数值模型结构不确定性对模拟结果的影响分析

以内蒙古鄂托克旗为例,基于GMS中的MODFLOW模块构建了地下水流数值模拟模型,分析了模型结构(含水层厚度、参数分区)与模型参数不确定性因素对模拟结果的影响.研究结果表明:含水层不确定情景(含水层下边界概化为隔水底板平均值870 m)与实际情况水头差值绝对值的累计和最大为701 m,对模拟结果起了主控作用;当含水层下边界概化为910,940 m时,累计和分别增加为1 013,1 593 m;与仅考虑单个不确定性因素相比,同时考虑模型参数与含水层不确定情景累计和最大为738 m,同时考虑参数分区与含水层不确定情景累计和最大为791 m.因此,在构建地下水流数值模拟模型时,应优先考虑含水层空间结构概化的合理程度,同时考虑多个不确定性因素对模拟结果的综合影响,使地下水数值模拟模型能更精确地反映真实的地下水流状况.     

作物模型中单叶最大光合作用速率的温度响应修订

作物的光合作用对温度变化敏感,其温度依存性随品种、生长环境的变化而改变。基于光效率模型的作物生长模型,在应用中很少对光合作用的温度影响参数值进行订正,且在全生育期使用相同的参数值,难免会增加干物质模拟的误差。为此,本文以ORYZA2000模型为例,提出了一种修订光合作用温度影响参数值的方法。为确定方法的有效性,结合2012年和2013年水稻品种两优培九的温度梯度控制实验,首先利用抽穗开花期光合作用观测曲线提取了不同温度水平的光合作用参数值,然后结合Arrhenius方程和Peaked方程建立了温度敏感性参数的温度影响方程。将这些方程代入机理性光合作用模型,模拟了单叶最大光合作用速率与温度的曲线关系。最后,以归一化后的曲线关系修订作物模型参数值,并利用两年地上部分生物量(WAGT)观测值对其验证。结果显示,两优培九单叶最大总光合作用速率随温度的变化关系不同于ORYZA2000的默认设置,修订后的最适温度为38~40°C,高于默认值。在10~20°C的低温段,修订后的温度影响系数低于默认值。从WAGT模拟值的相对误差看,修订后较修订前平均降低约3.3%。本研究为改进干物质模拟精度和分析不同品种光合作用的温度依存性提供了重要参考。     

杂交水稻光合和荧光特性对高CO2浓度的动态响应

为探究大气二氧化碳 (CO₂) 浓度增高对杂交水稻光合和荧光特性的动态影响,利用开放式空气中CO₂浓度增高(FACE)系统,研究高CO₂浓度对大田水稻不同生育期叶片光合和荧光参数的动态影响及其种间差异。以高产杂交组合甬优2640和Y两优2号为试验材料,设置环境CO₂和高CO₂浓度2个水平,测定2个品种气体交换和荧光参数。结果表明,大气CO₂浓度升高使2个品种平均叶片净光合速率(Pn)在移栽后30、59、76、91和108 d分别增加25%、16%、25%、18%和8%,除移栽后108 d外,均达极显著水平(P<0.01);甬优2640移栽后76和91 d叶片Pn对CO₂的响应明显大于Y两优2号。除灌浆末期外,CO₂浓度升高使2个品种叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,且Y两优2号的降幅多大于甬优2640。CO₂熏蒸下叶片气孔部分关闭,但叶片胞间与周围空气中CO₂浓度之比无显著变化,甚至明显增加。大气CO₂浓度升高使2个品种灌浆末期PSⅡ最大光化学量子产量均下降4%,但对其他各期均无显著影响;除灌浆末期外,CO₂浓度升高使PSⅡ实际光量子产量和光化学猝灭均显著增加。两杂交组合叶片光合参数对高CO₂浓度的动态响应多存在种间差异,但荧光参数的响应品种间差异较小。本研究结果为增强气候假定情景下水稻响应的预测能力并制订应对策略提供了依据。     

不同沼液灌溉量下橡胶幼苗生长及土壤肥力特征

为明确不同沼液灌溉量下橡胶幼苗的生长状况及土壤肥力特征,以便科学指导施肥,本研究以橡胶树实生苗为研究对象,采用土培试验方法,设置7个不同沼液用量处理,分别为0 mL（T0）、471 mL（T1）、942 mL（T2）、1413 mL（T3）、1884 mL（T4）、2355 mL（T5）、2826 mL（T6）,测定分析了不同沼液用量的橡胶幼苗长势及主要土壤肥力因子。结果表明：沼液灌溉有利于橡胶幼苗生长,不同处理间橡胶幼苗苗木质量指数大小顺序为：T4（1884 mL）>T3（1413 mL）、T5（2355 mL）>T2（942 mL）>T0（0 mL）、T1（471 mL）>T6（2826 mL）,沼液施用量为T4处理时苗木质量指数最佳,株高、地径指标偏优,预示植株定植成活率高;同时施用沼液有利于土壤养分含量的增加,并提高土壤脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和多酚氧化酶活性;采用主成分分析法和隶属度函数法对试验组土壤质量综合指数进行计算,结果表明,试验组土壤质量综合指数表现为T3（0.933）>T5（0.906）>T4（0.855）>T2（0.826）>T6（0.794）>T1（0.742）。研究认为,施加沼液可明显改良土壤化学性质,但过度施加沼液会降低苗木质量指数,且沼液量为1413~1884 mL时为最适灌溉量。     

油菜角果数量及关键表型参数的自动化检测方法研究

为有效替代人工方式考种油菜、观测角果,研究了一种用于测量批量角果的数量和关键表型参数的自动化检测方法。设计了角果散铺和图像采集装置,利用拨动加振动的方式将堆积角果均匀散开并拍摄视频;使用二维码作为标记块,以有效地提取关键帧并拼接为包含全部角果的整幅图像;提出了基于凹点提取与匹配的图像分割方法,分割各种形态下的重叠角果,准确率达到98%以上。在关键表型参数测量中,利用了最大类间方差法以判断角果的正置或侧置姿态,以此估计角果横切面的近似椭圆长短轴,再计算角果的长度、表面积和体积。实验结果表明该方法具有很好的检测精度,对不同品种的油菜适应性较好,长度、表面积和体积的估计误差分别不大于2.9%、4.8%和5.0%。该方法可以有效替代人工方式的油菜考种,为相关农业科研领域提供基础数据。     

Effect of dietary calcium or phosphorus deficiency on bone development and related calcium or phosphorus metabolic utilization parameters of broilers from 22 to 42 days of age

This experiment was conducted to investigate the effect of dietary calcium (Ca) or phosphorus (P) deficiency on bone development and related Ca or P metabolic utilization parameters of broilers from 22 to 42 days of age based on our previous study, which indicated that dietary Ca or P deficiency impaired the bone development by regulating related Ca or P metabolic utilization parameters of broilers from 1 to 21 days of age. A total of 504 one-day-old Arbor Acres male broilers were randomly assigned to 1 of 4 treatments with 7 replicates in a completely randomized design, and fed the normal control and Ca- or P-deficient diets from 1 to 21 days of age. At 22 days of age, the broilers were further fed the normal control diet (0.90% Ca+0.35% non-phytate P (NPP)), the P-deficient diet (0.90% Ca+0.18% NPP), the Ca-deficient diet (0.30% Ca+0.35% NPP) or the Ca and P-deficient diet (0.30% Ca+0.18% NPP), respectively. The results showed that dietary Ca or P deficiency decreased (P<0.05) tibia bone mineral density (BMD), bone breaking strength (BBS), ash content, tibia ash Ca content and serum P content on days 28 and 42, but increased (P<0.05) tibia alkaline phosphatase (ALP) activity of broilers on day 42 compared with the control group. Furthermore, the broilers fed the P-deficient diet had the lowest (P<0.05) tibia BMD, BBS, ash content, serum P content and the highest (P<0.05) serum Ca content on day 28 compared with those fed the Ca-deficient or Ca and P-deficient diets. The results from the present study indicated that the bone development and related Ca or P metabolic utilization parameters of broilers were the most sensitive to dietary P deficiency, followed by dietary Ca deficiency or Ca and P-deficiency; dietary Ca or P deficiency impaired the bone development possibly by regulating serum Ca and P contents as well as tibia Ca content and ALP activity of broilers from 22 to 42 days of age.     

基于几何模型的绿萝叶片外部表型参数三维估测

为快速高效获取叶类植物叶片的外部表型参数、掌握植株生长状况，以绿萝叶片为研究对象，提出一种基于几何模型的叶长、叶宽与叶面积的三维估测方法。利用微软Kinect V2相机，自80cm高度垂直位姿获取绿萝叶片局部点云，并进行直通滤波去噪与包围盒精简等预处理，测量得到点云外形参数，输入预先建立的SAE网络分类预测得到几何模型参数，并基于曲面参数方程建立叶片几何模型。采用粒子群优化算法计算几何模型离散点云和局部点云间的空间距离，进行空间匹配，利用遗传算法求解最优匹配模型的内部模型参数，输出最优匹配模型的叶长、叶宽与叶面积作为估测结果。实验共采集150片绿萝叶片的局部点云数据，将估测结果和真实值进行数学统计与线性回归分析，得出叶长、叶宽与叶面积估测的平均误差分别为0.46cm、0.41cm和3.42cm2，叶长估测R2和RMSE分别为0.88和0.52cm，叶宽R2和RMSE分别为0.88和0.52cm，叶面积R2和RMSE分别为0.95和3.60cm2。实验表明，该方法对于绿萝叶片外形参数的估测效果较好，具有较高实用价值。     

颗粒肥料离散元仿真摩擦因数标定方法研究

对分体圆筒法、倾斜法、抽板法和斜面法4种颗粒特性测试方法进行Plackett-Burman多因素显著性筛选试验,试验方差分析结果表明,不同的测试方法影响测量结果的显著因素与因素显著程度。根据分体圆筒法、倾斜法和斜面法的方差分析结果,提出一种基于颗粒物料整体特性的摩擦因数标定方法,将仿真试验与真实试验相结合,依次标定出尿素颗粒与PVC材料间静摩擦因数为0. 41,颗粒间静摩擦因数为0. 36,颗粒间滚动摩擦因数为0. 15。将所标定的摩擦因数采用无底圆筒法进行验证试验,休止角仿真试验结果为30. 57°,真实试验结果为31. 74°,相对误差为3. 69%,不同含水率下的实际试验休止角与所标定摩擦因数下的仿真休止角相对误差均不大于4. 59%,仿真试验结果与真实试验结果无显著差异,验证了所标定摩擦因数的有效性。本方法可用于其他颗粒状物料间摩擦因数的标定试验。     

油菜覆膜打孔穴播机打孔装置设计与试验

为实现油菜等小粒径作物覆膜种植中膜上均匀打孔的功能,针对传统膜上成穴装置结构庞大复杂、工作时易黏土挑种及撕挑地膜等问题,设计了一种法兰式滚轮与螺纹式圆锥型锥钉组合式结构的打孔装置,确定了其主要结构参数范围;构建了打孔装置运动学模型,分析了打孔锥钉关键点的运动轨迹,确定了膜上打孔过程,并基于轨迹方程分析了膜孔尺寸参数;运用ADAMS运动学仿真,采用四因素三水平正交试验方法,以打孔锥钉顶角、打孔锥钉直径、打孔滚轮半径、机组前进速度为试验因素,以膜孔长度、膜孔间距偏差为试验考核指标,进行了打孔装置结构和运动参数的仿真试验。仿真结果表明:影响膜孔长度的因素主次顺序为打孔滚轮半径、打孔锥钉顶角、打孔锥钉直径、机组前进速度;影响膜孔间距偏差的因素主次顺序为打孔滚轮半径、机组前进速度、打孔锥钉顶角、打孔锥钉直径;基于参数优化,获得较优参数组合为:打孔锥钉顶角53°、打孔锥钉直径16 mm、打孔滚轮半径65 mm、机组前进速度4 km/h。以打孔装置较优结构参数组合进行了田间验证试验,结果表明:打孔装置所打膜孔形状较规则,普遍呈类圆形状,膜孔长度均在18 mm以上,膜孔间距较为均匀,与仿真结果基本一致;各行膜孔长度一致性变异系数为4.98%,各行膜孔间距均匀性变异系数为3.44%。结果表明试验参数组合选取合理,打孔装置符合设计要求。     

乳业产业系统发展状态测度研究——基于协同论的实证分析

科学测度乳业产业系统发展状态,是提升乳业竞争力和实现乳业可持续发展的内在要求。乳业产业系统具有复杂性和内部交互性,可划分为原料乳供应、乳制品加工、乳制品销售和乳制品消费4个子系统。基于协同理论,采用驰豫系数法,利用2006—2015年中国乳业数据,分析乳业产业系统发展状况和各子系统的有序发展状况,探讨其协调发展水平。结果表明,乳业产业系统协同度最高值仅为0.024,尚未形成良好的发展状态;各子系统有序度水平均处于较低水平,最高值为0.244,其中乳制品加工子系统有序度水平相对较高,但上升缓慢。乳业产业各子系统之间存在着相互作用,乳制品加工与乳制品消费子系统的相互影响最强,而原料乳供应与乳制品销售子系统的相互影响最弱。研究表明,要实现乳业产业系统高效协同发展,需要乳业产业所有子系统的运营状态都提高。因此,提出加强优质奶源基地和优质饲草体系建设;继续实行乳企兼并重组战略、丰富产品结构以深入开发国内外市场、加强乳企品牌建设;加强行业发展成就展示和消费引导等促进乳业可持续发展的政策建议。