基于APSIM模型的不同氮肥方案小麦叶面积指数的模拟研究

【目的】了解黄土丘陵沟壑区域旱地春小麦叶片的生长规律.【方法】在田间试验的基础上,调试APSIM模型参数,利用调参后的APSIM模型模拟低氮量N₁、中氮量N₂和高氮量N₃ 3种氮肥方案下小麦整个生育期叶面积指数的动态变化过程.【结果】APSIM模型对不同氮肥方案下小麦叶面积指数的模拟有较高的精度,均方根误差(RMSE)范围在0.100～0.366,决定系数(R²)介于[0.808,0.975],有效性指数(Me)的范围在0.507～0.911.在中氮方案下的RMSE值最小,R²值最大,Me值最大.【结论】在中氮方案下APSIM模型表现出更好的一致性,更高的解释程度和更好的有效性;其次是低氮方案;高氮方案下的模拟效果较差.     

基于APSIM模型的旱地春小麦生育期的播期和耕作效应分析

为对不同播期和耕作条件下旱地春小麦生育期进行准确预测,利用甘肃省定西市安定区凤翔镇安家沟村2015-2016年大田试验数据及研究区1971-2017年气象数据,通过穷举试错法校准APSIM模型的相关参数,再用相关性分析检验,进而基于模型模拟数据分析播期和耕作措施对旱地春小麦生育期的影响.结果表明,春小麦全生育期及各生育...     

基于混沌万有引力算法对APSIM模型中旱地春小麦产量形成参数的优化

为了解决APSIM模型中春小麦产量形成参数本土化率定过程中所面临的耗时长、精度差、效率低等问题,采用混沌万有引力（chaotic gravitational search algorithm,CGSA）算法,基于1971-2014和2018-2021年甘肃省定西市统计年鉴中的产量数据以及2015-2017年定西市安定区凤翔镇安家沟村的大田试验数据、1971-2021年定西市安定区的产量和气象资料,对春小麦产量形成参数进行优化。结果表明,采用CGSA优化参数后,均方根误差（RMSE）、归一化均方根误差（NRMSE）和模型有效性指数（ME）的平均值分别为22.98 kg·hm^-2、1.393%和0.995,说明模型在甘肃省定西市春小麦产量的评估中表现出较好的适应性。此外,CGSA具有较好的全局寻优性能和较快的收敛性,为APSIM模型的参数优化提供了一种高效、精准的方法。     

非自动化专业自动控制理论课程教学研究

自动控制理论课程不仅是控制类专业而且是电子信息类等非自动化专业的一门专业基础课。本文主要从教学内容、教学方法对自动控制理论课程进行了探索实践,以达到提高教学效果的目的。     

秸秆覆盖量和施氮量对陇中春小麦的产量效应模拟

为量化分析秸秆覆盖量和施氮量对旱地春小麦的产量效应和协同作用,在APSIM模型中,设置秸秆覆盖量和施氮量2因素5个变化梯度,组合交叉设计25个处理,利用模型模拟25个处理的春小麦产量;于2016—2018年在甘肃省定西市安定区开展小麦大田试验,得到早播(ESW)、正常播(NSW)、晚播(LSW)春小麦产量的实测值,利用APSIM模型模拟2016—2018年春小麦的产量,将模拟值与实测值进行对比,对模型的适用性和模拟精度进行分析;对春小麦产量与秸秆覆盖量、施氮量的耦合关系进行二次多项回归和通径分析,利用Matlab计算春小麦的最大产量及对应的秸秆覆盖量和施氮量。结果表明：不同处理下产量的模拟值与实测值均位于15%置信带内,模型模拟精度较高,归一化均方根误差值为4.64%~12.22%,表明该模型在研究区具有良好的适用性;秸秆覆盖量和施氮量的增长对春小麦的产量效应为正效应,相应关系表现为开口向下的二次抛物线变化关系;ESW、NSW和LSW模拟情景下,春小麦最大产量分别为3 548.64、3 149.59、2 507.58 kg/hm2;ESW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为7 062.04、194.91 kg/hm2;NSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为8 211.31、218.81 kg/hm2;LSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为6 215.15、162.01 kg/hm2。     

基于APSIM模型光照与CO2对小麦的影响机制

为了探索光照强度与CO2浓度对小麦（Triticum aestivum）产量形成的影响,运用验证后的APSIM模型模拟不同光照强度与CO2浓度下的小麦产量,并采用多元回归分析法分析其对小麦产量的影响机制。结果表明,在相同的CO2浓度条件下,小麦产量随光照强度的增加而明显下降,日光照强度每升高0.5 MJm-2,最大减产幅度高达17.16%,平均减产9.40%。相同光照条件下,CO2浓度每升高100 molmol-1,平均增产11.27%,最大增产可达到22.08%。CO2浓度与光照强度之间存在负交互效应。表明在研究区光照已完全满足旱地春小麦产量的需求。     

旱地春小麦产量对逐日最低温度和最高温度变化响应的模拟与分析

为了探索气温波动对旱地春小麦产量的影响, 对逐日最低温度和最高温度2个因素进行了9种水平的交叉组合设计, 应用APSIM(Agricultural Production System Simulator)模型模拟各种情况下春小麦产量, 采用二次多项回归、单因素边际效应分析和通径分析研究春小麦产量对逐日最低温度和最高温度变化的响应。结果表明: 当最高温度不变时, 最低温度每升高0.25 ℃, 最大增产1.40%, 平均增产1.34%, 最低温度升高对春小麦产量的影响为正效应; 当最低温度不变时, 最高温度每增加0.25 ℃, 最大减产2.88%, 平均减产2.42%, 最高温度升高对春小麦产量的影响为负效应, 产量随最高温度的升高呈二次抛物线下降变化; 最低温度和最高温度之间存在负的协同效应, 最高温度升高造成春小麦的减产效应超过最低温度升高的增产效应。平均温度的升高引起春小麦减产, 主要是由最高温度的升高引起的。     

甘肃中、东部地区春小麦产量潜力研究

根据甘肃中部、东部的气象数据,利用APSIM模型模拟研究区的春小麦产量,分析春小麦产量潜力。结果表明:甘肃中部康乐、临洮等地和甘肃东部泾川、灵台、合水、秦安等地的小麦产量实测值和模拟值误差较小,春小麦产量差较小,产量可提升的空间小;康乐县小麦产量的模拟值与实测值非常接近,小麦生产力接近于极限;定西、渭源、通渭、华亭、环县等地小麦产量实测值和模拟值之间差值较大,有较高的生产潜力。     

基于APSIM的黄土丘陵区旱地小麦气候适宜性评价

为提高旱地小麦气候适宜程度动态分析的能力,利用黄土丘陵典型区域定西1971-2005年逐日气象资料及大田资料,建立小麦日气候适宜度模型,计算各生长阶段(营养生长阶段、营养与生殖生长并进阶段、生殖生长阶段)及全生育期综合气候适宜度,确定气候适宜性综合评价标准。通过本土化APSIM(Agricultural Production System Simulator)平台,模拟小麦逐日生物量,采用动态逼近误差平方和方法,确定气候适宜性诊断分析标准。通过等级百分比比较的方法,检验诊断分析标准,并定量、动态分析2002-2005年旱地小麦各生长阶段及全生育期气候适宜程度。结果表明,基于APSIM的诊断分析标准评价结果与基于综合评价标准的结果相比,气候适宜性等级相同和级差为1的占86%~90%;2002-2005年旱地小麦各生长阶段及全生育期诊断分析结果均为较适宜,与研究区实际情况基本相符。该优化方法为旱地小麦气候适宜性分析的动态跟踪提供了一定技术支持。     

不同耕作措施旱地春小麦产量对温度变化的响应

为了探析温度变化对不同耕作措施春小麦产量的影响,利用APSIM模型对2因素9水平3种耕作措施下的春小麦产量进行了模拟,选择日最低温度和最高温度作为自变量因子对产量效应进行分析,并对3种耕作措施条件下最低温度和最高温度的互作效应进行通径分析。结果表明:不同耕作措施条件下,春小麦产量随最低温度升高呈二次抛物线上升型变化,会出现报酬递减,且传统耕作+秸秆还田和免耕覆盖的增产效应大于免耕耕作措施;传统耕作+秸秆还田和免耕耕作措施下,产量随最高温度升高呈二次抛物线递减型,并呈叠加递减,而免耕覆盖耕作措施下产量随最高温度升高呈负相关。3种耕作措施下,最低温度和最高温度之间还存在正的协同效应,免耕覆盖耕作措施相比其它两种耕作措施,具有更好的协同促进效应。