不同滴灌定额对玉米花后叶片光合性状及籽粒生长发育的影响

为探讨玉米应对不同滴灌定额的生理响应机制,在控制条件下开展2 a池栽试验,以2个具有耐旱性差异的玉米品种为材料,设置CK1(耐旱型品种、500 mm)、T1(耐旱型品种、350 mm)、T2(耐旱型品种、200 mm)、CK2(干旱敏感型品种、500 mm)、T3(干旱敏感型品种、350 mm)和T4(干旱敏感型品种、200 mm)6个处理,分析玉米叶片光合、叶绿素荧光、光合响应特性及籽粒灌浆特性、籽粒中激素含量、淀粉合成酶活性、产量的变化。结果显示,随滴灌定额减少玉米R3期叶片净光合速率(Pn)等4项光合参数、光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)等4项叶绿素荧光参数均呈下降趋势,气孔限制百分率(Ls)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈增加趋势。玉米叶片表观量子效率(AQE)等10项光合响应相关参数均随滴灌定额减少而下降,CK1、T1与CK2处理光补偿点(LCP)与光饱和点(LSP)、CO_(2)补偿点(CCP)与CO_(2)饱和点(CSP)间差值范围较其他处理大。籽粒灌浆速率在开花后25 d达到峰值,T2和T4处理较CK1和CK2处理显著下降。随滴灌定额减少籽粒中细胞分裂素(CTK)、生长素(IAA)含量下降,脱落酸(ABA)含量增加。T2和T4处理籽粒中酸性蔗糖转化酶、蔗糖合酶、淀粉合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性均较CK1和CK2处理显著下降。玉米产量随滴灌定额减少而显著下降,T1处理较CK1处理仅下降3.45%~4.51%。T1处理与CK1和CK2处理在上述指标间均无显著差异。采用T1处理的玉米叶片仍能维持光合性能和光系统Ⅱ结构,增强叶片对光与CO_(2)适应能力,玉米籽粒相关激素含量和淀粉合成相关酶活性增加,有效调控了籽粒生长发育及灌浆进程,玉米产量及其构成因素均表现较佳。

一种基于谱分析的重力场统计特征建模方法

重力场的统计特征主要包括协方差(相关函数)、功率谱密度、球谐阶方差等参量,是从空域、频域和球谐域描述重力场变化规律的主要依据.本文以扰动位的距离倒数协方差模型为核函数,研究了一种能在不同重力场元之间自洽解析转换的统计特征建模方法.分别利用高分辨率的地面重力异常和实测航空重力梯度数据进行功率谱分析,结合EGM2008模型构建了3组重力场统计特征模型,分析了本文模型与经典模型的差异,并用于高频重力场随机模拟,验证了本文方法在不同频率区间建模的可行性和实用性.本文模型可用于重力梯度探测、高频重力场随机模拟、重力场推估等方面的定量分析,相关算法和思路也可为构建更精细的统计特征模型提供借鉴.

复杂地区局部重力场带限SRBF二次逼近法

本文利用基于带限球面径向基函数(SRBF)的重力场二次累积逼近法,对地形复杂地区重力场模型的构建进行了较为详细的数值分析和验证工作。首先,利用带限SRBF将卫星重力场模型(GGM)数据与航空重力数据进行融合,构建了研究地区的初始重力场模型(基于SRBF的重力场第一次逼近)。与仅依赖于航空数据得到的重力场模型相比,初始重力场模型与GPS/水准数据之间的大地水准面差异标准差(STD)在研究区域降低了约0.022 m,表明了融合GGM和航空重力数据进行初始重力场建模的有效性。然后,在移去参考重力场模型、初始重力场模型和残余地形模型效应的基础上,利用残余地面和航空重力数据进行了基于带限SRBF的重力场第二次逼近。与传统的基于SRBF的一次逼近方法相比,二次SRBF逼近方法所得模型在研究区域的大地水准面差异STD和RMS值分别降低了0.036 m和0.024 m,显示了带限SRBF二次累积逼近方法的优越性。此外,研究区域地形属于复杂的山区,可以为复杂地区重力场模型的构建提供一定参考。

航空重力梯度地形改正

地形改正是航空重力梯度数据处理的重要环节,其改正精度不仅取决于地形精度和分辨率,还与改正模型有关。本文基于棱柱积分公式研究了地形精度和分辨率、观测点高程误差对地形改正的影响,导出了一种量化评估模型。为了在不降低改正精度的前提下提高计算效率,设计了一种基于CUDA的棱柱积分并行算法,在GPU端实现了地形改正分量的快速计算。分别在地形起伏平缓和剧烈区域进行模型验证,结果表明,当测量高度大于40 m时,精度优于0.5 m的10 m分辨率地形数据可使地形改正精度优于1 E,验证了本文量化评估模型的有效性。棱柱积分并行算法在普通GPU显卡上实现了15倍以上的效率提升,在NVIDIA TiTan V专业计算显卡上效率提升了150倍以上,完全能够满足大范围高精度地形改正应用需求。本文的量化评估模型和并行算法可为航空重力梯度测量任务设计和数据处理提供参考。

半干旱区地表覆盖方式对土壤水温效应及玉米产量的影响

为探索吉林省半干旱区水分高效利用、玉米增产的栽培技术模式,采用不同覆盖材料进行为期4 a(2018—2021年)的大田试验,设置无覆盖(CK)、普通地膜覆盖(CM)、降解地膜覆盖(DM)和秸秆覆盖(SM)4个处理,研究不同覆盖方式对土壤水分、土壤温度、玉米生长发育及产量和水分利用效率的影响。结果表明:玉米生育期内土壤贮水量时空变化与当年的降雨时空分配有关,垂直空间上20~60 cm土层土壤贮水量显著高于0~20 cm,处理间土壤贮水量SM>CM>DM>CK;耕层0~20 cm土壤温度随玉米生育时期推进呈先升后降的变化趋势,随土层深度的增加逐渐降低,降低幅度呈CM>SM>DM>CK的变化趋势。地表覆盖具有调节土壤温度的作用,与CK相比,CM和DM使5、6月土壤温度分别提升2.12、1.71℃和2.07、1.52℃,SM下降了1.72、1.01℃;与5、6月气温相比,地膜覆盖每日土壤温度较气温提升2.2~3.2℃,秸秆覆盖降低0.3~0.6℃,8、9月覆盖土壤温度下降幅度低于气温;与无覆盖(CK)相比,CM和DM处理4 a平均增产8.59%和14.10%,SM减产8.96%,水分利用效率CM和DM提高10.3%和15.6%,秸秆覆盖降低8.4%;玉米产量与5、6、8、9月以及5、10、15、20 cm土壤温度呈极显著正相关(P<0.01),与0~20 cm土层、R1期土壤贮水量呈极显著负相关(P<0.01)。降解地膜覆盖具有保墒、升温、增产、水分利用高效且环保等多重作用,可在半干旱区水分高效玉米增产栽培中进行推广。

不同秸秆覆盖耕种模式对半干旱区玉米生长发育及水分利用的影响

研究合理的秸秆覆盖耕种模式是实现半干旱区秸秆覆盖条件下玉米绿色高效生产的重要途径。开展2 a大田试验,设置传统耕作模式(CK)、秸秆覆盖模式(T1)、秸秆覆盖+深松模式(T2)、秸秆覆盖+碎混模式(T3)4个处理,研究不同秸秆覆盖耕种模式对玉米根系伤流特性、光合特性、碳氮代谢相关酶活性、生长发育、产量及其构成因素和水分利用特性的影响。结果表明:不同处理玉米根系伤流强度、伤流液中细胞分裂素(CTK)和生长素(IAA)含量均表现为T3>T2>CK>T1,脱落酸(ABA)含量表现为T1>CK>T2>T3;与CK和T1处理相比,T2与T3处理的CTK和IAA含量显著增加、ABA含量显著下降。玉米叶片净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、胞间二氧化碳浓度(C_(i))、蒸腾速率(T_(r))、表观叶肉导度(AMC)和叶片水分利用效率(WUEL)均表现为T3>T2>CK>T1,气孔限制百分率(L_(s))表现为T3<T2<CK<T1,T3处理的P_(n)、G_(s)、C_(i)、T_(r)、AMC和WUEL均显著高于T1处理,T1处理的L_(s)显著高于其他3个处理。与T1处理相比,T3处理的RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性均显著增加,两年分别增加10.66%、5.54%和5.24%、6.78%;T2与T3处理的谷氨酰胺合成酶(GS)活性显著高于T1处理,T3处理的谷氨酸脱氢酶(GDH)活性显著低于T1处理。T2与T3处理的叶面积指数(LAI)显著高于CK和T1处理,株高和干物质积累显著高于T1处理。与T1处理相比,T2和T3处理玉米产量两年分别提高了6.45%、12.13%和16.59%、19.39%;年份与处理均对玉米产量产生显著影响,两者的影响趋势相同。T2与T3处理玉米穗长、穗直径、百粒质量显著高于T1处理,水分利用效率(WUE)均显著高于CK和T1处理。综上,秸秆覆盖+碎混模式(T3处理)可作为吉林省半干旱区玉米绿色高效生产推荐技术模式。

不同滴灌模式对玉米生理特性的影响

[目的]本研究旨在探寻玉米对不同滴灌模式的生理响应机制,寻求滴灌方式与滴灌定额之间的优化方案,为半干旱区玉米节水高效生产提供理论依据。[方法]利用可移动式防雨棚进行2年的小区试验,以玉米品种‘富民985’为试验材料,设置地上滴灌与浅埋滴灌2种滴灌方式,玉米全生育期300、400和500 mm 3个滴灌定额,即地上滴灌-300 mm(T1)、地上滴灌-400 mm(T2)、地上滴灌-500 mm(T3)、浅埋滴灌-300 mm(T4)、浅埋滴灌-400 mm(T5)和浅埋滴灌-500 mm(T6)6个处理,研究不同滴灌模式对玉米光合特性、叶绿素荧光特性、叶片氮代谢酶活性及根系伤流强度的影响。[结果]与T1、T2和T4处理相比,T3、T5和T6处理玉米大喇叭口期(V12)、吐丝期(R1)和灌浆期(R3)叶片的净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、胞间二氧化碳浓度(C_(i))、蒸腾速率(T_(r))、水分利用效率(WUE)、表观叶肉导度(AMC)、光系统Ⅱ最大光合效率(F_(v)/F_(m))、光系统Ⅱ实际光合效率(Φ_(PSⅡ))、电子传递效率(ETR)、光化学淬灭系数(qP)增加,气孔限制百分率(L s)和非光化学猝灭系数(NPQ)下降。不同滴灌模式条件下,T3、T5和T6处理玉米叶片的谷氨酰胺合成酶(GS)活性、根系伤流强度均呈增加趋势,且显著高于T1、T2和T4处理,但谷氨酸脱氢酶(GDH)活性呈下降趋势。[结论]采用浅埋滴灌-全生育期400 mm滴灌定额(T5处理)的滴灌模式的玉米在根系伤流强度、叶片氮代谢酶活性、光合特性、叶绿素荧光特性等方面均表现较佳,获得了节水与高产的双重目的。

不同滴灌方式对玉米根系伤流与光合特性的影响

为探明不同滴灌方式对玉米根系伤流特性及叶片同化功能的影响,在可移动式防雨棚内展开池栽试验,设置L1(地上滴灌-300 mm)、L2(地上滴灌-400 mm)、L3(地上滴灌-500 mm)、Q1(浅埋滴灌-300 mm)、Q2(浅埋滴灌-400 mm)和Q3(浅埋滴灌-500 mm)共计6个处理,研究不同滴灌方式对玉米根系伤流强度及组分含量、叶片光合特性及碳代谢相关酶活性、光合氮素利用效率、干物质积累和产量的影响。结果表明,随滴灌定额增加,玉米根系伤流强度,伤流液中8种元素含量、细胞分裂素含量及水解氨基酸总量,叶片净光合速率(Pn)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(E)及水分利用效率(WUE),叶片核酮糖二磷酸羧化酶(RuBP)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEP)活性,叶片含氮量、光合氮利用效率,干物质积累量和产量均呈增加趋势;伤流液中脱落酸和可溶性糖含量、叶片气孔限制百分率(Ls)均呈下降趋势。L3、Q2和Q3处理的上述指标间差异不显著,采用浅埋滴灌处理的玉米各指标均优于同一滴灌量下的地上滴灌处理。Q2处理的玉米根系能够较好地通过伤流液传输多种物质来调控叶片的光合作用、碳代谢进程与叶片对氮素的吸收利用能力,增加干物质积累量,在减少水分供应条件下达到了提高产量的目的。本研究结果可为不同滴灌方式下玉米的生长发育研究提供理论依据。

基于变分模态分解的GNSS高程时间序列时变信号提取

针对GNSS坐标时间序列中的时变信号难以由现有最小二乘、最大似然估计(MLE)等参数化方法准确提取的问题,本文采用变分模态分解(VMD)方法将中国内地构造环境监测网络(CMONOC)测站的高程时间序列分解为一系列本征模态函数(IMF),进而重构出测站位置时间序列中含有的时变信号。结果表明,相对于MLE方法,VMD方法在97.9%的测站上均方根误差(RMSE)改进率为正值,因此该方法有助于绝大多数测站精确提取出时变信号,减弱高程时间序列中的非线性形变。另外,从相关系数和信噪比的角度来看,VMD方法得到的重构序列与原始序列之间的相关系数更高,信噪比也更大,表明降噪效果较好。通过特定测站的分析表明,VMD方法能有效探测出GNSS高程时间序列预处理中包含遗漏的阶跃信号的测站,表现为较大的RMSE改进率,这在大批量测站的阶跃信号探测中具有一定的实用价值。VMD方法相对于小波分解(WD)经验模态分解(EMD)具有更好的自适应性,但IMF分量个数仍然需要针对具体测站进行逐一确定,当分解个数和重构分量选取恰当时,VMD方法在GNSS高程时间序列中的应用效果可进一步提高。

重力数据探测地下目标的贝叶斯方法研究

针对地下目标空间位置和形状均未知的情况,基于重力数据,分别以区域测量和线测量2种场景进行建模分析,研究贝叶斯推断用于地下目标探测的效果。结果表明,将贝叶斯推断用于重力梯度探测,比微重力探测更具优势,能有效反演出目标的未知参数。

削弱磁暴对PPP影响的周跳探测阈值模型

为了减少磁暴环境下全球卫星导航系统(GNSS)载波相位观测值的周跳误探率,从而提高GNSS精密单点定位(PPP)性能,提出一种可削弱磁暴对PPP影响的周跳探测阈值模型:利用不同磁暴强度下15个磁暴日的国际GNSS服务组织(IGS)站总计3524组观测数据构建顾及电离层扰动指数(ROTI)的周跳探测阈值模型,简称ROTI_CSTM;并通过采用强磁暴、中磁暴、弱磁暴下全球158个IGS跟踪站观测数据对ROTI_CSTM模型进行PPP实验验证。结果表明,相比于常用的图尔博·埃迪特(TurboEdit)周跳探测阈值,采用ROTI_CSTM的全球定位系统(GPS)PPP在弱磁暴、中磁暴、强磁暴环境下的水平方向定位精度可分别提高16.98%、17.06%和52.44%,在高程方向的定位精度可分别提高25%、16.39%和59.43%;相比于甘普(GAMP)软件的阈值模型,在弱磁暴、中磁暴、强磁暴环境下的水平方向定位精度可分别提高4.04%、11.40%和20.90%,在高程方向的定位精度可分别提高5.37%、7.75%和26.23%。

基于灰狼优化算法的快速选星方法

针对传统的遍历法无法满足多全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)组合导航选星的实时性需求,提出了一种基于灰狼优化(grey wolf optimization,GWO)算法的快速选星方法。该算法利用自适应收敛因子和信息反馈机制,在局部寻优与全局搜索之间实现平衡,表现出良好的求解性能,即可以保证在获得理想几何构型的同时大幅减少接收机运算量。经过仿真实验,分析了参数选取对GWO快速选星算法结果的影响。利用实测数据对所提算法进行验证,结果表明,所提算法在四系统组合下,从49颗可见星中选择7颗进行定位时,与遍历法相比,几何精度因子(geometric dilution of precision,GDOP)误差仅为1.8%,而计算效率提高了71.7%。该算法适用于多GNSS组合导航定位不同选星数目的情况,还可以拓展至区域导航卫星系统。

复数高斯投影若干数学性质分析

为进一步研究基于复变函数表示的高斯投影解析公式及相关理论和定理,在高斯投影复变函数表示的基础上,给出高斯投影正解复数平行圈半径、长度比和子午线收敛角的新公式。其次推导出高斯投影和墨卡托投影、高斯投影和等角球平面投影的变换关系。最后对复数高斯投影的数学本质进行了分析,进一步丰富了高斯投影的复变函数理论。

小波变换在船载海洋重力测量数据处理与分析中的应用

船载重力测量是获取海洋地球重力场的重要方法之一,为提高船载重力测量数据的精度,采用Db8小波和Haar小波两种小波变换方法,分别对添加了两种随机噪声的某海域重力测量数据进行降噪处理与分析。结果显示,经Db8小波处理的数据绝对精度分别提高了1.0242 mGal和9.2747 mGal,相对精度分别提高了71%和93%;采用Haar小波变换后,绝对精度分别提高了0.8044 mGal和9.1095 mGal,相对精度分别提高了56%和91%。两种小波变换方法处理后的数据均能够很好地保留数据基本变化趋势、为重力勘探判别物体提供判别依据。

子午线弧长正解展开通式及数学分析

子午线弧长公式通常表示为大地纬度B的级数展开式,其系数以第一偏心率e为参数,本文利用第三扁率n对公式进行重新推导,并将其表示为三角函数的3种形式:倍角形式、指数形式和二倍角形式。重新推导的公式中各系数中的分母值都明显变小,个别高阶项系数消失,结构简单、形式简洁。基于此,对3种表示形式的8阶展开式和10阶展开式进行截断误差分析,结果表明3种表示形式的8阶展开式精度最低也有毫米级,能满足日常的使用场景,而10阶展开式精度提高了至少2个数量级,能满足高精度的使用场景。在高精度的使用场景下,不同表示形式的子午线弧长公式具有不同的实用性,分析表明在0°N—30°N低纬度地区推荐使用三角函数的指数形式,在30°N—55°N中纬度地区推荐使用三角函数的二倍角形式,而在55°N—90°N高纬度地区推荐使用三角函数的倍角形式。

北斗低成本接收机单频PPP海上定位性能分析

为评估北斗低成本接收机在海洋动态环境中的定位性能,首先从原始观测方程出发,推导出融合BDS-2和BDS-3的单频精密单点定位模型;其次采用PPK解动态约束位置参数和双向滤波的方法,估计得到观测值无偏后验残差,并基于后验残差分析了低成本接收机和测量型接收机在海上的观测数据质量,最后基于实时和事后精密产品,分析了低成本接收机SF-PPP的定位性能。实验表明:低成本接收机的观测噪声较大,相位和伪距观测噪声为测量型接收机的11.9倍和5.6倍。低成本接收机实时水平和垂直定位精度优于0.3 m和0.5 m,收敛时间优于40 min。置信度为95%时,后处理水平和垂直定位精度为0.219 m和0.430 m。结果表明:低成本接收机在海洋动态环境下定位精度为亚米级,可满足部分高精度海洋应用定位需求。

子午线弧长正反解表达式3种形式的解析

为了分析不同表达式在计算效率方面的影响,给出了子午线弧长的3种表达形式,将其展开系数改写为第三扁率n的表达形式,并对不同形式的子午线弧长的截断误差进行计算分析,选取合适的项数,给出展开式的实用公式。结果表明,基于n表示的子午线弧长,其系数在分数形式上看起来位数更少,形式更简单,更便于推广使用;当正解精度为毫米时,展开式只需保留前4项即可满足精度,当反解精度为0.0001″时,展开式只需保留前4项即可满足精度;对于3种表达形式,二倍角形式计算效率最高,因此建议在子午线弧长正反解过程中采用二倍角形式。

等离子体处理次数、时期对玉米性状及产量的影响

通过2000～2003年在吉林省桦甸市进行的等离子体处理种子试验,明确了等离子体处理玉米种子的最佳处理次数和处理后的最佳播种时期以及增产效果,证明了等离子体处理玉米种子可提高玉米产量。

超高产玉米品种穗部性状整齐度与产量的关系研究

对2个超高产玉米品种先玉335和郑单958在5个密度种植条件下的穗部性状整齐度与产量的关系进行了研究。结果表明,穗部各性状整齐度与产量均呈正相关,并且行粒数整齐度、穗粒数整齐度、穗位高整齐度均在7.5万株/hm2和9.0万株/hm2两个密度条件下最高;先玉335产量在9.0万株/hm2条件下最高,7.5万株/hm2时次之;郑单958产量在7.5万株/hm2密度下最为突出;两个品种的穗位高整齐度和行粒数整齐度均与产量的关系最为密切。行粒数整齐度和穗位高整齐度作为选择高产品种和采取适宜栽培措施的一项指标具有一定的可行性。

吉林省西部半干旱区深松蓄水耕作技术研究

深松可以提高土壤含水量 2～ 3个百分点 ,使耕层土壤松紧度趋于一致 ,具有改善土壤结构的作用 ,有利于玉米根系向深层伸展 ,2 0～ 40cm耕层的玉米根重增加 1 9%以上 ,玉米产量提高 1 0 %。深松的第二年仍有一定的蓄水增产效果。