因此,推荐水资源充足地区可采用在成熟采摘期轻度亏缺的灌溉模式,而水资源短缺地区采用在开花坐果期中度亏缺的灌溉模式。研究可为温室调亏滴灌制度的优化提供参考。     

不同时期水分胁迫对玉米生长的后效性影响

为了确定最佳的灌水模式,有必要对前期水分胁迫对玉米生育后期衰老及产量的后效性进行研究,该文通过盆栽和小区试验,得到以下结果：前期适度的胁迫后复水使玉米后期保持了较大的光合面积、维持了光合系统的活性、缓解了衰老过程中质膜的氧化作用,降低了叶绿素降解速度,使功能叶在生育后期维持了较高的光合效率,有利于干物质累积和产量的提高。说明玉米前期旱后复水后效性明显,尤以苗后期胁迫、拔节初期短历时轻旱后效性最佳。