基于PCA-SVR-ARMA的狮头鹅养殖禽舍气温组合预测模型

为提高狮头鹅养殖禽舍气温预测精度,提出了基于主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、支持向量回归机(Support Vector Regression,SVR)融合自回归滑动平均(Autoregressive Moving Average,ARMA)模型的狮头鹅养殖禽舍气温组合预测模型。在建模过程中,运用主成分分析法筛选狮头鹅养殖禽舍气温的关键影响因子,消除变量之间冗余信息,约简预测模型结构;采用SVR-ARMA构建狮头鹅禽养殖舍气温组合预测模型,先通过SVR对气温进行预测,再由基于ARMA模型的残差预测值修正气温预测结果。利用该模型对广东省汕尾市2018年7月21日至2018年7月30日期间的狮头鹅养殖禽舍气温进行预测。结果表明,该组合预测模型取得了良好的预测性能,与标准BP神经网络、标准SVR、PCA-BPNN(反向传播神经网络,BackPropagationNeuralNetwork)、PCA-SVR和PCA-BPNN-ARMA等模型对比分析,其评价指标平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差分别为0.183 2℃、0.454 0℃和0.005 9,均表明所提出的组合模型具有更高的预测效果,不仅能够满足狮头鹅养殖禽舍气温实际精准调控的需要,还为狮头鹅健康养殖和种苗繁育环境精细化管理提供决策。     

基于FVCOM渤海浅水分潮的特征分析

基于非结构有限体积法海洋模型FVCOM，对渤海潮波系统进行数值模拟。利用渤海沿岸共19个潮位站的资料对模拟结果进行验证，计算结果均与实测结果吻合良好。基于此进一步研究渤海3个主要浅水分潮M4、MS4和M6的主要特征，并与前人的研究成果进行对比。结果表明M4和MS4分潮传播特征相似，都存在5个无潮点，其中1个为顺时针旋转，而其余四个为逆时针旋转。对于M6分潮，结果显示存在9个无潮点，两个为顺时针，其余七个为逆时针。M4分潮振幅在近岸处可达25cm，约为M2分潮振幅的10％，MS4振幅次之，M6振幅最小，仅为M4分潮振幅的18%左右。三者振幅均为从外海向近岸迅速增大，表明浅水分潮振幅分布特征与海底地形关系密切。     

基于WOFOST模型的辽宁省春玉米干旱灾损风险评估

利用锦州农业气象试验站的作物生长发育和土壤实测数据对WOFOST模型水分胁迫模块进行了调参，适用性验证表明，WOFOST模型适用于辽宁省春玉米生长发育和产量的模拟，辽宁省春玉米受干旱的影响可以利用WOFOST模型较敏感地反映出来。利用调参后的WOFOST模型模拟了全生育期及出苗~拔节、拔节~抽雄、抽雄~乳熟和乳熟~成熟各阶段发生轻、中、重旱情景对辽宁省春玉米产量的影响，并根据模拟结果确定了不同干旱风险等级下辽宁省东、中、西部玉米生产的灾损范围。结果表明：不同生育期发生干旱对产量的影响不同，总体上，抽雄~乳熟期发生干旱的影响最大，其次是拔节~抽雄期，而出苗~拔节期和乳熟~成熟期发生干旱对产量的影响较小，全省春玉米在抽雄~乳熟期发生重旱的减产风险达30%~70%；在相同干旱水平下，不同区域受影响程度也不同，在全生育期及各生育阶段发生轻、中、重旱情景下，干旱导致的减产率总体上表现为由东部向西部地区逐渐加重的趋势，在全生育期重旱情景下，辽宁省东部的春玉米减产率为40%~75%，中部为60%~90%，西部达65%~95%。     

Modelling Wheat Stomatal Resistance in Hourly Time Steps from Micrometeorological Variables and Soil Water Status

An accurate estimation of stomatal resistance (r_S) also under drought stress conditions is of pivotal importance for any process‐based prediction of transpiration and the energy budget of real crop canopies and quantification of drought stress. A new model for r_S was developed and parameterized for winter wheat using data from field experiments accounting for the influences of net radiation (R_Net), air temperature (T_Air) and vapour pressure deficit of the atmosphere (VPD) interacting with an average water potential in the rooted soil (ψ_RootedSoil). r_S is simulated with a limiting factor approach as maximum of the metabolic (related to photosynthesis) and hydraulic (related to drought stress) acting influences assuming that, if drought stress occurs, it will dominate stomatal control: r_S = max(r_S(T_Air), r_S(R_Net), r_S(VPD, ψ_RootedSoil)). This transitional approach is suited to reproduce measured daily time courses of r_S with a varying accuracy for the single measurement dates but performed satisfactorily for the whole data set (r² = 0.63, RMSE = 59 s m^?1, EF = 0.60). This new semi‐empiric approach calculates r_S directly from external environmental conditions. Therefore, it can be easily implemented in existing model frameworks as link between operational crop growth models that use the concept of radiation use efficiency instead of mechanistic photosynthesis modelling and soil–vegetation–atmosphere transport models.     

基于称重式蒸渗仪的淮北平原冬小麦蒸散估算模型的本地化

为了解不同作物蒸散量估算方法在淮北地区的适用性,利用新马桥实验站称重式蒸渗仪测定了2016-2017年冬小麦全生育期的实际蒸散值,结合Hargreaves-Samani(H-S)、 FAO-56 PM、Turc、Makkind(Mak)、 Priestley-Taylor(P-T)、Mcloud(Mcl)和DeBruin-Keijman(D-K)7个模型,分析了冬小麦田的蒸散特征,将蒸散的估算值(ET_0)和实测值(ET_C)进行了对比。结果表明,相对于ET_C值,7个模型拟合得到的ET_0的RMSE值为0.99～2.29 mm·d~(-1),且H-S FAO-56 PMTurcMakP-TMclD-K; ET_C与ET_0的相关系数为0.74～0.97,其中FAO-56 PM的相关性最高,P-T、 Mak、 D-K、 H-S也表现出较好的相关性。综合来看,H-S法总体表现较好,更适合该地区。对6种主要气象要素与实测蒸散值进行主成分分析发现,温度是影响ET_C的主要因子,湿度、日照时数和平均风速(2 m)对淮北冬小麦田蒸散值的影响不大;H-S模型以温度数据为基础,利用线性订正法和湿度指数项订正法将H-S模型本地化后检验发现,其优化结果良好,RMSE降低(0.68 mm·d~(-1))。     

基于SEPLS模型的GIAHS恢复力评估框架及其在保护成效评估中的应用

由联合国粮农组织认定的全球重要农业文化遗产(GIAHS)是一类典型的社会生态生产景观(SEPLS),在传统知识传承保护、粮食与食物安全保障、农业生物多样性保护、气候变化应对等诸多方面具有重要意义。为了更好、更有效地开展GIAHS保护及管理工作,本文在分析GIAHS评估重要性和恢复力概念的基础上,以联合国大学(UNU)等团队开发的社会生态生产景观恢复力评估框架(SEPLS模型)为基础,构建了GIAHS恢复力评估框架(GIAHS-RAF),明确了其评估及计算过程。并以中国第1个GIAHS项目——浙江青田稻鱼共生系统(Qingtian Rice-Fish Culture System in Zhejiang Province, RFC)为例,通过对核心保护区——龙现村在2004年(GIAHS项目授牌前)和2016年(GIAHS授牌11年)的恢复力状况进行评估,探讨模型在GIAHS保护成效评估中的适用性。研究结果显示:1)2016年龙现村恢复力整体状况相对较弱,各项资本评估得分为:物质资本(0.75)经济资本(0.63)人类资本(0.61)社会资本(0.57)自然资本(0.38);2)虽然农户收入来源多样且社会经济基础设施能较好地满足社区需求,但是遗产地内部农业物种较少,农户对于系统提供的粮食多样性尚不是非常满意; 3)相较于2004年,经过11年的保护工作,研究区恢复力有所提高,说明GIAHS项目的实施对该遗产的恢复力有积极影响,尤其是物质资本和经济资本两方面。评估结果与该区域相关研究结果及实地调查情况一致,说明所构建的GIAHS恢复力评估框架可以很好地应用于对GIAHS项目及其他相关农业文化遗产的保护成效评估工作。     

基于GIS和迈阿密模型的全球灌溉需水量计算

通过计算光温生产潜力、气候生产潜力、光温潜力需水量、灌溉需水量以及衍生的可持续垦殖率指标，以解决农业生产潜力、农田熟制、灌溉定额、宜农荒地垦殖适宜性评价等农业发展问题。以迈阿密模型为理论基础，利用GIS空间分析的研究方法，计算出了上述指标的高精度全球分布场，得出全球光温生产潜力为2 260×10⁸ t干物质，气候生产潜力为1 253×10⁸ t干物质，灌溉需水量总计为12 441 km³。主要结论有：热带雨林区除外，全球气候生产潜力高值区同当前农业区高度吻合，表明农田气候潜力已经被人类充分利用；在温带地区，可持续覆膜雨养垦殖率＞2/3的地区适宜开垦宜农荒地，发展雨养农业。根据迈阿密模型计算得出的灌溉需水量可作为制定农田喷灌定额的重要依据；覆膜滴灌节水效果最佳，可持续覆膜滴灌垦殖率为各种垦殖率中最大值，可作为指导宜农荒地资源开发和多熟制农业发展的主要指标。     

天目山－怀玉山区水源涵养与生物多样性保护 重要区生态承载力评价

为了明确近10年天目山－怀玉山区水源涵养与生物多样性保护重要区生态承载力状况，基于社会发展压力、经济发展压力、资源环境支撑力和生态弹力构建评价指标体系，利用投影寻踪模型对2008—2017年天目山－怀玉山区水源涵养与生物多样性保护重要区生态承载力进行评价。研究结果显示，第三产业占GDP比重、人均国内生产总值、一般工业固体废弃物产生量及森林覆盖率对研究区城市生态承载力有较大影响。2008年研究区城市生态承载力评价等级基本安全的城市有6个，较不安全的城市有5个，不安全的城市有2个。2017年研究区城市里生态承载力评价等级较安全的城市有1个，基本安全的城市有1个，较不安全的城市有7个，不安全的城市有4个。2008—2017年5个城市生态承载力呈上升趋势，8个城市生态承载力呈下降趋势。研究区城市生态承载力在空间分布上呈现由中心向南北递减的趋势。     

大型喷杆喷雾机钟摆式主被动悬架自适应鲁棒控制研究

针对大型喷雾机喷杆钟摆式主被动悬架系统存在的参数不确定性和随机干扰导致控制精度低、稳定性差的问题，对基于模型补偿的自适应鲁棒控制算法进行研究。建立了钟摆式主被动悬架的非线性动力学模型和调节机构几何方程，基于模型设计了自适应鲁棒控制器，综合悬架系统和电液位置伺服系统模型中存在的参数不确定性，同时兼顾系统未补偿的摩擦力和外部扰动等不确定非线性因素，通过理论分析和试验证明，在同时存在模型参数不确定和不确定非线性的情况下，设计的控制器可以保证系统输出跟踪控制的暂态性能和稳态精度。以单出杆液压作动器驱动的28m大型喷杆主被动悬架为例，借助建立的大型喷杆悬架半实物仿真平台进行了控制算法的试验验证，并使用Stewart六自由度运动平台模拟底盘的运动干扰，与反馈线性化控制器、鲁棒反馈控制器、PID控制器进行了试验对比，结果表明，设计的基于模型补偿的自适应鲁棒控制器最大跟踪误差0.148°，而反馈线性化控制器最大跟踪误差0.201°，鲁棒反馈控制器最大跟踪误差0.51°，PID控制器最大跟踪误差0.48°。设计的控制器在同时存在参数不确定性和扰动的情况下，使用较小的反馈增益能够保证渐进跟踪性能和稳态跟踪精度。     

副车架疲劳载荷分析方法

结合LMSTWR软件,详细介绍了基于混合路面的轮心位移反求法求取副车架载荷谱的方法。通过在某MPV上布置合适传感器,在试验场测得道路载荷谱信号。根据实测的数据,建立整车多体动力学模型。基于处理后的道路载荷谱与多体动力学模型进行虚拟迭代,并进行副车架载荷分解。结果表明,迭代仿真得到的信号与试验值吻合度较好。