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基于GA-CNN的农业旱灾恢复力及影响因素
1
作者 刘东 姜宸一 +1 位作者 张亮亮 李佳民 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期672-683,共12页
为提高区域农业旱灾恢复力测度精度,构建基于遗传算法优化的卷积神经网络(convolutional neural networks optimized by genetic algorithm,GA-CNN)模型。以讷河市为研究区域,根据当地农业经济发展规律与水资源空间分布状况,选取11个农... 为提高区域农业旱灾恢复力测度精度,构建基于遗传算法优化的卷积神经网络(convolutional neural networks optimized by genetic algorithm,GA-CNN)模型。以讷河市为研究区域,根据当地农业经济发展规律与水资源空间分布状况,选取11个农业旱灾恢复力表征指标,基于构建的GA-CNN模型精确测度研究区2010-2021年的旱灾恢复力,并采用熵值法对恢复力时间演变的关键驱动力进行解析。结果表明:研究时段内,讷河市农业旱灾恢复力在时间尺度上呈现先上升后下降再波动起伏的演变态势;森林覆盖率、单位面积粮食产量、人均水资源量等是影响研究区农业旱灾恢复力时程变化的主要驱动因子;研究构建的GA-CNN模型与传统CNN模型及SVM模型相比,平均绝对误差EMA分别降低了23.51%和32.36%,均方根误差ERMS分别降低了14.42%和25.32%,拟合优度R2分别增长了0.08%和1.08%,说明GA-CNN模型在拟合性、适配性、稳定性、可靠性以及评估精度等方面更具优势。研究成果可为区域农业旱灾恢复力测度提供一种更为可靠的新模型,也可为区域农业防旱减灾、应急管理等提供科学指导。 展开更多
关键词 农业旱灾恢复力 遗传算法 卷积神经网络 熵值法 影响因素
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寒区农业流域综合干旱指数构建及其适用性分析 被引量：3
2
作者 邢贞相 李根 +4 位作者 付强 王嘉麒 段维义 王红利 刘昊奇 《水资源保护》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期42-51,78,共11页
以挠力河流域为寒区农业流域典型区,构建融合多源信息的综合干旱指数用于寒区农业流域干旱特征的评估,并分析其适用性。基于构建的SWAT模型模拟挠力河流域水文气象要素,计算单一的标准化降水蒸散发指数(SPEI)、标准化土壤湿度指数(SSI)... 以挠力河流域为寒区农业流域典型区,构建融合多源信息的综合干旱指数用于寒区农业流域干旱特征的评估,并分析其适用性。基于构建的SWAT模型模拟挠力河流域水文气象要素,计算单一的标准化降水蒸散发指数(SPEI)、标准化土壤湿度指数(SSI)和标准化径流指数(SRI),运用主成分分析法和熵权法分别对3种单一干旱指数赋权,通过最小偏差法计算最优组合权重,构建融合气象干旱、农业干旱和水文干旱信息的综合干旱指数(OCDI)。结果表明:OCDI的干旱事件监测结果与历史干旱事件吻合度较高,综合考虑多时间尺度下的OCDI对于挠力河流域干旱状况描述更为准确和全面;3种单一干旱指数监测的干旱程度空间分布差异明显,融合多源信息的OCDI能够从气象干旱、农业干旱和水文干旱多角度揭示挠力河流域综合干旱特征;OCDI与不同类型单一干旱指数均有较高的相关性,在挠力河流域上游对于干旱的综合表征能力更优且年尺度的OCDI综合表征能力优于季尺度和月尺度;OCDI能够较好地识别和区分该流域的综合干旱程度,随着OCDI所识别综合干旱程度的加重,流域实际受旱面积相应增大。 展开更多
关键词 SWAT模型 最优组合权重 综合干旱指数 寒区农业流域 挠力河流域
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黑土区坡耕地土壤侵蚀及水分利用效率对不同覆盖耕作模式的响应
3
作者 刘继龙 王志卓 +3 位作者 曹晓强 董泽 刘倩倩 曹冉 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第8期826-834,共9页
为揭示不同覆盖耕作模式对黑土区坡耕地土壤侵蚀防治及水分利用效率的影响机制,设置顺坡免耕碎秆均匀覆盖(SM)、顺坡免耕覆盖作物(SC)、横坡免耕碎秆均匀覆盖(CM)和传统耕作(CK)4种覆盖耕作模式,研究分析黑土区坡耕地土壤水分动态变化规... 为揭示不同覆盖耕作模式对黑土区坡耕地土壤侵蚀防治及水分利用效率的影响机制,设置顺坡免耕碎秆均匀覆盖(SM)、顺坡免耕覆盖作物(SC)、横坡免耕碎秆均匀覆盖(CM)和传统耕作(CK)4种覆盖耕作模式,研究分析黑土区坡耕地土壤水分动态变化规律,明确不同覆盖耕作模式的土壤侵蚀特征,分析不同覆盖耕作模式对水分利用效率的影响.结果表明:顺坡免耕碎秆均匀覆盖(SM)、顺坡免耕覆盖作物(SC)和横坡免耕碎秆均匀覆盖(CM)均能不同程度地增加土壤水分含量,防治土壤侵蚀和提高水分利用效率.SM处理、SC处理与CM处理较CK处理0~80 cm不同土层土壤含水率分别提高9.34%~18.20%,5.30%~11.54%和9.12%~19.84%;径流量、侵蚀量、降雨量和最大30 min雨强(I_(30))均与水分利用效率呈显著负相关性;SM处理、SC处理和CM处理的水分利用效率较CK处理均有提高,其增幅介于1.18%~10.76%.通过对比分析减流减蚀效果和水分利用效率,发现在防治土壤侵蚀,蓄水保墒及提高水分利用效率方面,横坡免耕碎秆均匀覆盖模式效果更好. 展开更多
关键词 土壤侵蚀 水分利用效率 覆盖措施 耕作方式 坡耕地
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黑土区玉米生理生长特性及产量对不同秸秆覆盖与施肥量的响应
4
作者 刘继龙 陈俊丰 +2 位作者 曹晓强 李济桢 吴耀宇 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期627-632,共6页
为揭示秸秆覆盖量与施肥量对东北黑土区玉米生理生长特性的影响机制,设置3种秸秆覆盖量(0.5,1.0和1.5倍)和3种施肥量(80%,100%和120%)的交互试验和常规施肥无覆盖对照处理CK共10种处理,研究分析不同秸秆覆盖量与施肥量下玉米叶片净光合... 为揭示秸秆覆盖量与施肥量对东北黑土区玉米生理生长特性的影响机制,设置3种秸秆覆盖量(0.5,1.0和1.5倍)和3种施肥量(80%,100%和120%)的交互试验和常规施肥无覆盖对照处理CK共10种处理,研究分析不同秸秆覆盖量与施肥量下玉米叶片净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO_(2)浓度Ci和叶绿素SPAD等光合特性指标及株高、产量及其构成要素等生长指标的变化规律,分析各处理生长指标与光合特性参数和产量之间的相关关系,并通过综合指数法优选出效果最优的秸秆覆盖与施肥模式.结果表明:秸秆覆盖和施肥均能提高叶片Pn,Gs和叶绿素SPAD,降低Ci,玉米功能叶片Pn和Gs均随生育时期先增加后减少,而Ci随生育时期先增加后降低;叶绿素整体变化趋势与Pn一致;各处理玉米产量随秸秆覆盖量增加先增加后减少,随施肥量增加而增加,除80%施肥量处理组外其他处理玉米产量较CK处理增加8.9%~21.7%;秸秆覆盖量为8000 kg/hm^(2),施肥量为336 kg/hm^(2)时对研究区域内玉米生长生理及增产效果最佳. 展开更多
关键词 东北黑土区 秸秆覆盖 施肥量 生长生理特性 综合指数法
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不同覆盖及耕作措施对黑土区坡耕地土壤养分时空变化特征及作物产量的影响
5
作者 刘继龙 董泽 +3 位作者 曹晓强 王志卓 刘倩倩 曹冉 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期189-198,共10页
为探究不同覆盖及耕作措施对黑土区坡耕地米-豆轮作农田土壤养分时空变化特征及作物产量的影响机制,于2022—2023年进行田间试验,设置顺坡碎秆均匀覆盖(SM),横坡碎秆均匀覆盖(CM)、顺坡覆盖作物(SC)和传统耕作(CK)4个处理,分析不同覆盖... 为探究不同覆盖及耕作措施对黑土区坡耕地米-豆轮作农田土壤养分时空变化特征及作物产量的影响机制,于2022—2023年进行田间试验,设置顺坡碎秆均匀覆盖(SM),横坡碎秆均匀覆盖(CM)、顺坡覆盖作物(SC)和传统耕作(CK)4个处理,分析不同覆盖及耕作措施下土壤养分含量随生育时期和土层深度的变化趋势以及作物产量表现,明确不同覆盖及耕作措施下土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量与作物产量之间的相关关系。结果表明:随作物生育时期的推进,各处理土壤AP含量呈先增加后降低的变化趋势,土壤AK含量呈逐渐减小的变化趋势;各处理土壤NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、AP和AK含量随土层加深整体上呈逐渐减小的趋势。各处理的作物干物质量和产量较CK分别显著提升3.29%~11.96%和4.29%~14.77%;除2022年0~20 cm和20~40 cm土层土壤NH_(4)^(+)-N含量外,其余各土层土壤养分含量与作物产量均呈显著正相关关系(P<0.05),土壤AK含量对作物产量的影响程度更高。 展开更多
关键词 坡耕地 米-豆轮作 覆盖 土壤养分 作物产量
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基于全过程输水损失的灌区渠系优化配水模型构建——以长岗灌区为例
6
作者 李茉 张旭 +3 位作者 许耀文 陈颖珊 张金平 刘武元 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期684-696,共13页
为发挥灌区用水调度决策潜能,以黑龙江省长岗灌区为研究区,提出一种基于全过程输水损失的灌区渠系优化配水多目标模型,该模型充分考虑灌区骨干渠系内不同渠段、渠道之间的水量平衡和各级渠道的输水能力,兼顾渠系输水损失、配水及时性与... 为发挥灌区用水调度决策潜能,以黑龙江省长岗灌区为研究区,提出一种基于全过程输水损失的灌区渠系优化配水多目标模型,该模型充分考虑灌区骨干渠系内不同渠段、渠道之间的水量平衡和各级渠道的输水能力,兼顾渠系输水损失、配水及时性与公平性多目标的协同,优化决策配水流量与输水历时。此外,利用随机森林模型预测未来气候变化情境下灌区的供需水量,基于此,计算未来气候模式下的渠系输水损失并获得长岗灌区渠系优化配水方案。结果表明:同一生育阶段内上级渠道不同渠段的输配水损失水量占上级渠道输配水损失总量的比例差异性显著,任一生育阶段内上级渠道靠近渠首的第一个渠段的输配水损失水量占比最大(返青期、抽穗开花期和乳熟期均为20.71%、分蘖期为21.21%、拔节孕穗期为25.43%);通过渠系优化配水模型得到长岗灌区作物全生育期渠系输配水总量为230.51万m^(3),总配水历时为494.32 h,输水损失总量为8.66万m^(3),与灌区采用经验系数法计算的输配水损失水量相比,输水损失减少24.89%,显著提高输配水效率。该模型有助于提供科学、合理的渠系配水方案,为综合提升灌区水资源管理能力和精细化管理水平提供决策支持。 展开更多
关键词 输水损失 渠系优化配水 多目标协同 随机森林模型 气候模式
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基于HYDRUS-1D的秸秆覆盖条件下黑土区玉米田土壤水盐运移规律 被引量：3
7
作者 刘继龙 吕航 +3 位作者 曹晓强 李济桢 张玲玲 奥列格 《干旱地区农业研究》 CSCD 北大核心 2023年第5期43-50,共8页
为揭示不同秸秆覆盖量对黑土区玉米田农田土壤水盐运移的影响机制,基于田间试验结果,利用HYDRUS-1D模型对秸秆覆盖下农田土壤水盐运移过程进行模拟,分析不同秸秆覆盖量对土壤水盐动态的影响规律。结果表明:秸秆覆盖可以增强土壤保水性... 为揭示不同秸秆覆盖量对黑土区玉米田农田土壤水盐运移的影响机制,基于田间试验结果,利用HYDRUS-1D模型对秸秆覆盖下农田土壤水盐运移过程进行模拟,分析不同秸秆覆盖量对土壤水盐动态的影响规律。结果表明:秸秆覆盖可以增强土壤保水性、抑制土壤盐分积累,随秸秆覆盖量增加,秸秆覆盖对土壤水盐运移的作用效果更加明显,在玉米全生育期内秸秆半量覆盖及全量覆盖较裸地40 cm耕层内各土层平均含水率分别提高3.38%~5.78%和5.26%~9.62%、平均电导率分别降低4.61%~8.93%和8.87%~12.41%。基于HYDRUS-1D模型模拟结果可知,土壤含水率模拟值与实测值的决定系数介于0.903~0.940,标准误差介于0.010~0.014 cm^(3)·cm^(-3),平均相对误差介于3.46%~4.64%;土壤电导率模拟值与实测值的决定系数介于0.817~0.853,标准误差介于0.091~0.111 mS·cm^(-1),平均相对误差介于4.06%~5.46%。误差分析表明HYDRUS-1D模型模拟精度较高,能够用于模拟研究区秸秆覆盖条件下农田土壤水盐运移过程。 展开更多
关键词 秸秆覆盖 玉米田 土壤水盐运移 HYDRUS-1D模型 黑土区
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1960-2019年黑龙江省气候变化特征分析 被引量：6
8
作者 袁荣 廖思寒 +1 位作者 纪鸿飞 聂堂哲 《吉林水利》 2022年第11期1-6,12,共7页
为了揭示黑龙江省气候变化特征,积极应对气候变化对该地区水资源及农业生产带来的影响,本文基于1960—2019年黑龙江省26个气象站的逐日气象资料,采用最小二乘法及Mann-Kendall趋势检验法探求各气候要素在时间序列中的变化趋势,并利用反... 为了揭示黑龙江省气候变化特征,积极应对气候变化对该地区水资源及农业生产带来的影响,本文基于1960—2019年黑龙江省26个气象站的逐日气象资料,采用最小二乘法及Mann-Kendall趋势检验法探求各气候要素在时间序列中的变化趋势,并利用反距离加权法对不同气候要素进行空间插值。结果表明:黑龙江省近60年来最高气温和最低气温年际及不同季节上均为显著上升趋势,年际变化中上升率分别为0.22℃/10a和0.49℃/10a,空间上呈现由南向北逐渐变低的分布特征。相对湿度、风速和日照时数在年际及季节尺度上则为下降趋势,相对湿度在年际上气候倾向率为-0.42%/10a,整体呈中部高、四周低的空间分布特征;风速气候倾向率为-0.18m/10a,呈东西部低、南北部较高的空间分布特征;日照时数多年平均值为6.96h,气候倾向率为-0.01h/10a,四季均通过了显著性检验,在时间上呈显著性下降趋势,在空间上呈西高东低的分布特征。 展开更多
关键词 变化特征 气候要素 黑龙江省
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