双源蒸散发模型估算潜在蒸散发量的对比

潜在蒸散发取决于气候条件与下垫面植被覆盖状况,是农田及流域水循环研究的重要内容。该文针对现有的3种估算潜在蒸散发的双源模型(层状模型、块状模型、混合型模型),设定不同的下垫面植被覆盖状况,较为详细地比较了3种模型在不同植被覆盖条件下的潜在蒸散发估算能力,并对其区分土壤表面潜在蒸发与植被冠层潜在蒸腾的合理性进行了评价。结果表明,混合双源模型较层状模型和块状模型具有更好的模拟效果,能够适用于更广的下垫面植被覆盖状况。     

基于蚁群优化最小二乘支持向量回归机的河蟹养殖溶解氧预测模型

养殖池塘溶解氧是河蟹赖以生存的重要指标,及时准确地掌握溶解氧浓度变化趋势是确保高密度河蟹健康养殖的关键。为提高溶解氧预测精度和效率,该文提出了蚁群算法(ACA)优化最小二乘支持向量回归机(LSSVR)的河蟹养殖溶解氧预测方法。采用蚁群算法对最小二乘支持向量回归机的模型参数进行优化,并以自动获取的最佳参数组合构建溶解氧与其影响因子间非线性预测模型。利用该模型对江苏宜兴市2010年7月20日～7月28日期间高密度养殖池塘溶解氧进行预测。研究表明,该预测模型取得较好的预测效果,与支持向量回归机和BP神经网络相比,模型评价指标均方根误差、相对均方误差均值、平均绝对误差和和决定系数和运行时间分别为0.0328、0.0016、0.0448、0.9916和3.3275s均优于其他预测方法,ACA-LSSVR模型不仅计算复杂度低、收敛速度快、预测精度高、泛化能力强,还能满足实际高密度河蟹养殖溶解氧管理的需要,为其他领域的水质预测提供参考。     

改进AquaCrop-KR模拟不同水分和种植密度制种玉米产量

模拟不同水分和种植密度条件下的作物产量对于制定合理的灌溉制度和种植模式进而保障中国水和粮食安全具有重要意义。AquaCrop-KR模型采用非线性方程拟合地上生物量和作物蒸腾间的关系,并利用水分生产函数模拟收获指数,从而提高了不同水分条件下的作物产量的模拟精度,但尚未涉及种植密度这一因子。该研究以西北旱区制种玉米为研究对象,于2013－2016年在甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站进行了田间试验,引入密度因子修正了AquaCrop-KR模型中的标准化水分生产力（Normalized Water Productivity, WP*）和收获指数（Harvest Index, HI）。校准结果表明HI与种植密度呈先增加后减小的抛物线关系,并且HI在营养生长期、开花期和生殖生长期的水分敏感指数均随种植密度的增加而增加;WP*随累积标准化作物蒸腾的增加呈先增后减的单峰变化,并且WP*的最大值随种植密度的增加而减小,与之相对应的累积标准化作物蒸腾随种植密度的增加而增大。验证结果表明,改进的AquaCrop-KR模型低估籽粒产量测量值5%,决定系数、相对均方根误差、平均相对误差、模型效率和一致性指数分别为0.87、0.079、0.057、0.750和0.94,表明该模型可以用来模拟制种玉米的籽粒产量。研究为模拟不同水分和种植密度下的作物产量提供了一种理论方法。     

Stochasticity dominates assembly processes of soil nematode metacommunities on three Asian mountains

Nematodes play an important role in ecosystems; however, very little is known about their assembly processes and the factors influencing them. We studied nematode communities in bulk soils from three Asian mountain ecosystems to determine the assembly processes of free-living nematode metacommunities and their driving factors. On each mountain, elevations span a range of climatic conditions with the potential to reveal assembly processes that predominate across multiple biomes. A phylogenetic nu...     

初始含水量和容重对黑土压缩特性的影响

东北黑土区农业机械化水平高,农机作业压实导致的土壤结构和物理性状退化问题日益严重,压缩特性是定量分析土壤压实过程的有效手段,但目前黑土压缩特性随初始含水量和初始容重的变化规律尚不明确。为了解初始含水量和初始容重对黑土压缩特性的影响程度及其变化关系,该研究以重塑黑土为对象,设0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40 g/g共6个初始含水量水平,设1.00、1.10、1.20、1.30、1.45、1.60 g/cm³共6个初始容重水平,使用固结仪进行单轴压缩试验测定土壤压缩曲线,分析初始含水量和容重对压缩特性影响。结果表明,土壤初始含水量、容重及两者交互作用均极显著影响重塑黑土压缩特性(P<0.001),据此建立了预测压缩特性的土壤传递函数。黑土的预固结压力为10.42～1 106.17 kPa,与初始含水量显著线性正相关、与初始容重显著线性负相关(P<0.05);压缩指数为0.311～0.852,与初始含水量和容重呈二元多项式方程的关系,随初始容重的增大而降低,在中等含水量时最大;回弹指数为0.007～0.321,与初始含水量正相关,与...     

基于SWAP-IES的旱区春小麦长势和产量模拟

基于观测数据和作物模型相同化的田块尺度作物生长监测,对于农田精准管理具有重要意义。为构建能准确模拟旱区春小麦长势和产量的同化模拟模型,该研究利用SWAP(soil-water-atmosphere-plant)模型和迭代集合平滑器算法(iterative ensemble smoother,IES),构建了适合旱区春小麦的SWAP-IES同化模拟系统,并利用2019—2020年田间观测试验数据,评估了同化叶面积指数(leaf area index,LAI)、土壤水分(soil water content,SW)及其组合在旱区春小麦生长模拟和估产中的作用。结果表明,相较于无同化情景,在吸收6次土壤水分观测数据后,模型对土壤水分模拟的R²从0.48提升到0.87。同化LAI时,各水分胁迫处理下LAI的模拟精度均最高,R²从无同化的0.35～0.62提升到0.76～0.96。同化LAI+SW时,各处理对生物量模拟的精度均最高,R²从无同化的0.40～0.67提升到0.73～0.96。轻度水分胁迫处理(T4～T5)下,仅同化LA...     

基于VMD-MPC法的并网型微电网多时间尺度能量协调优化调度

对于含有不同类型储能和分布式电源(Distributed Generation, DG)的并网型微电网,如何优化调度这些设备以提高设备的使用寿命同时平抑DG出力和负荷的波动性与不确定性对配电网的影响具有重要的研究意义。该研究提出一种基于变分模态分解(Variational Modal Decomposition, VMD)和模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)相结合的、多时间尺度滚动优化兼具反馈矫正的微电网优化调控模型,该模型在调度过程中考虑了不同类型储能和可控微电源在不同时间尺度上的运行特性,设计了1 h和15 min相结合的调度控制策略,有效解决了含多种微电源及储能设备的微电网的经济优化调度问题;最后,通过算例对比验证了此模型能比较显著地降低铅酸蓄电池充放电频率和系统的运行成本、改善了调度经济性,证明了该方法的有效性和优越性。     

用冠层叶色偏态分布模式RGB模型预测大豆产量

为了探索加色混色(Red-Green-Bule,RGB)模型偏态分布模式在大豆产量预测上的可行性,并验证其在不同肥料运筹、不同品种上的通用性,该研究选用曲茎和徐豆18两个大豆品种,设计了不同种植密度和氮肥水平的大田裂区试验,以无人机搭载数码摄像机,在花期及以后的2个重要生殖生长期采集大豆冠层数据。研究证实了大豆冠层数码图像的光学三原色RGB模型色阶遵循偏态分布,并利用偏态分析得到5类共20个叶色偏态参数。花期、荚期和鼓粒期的冠层叶色偏态参数普遍存在明显差异,其中表征叶色深浅的均值、中位数、众数从花期至鼓粒期呈现先降后升的变化趋势,而表征叶色偏向性的偏度和表征叶色集中度的峰度则普遍呈现相反的变化趋势。基于偏态参数构建的大豆产量预测模型的预测准确度平均达91.30%(建模组),对氮肥运筹验证组的预测准确度平均为87.33%,对不同品种验证组的预估准确度虽然低于建模组和氮肥运筹验证组,但也接近80%。这说明RGB模型偏态参数可准确地描述不同生育期大豆冠层叶色状况,基于偏态参数构建的产量预测模型有了更多的冠层颜色信息输入,对选用同品种但采用不同氮肥运筹措施和选用不同品种下的产量预测准确率均较高,可广泛用于不同生产条件的大豆产量预测,具有较好的适用性与较高的推广价值。     

秸秆-薯渣混合物料应力松弛分数阶模型的建立及参数分析

为更加精确地解析农业松散物料压缩时表现出的应力松弛行为及松弛后的成型效果,简化应力松弛模型并获得更加直观的应力松弛特征参数,该研究将Riemann-Liouville分数阶微积分理论引入农业松散物料流变学特性研究中,以农业生产后残留的玉米秸秆与马铃薯废渣为研究对象,推导建立了用于描述秸秆-薯渣混合物料应力松弛特征的分数阶模型,并以松弛比与松弛时间比率为试验指标,完成了混合物料在不同压缩密度下的应力松弛试验,利用所建立分数阶模型对应力松弛试验曲线进行了拟合回归分析,并与广义Maxwell模型的拟合结果进行了对比与参数相关分析。结果表明:1)分数阶模型可准确描述秸秆与薯渣混合物料的应力松弛过程,其对松弛曲线的拟合精度高于五元件广义Maxwell模型,决定系数R~2介于0.996 4～0.999 5之间。2)分数阶模型仅有两个模型参数,分数阶阶数β与粘弹性系数K,其中β与应力松弛后残留弹性的占比、松弛比均极显著负相关,可直接用于表征物料松弛后的永久变形程度,预测其成型效果;K与弹性模量及粘性系数、松弛时间比率均极显著正相关,可用于表征混合物料的粘弹性特征及其应力松弛快慢程度。该研究成果推动了分数阶微积分理论在农业松散物料流变学特性研究领域的应用,通过分数阶模型建立了秸秆-薯渣混合物料的应力松弛特性与成型效果的联系,可为进一步改进农业松散物料成型方法、获取最佳成型条件提供依据。     

液力减速器启动过程的瞬态压力脉动分析

为研究叶片倾角、充液率对液力减速器启动过程瞬态压力脉动的影响,该文基于INV3020数据采集系统组成的瞬态压力脉动测试系统,对60°、75°、90°共3种叶片倾角和60%、70%、80%、90%、100%共5种充液率工况下的压力脉动信号进行采集。结果表明:不同叶片倾角的液力减速器在启动过程压力脉动峰值所对应的频率均出现在200 Hz以下,压力脉动主要集中于叶频处且随着叶片倾角的增加呈现增大的趋势。不同充液率液力减速器在启动过程压力脉动主要集中于叶频处,在60%~90%充液率工况下,压力脉动幅值随着充液率上升而减小,在90%~100%充液率工况下,随着充液率上升而快速增大。因此,减小叶片倾角和维持充液率在70%~90%下能有效减小压力脉动。研究结果揭示了不同叶片倾角,不同充液率对液力减速器启动瞬态压力脉动的影响规律,可为低振动,低噪声液力减速器的优化设计提供理论依据。