Integrated uncertain models for runoff forecasting and crop planting structure optimization of the Shiyang River Basin,north-west China

To improve the accuracy of runoff forecasting, an uncertain multiple linear regression (UMLR) model is presented in this study. The proposed model avoids the transfer of random error generated in the independent variable to the dependent variable, as this affects prediction accuracy. On this basis, an inexact two-stage stochastic programming (ITSP) model is used for crop planting structure optimization (CPSO) with the inputs that are interval flow values under different probabilities obtained from the UMLR model. The developed system, in which the UMLR model for runoff forecasting and the ITSP model for crop planting structure optimization are integrated, is applied to a real case study. The aim of the developed system is to optimize crops planting area with limited available water resources base on the downstream runoff forecasting in order to obtain the maximum system benefit in the future. The solution obtained can demonstrate the feasibility and suitability of the developed system, and help decision makers to identify reasonable crop planting structure under multiple uncertainties.     

基于双区间两阶段随机规划的黑河中游主要农作物种植结构优化

为优化有限农业水资源量下的种植结构以实现最大经济效益,考虑种植结构优化过程中存在的水文要素与社会经济要素中存在的不确定性,构建以经济效益最大为目标的双区间两阶段随机规划模型。在农业水资源量测算时出现了双区间特点,故使用双区间理论对农业水资源量进行表征计算。将构建的模型用于黑河中游甘肃省张掖市甘州区、临泽县、高台县的5种水文年(枯水年、较枯水年、平水年、较丰水年以及丰水年)下的种植结构优化,比较了优化结果与现状水平年种植结构与经济收益。结果表明:通过双区间两阶段随机规划模型得到的3种种植结构优化方案即保守决策方案、趋于平均决策方案和乐观决策方案产生的经济效益比现状水平年种植结构下的经济效益分别提高[1.97,8.53]、[4.20,11.04]、[6.43,13.56]亿元。     

高分辨率卫星遥感在引黄灌区农作物种植结构调查中的应用

针对当前宁夏引黄灌区灌溉管理工作的需要,以高分辨率卫星遥感影像为基础底图,结合实地调查,查清了灌区农作物种植结构的分布和面积情况,为进一步实施灌区农业种植结构优化调整、节水灌溉及水量调度管理等工作提供科学依据和基础资料.     

基于灰色多目标线性规划的庄浪县土地利用结构优化研究

选取大陆性季风气候特征的甘肃省庄浪县进行实例分析,综合考虑经济效益、生态效益和社会效益,采用灰色多目标线性规划法,建立目标函数,得出最优的土地利用结构优化方案,并用常规的叠加法将确定的土地利用数量结构方案优化配置到具体的地域空间.结果表明:庄浪县在土地利用过程中用地盲目性、随意性大,导致结构与布局不稳定;以最优化理论为指导思想,得出3个备选方案,方案一生态效益最大化,方案二经济效益最大化,方案三不仅使耕地面积达到72 890.87hm2,实现庄浪县耕地保有量目标规划的要求,而且通过增加2 297.26hm2的园地面积和5 429.57hm2的林地面积来提高生态效益,随着城镇化进程的加剧,城镇用地规模增加至1 765.05hm2,农村居民点面积减少了476.45hm2,且采矿、交通等非农建设用地也分别有所增加;在Arcgis中将最优土地利用数量结构落实到具体的地域,实现了土地利用数量结构和空间结构的有效统一.     

张掖市种植结构优化调整

在中国西北干旱区,气候变化对地区气温、降水以及水资源供应等方面的影响直接影响到地区绿洲农业发展。在全球变暖的背景下,为实现社会-经济-生态效益最大化,研究黑河中游张掖市农作物的调整模式,以最终实现区域农业可持续发展。将土地资源、农作物种植面积、粮食安全、农民收入保障和生态压力作为约束条件,以利润最大化为目标,建立线性规划模型。结果表明,在农作物总体种植面积减少0.41%的情况下,将主要的粮食、经济和其他作物种植面积由原来的39.96%、37.71%和22.33%,调整到40.13%、39.96%和19.91%,可使农业净产值增加11.52×10~8元,并实现农业节水27.9%。     

农作物秸秆能源产品结构优化

以循环经济理论为基础,将农作物秸秆能源产品的生产和利用费用最小、环境污染达标且环境污染治理费用最小为目标函数,以东北三省2009年农作物秸秆资源总量为例,在综合考虑现有资源、技术、经济性和国家相关规划的条件下设定相关约束条件,运用线性规划优化方法对东北三省“十二五”期间农作物秸秆能源产品结构优化.结果表明,东北三省每年...     

作物线性稳定性模型的评估与研究

对作物线性稳定性测度模型，如目前国际上通用的Ｅｂｅｒｈａｒｔ和Ｒｕｓｓｅｌ，Ｐｅｒｋｉｎｓ和Ｊｉｎｋｓ，Ｆｒｅｅｍａｎ和Ｐｅｒｋｉｎｓ模型进行了评估，提出一类线性稳定性模型测度法．并运用此模型测度法分析了１９９４年浙江省晚稻品种区域试验资料     

基于改进多目标遗传算法的农村低碳物流配送路径优化

针对我国县、乡、村物流配送成本居高不下,需求覆盖率严重不足以及碳排放量较高的现实问题,构建考虑需求不确定和碳排放约束的农村物流配送路径优化模型,并提出了适用于多车型的改进多目标遗传算法。结合农村物流配送数据,运用MatlabR2014a软件进行仿真试验,最终得出在需求不确定和碳排放约束下农村物流的最优配送路径方案。仿真试验结果表明:设计的改进多目标遗传算法对于求解农村物流配送路径优化问题具有较好的有效性和适用性;在需求不确定和碳排放约束下,改进多目标遗传算法能够有效降低农村物流配送成本,提高需求覆盖率;与单车型配送方案相比,多车型配送方案在农村物流配送中更具优越性。     

Utilization threshold of surface water and groundwater based on the system optimization of crop planting structure

Based on the diversity of the agricultural system, this research calculates the planting structures of rice, maize and soybean considering the optimal economic-social-ecological aspects. Then, based on the uncertainty and randomness of the water resources system, the interval two-stage stochastic programming method, which introduces the uncertainty of the interval number, is used to calculate the groundwater exploitation and the use efficiency of surface water. The method considers the minimum cost of water as the objective of the uncertainty model for surface water and groundwater joint scheduling optimization for different planting structures. Finally, by calculating harmonious entropy, the optimal exploitation utilization interval of surface water and groundwater is determined for optimal cultivation in the Sanjiang Plain. The optimal matching of the planting structure under the economic system is suitable when the mining ratio of the surface is in 44.13%–45.45% and the exploitation utilization of groundwater is in 54.82%–66.86%, the optimal planting structure under the social system is suitable when surface water mining ratio is in 47.84%–48.04% and the groundwater exploitation threshold is in 67.07%–72.00%. This article optimizes the economic-social-ecological-water system, which is important for the development of a water- and food-conserving society and providing a more accurate management environment.     

广西沿海地区主要粮经作物种植结构的变迁

[目的]调查广西沿海地区北海、防城港、钦州3个沿海市8个临海县（区）的主要粮食、经济作物种植结构的变化情况,为广西沿海地区农业发展、农作物种植结构调整提供参考.[方法]采用实地考察、资料查询和座谈等形式,对1975～2010年广西沿海地区土地资源利用和各作物种植情况进行调查.[结果]在过去35年,广西沿海地区耕地面积不断减少,粮食作物种植面积呈波动式减少,经济作物、蔬菜和果树的种植面积不断上升.水稻的种植面积明显下降,占粮食作物的比重从93.12％下降到72.17％;玉米和红薯的种植面积明显增加;甘蔗和木薯的种植面积连续上升,并成为广西沿海地区最主要的经济作物;花生、大豆和黄红麻等占经济作物种植比重越来越小.[结论]建议广西沿海地区提高单产、改变耕作方式以提高农作物总产,同时调整种植结构,发展特色农业,以提高农民收入.     

GEP优化的多输出RBF网络作物生理参数建模

针对常用的回归和神经网络作物建模方法存在的输出单一、参数优化困难和预测精度不足等问题,利用基因表达式编程优异的全局搜索能力和RBF神经网络多输出任意非线性函数逼近特点,设计了1种GEP优化的RBF多输出模型算法GEP-RBF。以水稻和番茄的5个关键环境因子为输入、以叶片CO_2交换率和蒸腾速率为输出,进行建模验证。结果显示,在预测的均方根误差指标上,GEP-RBF模型与GA-RBF和RBF相比,水稻的CO_2交换率和蒸腾速率分别降低了约28.4%、38.0%和89.9%、62.8%,番茄的CO_2交换率和蒸腾速率则分别降低了约56.9%、48.4%和75.3%、67.1%;在多输出结果的平衡性指标上,相比GA-RBF和RBF,GEP-RBF模型提高了约16.4%~77.4%。结果表明,GEP-RBF模型具有良好的预测精度和多输出平衡性,是一种有效的作物生长建模方法。     

秸秆施用和作物种植对土壤团聚体和微生物群落组成的影响

利用温室盆栽试验研究秸秆施用、作物种植以及两者的交互作用对土壤团聚体稳定性以及微生物群落组成的影响。结果显示,秸秆施用对小麦生物量无显著影响;与对照相比,秸秆施用或作物种植均显著增加了0.25 mm粒径团聚体数量以及团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD);秸秆施用处理较对照处理显著增加多糖含量;秸秆施用配合作物种植处理较秸秆施用和作物种植处理进一步增加了2 mm和1~0.5 mm粒径团聚体数量、团聚体MWD和GMD以及多糖含量;秸秆施用处理与对照处理具有相似的磷脂脂肪酸(PLFA)含量和微生物群落组成,作物种植处理较对照处理显著增加丛枝真菌含量,对照和秸秆施用处理的微生物群落组成不同于作物种植和秸秆施用配合作物种植处理。增加土壤水分显著增加了小麦生物量、土壤团聚体MWD和GMD以及PLFA含量。相关分析表明多糖和丛枝真菌含量均与0.25 mm粒径团聚体数量以及团聚体MWD和GMD存在显著正相关关系。     

基于高时空分辨率遥感数据协同的作物种植结构调查

[目的]充分发掘遥感影像的空间、时间和光谱等特征谱信息,探索地块基元支持下的多源遥感数据作物种植信息自动识别方法,为作物种植结构信息的快速、精细化调查提供借鉴.[方法]以广西扶绥县为研究区,通过对高空间分辨率影像的多尺度分割和对象廓线编辑,提取精细农田地块信息;以地块为基元获取覆盖作物生育期内的时序光谱特征;基于时序光谱及其变化定义与作物长势状况相关的描述参量,形成静态光谱与动态过程特征结合的多维特征空间,结合作物的物候节律特征构建作物种植信息提取模型,实现主要农作物种植结构信息的提取.[结果]依据上述方法绘制出广西扶绥县甘蔗、水稻和其他作物农田及草地、林地、水体、城镇建设用地等的精细地块图,其中,提取广西扶绥县甘蔗和水稻作物的总面积分别为82420.01和6806.67 ha,作物提取的总体分类精度为86.8%,Kappa系数为0.84.[结论]提取的广西扶绥县作物种植结构的成果满足使用精度要求,可为精准农业补贴投放、农业灾害定损等政策制定提供依据,而技术方法对于作物种植结构信息的快速、精细化调查具有借鉴意义.     

21世纪以来三江平原农作物种植结构演化研究

客观分析农作物种植结构演化是优化调整农作物种植结构、推进农业供给侧改革和实现农业现代化的重要基础。基于2000—2015年遥感影像反演数据,利用数理统计分析和GIS空间分析方法,刻画三江平原农作物种植结构时空演变特征及规律。结果表明:1)2000—2015年三江平原大豆与其他作物的种植面积明显减少,而玉米和水稻种植面积显著增加。2)从时序看,15 a间三江平原县域农作物种植结构类型向水稻与玉米等单一化类型演变,且以大豆与其他作物组合型为主导的县域农作物种植结构类型向水稻和玉米组合型转变。3)从空间看,玉米与水稻的单一化类型与组合型主要扩张于东北部河流沿岸及中部地势低平的平原县域,而大豆与其他作物组合型则萎缩至西北和南部地势较高的山地丘陵县域。4)自然环境、社会经济状况、科学技术等因素共同作用推动了三江平原农作物种植面积和种植结构类型时空变化。在国家/区域农业供给侧结构性改革中,三江平原需要调减玉米种植规模,适当调增大豆种植规模,稳定水稻种植规模,形成合理种植结构与布局。     

南宁市主要城市道路绿化群落结构调查与分析

以南亚热带气候的南宁市城市道路绿化为研究对象,运用群落生态学方法,选取有代表性的22条道路进行植物配置组成结构分析。结果表明：南宁市现有道路绿地主要应用的乔木树种有63种（隶属27科）,灌木49种（隶属26科）;出现频度最高的乔灌木分别为扁桃Amygdalus communis（63%）和黄金榕Ficus microcarpa‘Golden Leaves’（73%）;乔木与灌木的种类配比为1.3 ∶ 1;乔木的常绿、落叶树种的种类配比11 ∶ 1。垂直结构上,22条道路中有11条道路为乔灌草3层结合的立体结构,占总数的50%。目前南宁市道路绿化已形成了一定景观,但仍存在种类不够丰富,特色不够明显,景观效果较为单一等问题。应丰富植物种类,增加观花观果植物,提高乡土树种利用比例,优化植物景观配置等。图2表2参14     

基于不确定性的区间分式规划灌区优化配水模型

为获得有限可用灌溉水资源条件下满足多个目标的最优配水方案,将区间不确定性方法引入线性分式多目标规划中,构建基于区间不确定性的分式规划模型。以甘肃省武威市民勤县红崖山灌区为研究区域,对当地4种主要作物,春小麦、春玉米、棉花、籽瓜进行水资源优化配置,在满足粮食安全基础上得到不同水文年下满足不同目的需求的水资源优化配置方案。在此基础上,对不同情境下的配水结果进行对比并详细分析了平水年不同区间用水效率增长对目标函数的增长率影响,得到不同用水效率下的优化配水方案及目标完成情况。结果表明:在枯水年灌区应优先满足籽瓜的灌溉需求,丰水年应优先满足棉花的用水需求,平水年农业生产的最优用水效率增长区间为[0,5%]。所得结果可以为民勤县红崖山灌区以及类似灌区水资源优化配置及用水效率提升提供了理论依据与决策支持。     

农业保险政策渐进式改革与种植结构调整——基于省级数据的实证

为探究2007年以来中国农业保险由逐步试点到政策升级对农作物种植结构调整的影响,运用渐进式双重差分模型,基于全国31个省(市、自治区)(统计数据未含港、澳、台地区,下同)的面板数据,对农业保险政策渐进式改革与农作物尤其是粮食作物种植面积及结构之间的关系进行研究。结果表明:1)总体而言,政策改革通过提高保费补贴和保障水平增加农户预期收入进而激励其扩大农作物总种植面积和粮食作物种植面积;2)分政策阶段看,具有高保障水平的“三大粮食作物完全成本保险和收入保险政策”在促进种植结构“趋粮化”方面优势明显;3)分作物看,政策显著扩大三大主粮作物的种植面积,缩减薯类作物种植面积;4)分区域看,政策改革仅在粮食主产区出现种植结构“趋粮化”现象。据此,建议继续提升农业保险保障水平,优化保费补贴机制,扩大最新政策试点的覆盖面,给予粮食主产区粮食作物种植更多保险政策支持。     

玉米、大豆同穴播种对成穴率及产量的影响

通过推导提出了同穴播种成穴率的理论计算公式。理论教育处与试验结果表明，同穴播种可以显著提高成穴率，红壤旱地玉米、大豆同穴各播2粒种子，成穴率可达90％以上。同穴播种既可增产增收，又能较大幅度产出蛋白质，从而提高三元种植结构产品品质。     

中卫市南山台扬水灌区应对缺水调整作物种植结构的措施与成效

中卫市南山台扬水灌区位于宁夏中部干旱带,现有灌溉面积1.31万hm2,灌区曾经以粮食作物为主,灌溉需水量大,导致灌区严重缺水;调整作物种植结构后,大面积种植果树,推行节水灌溉,灌区缺水的局面逐步扭转.     

温室不同种植模式对土壤线虫群落结构的影响

为研究温室不同种植模式对土壤线虫群落结构的影响,探索以土壤线虫为指示生物,评价温室不同种植模式下土壤健康状况的敏感指标。本研究设置3个处理:有机种植模式(ORG)、无公害种植模式(LOW)和常规种植模式(CON),试验中对不同种植模式下土壤线虫群落各生态指数进行分析,结果显示:不同温室种植模式土壤线虫总数为有机模式无公害模式常规模式。土壤线虫具有明显的表聚性,线虫总数表层明显高于下层。3种种植模式下土壤线虫均以食细菌线虫为优势类群,食真菌线虫最少。线虫总属数为有机模式(39个属)无公害模式(30个属)常规模式(28个属)。香农指数(H′)和丰富度指数(SR)在种植模式间没有显著性差异,但总成熟指数(∑MI)、富集指数(EI)、结构指数(SI)和植物寄生线虫成熟指数(PPI)在种植模式间均差异显著(P0.05),并且不论是0~10cm土层还是10~20cm土层,PPI均为常规模式最高。温室不同种植模式对土壤线虫群落垂直分布有影响。∑MI、PPI、EI和SI可作为不同温室种植模式的土壤健康评价的敏感指标,而H′指数和SR指数对种植模式响应不敏感。有机模式的土壤环境处于富集状态,食物网结构最稳定。