Performance of DSSAT-Nwheat across a wide range of current and future growing conditions

Crop models are widely used in agricultural impact studies. However, many studies have reported large uncertainties from single-model-based simulation analyses, suggesting the need for multi-model simulation capabilities. In this study, the APSIM-Nwheat model was integrated into the Decision Support System for Agro-technology (DSSAT), which already includes two wheat models, to create multi-model simulation capabilities for wheat cropping systems analysis. The new model in DSSAT (DSSAT-Nwheat) was evaluated using more than 1000 observations from field experiments of 65 treatments, which included a wide range of nitrogen fertilizer applications, water supply (irrigation and rainout shelter), planting dates, elevated atmospheric CO₂ concentrations, temperature variations, cultivars, and soil types in diverse climatic regions that represented the main wheat growing areas of the world.DSSAT-Nwheat reproduced the observed grain yields well with an overall root mean square deviation (RMSD) of 0.89 t/ha (13%). Nitrogen applications, water supply, and planting dates had large effects on observed biomass and grain yields, and the model reproduced these crop responses well. Crop total biomass and nitrogen uptake were reproduced well despite relatively poor simulations of observed leaf area measurements during the growing season. The low sensitivity of biomass simulations to poor simulations of leaf area index (LAI) were due to little changes in intercepted solar radiation at LAI >3 and water and nitrogen stress often limiting photosynthesis and growth rather than light interception at low LAI.The responses of DSSAT-Nwheat to temperature variations and elevated atmospheric CO₂ concentrations were close to observed responses. When compared with the two other DSSAT-wheat models (CERES and CROPSIM), these responses were similar, except for the responses to hot environments, due to different approaches in modeling heat stress effects.The comprehensive evaluation of the DSSAT-Nwheat model with field measurements, including a comparison with two other DSSAT-wheat models, created a multi-model simulation platform that allows the quantification of model uncertainties in wheat impact assessments.     

河西荒漠灌区紫花苜蓿施肥效应及其基于数据包络分析法的经济效益研究

为科学准确地评判河西走廊苜蓿主产区紫花苜蓿饲草生产中施肥措施对其产品质量及生产收益的影响,本研究以“甘农3号”紫花苜蓿为材料,通过2016、2017年2年田间试验,以该区域紫花苜蓿饲草生产的平衡施肥推荐方案(N 103.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 105 kg·hm^-2、K₂O 90 kg·hm^-2)为对照,探讨了不施肥及3种不完全施肥(缺氮偏施、缺磷偏施、缺钾偏施)处理下紫花苜蓿的生产性能,并采用数据包络分析法(DEA)对其经济效益进行分析。结果表明:与不施肥相比,施肥措施各处理均显著提高紫花苜蓿产量、蛋白总量,降低其酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维,提高了相对饲用价值,从而改善了紫花苜蓿品质,并有效增加了经济效益;与氮、磷、钾平衡施肥相比,各偏肥处理的紫花苜蓿产量和品质均显著低于平衡施肥,尤以缺磷偏施的降幅最大,2016、2017年2年的产量和蛋白总量降幅分别达到25.9%、25.7%和33.4%、33.1%。因此,磷是河西荒漠灌区紫花苜蓿饲草生产的养分限制因子,氮、磷、钾对该地区紫花苜蓿生产性能影响顺序为:磷>氮>钾。运用数据包络分析法(DEA)分析出河西荒漠灌区紫花苜蓿的施肥效应为氮、磷、钾平衡施肥的经济效益最优,为DEA有效;不完全施肥的3个评价单元及不施肥评价单元为DEA无效,其中,不施肥经济效益最低,3个不完全施肥评价单元中的缺磷偏肥的紫花苜蓿经济效益比缺氮偏肥和缺钾偏肥更低;另外还以DEA模型推算出不同施肥措施下紫花苜蓿饲草生产经济效益改进的具体方案,其中,不施肥的紫花苜蓿饲草生产需调整的幅度最大,调整额度达10678.88 CNY·hm^-2,各施肥措施需调整的幅度排序为:不施肥>缺磷偏施>缺氮偏施>缺钾偏施。     

基于GIS的村级尺度统计数据空间化方法与时序分析初探

选择重庆市巴南区石龙镇大连村、大兴村、白马村、金星村、合路村、柏树村、大桥村、大园村和中伦村9个行政村作为研究区,将研究区的遥感影像、数字高程模型、行政界线等数据的空间参考坐标系统一为1980西安坐标系,选择2006-2012年研究区的农用肥施用量数据作为村级尺度统计数据空间化方法研究的研究数据,利用专家打分法对不同土地利用类型与农用肥施用之间的相关性进行打分,分值范围是0~1分。结合村级行政界线、行政村面积、农用肥施用量、土地利用数据和专家打分结果,构建农用肥施用数据空间化模型,分别生成2006-2012年村级农用肥施用数据空间化分布栅格数据,栅格尺度选择1、10、100和200 m这4种,并对栅格化结果进行对比分析。同时,对2006-2012年的农用肥施用空间分布数据进行时序分析,获取农用肥施用量的动态变化趋势。通过研究得到以下结论:1村级农用肥施用量数据空间化尺度与土地利用数据的类型及空间分辨率有关;2研究区各行政村农用肥施用量在2006-2012年期间总体变化趋于平稳。本研究对于实现村级统计数据空间化方法具有一定的参考意义,而空间化后的村级统计数据对于进行村镇区域规划、土地整改、生态环境保护等具有重要指导意义。     

改性木屑处理含铬废水的研究

采用磷酸改性木屑后用于含铬废水吸附处理,探讨废水pH值、处理时间、木屑投加量、处理温度4个因素对铬去除率的影响;并拟合25℃改性木屑吸附处理含铬废水的动力学、等温线方程,估算热力学数据。结果表明:木屑对含铬废水有较强去除力,改性木屑去除力加强;改性木屑处理20ml浓度为50mg/L含铬废水的适宜条件为pH值=1～4,处理时间90min,木屑投加量1g,处理温度20～30℃;改性木屑吸附处理含铬废水的动力学特性符合颗粒内扩散方程和二级吸附速率方程;吸附等温线方程符合Langmuir吸附;25℃吸附过程ΔH=-20.489kJ/mol,ΔS=-78.426J/(mol.K),ΔG=2.89kJ/mol。     

分块子空间追踪算法

压缩传感理论是一种充分利用信号稀疏性或者可压缩性的全新信号采样理论。该理论表明，通过采集少量的信号测量值就能够实现可稀疏信号的精确重构。本文在研究现有经典重构算法的基础上，提出结合图像分块思想和回溯思想的分块子空间追踪算法（Block Subspace Pursuit, B_SP）用于压缩传感信号的重构。该算法以块结构获取图像，利用回溯过程实现支撑集的自适应筛选，最终实现图像信号的精确重构。实验结果表明，在相同测试条件下，该算法的重构效果无论从主观视觉上还是客观数据上都有不同程度的提高。     

凸齿镇压器作业过程的运动学与动力学分析

[目的]基于理论推导建立凸齿镇压器作业过程中的运动学和动力学模型。[方法]根据运动学中刚体做平面运动的瞬心定理和牵连运动为平动时质点的加速度合成定理,建立凸齿镇压器在不同工作阶段的运动参数模型;根据动力学中的动量定理、动能定理和冲量定理,建立凸齿镇压器工作状态中所需牵引力、凸齿与地面作用瞬间产生的冲击力和冲击能的参数模型。[结果]凸齿镇压器作业过程中所需的牵引力随着凸齿镇压器的自身质量和滚动阻力系数的增加而增大,而凸齿镇压器转动惯量的增加会降低凸齿镇压器所需牵引力;冲击过程中,凸齿镇压器的牵引速度越大、质量和转动惯量越大、冲击时间越短,则冲击力越大;凸齿镇压器冲击土壤时的冲击能随着凸齿的转动惯量、质量和质心竖直向下移动距离的提高而增加,而随土壤的弹性系数与土壤的塑性变形量的增加而减小。[结论]建立了凸齿镇压器在不同工作状态下运动学及动力学模型,分析并揭示了凸齿镇压器结构参数与运动参数间的相互联系,探索了凸齿镇压器冲击土壤的特征规律,为设计和优化其结构参数和运动参数提供了理论依据。     

GIS内外业一体化数据双向同步技术研究

对空间数据内外业一体化作业过程中数据双向同步技术进行研究。阐述GIS数据双向同步的原理、数据还原原理,提出了基于最优差异化机制的双向数据同步模型,并给出此模型基础上的技术实现案例。实践表明,此方案能很好地解决GIS内外业一体化的数据同步需求。     

基于WSN的油菜生长环境数据采集系统

针对传统作物生长环境数据获取手段实时性差、劳动强度大以及部署微型自动气象站和商用Zigbee产品成本高、开放性较差等问题，设计并实现了一种基于WSN的油菜生长环境数据采集系统。提出了轻量级的能量感知路由协议CLFP，并给出了软硬件的相关设计方法。仿真和大田试验结果表明，系统温度采集精度最高可达0.01 ℃，测湿精度达±5%，光强采集范围为1~65 535 lx，可并发的数据传输达到36路，可满足农业现场环境数据的较高测量要求。在标称电源供电情况下，系统实际有效生存周期超过142 d，由于采用AT89C51和nRF2401作为基础硬件平台，成本低廉，有助于大规模部署和应用。     

基于OGSA网格技术的连锁超市进销存系统研究

本研究采用网格计算技术使进销存系统从简单的计算资源集中上升到数据共享层面，并且实现了协作处理和网络节点的高质量的服务，能极大的提高连锁超市间计算资源的效率和利用率，有效破解因计算能力差、数据来源单一或存储资源欠缺而无法解决的问题。