基于主成分分析淮北五道沟日尺度地温对气象要素的响应

为探讨淮北地区地温对气象要素的响应关系,对未来地温进行预测,利用五道沟水文实验站1986-2021年0-320cm深度土壤内9个土层地温和8个逐日气象要素(平均气温、水面蒸发、日照时数、降水量、1.5m高度平均风速、平均空气相对湿度、绝对湿度和水汽压力差)实测资料,分析地温与气象要素的相关关系,利用主成分分析法对8个气象要素进行数据降维,以提取出的主成分作为输入构建PCA-BP地温模拟模型,并与仅使用平均气温作为输入的BP神经网络模型进行对比分析。结果表明：(1)除平均气温外,地温还受水面蒸发、绝对湿度、水汽压力差等气象要素影响,气象要素对地温的影响随土壤深度的增加而减弱。深层地温对气象要素的响应表现出时滞性特点,滞后时间随土层深度增加而增加。(2)0-80cm处PCA-BP地温模型在预测未来1、3、7d后地温时精度较高,R²(决定系数)均高于0.79。由于地温对气象要素响应的滞后性,预测天数增加时,PCA-BP地温模型对深层地温的预测精度提高。(3)引入新的气象要素作为输入,可提高地温预测模型的精度;与仅使用平均气温作为输入的BP模型对比,PCA-BP模型在预测...     

青藏高原寒冻雏形土地温状况的分布特征

以１６年观察资料，分析了高原草甸地区寒冻锥形土土壤热量状况在时间进程及垂直方向的变化特征。同时，比较分析了裸露地表与自然植被覆盖条件下地温之间关系，地温不仅随着时间进程表现有一高－低的日年变化规律，而且在０－４０ｃｍ土层地温变化强烈，随深度加深地温的振幅按指数规律减小，地温的日变化约在０．６ｍ处消失，年变化约在１０．５ｍ消失，裸地０－２０ｃｍ地温变化明显大于有植被下的地温变化。     

覆膜与不覆膜条件下地温场特性研究

分析了野外实测的1999年种植季节地温资料,将覆膜后地温与不覆膜地温进行对比,分析了种植季节地温特征的变化规律.同时分别研究了800、1400及2000观测的覆膜与不覆膜条件下相邻5 cm土壤耕作层地温的相关性,这3个时间覆膜与覆膜与不覆膜条件下地表0 cm与各耕作层地温之间的相关性,以及同样3个时间同深度覆膜与不覆膜地温的相关性.上述相关关系均可用确定的线性关系表达,拟合的相关系数较高.     

氮磷钾平衡施肥对凤丹光合特性的影响

为探究氮磷钾平衡施肥对油用牡丹光合特性的影响,建立氮磷钾平衡施肥对油用牡丹净光合速率的函数模型,模拟出油用牡丹的氮磷钾施肥最优组合方案。以油用牡丹品种凤丹为材料,采用311-A拟饱和最优回归设计,研究不同氮、磷、钾施肥处理对凤丹盛花期光合特性的影响,建立凤丹盛花期的净光合速率氮磷钾平衡施肥效应函数模型。结果表明,凤丹盛花期的净光合速率与氮磷钾肥施用量之间回归关系显著,并具有高度相关关系。所有施肥处理的净光合速率均显著高于对照,氮磷钾三因素、两因素配施对凤丹盛花期净光合速率均具有显著影响,氮磷钾3种肥料的影响作用大小顺序为钾肥氮肥磷肥。通过模型寻优获得最高净光合速率对应的氮磷钾最佳施肥组合为N 502.52 kg·hm-2,P2O5179.42 kg·hm-2,K2O 174.79 kg·hm-2,拟合的最大净光合速率为16.398μmol·m-2·s-1。本研究建立的施肥效应函数模型能够用于预测凤丹盛花期的光合能力,帮助改善其光合特性,对于高光效凤丹品种的生产具有重要意义。     

葡萄大棚小气候预测模型研究

为精准把控并及时调节葡萄大棚棚内小气候,利用清徐县葡萄大棚农田小气候站观测数据及气象站、辐射站、土壤水分站资料,建立以棚外气温、相对湿度、风速、总辐射、土壤湿度为输入变量,棚内气温、相对湿度、土壤温度为输出变量的基于BP神经网络葡萄大棚小气候预测模型。为了对比分析BP神经网络的精确度和稳定性,同时建立多元线性回归模型。结果表明,基于BP神经网络建立的预测模型,其训练值和实测值之间的绝对误差分别为1.55 ℃、4.46%、0.77 ℃,标准误差分别为2.18 ℃、5.94%、1.00 ℃;预测值和实测值之间的绝对误差分别为1.37 ℃、2.84%、0.42 ℃,标准误差分别为1.96 ℃、4.60%、0.53 ℃。预测效果明显优于多元线性回归模型,预测精度满足棚内小气候要素预报要求。     

多元自回归模型在区域中长期水文预报中应用研究

采用多元自回归模型,综合多要素对辽宁西部区域中长期水文进行自回归预测。研究结果表明:多元自回归模型相比于单一自回归模型,可综合考虑多个要素对自回归方程求解目标的影响,提高模型收敛和求解精度;在区域中长期水文预报精度也明显好于单一回归模型,相比于单一模型,多元自回归模型预测的降水和水量值与实测值之间的相关系数均值分别提高0.20和0.31。研究成果对于区域中长期水文预测方法提供参考价值。     

中国年均地温的估算方法研究

年均地温是土壤重要的物理性质,对区域农业生产有着重要意义。对中国1981—2010年间895个气象站的地面气候资料进行整理,按全国一级标准耕作制度分区分析。结果表明:各区5~40 cm内各深度年均地温均高于相应气象站点的年均气温。同一分区内,各气象站点5~40 cm年均地温随深度增加未表现出相同的变化规律;不同深度的年均地气温差平均值在5~20 cm深度范围内变化≤0.1℃,在20~40 cm深度范围变化较大,个别分区达0.4℃。各分区之间比较,5~40 cm年均地气温差平均值存在地域差异性:自北向南,年均地气温差平均值表现为先减小后增加的变化规律;自东向西,纬度接近的分区年均地气温差平均值逐渐增大;不同分区年均地气温差平均值的变化较大,20 cm深度为1.4~3.9℃,40 cm深度为1.1~4.3℃。利用回归方程法和年均地气温差平均值法,在各标准耕作制度一级区分别建立年均地温估算公式,回归方程法的准确性高于年均地气温差平均值法,但青藏高原区和内蒙古高原及长城沿线区的估算公式未达到很好的估算效果。对各分区5、10、15、20和40 cm年均地温观测数据完整的262个气象站的数据进行分析表明,5~40 cm深度范围内,多数分区年均地温每5 cm变化量的均值≤0.1℃,20~40 cm深度的变化量更小。对于单一估算点,其40 cm和50 cm年均地温的最大差距≤0.4℃,所以,在中国土壤系统分类中,可以考虑用40 cm的地温代替50 cm的地温。     

菏泽牡丹初花期的中长期预报模型

菏泽牡丹开花期短并且每年初花期离散度较大,这对办好菏泽国际牡丹花会造成严重困扰。本文通过牡丹初花期偏早、偏晚样本前期500hPa大气环流特征对比分析得出,牡丹初花期偏早和偏晚年份其前期环流有明显差异,因此,用1964-2006年牡丹花期序列对4月-翌年3月北半球500hPa月平均高度逐月进行相关分析,得出41个优势相关区,其中有4个是正相关区,其余为负相关区,正、负相关区出现有一定的时间性和区域性：正相关区出现在冬季太平洋和大西洋北部高纬地区,负相关区于上年4-5月在印度洋北部海区及赤道北太平洋海区出现并向北传播;再从优势相关区中筛选格点作为预报因子,建立一组牡丹花期中长期预报方程,最长预报时效超过150d。经几年试用效果较好。本方法对延长花卉花期预报时效有一定参考价值。     

石羊河流域中下游浅层地温变化特征及其对气温变化的响应

为了合理指导农业生产、保护生态环境以及揭示地温对气候变化的响应程度。利用石羊河流域中游（武威）和下游（民勤）气象站1961～2013年日浅层地温（0 cm、5 cm、10 cm、15 cm、20 cm）及年气温观测资料,采用气候统计学分析方法,对石羊河流域中、下游浅层地温时间演变和极值特征以及其与气温的关系进行了系统分析。结果表明：石羊河流域中、下游年代、年浅层地温呈显著上升趋势,气候倾向率均通过了α=0.01显著性水平检验。年浅层地温的时间序列均存在着4～6 a的准周期变化,并发生了突变。各季节浅层地温也呈上升趋势,气候倾向率为：春季＞夏季＞秋季＞冬季,浅层地温的月变化比较一致,7月为一个明显高峰,1月为一个明显低谷。石羊河流域中、下游年平均气温呈显著升高趋势,年浅层地温与年气温呈极显著正相关,其相关系数均通过了α=0.001显著性水平检验。中、下游年气温与年浅层地温具有相同的周期变化,气温的年变化对浅层地温的年变化具有显著正作用,浅层地温的升高可能是对气温升高的响应。     

霜冻灰色马尔柯夫链预测模型及其应用

用灰色马尔科夫预测方法，对石河子初霜冻出现时间进行了分析预测，结果表明，１９９５年预测初霜冻出现在１０月１８日，与实况１０月１８日完全一致。     

中国现代气候变化的规律及未来情景预测

20世纪50年代以来，由于受太阳周期活动、地球和天体运动、地壳运动、温室气体的温室效应、气溶胶的冷却效应、大气环流变化、海温变化、冬夏季风减弱和破坏森林等对气候变化的综合影响，我国年平均气温已升高0．68℃，北方最低气温升高0．24℃；全国年降水量减少了23．2mm，北方减幅大于南方。经模拟预测，从1987年开始的气候变暖将持续到2015年，2016年将转入低温期，2039年又将转入高温期；到2020年全国气温将升高1．68℃，西北地区升高2．2℃，南方年降水量增加28mm，北方没有变化；2030年海平面升高5．3～14．2cm，气候将更加干旱。     

用正交多项式作关中棉区连阴雨总量预报

用正交多项式回归对西安和关中地区棉花生育期连阴雨总量进行了预报,历史拟合率在８５％以上,在实际预报中,取得了较好的效果。     

WEPP细沟剥蚀率模型正确性的理论分析与实验验证

基于物理过程基础上的WEPP土壤水蚀预报模型将坡面侵蚀分为细沟侵蚀和细沟间侵蚀,建立了独立的细沟间模型和细沟模型.其中细沟侵蚀产沙方程从概念上可以预报细沟侵蚀过程,但没经实验或理论验证.该文经过理论分析表明,WEPP模型中的剥蚀率是水流含沙量的线性函数,并由给定的试验条件计算得到了函数中的参数.将理论分析结果和已有的实验结果进行了比较,验证了WEPP中的侵蚀产沙模型.同时将已得到的确定细沟剥蚀率的微分方程代入细沟侵蚀产沙方程并求解,从理论上得到了含沙量随沟长变化的函数关系.将理论分析结果和由实验所得的结果进行了对比,进一步验证了WEPP中的侵蚀产沙模型.该文从细沟剥蚀率和产沙量两方面对WEPP模型中细沟侵蚀产沙模型进行了验证.     

Simple Formulation of the Soil Water Effect on Residue Decomposition

Soil water content, θ, is a major factor affecting residue decomposition, but simple formulation of this factor is often lacking. We observed that θ significantly (P < 0.001) affected the residue decomposition constant, k _d. When θ varied from 0.09 g g^?1 to 0.23 g g^?1, k _d ranged from 0.009 to 0.013 d^?1 and from 0.009 to 0.022 d^?1 for residues with carbon to nitrogen ratio (C/N) > 30 and C/N < 25, respectively. A θ factor was formulated in terms of the field capacity θ _FC and the air‐dry θ _d in the form f _w = (θ ? θ _d) / (θ _FC ? θ _d), and this was used to modify the potential k _d as θ varied. Coupling f _w with a first‐order residue decomposition equation resulted in the prediction of the decomposition of four residue types in the greenhouse (R² = 0.94; relative root mean square error, RRMSE, = 0.06) and in the field (R² = 0.93; RRMSE = 0.11).     

天气气候征兆预报法研究与应用

经过30多年研究和应用，验证了“天气气候征兆预报法”具有发报早、准确率高、简便易行等优点，对提高天气预报质量、指导农业防灾减灾具有重要意义。     

斜纹夜蛾自然种群数量动态预测研究

根据斜纹夜蛾发育历期与温度的数学关系、卵和幼虫田间自然存活率及田间逐日产卵量参数,研究建立了斜纹夜蛾种群数量动态预测的变维矩阵模型。并运用该模型预测南昌市郊区甘蓝田斜纹夜蛾自然种群数量动态,其预测结果与实际观测结果基本相符。     

Estimation of sulfur mineralization and relationships with nitrogen and carbon in soils

A 25-week laboratory study was carried out to determine sulfur, carbon, and nitrogen mineralization rates in soil samples obtained from representative soils in France. Their relationship with some of the soil properties was investigated to find a predictor of mineralized S in soils. At 20°C and 80% water-holding capacity, the S mineralization rate ranged from 0.02 to 0.16 mg kg⁻¹ day⁻¹. It was significantly positively related to soil organic C and N and to C and N mineralization rates. It was weakly related to total soil S. The results suggest that the S mineralization is predominantly driven by heterotrophic microbial activity. A predictive equation for S mineralization based on soil C content, soil pH, and clay content is proposed.     

焦作小麦白粉病发生程度的气候预测方法

利用焦作市1980-2005年小麦白粉病发生程度资料和气候资料,采用次序统计量方法和Bayes判别准则,确定小麦白粉病等级与当地气候指标的定量关系,建立预测模型,得出模型中关键气象因子指标为:(1)前一年10月平均气温(T10)≥16.5℃;(2)当年3月气温(T3)≤9.5℃;(3)前一年8、9、10月降水量之和(R8+R9+R10)≤180mm;(4)当年3月降水量(R3)≥25mm。当模型中有3个或4个指标满足,则小麦当年可能发生重度白粉病;当没有或只有1个指标满足,则不会发生小麦白粉病。对1980-2005年该地区小麦白粉病发生状况进行模拟和预报,历史拟合率达73%以上,2006年和2007年延伸预测结果与实际一致。     

应用基于PLSR的土壤-环境模型预测土壤属性

土壤-环境模型对于正确理解土壤属性与环境因子间的关系,以及进行土壤属性预测与制图均具有重要的意义。研究区位于陕西省长武县内多年退耕还林还草沟壑区域,采集72个土壤表层样本,选择3/4的样本作为建模集,其余1/4的样本作为验证集;环境因子选择容易获取的地形因子和由遥感影像提取的植被因子和湿度因子,建立基于偏最小二乘回归(PLSR)的土壤-环境模型。结果表明:全氮、速效钾、全钾、有机质与环境因子间均有显著相关性;建立的PLSR模型可解释土壤属性的空间变异从23%(全氮)到27%(全钾);与逐步回归方法构建的模型相比,利用PLSR构建的土壤-环境模型可以更好地表征土壤属性与环境变量间的关系,拟合精度和预测精度也相对较高,说明PLSR建立的模型可以更好地应用于相似区域的土壤属性预测。     

基于支持向量机的土壤湿度模拟及预测研究

基于中山大学珠海校区气象观测站日平均风速、日平均气温、日平均空气湿度、日平均水汽压、日平均总辐射量、日平均地表温度、日平均降雨量、日平均蒸发量以及日平均10 cm、20 cm、30 cm土层土壤的含水量,利用支持向量机方法建立气象因子与土壤湿度统计关系,并以此为基础建立土壤湿度模拟与预测模型.结果表明,土壤湿度对气象因子有一定滞后相关性,不同土层土壤湿度对气象因子的滞后相关性不同.研究发现考虑滞后相关性的预测模型在精度上要高于不考虑滞后相关性的预测模型.此外,利用气象因子对地下10 cm的土壤湿度模拟与预测精度较高,而对地下20 cm、30 cm的土壤湿度模拟精度较低.利用地下10 cm与20 cm、20 cm与30 cm的土壤湿度相关性大的特点,可以考虑利用支持向量机方法以10 cm土壤湿度模拟与预测20 cm的土壤湿度,以20 cm的土壤湿度模拟与预测30 cm的土壤湿度,分析结果表明模拟精度较高.