基于Stacking集成学习模型的苹果树逐日蒸散量模拟研究

为准确模拟苹果树逐日蒸散量,以支持向量机(SVM)、多层感知机(MLP)、随机森林(RF)和梯度提升决策树(GBDT)为初级学习器,以多元线性回归(MLR)为次级学习器,基于Stacking策略建立集成学习模型(LSM),将LSM模型的模拟精度与MLR、SVM、MLP、RF、GBDT模型的模拟精度进行对比。结果表明,影响苹果树蒸散量的主要因子为日平均太阳辐射、相对湿度、风速、温度和日序数,最大互信息值分别为0.97、0.72、0.63、0.62、0.60,表层土壤温度及土壤含水率对蒸散量的影响较小。相比于MLR、SVM、MLP、RF、GBDT模型,LSM模型的模拟精度最高,MLR模型的模拟精度最低;使用日平均太阳辐射、相对湿度、风速、温度及日序数5个特征参数在准确模拟苹果树蒸散量的同时,还能降低特征的获取成本。研究结果可为苹果树逐日蒸散量的精准模拟提供有效方法。

基于不同评价方法的番茄生长综合评价研究

为了探明不同评价方法对水分-沸石耦合调控策略下交替膜下滴灌番茄生长综合评价结果的影响。选取主成分分析法、熵值法和优化层次分析法对不同处理下番茄株高Kh、茎粗Kt、根体积Rv、净光合速率Pn、叶面积指数Lai、维生素C含量VC、可溶性固形物含量SS、产量Yield和水分利用效率WUE共九项指标进行了综合评价,计算得出各处理的综合评价得分。运用主成分分析法提取出生长品质因子和水分效率因子两个主成分,方差贡献率分别为74.420%和17.023%。基于主成分分析法的各处理综合评价得分排序为:Z_(6)W_(100)>Z_(9)W_(100)>Z_(0)W_(100)>Z_(3)W_(100)>Z_(6)W_(75)>Z_(9)W_(75)>Z_(3)W_(75)>Z_(0)W_(75)>Z_(6)W_(50)>Z_(9)W_(50)>Z_(3)W_(50)>Z_(0)W_(50)。运用熵值法得到各指标权重最大的三个依次为WUE、Kh和Yield。基于熵值法的各处理综合评价得分排序为:Z_(6)W_(100)>Z_(6)W_(75)>Z_(3)W_(100)>Z_(9)W_(75)>Z_(9)W_(100)>Z_(6)W_(50)>Z_(3)W_(75)>Z_(9)W_(50)>Z_(0)W_(100)>Z_(3)W_(50)>Z_(0)W_(75)>Z_(0)W_(50)。运用优化层次分析法得到各指标权重最大的3个依次为Yield、WUE和Rv。基于优化层次分析法的各处理综合评价得分由大到小依次为:Z_(6)W_(100)>Z_(6)W_(75)>Z_(3)W_(100)>Z_(9)W_(100)>Z_(9)W_(75)>Z_(6)W_(50)>Z_(3)W_(75)>Z_(0)W_(100)>Z_(9)W_(50)>Z_(3)W_(50)>Z_(0)W_(75)>Z_(0)W_(50)。研究中主成分分析法能反映出每个指标对研究目标的整体影响,但其在数据降维时会有信息丢失的问题。熵值法能较全面的反映每个指标对研究目标的影响和作用,但其在权重赋值过程中会使一些重要程度较高但离散程度较小的指标被赋予较低权重。而优化层次分析法能够兼顾评价指标的重要性和差异性,克服了其他两种方法的不足,为最佳综合评价方法。基于不同评价方法的综合排序得分结果各异,但均表现Z_(6)W_(100)处理为交替膜下滴灌番茄优质高产最优调控策略,Z_(0)W_(50)处理为最劣的调控策略。

基于熵值—TOPSIS—灰色关联度模型的青椒微润灌适宜技术参数研究

为了探明微润灌溉青椒最适宜的技术参数,采用熵值—TOPSIS—灰色关联度模型对青椒生长发育的各项指标进行了综合评价。进行了管带埋深为10 cm(D10)、15 cm(D15)、20 cm(D20)和压力水头为100 cm(H100)、150 cm(H150)、200 cm(H200)条件下的微润灌青椒生长试验。结果表明:不同管带埋深处理后的青椒各项单指标均表现为D20>D15>D10。不同压力水头处理后的株高、茎粗及产量表现为H150>H200>H100,株高生长速率和茎粗生长速率表现为H200>H150>H100,灌溉水生产率表现为H100>H150>H200。选择的指标不同,得出的最佳微润灌溉技术参数也不相同。采用熵值—TOPSIS—灰色关联度模型分析微润灌对青椒生长影响得出:当压力水头一定时,综合贴近度随着管带埋深的增大而升高;当管带埋深一定时,综合贴近度会随着压力水头的增大先升高后降低。青椒微润灌最适宜的技术参数为:压力水头为150 cm,管带埋深为20 cm。

基于分层水量平衡模型的蓄水坑灌果园土壤水分动态模拟

为模拟蓄水坑灌果园土壤水分动态,实现土壤水分动态预测,基于土壤的水量平衡原理,在现有分层水量平衡模型的基础上引入局部灌溉系数ξ,对蓄水坑所在的0~70 cm土层的下渗水量进行了修正,建立了蓄水坑灌条件下0~200cm土层的分层水量平衡模型。于2015年4-10月,在山西省晋中市太谷县农业科学院果树研究所进行两个水分处理(处理一灌水上下限为田间持水量的50%~80%、处理二灌水上下限为田间持水量的60%~90%)蓄水坑灌果园水分动态监测试验。采用处理一的数据率定了模型的局部灌溉系数ξ,得到ξ的率定值为0.8,采用处理二的数据对率定后的模型进行验证,验证得到的模型均方根误差最大值为0.0074cm^(3)/cm^(3)、平均相对误差最大值为2.80%、平均绝对误差最大值为0.0064 cm^(3)/cm^(3),说明模型具有较高的模拟精度,分层水量平衡模型可以用于蓄水坑灌果园土壤水分动态模拟。两个水分处理的水分动态模拟结果显示,由于蒸发、水分下渗、根系吸水等耗水因素,随着时间的推移各层土壤含水率呈下降趋势,当有灌溉和降雨时呈上升趋势,整体来看土壤含水率在一定范围内不断波动;灌溉和降雨之后从浅到深各土层土壤含水率的增加幅度呈现了不同的趋势,灌溉之后各土层土壤含水率的增加幅度随深度先增大后减小,降雨之后各土层土壤含水率的增加幅度随深度逐渐减小;相较于中层和下层,上层土壤含水率的波动范围更大且该层土壤的平均含水率更低;处理二各层土壤的平均含水率均高于处理一。

根区灌溉下不同灌水上下限对极端干旱区葡萄生长及产量的影响

为探明极端干旱区新型根区灌溉方式下不同灌水上下限对土壤水分分布规律、葡萄生长动态、产量和灌溉水利用效率的影响,采用新型根区灌溉方式(RI),以地面沟灌(FI)作为对照,分别设置3个灌水上下限(W1:田间持水率50%~80%、W2:田间持水率60%~90%、W3:田间持水率70%~100%)展开研究。结果表明:与沟灌相比,水平方向上根区灌溉处理沟垄两侧水分分布更均匀;垂直方向上根区灌溉处理40~80 cm土层土壤平均含水率比沟灌处理提高了2.98%~6.76%,促进了灌溉水向中深层入渗;同一灌溉方式下,土壤含水率随着灌水上下限的提高而增大。灌溉方式、灌水上下限及其交互作用对葡萄新梢、果实生长的影响达到了极显著水平(P<0.01),RIW2处理灌水量较FIW3处理降低了30.08%,新梢长度减小了20.32%,单果重增加了22.90%,增产8.21%。根区灌溉处理中产量与水分利用效率大小均表现为RIW2>RIW3>RIW1;根区灌溉方式相较于沟灌,灌溉水利用效率提高27.40%~42.64%,节水增产效果显著。综合考虑葡萄生长、产量、灌溉水利用效率等,试验条件下根区灌溉方式下灌水上下限为60%~90%田间持水率最优,可为极端干旱区葡萄产业制定科学灌溉方案提供理论与技术依据。

基于多因素协同作用的沿河公路护岸冲刷深度分析与计算

确定河道中河流最大冲刷深度,是决定沿河公路路基埋深的基础,对保障沿河公路安全有重要意义。为建立简便的冲刷深度计算公式,在室内进行了不同弯道角度、流量下的河流冲刷模型试验。结果表明,在直道段顺水流方向冲刷深度变化幅度不明显,随着流量的增大,直道段各断面冲刷深度随之增大;在弯道段,顺水流方向冲刷深度呈现先增大后减小的趋势,同时在进入弯道后,受弯道环流的影响,两岸的冲刷深度差逐渐增大,在部分工况下甚至出现了凹岸冲刷严重而凸岸淤积的现象;河流最大冲刷出现的位置在弯道出口下游处,随着弯道角度与流量的增加,逐渐向弯道出口处迁移。河流最大冲刷深度与流量和弯道角度存在线性关系,与相对流速和水深存在幂函数关系。在此基础上,综合考虑水深、相对流速和弯道角度耦合作用,建立了适用于河道直段与弯段的河流最大冲刷深度计算公式,可用于河道直段与弯段最大冲刷深度的计算。

不同水肥管理模式对糯玉米叶片抗氧化酶及产量的影响

为了探讨全膜双垄沟播条件下糯玉米叶片过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)积累量、产量及水分利用率对不同水肥措施的响应,选择适宜糯玉米生长的最适宜水肥管理措施。设置2个灌水水平:I_(0)(控制4个时期土壤水分含量于适宜水平,具体为播种期、苗期至拔节前期、拔节后期至孕穗期及孕穗期至开花期分别为田间持水量的75%~85%、65%~75%、70%~80%及70%~80%)、I_(1)(控制2个时期土壤水分含量于适宜水平,具体为播种期、拔节后期至孕穗期均为田间持水量的75%~85%)及3个施肥水平:F_(0)(氮磷钾肥均基施)、F_(1)(氮钾肥基施加追施,基施、拔节期和大喇叭口追施比例为3∶3∶4,P肥全部基施)和F_(2)(氮钾肥基施加追施,基施、大喇叭口追施比例为3∶7,磷肥全部基施)进行研究。结果表明:不同水肥条件下叶片SOD、CAT变化趋势均为先增大至孕穗期后减小,POD、MDA全生育期逐步增加,I_(0)水平不同施肥处理间叶片MDA各生育期差异均不显著,SOD、POD、CAT对水肥敏感程度为POD>SOD>CAT,各处理糯玉米穗长、穗粗、行数及粒数均无显著差异,F_(1)I_(0)、F_(2)I_(0)可以显著增加糯玉米百粒干重,籽粒产量F_(1)、F_(2)高于F_(0),I_(0)高于I_(1),最高增产10.9%,因此在全膜双垄沟播条件下,F_(2)I_(1)为本年型最优水肥措施。

基于人工蜂群径向基神经网络预测参考作物需水量

为了能够根据有限的气象数据较为准确的模拟蓄水坑灌苹果园的日参考作物需水量,以山西省农业科学院果树所蓄水坑灌试验基地的逐日气象资料为输入项,以日参考需水量为输出项,在径向基神经网络的基础上构建了基于人工蜂群算法的径向基神经网络模型,以预测蓄水坑灌苹果园的日参考作物需水量,以FAO-56 Penman-Monteith(FAO56-PM)公式的计算结果为标准分析预测模型的适用性。结果表明:经人工蜂群算法优化后的径向基神经网络预测模型的模拟结果与标准方法FAO56-PM公式的计算结果更为接近,更适合于预测山西省农业科学院果树所蓄水坑灌苹果园日参考作物需水量。

蓄水坑灌下苹果光合速率对施氮量的响应及光合影响通径分析

为了探究蓄水坑灌苹果园的合理施肥量,同时为蓄水坑灌条件下苹果树光合模型影响因子的选取提供依据,并为蓄水坑灌下果园水肥高效管理提供参考。设置4个施氮水平,分别为0、150、300和600 kg/hm^2,通过原位试验测试不同施氮水平下,苹果光合速率、气孔导度、叶绿素a、叶绿素b含量及气象参数,并采用相关分析和通径分析对数据进行分析并建立基于关键因素的回归预测方程。结果表明:①蓄水坑灌下叶片光合速率及气孔导度受施氮量影响明显,且均表现为单峰形式,峰值于施氮量300 kg/hm^2时出现。②蓄水坑灌条件下气孔导度、叶绿素a、叶绿素b、施肥量、太阳辐射强度及相对湿度与苹果叶片光合速率为极显著相关,气温与叶片光合速率相关性相对较低。③施肥量与苹果树光合速率、气孔导度、叶绿素a及叶绿素b均为极显著相关;其主要通过影响叶绿素b和气孔导度间接影响叶片光合速率,其间接通径系数分别为0.575和0.547。④蓄水坑灌下,关键因素为气孔导度、叶绿素a和叶绿素b。同时,基于关键因素的光合速率回归方程的预测精度较高。

蓄水坑灌下施肥管理方式对土壤矿质氮分布及苹果产量的影响

为了探究蓄水坑灌下不同施肥管理方式下土壤矿质氮及肥料氮素的分布规律,并为苹果园氮肥管理方式的优选提供参考,本试验设置4个处理,包括两个施氮量水平(300;600 kg/hm^2),两个施肥次数(单次施肥;两次施肥)以及两种灌溉方式(地面灌溉;蓄水坑灌)。通过苹果园原位试验,检测不同土层中氨氮和硝氮的含量,同时利用15N同位素示踪技术,检测不同土层中的肥料氮素的丰度,分析土壤中肥料氮素的分布规律,以及不同灌溉施肥管理方式下,苹果产量的响应。结果表明:①蓄水坑灌条件下,施肥量的增加明显提高0~60 cm土层氨氮含量和80~160 cm土层硝氮含量;而分次施用可以有效减少氨氮的大量累积,同时也可以在一定程度上增加硝氮含量。土壤氨氮和硝氮均主要集中于土壤中层,分别占比52.87和56.06。蓄水坑灌法促进土壤矿质氮集中于苹果根系吸收层。②地面灌溉条件下,肥料氮素主要集中于0~60 cm土层中。蓄水坑灌处理中,肥料氮素明显向下扩散,0~100 cm土壤中肥料氮素占比95.75。蓄水坑灌可以有效促使肥料氮素扩散至中层土壤,并显著减少0~40 cm浅层土壤肥料氮素累积。③相较于地面灌溉,蓄水坑灌可以有效提高产量,约13.7。同时,可以提高可溶性固形物含量,约29.8。因此,在试验条件下,最优施肥管理方式为中施氮量(300 kg/hm^2)同时采用两次施肥的管理方式。

工程教育认证背景下《工程水文学》教学改革研究

基于工程教育认证理念的基础上,分析了《工程水文学》课程教学现状及存在的主要问题,从课堂教学手段、考核方式、评价机制等方面提出该课程的教学改革方法,以达到促进教学质量的目的。

对法律教育“协同培养”模式的思考

法律硕士"协同培养"模式由若干子系统构成,要求学校有效掌控校外导师资源,制定合理的激励措施,将协同观念融入规章制度和教学活动,校内外导师分工协作,构建校外导师的权利体系,让校外导师真正参与到法律硕士培养中,实现法律硕士研究生培养高层次、复合型、实践性法律职业人才的目标。

基于MATLAB App Designer的非饱和土壤入渗数值仿真实验研究

土壤入渗是自然界水分转化的主要过程。文中在分析现有土壤入渗实验教学的不足的基础上,采用数值仿真的方法,建立了非饱和土壤入渗模型,采用MATLAB App Designer开发了非饱和土壤仿真软件。实现了不同条件下土壤入渗过程数值仿真,可有效补充室内试验的不足,使学生全面理解非饱和土壤入渗过程。

滴灌灌施磷钾肥对矮砧苹果树生理生长和产量的影响

研究不同滴灌施肥方案对矮砧苹果树生理生长和产量的影响,为果园科学灌溉施肥管理提供理论依据。试验设置5个滴灌施肥水平:低磷中钾(P1K2)、中磷中钾(P2K2)、高磷中钾(P3K2)、低钾中磷(K1P2)和高钾中磷(K3P2),对照组地面灌溉(CK)的施肥水平为中磷中钾(CK-P2K2)。结果表明:不同灌溉方式和施肥水平对矮砧苹果树的新梢、树干直径、叶水势和产量均具有不同程度的影响。其中滴灌P2K2施肥水平可有效促进矮砧苹果树树干直径和新梢的生长,相比其他处理可显著增加果树树干直径和新梢的累积增长量;滴灌K3P2和P2K2施肥水平可显著提高矮砧苹果树的产量。相比地面灌溉,滴灌施肥可以有效促进矮砧苹果树的生长发育,实现增产。

基于Logistic模型的番茄生长特性研究

为探究不同水分(W)-沸石量(Z)-埋深(H)条件下番茄生长特性,采用Logistic模型对番茄生长动态过程进行模拟和效果评价,并揭示了各因素对番茄物候期参数和生长参数的影响。结果表明:不同处理下番茄S型生长过程可划分为渐增期、线性生长期和缓增期3个阶段,宜采用Logistic模型进行量化描述。增加土壤水分或减小埋深能够提前番茄线性生长终点t-2以及缩短线性生长期LGD,同时促进番茄最大线性生长速率MGR,平均线性生长速率LGR和线性生长量TLG。增加水分或减小埋深对t-1影响表现为先促进后抑制。沸石量增加对t-2、LGD和TLG影响表现为先促进后抑制,对t-1、MGR和LGR影响表现为先抑制后促进。三因素对t-1影响表现为Z>W>H,对t-2、LGD、MGR、LGR和TLG影响表现为W>H>Z。适宜番茄生长的最优处理组合为:水分70~90田间持水量、沸石量6 t/hm^2、埋深15 cm。

滴灌条件下不同磷钾肥配比对苹果品质的影响及综合评价

为了探求滴灌条件下不同磷钾肥配比对苹果品质的影响和寻求优质苹果适宜的磷钾肥施肥方案,通过田间试验,对不同磷钾肥配比苹果品质指标进行测定分析。试验共设置5个滴灌处理:低磷中钾(P1K2)、中磷中钾(P2K2)、高磷中钾(P3K2)、中磷低钾(P2K1)、中磷高钾(P2K3),以及地面灌溉对照组CK:中磷中钾(P2K2)。结果表明:各处理中,P2K3处理苹果的单果重及可溶性固形物含量值最大,酸度值最小;P2K2处理苹果的果形指数及果肉硬度值最大;滴灌施肥比传统的地面灌溉更有利于苹果树果实的生长发育,可明显提高苹果单果重、果形指数、果肉硬度、可溶性固形物、酸度等品质指标;对各处理的品质指标进行主成分分析,综合考虑施肥量以及经济效益分析认为滴灌条件下,P2K2处理(P2:70 kg/hm^2、K2:100 kg/hm^2)的磷钾肥配比最有利于提高苹果树的果实品质。

不同残膜量对番茄生长发育和产量的影响

通过田间试验,研究不同残膜量对番茄生长的影响,为合理使用地膜和推进残膜污染防控技术提供依据。试验设置了4个不同残膜量水平(0、200、400、600 kg/hm2)对应CK、T1、T2、T3处理,测定番茄全生育期的土壤水分、株高茎粗、生物量和产量。结果表明,残膜阻碍水分的运移,0~20 cm的土壤含水率随残膜增多先增加后减少,20~50 cm含水率逐渐下降。番茄苗期株高茎粗表现为T1>CK>T2>T3,开花坐果期处理CK、T1、T2的株高茎粗全都大于处理T3。茎叶干重、20~50 cm根系干重先升后降,最大值为T1,0~20 cm土壤中的根系因受到残膜的刺激作用根重逐渐提高,并且残膜对番茄生育前期生物量的影响大于生育后期。CK产量显著高于T2、T3处理4.80和13.63。由此可见,残膜过多会明显影响番茄的生长发育和产量,不利于农业的健康发展。

蓄水坑灌下追肥时期对果园土壤氨挥发的影响

为探讨蓄水坑灌下不同追肥时期土壤氨挥发规律以及影响氨挥发的因素,2018年4-9月在田间进行试验研究。共设置4个处理:花后期追肥(T1)、果实膨大期追肥(T2)、花后期和果实膨大期平均追施(T3)、对照不追肥处理(T4)。试验分析了追肥后土壤氨挥发速率与表层土壤铵态氮、pH和温度的相关性。结果表明:追肥显著增加土壤氨挥发速率和累积量,蓄水坑灌条件下果园土壤氨挥发损失率为0.80%~1.45%;不同处理之间氨挥发损失率大小关系表现为:T1>T2>T3。土壤氨挥发速率与表层土壤铵态氮和土壤pH显著或极显著正相关,与土壤温度相关性在花后期不显著,在果实膨大期显著正相关,降雨对土壤氨挥发也有一定的影响。综上,T3处理氨挥发损失最少,因此在蓄水坑灌条件下减少单次追肥量、分次追肥能降低果园土壤氨挥发损失。

蓄水坑灌不同灌水上下限对苹果树叶片蒸腾日变化的影响

在田间试验条件下,以10a生矮化型红富士长富二号苹果树为材料,对不同灌水上下限条件(蓄水坑灌处理T1:田间持水量的80%与60%、T2:田间持水量的90%与70%、T3:田间持水量的100%与80%;地面灌溉对照处理CK:田间持水量的80%与60%)叶片蒸腾及其影响因素的日变化进行研究,并分析叶片水分利用效率对不同灌水上下限的响应。结果表明:不同处理苹果树叶片蒸腾速率日变化特征基本一致,均为单峰曲线且峰值都出现在13∶00,日平均叶片蒸腾速率大小排序为T3>T2>CK>T1;叶片蒸腾速率主要受土壤含水率、气孔导度、胞间CO2浓度、大气温度、叶面温度的影响。叶片水分利用效率日变化呈先降低后升高的趋势,日平均叶片水分利用效率大小排序为T1>T2>T3>CK,且T1与T2、T3、CK都有显著性差异。综合对比知,T1的节水效果最显著。

膜下滴灌条件下不同水氮供应对大棚番茄品质的影响

为揭示膜下滴灌水氮耦合效应对大棚番茄品质的影响和寻求优质番茄生产的最佳水氮耦合模式,通过膜下滴灌试验,对不同水氮处理下番茄的品质指标进行测定分析。试验设计4个灌水处理和3个施氮处理,灌水处理为苗期较充分灌水减少50%灌水量(W1)、苗期与开花期较充分灌水减少50%灌水量(W2)、全生育期较充分灌水减少50%灌水量(W3)、全生育期充分灌水(W4);施氮处理为200 kg/hm^2(N1)、300 kg/hm^2(N2)、400 kg/hm^2(N3)。结果表明,苗期和开花期减少灌水量能够提高番茄可溶性糖、VC与硝酸盐含量,降低有机酸的含量;增加施氮量和减少灌水量会使硝酸盐含量升高。灌水处理、施氮处理和水氮耦合对番茄可溶性糖、有机酸、VC、硝酸盐含量的影响均达到极显著水平;灌水处理对番茄红素的影响显著,施氮量和水氮耦合效应对番茄红素的影响不显著,并通过主成分分析,对番茄各项品质指标进行综合分析,得到综合评价得分最高的水氮耦合为W2N3。