基于Richards方程的薏苡不同部位籽粒灌浆性能和品质的差异及其相关性研究

【目的】探明薏苡不同部位籽粒灌浆结实性能、品质性状差异及其相关性,为薏苡强弱势籽粒产量性能优化与选育优质高产栽培品种提供参考依据。【方法】采用单因素随机区组设计结合Richards方程研究不同薏苡[贵薏1号(GY.1)和师宗黑壳(SZHK)]各部位(上部、中部、下1、下2和下3)籽粒干重、灌浆速率、籽粒充实度和淀粉含量等相关性状指标的差异,灌浆结实特性与灌浆参数及品质性状指标的相关性。【结果】籽粒灌浆方程W=78.76/(1+379259e^(0.27t))^(1/7.91),籽粒最大灌浆速率为1.82 mg/d,平均1.12 mg/d,生长活跃期73.61 d,平均结实率74.55%,平均充实度76.84%,籽粒百粒重和单茎总粒重分别为7.70和13.49 g。籽粒干重随花后天数逐步增加,在第49天时达最大;灌浆速率与花后天数呈先增后降趋势,花后第31天时达最大。籽粒平均灌浆速率,薏苡下1(1.26 mg/d)显著高于其他部位,比最低的下3(1.04 mg/d)高21.10%;最大灌浆速率同样表现为下1(2.03 mg/d)最大,比下3(1.71 mg/d)高18.70%;籽粒百粒重及充实度整体表现为下1>上部>中部>下2>下3,其中,下1(8.37 g)显著高于其他部位,分别比下2(7.41 g)、下3(7.29 g)高12.95%和14.81%;籽粒充实度下1(80.23%)比下3(72.42%)高10.78%;薏苡下1籽粒淀粉含量(38.10%)分别比下2(33.83%)、下3(33.11%)高12.62%和15.07%。相关分析表明,籽粒百粒重与籽粒平均灌浆速率(0.78)、最大灌浆速率(0.89)、淀粉含量(0.95)、淀粉积累速率(0.88)和充实度(0.87)呈极显著正相关,与可溶性糖含量(-0.93)呈极显著负相关。【结论】下1籽粒在粒重、充实度及淀粉含量上均优于其他部位,初步判明下1为薏苡强势籽粒,下2和下3为弱势籽粒。

基于Richards方程的区域连续日蒸散量遥感估算

蒸散发作为自然界水循环的重要组成部分,时空尺度上的蒸散量估算一直是研究热点。遥感手段可以实现区域尺度蒸散量的估算,但是受到卫星过境时间的限制,难以获取连续时间序列的蒸散量。土壤水分作为蒸散发的重要控制因素,结合土壤水分数据改进遥感蒸散发模型,在提高遥感蒸散量估算精度方面也具有重要意义,但是目前大多数遥感方法对土壤水分胁迫性的考虑仍有不足。针对目前蒸散发研究在土壤水分胁迫和连续性方面的不足,以涡度相关法计算的蒸散量作为实际蒸散量,结合联合国粮农组织推荐的单作物系数法,将土壤含水量信息引入Penman-Monteith(P-M)公式计算实际蒸散量,并用Richards方程进行蒸发条件下一维垂向土壤水分运动过程的数值模拟,实现土壤水分胁迫下的连续日蒸散量的估算,并结合遥感数据实现区域尺度的扩展。结果表明:涡度相关法计算的实际日蒸散量与P-M公式计算的潜在日蒸散量具有很强的相关性,相关系数达到0.918;引入土壤含水量信息后的P-M公式,日蒸散量的估算精度显著提升,均方根误差达到0.133 mm/d;基于Richards方程的土壤水分胁迫下连续日蒸散量的估算结果与实测值较为接近,均方根误差为0.288 mm/d;受研究区南北高中间低的地势影响,日蒸散量的高值集中在研究区中部的水域和耕地区域,不同土地利用类型下的平均日蒸散量水域>耕地>林地>草地>未利用土地,且区域扩展的结果与站点的实测结果在时间序列上表现出一致的变化规律。文章可为土壤水分对蒸散发的影响机理研究以及区域蒸散量的估算提供参考。

多波段Richards模型及其数据拟合分析

目的 在传染病传播的过程中,往往会经过反复感染,出现传播多次高峰。基于这个特点,提出了一种多波段Richards模型,对传染病的感染人数进行数值模拟。方法 利用多波段Richards模型结合最小二乘法对西太平洋区域的累计感染病例进行拟合,得到感染率、拐点、最终感染人数等参数估计值并判断其是否收敛,从而确定传染病传播的波段数以及每个波段的拐点日期。结果 结果表明:西太平洋区域在2020-01-04—2020-09-13暴发的传染病分为3个波段,其中03-15和07-04为分割3个波段的两个拐点,由第一波段求得的基本再生数约为8.53,说明这次传染病的传播能力很强。结论 借助多波段Richards模型可以有效拟合多波段传染病的感染情况,能够确定传染病在多阶段暴发中的关键转折点,以及预测未来一段时间的感染规模,为制定传染病防控措施提供参考。

基于改进Richards法的港珠澳大桥沉管隧道沉降预测研究

沉降预测一直是岩土工程研究的热点问题,沉管隧道因其特殊的工程特点,尚无明确的预测模型。基于港珠澳大桥沉管隧道实测的工后沉降数据,分析7种常见预测模型的适用性。研究过程中发现对于管顶回淤量小的管节,星野法和Richards法表现较好;但对于管顶回淤量较大的管节,由于6种模型均无法考虑回淤影响,预测值有较大的偏差,通过GA+BP神经网络中加入回淤变量,预测效果仍不理想。基于上述情况,通过对沉管隧道沉降现象及规律进行归纳分析后,提出改进Richards法以考虑管顶回淤条件下沉管的沉降,并进行清淤条件下沉降预测的尝试。研究结果表明:改进Richards法稳定可靠,可以较好地预测回淤及清淤条件下沉管的沉降,为今后沉管隧道工程设计施工提供借鉴。

基于Richards模型研究不同水氮水平对向日葵干物质积累与产量的影响

【目的】揭示灌水施氮对向日葵生长的调控作用和产量形成与干物质积累的定量关系。【方法】2021年在北方农牧交错带内蒙古阴山北麓武川旱作区以食用向日葵(龙葵27)为研究对象,采用裂区试验设计,主因素为3种灌溉模式:不灌雨养W0(覆膜种植,播后保苗水300 m^(3)/hm^(2))、补水灌溉W1(覆膜种植,生育期总灌水量为900 m^(3)/hm^(2),播后保苗水300 m^(3)/hm^(2),苗期300 m^(3)/hm^(2),现蕾期300 m^(3)/hm^(2))和正常灌溉W2(覆膜种植,生育期总灌水量为1500m^(3)/hm^(2),播后保苗水300 m^(3)/hm^(2),苗期300 m^(3)/hm^(2),现蕾期300 m^(3)/hm^(2),花期300 m^(3)/hm^(2),灌浆期300 m^(3)/hm^(2))。副因素为3个施氮水平:0、135 kg/hm^(2)和270 kg/hm^(2),表示为N0、NE和NF。采用Richards方程定量分析了不同水氮组合下干物质积累动态变化过程以及对产量的影响。【结果】研究发现Richards方程可以较为准确地拟合向日葵地上部干物质积累;优化施氮使干物质积累更早地进入快增期,但是过量的施氮反而会延后进入快增期并且过早结束快增期,从而使快增期持续时间缩短。较不灌水的处理,苗期和现蕾期的灌水会延后进入快增期,但使干物质积累速度更快,而花期和灌浆期的灌水使快增期结束的时间更晚;水氮调控地上部干物质积累进而提高产量的决策:首要考虑通过更好的水氮调控措施来提高最大干物质积累速率,然后再考虑协调最大干物质积累速率达到峰值的时间与快增期结束时间的矛盾,以使更早达到最大干物质积累速率,更晚结束快增期。【结论】Richards模型可以较为准确的模拟向日葵地上部干物质积累的动态过程,为作物在灌溉条件下的动态生长模拟提供理论依据,过量施氮会使干物质积累快增期的时间缩短,灌水会提高干物质的积累速率。

入渗Richards方程Laplace变换步骤中原函数敛散性的讨论

传统求解非线性Richards方程的Laplace线性化方案中,未考虑原函数θ(z,t)的敛散性,均默认原函数收敛或发散程度较小,这在一般情况下是可行的,但在极端理论条件下,例如原函数不收敛或发散速度较快时,往往会引起较大计算误差。针对这种情况,本文建议在变换前,先通过初步试验,确定入渗曲线形态,进而判断原函数敛散性,通过增加该步骤以确保计算的数学物理意义。文中通过算例,证明了多项式曲线、幂函数曲线满足Laplace变换条件,幂指数函数不满足变换条件,并通过一个实际反例验证了这一结论。本文所讨论内容,可作为非饱和土力学理论的一个补充。

基于Richards方程的杉木树高生长模型

利用Richards生长方程构建杉木Cunninghamia lanceolata树高生长模型。以福建省三明市将乐县国有林场杉木人工林为研究对象,基于15块杉木人工林标准地野外调查数据,在分析林分相对胸径(dR)和相对树高(hR)规律的基础上,拟合了胸径-树高曲线、胸径-株数累积(%)曲线以及树高-株数累积(%)曲线。根据林分结构现状,应用SPSS 20统计软件模拟了杉木树高生长模型。结果表明:在95%置信区间内,模型的相关指数达到了0.993,求得参数A=28.606,B=1.094,k=0.031,m=-0.466,且各参数的估计值符合杉木的生长规律。此模型大大提高了林木树高因子的模拟精度,并为实现森林资源的优化配置提供基础数据。

Richards方程在描述包膜控释肥料氮素释放特征中的运用

【目的】筛选适合于描述控释肥料氮素释放特征的数学模型,为以数学模型预测预报控释肥料供肥特征提供理论依据。【方法】运用Richards,Logistic和Bertalanffy方程拟合在(25±0.5)℃恒温条件下包膜控释肥料在静态水中的氮素累积释放曲线。【结果】结果表明Richards函数能较好地拟合不同形状的氮素养分累积释放曲线,其拟合度优于通用的Bertalanffy和Logistic方程。3种方程中,Richards方程的特征参数更能精确地描述包膜控释肥料氮素释放特征,能反映出氮素养分最大释放速率出现的时间、累积释放曲线的形状等。【结论】Richards方程可用于拟合S型、抛物线型和双抛物线型3种类型的养分释放曲线;增加包膜厚度能降低控释肥料氮素养分在水中前期的溶出率,同时推迟最大养分释放速率出现的时间。

非饱和渗流Richards方程数值求解的欠松弛方法

非饱和土渗流理论是岩土工程问题的基础理论,在土石坝渗流、污染物传输、冻土渗流相变和边坡稳定分析等领域有着广泛的应用。非饱和土渗流Richards方程的数值求解过程中,某些参数如水力传导系数计算不当可能引起非线性方法,如Picard方法或Newton方法的迭代收敛震荡,从而导致非线性迭代方法收敛缓慢和精度降低。为了消除或降低迭代收敛震荡对求解精度和计算性能的影响,目前主要采用欠松弛方法。通过一维入渗算例和二维非均质土坝渗流算例演示已有欠松弛方法的局限性,进而提出新的短项混合欠松弛法,并对其实用性和可靠性进行验证。

Richards钉手术治疗股骨粗隆间骨折

目的 报告在不使用或有限使用 C臂 X线监视下应用 Richards钉内固定治疗股骨粗隆间骨折的经验与教训 ,并对本方法的治疗结果进行评估。方法 3 0例股骨粗隆间骨折均采用“指触定位”法行 Richards钉内固定手术。对不稳定型骨折应用“螺钉去压”等方法加强固定牢度。结果 稳定型骨折负重时间为术后 1周 ,不稳定型骨折为术后 3周。随访 5～ 2 8月 ,平均愈合时间 1 0周。关节功能优良 2 7例 ( 90 %)。结论 该方法具有操作方便、复位准确、固定可靠、X线伤害小、允许早期负重、功能恢复快、并发症少等优点。手术操作中应强调骨折复位的重要性和避免使用电动绞刀扩孔。

采动区地表动态沉降预测的Richards模型

针对Knothe时间函数在采动区地表动态沉降预测中存在着较大偏差的问题,提出了地表动态沉降预测的Richards模型。基于开采过程中的地表沉降变形规律,给出了能够反映地表沉降全过程的理想时间函数模型所具有的基本特征,引入Richards生长曲线模型,分析了模型参数与地质采矿条件之间的定性、定量关系,并探讨了模型的适用范围,指出地表发生连续的、渐变的沉降变形时,模型预测效果较好。实例分析表明,Richards模型符合理想时间函数模型的要求,可较好地模拟采动区地表动态沉降过程,能够计算出地表移动持续时间和地表点在某一时刻的下沉值、下沉速度、加速度等动态参数,且模型的可塑性较强,具有较广泛的适用性。

生物生长的Richards模型

生物的生长过程若用图形来描述将是一条S曲线，随生物物种、生态环境等因素不同，这一曲线是多样性变化．Richards生长方程当其参数m在数轴上滑动取值时，不仅包含了Mitscherlich，Brody，Bertalanffy，Gompertz，Logistic等生长方程，而且包含了它们的中间过渡类型和更为广义的形状，因而对众多生物物种的多样性生长过程，在细胞、器官、个体与群体等不同层次上具有广泛的适用性．本文中以变形虫、水稻、新疆乌伦古河鲈鱼、福建黄牛与海南坡鹿的Richards生长模型，图示了它的可塑性．

基于Richards方程的水稻强、弱势籽粒灌浆特征对外源植物生长调节剂的调控响应

[目的]本文旨在通过Richards方程分析水稻强、弱势粒的灌浆参数对不同外源植物生长调节剂(PGR)处理的响应,为外源PGR在调控籽粒灌浆,特别是弱势粒灌浆提供理论指导。[方法]以‘南粳9108’为研究材料,在齐穗期喷施脱落酸(ABA)和乙烯利(ETH),以清水为对照。利用Richards方程对强、弱势粒进行灌浆拟合,并通过灰色系统关联度分析、通径分析等方法对强、弱势粒灌浆参数进行深入分析,研究外源PGR对其的调控作用。[结果]采用Richards方程能较好拟合出‘南粳9108’的强、弱势粒灌浆过程。在外源PGR处理下,强势粒的灌浆起始势(R_(0))、渐增期灌浆速率(V_(1))、快增期灌浆速率(V_(2))和持续时间(T_(2))与粒重提升紧密相关,而弱势粒则以快增期灌浆速率(V_(2))与粒重的增加最密切。ABA处理能有效提高强势粒的干物质积累和籽粒灌浆速率;而ETH处理对弱势粒的灌浆和干物质积累有促进作用。进一步分析显示,ABA主要通过提高强势粒的灌浆起始势和渐增期灌浆速率来促进籽粒的灌浆和充实度,ETH则通过提高最大灌浆速率以及平均灌浆速率,特别是快增期灌浆速率来增加弱势粒的粒重。[结论]‘南粳9108’为强、弱势粒异步灌浆型品种。ABA处理有利于强势粒的干物质积累和籽粒灌浆,而ETH则在弱势粒的籽粒灌浆和干物质积累上有显著促进作用。

Richards函数在桉树无性系林分生长预测上的应用研究

通过设置4种不同的造林密度试验来研究密度对桉树无性系林分生长的影响,并以Richards生长函数为模型拟合了不同造林密度条件下桉树无性系林分生长模拟预测模型。结果表明,桉树无性系林分的生长规律呈现“s”型曲线,用Richards模型拟合其胸径、树高、材积及蓄积量的生长精度很高,相关指数均在0. 996以上,利用所建生长模型可以对桉树无性系林分的生长动态进行预测,为桉树人工林的合理经营提供科学依据。

Richards模型的推广研究

在单种群生长模型的基础上提出了多种群下的Richards模型,并对相关的参数给出了明确的生物学意义,认为该模型有效地包括了种群的竞争关系,偏利与偏害关系,共生与互惠关系等。同时,对两种群下的情况进行了稳定性分析,结果表明,两种群下的相互作用方程是该模型的一个特例,表明多种群下的Richards模型在一定程度上拓展了Richards模型的应用空间。最后对模型进行了一部分定性的讨论。

基于改进积分型Richards方程的区域地下水饱和-非饱和水流耦合模型

非饱和带水力参数强烈的非线性使得其数值模拟要求有较小的时间步长和空间网格,且模拟效率会受到边界条件的强烈影响,因此采用传统方法模拟区域饱和-非饱和地下水运动的成本非常高。针对该问题,将基于改进积分型Richards方程的1维非饱和水流模型同3维地下水模型相结合,建立耦合模型。非饱和带以含水量为变量,通过分离压力和水力参数变化对含水量空间变化的影响,提出了改进的积分型Richards方程模型,将该模型扩展于非均质土壤;应用控制体积有限元法建立3维地下水模型;通过2个模型的共有节点建立耦合。运用该耦合模型模拟了不同条件下的地下水流运动,并与软件Hydrus的计算结果进行了对比,两者间具有很好的一致性。本模型充分利用了积分型Richards方程的优势,可以更高效地模拟包含大气边界的区域地下水运动问题。

软土路基沉降预测Richards模型方法

在分析路基沉降规律和Richards曲线特征的基础上,针对常用的Gompertz、Von Bertalanffy和Logistic3种沉降预测模型的不足,基于Richards曲线的数学特征,提出将Richards模型应用于路基的沉降预测。以常用的Gompertz、VonBertalanffy和Logistic3种沉降预测模型和Richards模型进行了对比分析;并基于重复二元回归法提出了适用于路基沉降预测的四参数Richards模型。结果表明,Logistic模型、Gompertz模型和Von Bertalanffy模型为Richards模型的特例,由工程实例的预测分析证明了该模型能更好地适应实际情况的变化,适用范围更广,且预测精度更高。

基于粒子群优化算法的Richards模型参数估计和算法有效性

针对Richards模型参数估计较为困难的实际问题,提出将Richards模型的参数估计问题转化为一个多维无约束函数优化问题。结合谷氨酸菌体的实际生长浓度数据,在Matlab 2012b环境中,利用粒子群优化(PSO)算法建立适应度函数,在最小线性二乘意义下估计Richards模型中的4个参数,并建立了拟合的生长曲线和最优值变化曲线。为进一步验证算法有效性,将PSO算法与该模型传统参数估计法中的四点法和遗传算法(GA)进行了比较,以相关指数和剩余标准差作为评价指标。结果表明,PSO算法对Richards模型的拟合效果良好,对模型的参数估计有着很好的适用性。

基于Richards变换与Kuroda规则的微带低通滤波器的设计仿真

首先分析基于Richards变换与Kuroda规则的微带低通滤波器的结构和设计原理,然后以一个5阶契比雪夫低通滤波器为例,给出基于Angilent ADS2005软件仿真平台的设计步骤,通过调用ADS软件仿真平台提供的宏函数进行设计,避免冗长繁杂的计算过程,大大缩短滤波器设计周期;并采用分形技术对滤波器结构进行优化,获得满意的滤波器性能.

基于Richards函数的泡桐无性系年生长节律

采用Richards 函数法对19 个泡桐无性系的10 项重要生长指标的年动态进行模拟,以优良主栽泡桐品种毛白33 为对照,研究了其年生长节律.结果表明,19 个无性系年生长过程均可用Richards 函数曲线进行描述,不同无性系各生长参数与ck 相比,参试的无性系苗高速生期开始时间较晚,但持续生长时间较长,参试无性系一年生苗高在375.06 - 478.10 cm,与ck 差异不显著;地径速生期表现出与苗高相似的生长节律,但生长量较低,其中除无性系1、2、11、16、18 和19 外都比ck 要低;聚类分析表明,参试材料3、4、11、12、16 和18 号无性系的生长特性与ck 接近,而1 和2 号无性系苗期生长速度显著高于ck,适合参加多点区域试验.