一个含抑制剂作用的肿瘤生长模型整体解的存在唯一性

研究一个营养物和抑制物同时存在的非线性血管化肿瘤生长模型.首先运用边界固定法将自由边界问题转化为固定边界上的非线性初边值问题,其次运用抛物型方程的L^(p)理论和Banach不动点定理构造压缩映射,证明该问题局部解的存在唯一性,最后利用变换函数与其原始函数之间的关系,用延拓方法得到整体解的存在唯一性.

基于GA-BP神经网络的新疆南疆核桃树生长模型研究

文章提出了一种利用遗传算法优化BP神经网络的核桃树生长模型来预测核桃树的树高、胸径的方法,通过优化BP神经网络的权值和阈值建立GA-BP模型,与多元线性回归模型的预测结果进行比较。结果表明:采用遗传算法优化后的模型具有更高的预测精度,对核桃树生长预测具有指导意义。

青海省不同生境下青海云杉胸径生长模型研究

[目的]研究不同生境压力下青海云杉的林木胸径生长规律及生长模型,为有效保护、合理经营青海云杉林提供经验模型。[方法]利用青海地区青海云杉的树轮数据,计算单木胸径生长量,分析不同起源、不同坡位条件下胸径生长规律,构建单木胸径生长模型,对比与评价不同模型的拟合优度结果。随后选取基础模型,建立考虑起源和坡位的青海云杉单木胸径混合效应模型,采用全部数据对模型进行检验。[结果]总体来看,青海云杉生长到胸高位置后,单木胸径生长量随着年龄的增加呈现下降后平缓变化趋势;青海云杉天然林、人工林单木生长的速生期分别为29—44 a、29—39 a,连年生长量(CAI)和平均生长量(MAI)均在0.40 cm以上,随后天然林单木CAI和MAI的变化平缓,人工林的变化幅度较大。不同坡位的单木胸径生长趋势具有差异。生长模型结果显示,不同起源、坡位条件下各树种最优胸径生长模型的决定系数(R^(2))均在0.913以上,总体相对误差(TRE)和平均系统误差(MSE)均在±2%以内,平均预估误差(MPE)大多在5%以内,平均百分标准误差(MPSE)在35%以内。以Gompertz模型为基础模型构建的混合效应模型的R^(2)为0.702,拟合效果优于基础模型;检验指标TRE为0.03%,MSE为-0.30%,MPE为4.23%,MPSE为29.54%,较基础模型分别下降89.3%、83.5%、20.6%、15.1%。[结论]不同生境条件下青海云杉的胸径生长规律具有差异,天然林的快速生长期持续时间长;所构建的单木胸径生长混合效应模型,可以用于估算青海省不同生境条件下青海云杉的林木胸径生长量变化。

基于有效积温的生菜生长模型构建

以生菜为试材,采用Logistic回归、岭回归和支持向量回归3种算法,研究了不同算法对生菜生长模型的拟合效果和预测能力,以期更灵活和准确地掌握生菜的生长规律,为后续生菜生产的有效规划、生长预测和增产措施等提供参考依据。结果表明:Logistic回归、岭回归和支持向量回归的生菜生长模型实测值与预测值基于1∶1直线的平均R^(2)分别为0.818、0.897和0.957。支持向量回归对生菜生长的模拟表现最好,其次是岭回归,而Logistic回归表现最差。

基于随机森林——贝叶斯优化的设施黄瓜生长模型研究

为解决当前设施黄瓜生产水平不高,设施环境难以精准调控、智能化应用不足等问题,本研究基于山东农业大学科技创新园园艺实验站日光温室内的环境数据和黄瓜生长数据,采用随机森林-贝叶斯优化算法(RF-BO)构建设施黄瓜定植期、伸蔓期、初花期及采收期生长模拟模型,并与随机森林(RF)算法建立的生长模型进行对比分析,结果表明:基于RF-BO构建的设施黄瓜生长模型在设施黄瓜各发育期的模拟效果均优于RF算法构建的设施黄瓜生长模型,各发育期生长模型的决定系数R2均在0.9以上,均方根误差RMSE范围在0.121~0.317之间,平均绝对误差MAE范围在0.096~0.221之间,可较为准确模拟设施黄瓜的生长动态过程。本研究所构建的设施黄瓜生长模型亦可为其他园艺蔬菜或作物的生长预测提供参考,从而为环境精准调控农业生产提供更加科学、可行的决策依据。

春季和秋季播苗的缢蛏(Sinonovacula constricta)生长模型及肥满度比较研究

春季播苗和秋季播苗是缢蛏养殖的两种播苗方式,因养殖过程的水温和饵料不同,春季和秋季播苗的缢蛏生长存在差异。为了更加直观地描述春、秋季播苗缢蛏的生长过程,选取von Bertalanffy、Gompertz、Logistic、Brody四种生长模型拟合春、秋季播苗缢蛏壳长、湿重生长,分别确定春、秋季播苗缢蛏最适生长模型。同时观察了其肥满度的周年变化。研究表明:春季播苗缢蛏壳长和湿重生长的最适拟合模型是Logistic模型;秋季播苗缢蛏壳长和湿重生长的最适拟合模型则分别是Logistic模型和von Bertalanffy模型。两季节的生长特征都是壳长生长拐点时间早于湿重生长拐点,春、秋季播苗缢蛏的壳长生长拐点分别是51.95 d(壳长24.32 mm)、76.25 d(壳长29.30 mm);湿重生长拐点分别是108.09 d(湿重2.75 g)、147.98 d(湿重5.64 g)。春、秋季播苗缢蛏周年肥满度变化均出现两个峰值。结合实测生长数据,秋季播苗缢蛏在翌年5月(247 d)个体规格可达到100 ind./kg以下;而春季播苗缢蛏需要养殖327 d才能达到100 ind./kg左右,秋季播苗比春季播苗可缩短养殖时间3个月左右,既减少成本也降低了养殖风险。研究结果为缢蛏秋季播苗提供了科学理论依据,可有效缩短养殖周期,提前收获上市。

优质香菇(花菇)子实体生长模型的研究

利用灰色关联度分析法(Grey Relation Analysis,GRA)对花菇品质和9个环境因子进行关联分析,确定影响花菇品质的主要环境因素后,以花菇子实体4个形态特征指标(菌盖直径、菌盖厚度、菌柄直径和子实体高度)为因变量,以花菇棚内4个环境参数(温度、相对湿度、二氧化碳浓度和光照强度)为自变量进行线性回归分析,建立基于有效积温的花菇子实体生长模型。结果表明:花菇品质与棚内的湿差、温差、光照强度的关联度最大;菌盖直径、菌盖厚度、菌柄直径、子实体高度与有效积温间分别符合Gauss模型、Cubisc Ratio模型、韦布尔函数模型和逻辑斯蒂模型。这些模型的建立可为花菇的工厂化栽培管理提供理论数据,通过对花菇不同时期的表型特征进行预测,有助于提高产量并增加生产的稳定性。

作物生长模型研究现状与展望

作物生长模型由最初的作物生长发育模型发展到农业决策支持模型,在科学研究、农业管理、政策制定等方面发挥着越来越重要的作用。本文首先回顾了作物生长模型的发展过程,并按照模型主要驱动因子,将作物生长模型分为土壤因子、光合作用因子和人为因子驱动3类并分别进行了归纳阐述;然后对典型的模型分别从模型模块、时空尺度、可模拟的作物类型等方面进行列表式对比;并对作物生长模型在气候变化评估、生产管理决策支持、资源管理优化等方面的应用,以及面临的极端条件、复杂农业景观和模型复杂度等挑战进行了总结,在此基础上认为遥感数据同化和孪生农场是其发展方向。

应用优化建模法构建红松人工林单木直径生长模型

为了提高不完备数据集下红松人工林直径生长模型的预测精度,以1980—2022年黑龙江省75块红松林不同复测间隔期的样地数据(林木胸径、竞争因子和立地等),利用优化建模法构建红松人工林单木直径生长模型,采用单纯形优化算法寻求模拟和实测直径分布差异最小下的模型参数,并利用自举法对模型进行检验。结果表明:优化建模法损失函数的初始参数a=1、b=0.003、c1=c2=1.5时,预测期末林分断面积偏差为0.02 m^(2)·hm^(-2),显著优于由传统归回建模法的精度(林分断面积偏差为0.44 m^(2)·hm^(-2));结合实测数据与视图分析,验证了优化建模法的优势和可靠性,揭示了优化法损失函数与传统回归法构建的直径生长模型之间的差异。因此,优化法损失函数构建的红松人工林生长模型在模拟自然生长中表现优越,为制定科学的森林经营方案提供了技术支持。

基于Logistic生长模型的钦蜜9号百香果成熟阶段判别

【目的】探究夏季百香果的生长发育与品质形成规律,并对百香果成熟阶段进行判别。【方法】采用钦蜜9号百香果作为试材,测定其横径、纵径、固酸比、可食率、果皮厚度、硬度等理化指标,利用Logistic生长模型分析理化指标随有效积温增长的变化规律,并应用因子分析法对百香果成熟度进行定量评价,最终划分成熟阶段。【结果】通过观测并记录百香果生长过程,发现其纵径、横径变化趋势符合“慢-快-慢”的生长曲线,分析得出百香果在有效积温达到440℃·d时,基本完成果实膨大。随后以固酸比、可食率、果皮厚度、硬度为品质指标,其中固酸比与可食率指标呈现S型增长趋势,果皮厚度与硬度呈现三次函数下降趋势,并且品质指标与有效积温之间存在显著的相关性。利用因子分析方法构建百香果成熟度评价指标I_(M),采用Logistic生长函数建立百香果成熟度数学模型,模型拟合优度达99.25%,计算得出t1、t2、t3等3个生长分界点。最终确定有效积温为475~736℃·d时,果实处于果肉增重阶段;有效积温为736~997℃·d时,果实处于转色阶段;有效积温为997~1200℃·d时,果实处于成熟阶段。【结论】本研究量化分析了百香果成熟度,能够较好划分果肉增重期、转色期、成熟期三个成熟阶段,为百香果适时机械化采摘与贮藏管理提供依据。

利用异速生长模型和博弈论解析藏川杨主干动态生长的遗传调控机制

【目的】高度与直径是树木生命历程中的2个重要生长性状,本文通过量化藏川杨主干高度和直径之间的相互作用,探究这2个性状的生长过程和生长模式,揭示藏川杨主干动态生长的遗传调控机制。【方法】基于异速生长模型和博弈论构建藏川杨高度与直径性状的动态生长互作微分方程,利用系统作图构建藏川杨主干生长遗传解析的统计模型。进一步以藏川杨自然群体作为研究材料,调查其在温室内的生长动态数据,结合本群体的高通量分子标记数据,开展藏川杨的全基因组基因定位工作。【结果】藏川杨主干高度和直径的整体生长曲线符合Logistic生长曲线,拆分整体生长曲线发现,藏川杨主干的直径生长对高度生长具有抑制作用,而高度生长对直径生长具有促进作用。所有藏川杨高度和直径的个体拟合优度> 0.90,且2个性状拟合的残差均服从随机分布,说明使用广义Lotka-Volterra微分方程来拟合藏川杨高度和直径效果很好。基于功能作图方法共定位到78个显著位点,可注释到52个候选基因。以2号染色体上最显著的SNP为例,对藏川杨高度和直径进行遗传解析,发现该SNP的3种基因型(AA、AC、CC)具有相似的高度–直径相互作用模式。该SNP对整体生长、独立生长和依赖生长发挥了不同方式的遗传效应。对定位到的显著位点进行功能注释,可将这些位点所在的基因分为:与木质素/细胞壁合成相关基因、与生长发育相关基因、与抗病抗逆性相关基因、与光合作用相关基因这4类。【结论】结合异速生长模型和博弈理论的基因定位模型,可检测基因如何通过合作或竞争策略来调控藏川杨主干的大小,识别树干动态生长的过程和模式,相关模型也可为其他物种重要性状之间的深层次遗传解析提供借鉴。

用于立地质量评价的天然林生长模型构建方法

【目的】Fu等提出了一种基于立地生产潜力的天然林立地质量评价方法,该方法从理论上解决了如何结合环境和林分因子对不同立地类型及其生产力进行定量分析。本研究主要围绕该方法中的林分生长模型开展研究,以吉林省森林资源为研究对象,系统给出生长模型的建模方法,例如模型选型标准、模型参数化、参数估计和模型评价等。【方法】假定林分为等株生长,利用数学理论推导出林分断面积模型中直接或间接含有年龄情形时林分断面积连年生长量计算公式,并给出断面积连年生长量与林分断面积指数是否为单调函数的判别准则;基于哑变量方法分析不同分类变量对断面积生长的影响,即模型参数化;利用改进的最小二乘法求解参数化的林分断面积生长模型参数;以吉林省3634个面积为0.06 hm^(2)的固定样地的4次连续观测数据为实例,构建林分断面积生长模型。【结果】本研究提出的方法能有效判断断面积连年生长量与林分密度指数是否为单调函数,从而为断面积模型选型提供捷径;建模时考虑模型参数化既能有效解释变量各等级之间的差异程度,又能提高模型预测精度;提出的改进最小二乘法能有效求解含哑变量的模型参数。【结论】本研究所给出的生长模型构建方法可为Fu等提出的天然林立地质量评价方法提供技术支撑。

小宛鸡非线性生长模型拟合研究与分析

为了研究小宛鸡的生长发育规律,采用Logistic、Compertz及Bertalanffy 3种非线性模型分别对不同性别0~20周小宛鸡的生长过程中的体重变化进行拟合分析,并计算拟合度(R2)。结果表明,3种非线性模型的R^(2)均在0.99以上,均能较好地拟合出小宛鸡的生长曲线。进一步从生物学意义角度评价发现,Compertz模型的拟合效果最优,公母鸡的拐点周龄分为8.19周和8.43周,拐点体重分为808.97 g和622.93 g,最大周增重分别为142.06 g和104.09 g。综上所述,可使用Compertz模型来构建小宛鸡的标准生长曲线,并为其选育、科学生产、稳定增产及综合开发利用提供一定的理论支持。

快速型黄羽肉鸡生长模型及营养沉积规律的研究

旨在研究0~56日龄快速型黄羽肉鸡湘佳黄鸡2号的生长规律及营养物质动态沉积规律,构建体重、日增重的生长曲线以及能量、体蛋白、体脂肪、总氨基酸等养分的沉积模型,为快速型黄羽肉鸡的精准饲养提供科学依据。本研究选择同批次出雏、健康的0日龄快速型黄羽肉鸡湘佳黄鸡2号672只(公母各半),于第0、7、14、21、28、35、42、49、56日龄分别对公鸡和母鸡进行生长性能及体成分测定。结果发现,随日龄增加,湘佳黄鸡2号公鸡和母鸡的体重、空体重、羽毛重、日增重、能量沉积量、体蛋白沉积量、体脂肪沉积量和总氨基酸沉积量均显著升高(P<0.001)。分别采用Gompertz、Logistic和Bertalanffy三种非线性函数对体重、日增重和能量、体蛋白、体脂肪及总氨基酸等养分的重量进行拟合,根据回归模型的决定系数、残差平方和、均方误差和赤池信息准则的值判断模型准确性,结果表明,Gompertz模型对各项指标的拟合准确性最高。利用Gompertz函数公式,拟合并建立了湘佳黄鸡2号体重和日增重的生长曲线,同时构建了能量、体蛋白、体脂肪及总氨基酸的重量的生长或沉积模型。本研究发现,Gompertz模型能精准预测湘佳黄鸡2号的体重、日增重及体成分的需要量增长规律,这为湘佳黄鸡2号的能量、脂肪、蛋白质和氨基酸的动态需要量研究和精准饲养提供了数据支撑。

商洛油松人工林林分结构与生长模型研究

在商洛市洛南县设置了60块油松人工林样地,并采集了12株标准木进行树干解析,确立商洛洛南县油松人工林树高胸径生长模型,并对油松人工林生长过程进行分析研究。结果表明:商洛市洛南县油松人工林标准木的树高和胸径生长模型能够实现较高精度预估,分别为0.9993和0.9911;其中,Gompers模型应用于树高的最优生长,Richard模型应用于胸径最优生长,此模型实现商洛市洛南县油松人工林的生长过程模拟。在油松人工林树龄约为9 a时,树高和胸径连年生长达到了较快的速率,几乎达到或接近了连年生长量的最高峰值,为确定油松人工林地是否进行抚育间伐期提供对应理论依据。在树高生长方面,经研究发现在15 a内树高生长维持在较高水平;油松人工林树高连年生长量及平均生长量的最高值均出现在6~10 a阶段;第9年,此时油松人工林的平均和连年生长量达到平衡状态;在10~24 a年期间,油松人工林平均和连年生长量相较于前期总体呈现下降趋势,约维持在0.3 m左右;24 a后,平均和连年生长量略有上升。在胸径增长方面,树龄<6 a时,增长速度较快;6 a<树龄<10 a,胸径连年生长量维持在较高水平;曲线显示出一个明显的生长高峰,在第9 a后迅速下降,直至20 a后趋于稳定,为确定抚育间伐与间隔期提供理论依据。材积生长曲线显示出3个明显的生长高峰,分别出现在第15 a(0.0015 m^(3))、第24a(0.0013 m^(3))和第28年(0.0029 m^(3));在15 a时,生长率达到最大值,为确定抚育间伐期和间隔期提供了生产实践指导,同时也为探讨商洛油松人工林的生长规律提供了理论支持。

“天潜沔”地区杨树人工林胸径-树高生长模型研究

以天门、潜江、仙桃地区杨树人工林为研究对象,通过2022年在该地区选取48块样地进行每木检尺,共测量731株杨树的生长量情况,作为建模数据。利用R软件对胸径-树高模型进行拟合,选用9个常用的胸径-树高模型。根据决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、残差平均和(SSE)、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)和Akaike信息量准则(AIC)6个评价指标来确定最优模型,同时以天门、潜江、仙桃地区2021年立地条件、初植密度基本一致的10个杨树人工林固定样地的胸径、树高数据为检验数据,检验最优模型的预测能力。结果表明:在1~9号模型中,4号拟合效果最佳,其模型表达式为H=1.0410D-0.0122D^(2),可以作为天门、潜江、仙桃地区杨树人工林胸径-树高基础模型。

基于图像几何信息的遮荫条件下茄衣烟叶形态特征分析与叶面积生长模型构建

【目的】筛选遮荫影响茄衣烟叶的关键形态特征指标,建立茄衣烟叶叶面积生长模型,明确遮荫条件下茄衣烟叶动态发育规律,以期为国产茄衣烟叶精准栽培提供理论依据。【方法】以雪茄烟品种CX81为试验材料,设3个遮荫处理,分别为透光率60%(T1)、透光率70%(T2)和透光率100%不遮荫对照(CK)。基于图像几何信息提取烟叶形态特征,测定上、中、下3个叶位叶片的动态生长指标,对不同透光率下茄衣烟叶的形态特征进行正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA),并建立叶面积生长模型。【结果】OPLS-DA结果表明,上、中、下部烟叶在不同透光率处理下的形态特征参数存在明显差异,随着叶位提高,受遮荫影响的形态指标逐渐减少,3个部位的共同指标有叶面积生长速率、叶面积、叶周长和茎叶夹角。遮荫条件下,叶面积与遮荫时间的关系符合Richards模型,其方程为y=a/(1+e^(b-cx))^(1/d),模型稳定性好,拟合程度高,具备生物学意义。随着透光率增加,叶面积先增大后减小,T2处理叶面积最大,遮荫45 d时,T2处理的叶面积较CK增加4.7%~17.4%;同一部位烟叶平均生长速率呈慢—快—慢的变化规律,T2处理叶面积平均生长速率最大,较CK提高5.5%~13.4%。【结论】叶面积生长速率、叶面积、叶周长和茎叶夹角是影响遮荫条件下茄衣烟叶叶片形态的关键指标,Richards模型可有效预测遮荫条件下茄衣烟叶叶面积生长,70%透光率可加快叶面积生长速率,有效提高叶面积。

基于生长模型的核桃树栽植建议

本文主要研究了核桃树的最优栽植方式,通过使用MATLAB建立核桃生长函数模型,考虑了延安地区日照时数、降水量、土壤肥力、株行距、树冠大小等因素的权重,找到了最佳的株行距和树冠大小。最后,本文总结了核桃树的树型结构管护方法和栽植方式,以促进核桃林的健康生长和获得更好的经济效益和生态效益。

大兴安岭东部林区天然林主要树种胸径生长模型构建

预测大兴安岭地区天然林主要树种胸径生长对未来该地区森林动态监测和规划管理具有重要意义。本研究以大兴安岭东部林区全区1034块三期连续清查数据为研究对象,使用5种常见的模型形式作为基础模型,对8个天然树种调查数据进行拟合,最终构建了8个天然主要树种的胸径预测模型。使用总相对误差(R_(S)),决定系数(R~2)、平均相对误差(■)、预估精度(P)、L值(L)5个指标对8种天然林主要树种的5个拟合模型的拟合效果进行评估。最终结果表明M1模型是樟子松、山杨和黑桦的最优胸径预测模型,M5模型是兴安落叶松、河岸杨柳、云杉、白桦和柞木的最优胸径预测模型。本研究所构建的大兴安岭地区天然林8个主要树种的胸径生长模型拟合效果较好,能有效为未来森林生长动态预测提供支持。

与年龄无关的北京侧柏生长模型

为对北京市侧柏人工林进行更科学合理的经营规划,在年龄未知的前提下,对北京市怀柔区庙城镇侧柏人工林构建与年龄无关的侧柏胸径生长模型,以便更准确地获取侧柏动态生长信息。基于Logistic、Gompertz和Richards作为基础模型,利用代数差分法构建与年龄无关的侧柏胸径生长模型。结果表明:Logistic、Gompertz和Richards差分模型分别构建的与年龄无关的侧柏胸径生长模型无明显差异,3个模型的决定系数(R^(2))分别为0.4712、0.4662和0.4741,均方根误差(RMSE)分别为1.4460、1.4525和1.4425,其中Logistic差分模型构建的与年龄无关的侧柏胸径生长模型预测值和实际值的相关系数达0.47,3个与年龄无关的侧柏胸径生长模型都能够合理揭示北京地区侧柏生长规律。