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西北春麦区APSIM-Wheat模型作物参数全局敏感性分析与比较

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麦类作物学报 2024年第9期44卷 1195-1205页

作者：张燕董莉霞李广燕振刚刘强王钧张博甘肃农业大学信息科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

为提高西北春麦区APSIM-Wheat模型的适应性及校准的效率和精度,需要对作物参数进行重新率定,并对参数的取值范围进行标定,设定±10%、±20%、±30%、±40%和±50%五个参数取值范围,采用EFAST法和Morris法比较不同参数取值范围下模型的1... 详细信息

为提高西北春麦区APSIM-Wheat模型的适应性及校准的效率和精度,需要对作物参数进行重新率定,并对参数的取值范围进行标定,设定±10%、±20%、±30%、±40%和±50%五个参数取值范围,采用EFAST法和Morris法比较不同参数取值范围下模型的18个作物参数对春小麦产量和生物量的敏感性,并分析EFAST方法下最适宜的参数取值范围,同时对比两种敏感性分析方法的一致性。结果表明,对产量敏感的参数分别为每克茎籽粒数量(GPGS)、初花期积温(TFI)、灌浆期积温(TSGF)、出苗期到拔节期积温(TEOJ)、开花期积温(TF)、潜在灌浆速率(PGFR);对生物量敏感的参数分别为出苗期到拔节期积温(TEOJ)、灌浆期积温(TSGF)、初花期积温(TFI)、开花期积温(TF)。模型敏感参数和不敏感参数的适宜取值范围分别为±30%和±5%。不同参数取值范围下EFAST法和Morris法得到的敏感性结果一致性较好,在进行参数的敏感性分析时可以互相替代。

关键词：春小麦西北春麦区 APSIM-Wheat模型敏感性分析参数取值范围

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施氮对河西灌区青贮玉米土壤-植株化学计量特征及稳态性的影响

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南京农业大学学报 2024年

作者：张建喜李广张武清马维伟谈燕陆燕花王钰煐甘肃林业职业技术学院机电工程学院甘肃农业大学林学院

[目的]本文旨在探究河西灌区农田生态系统土壤养分限制及其循环规律，明确不同施氮处理下N0(习惯施氮量)、N1(减氮10%)、N2(减氮20%)、N3(减氮30%)青贮玉米植株与土壤间的稳态性特征。[方法]以2022—2023年甘肃省河西灌区4种施氮处理下... 详细信息

[目的]本文旨在探究河西灌区农田生态系统土壤养分限制及其循环规律，明确不同施氮处理下N0(习惯施氮量)、N1(减氮10%)、N2(减氮20%)、N3(减氮30%)青贮玉米植株与土壤间的稳态性特征。[方法]以2022—2023年甘肃省河西灌区4种施氮处理下青贮玉米为研究对象，分析不同施氮处理下植株和土壤有机碳(OC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其生态化学计量特征变化和植株与土壤间的内稳性特征。[结果]两年试验研究表明，不同施氮处理下青贮玉米土壤OC、TN、TP含量均在0～10 cm达到最高。4种施氮处理下，植株器官养分含量均在N0处理下显著升高；0～30 cm土层土壤OC、TN、TP含量均在N1处理下最高，且OC、TN、TP高于其他施氮处理的11.79%～41.88%、8.80%～39.28%、5.31%～31.29%；随着施氮量的减少，土壤及植株养分含量降低显著。土壤C:N值在各土层及不同施氮处理下较为稳定；植株(叶片、根系)N:P均值(1.06、1.03)均小于植株氮限制阈值(14)，说明植株生长受到氮元素的限制。在N0和N1施氮处理下，植株(叶片、根系)OC、TN、TP含量及化学计量比均呈绝对稳态；在N2施氮处理下，植株叶片TP含量呈敏感态，在N3处理下，植株根系OC、TP、C:N均呈敏感态。[结论]减氮10%处理不仅提高了河西灌区青贮玉米土壤肥力、养分存留及作物生长适应能力，还起到降低生产投入比、增加产量的目的。

关键词：青贮玉米施氮土壤养分化学计量特征稳态性

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渐进式滑坡锚索抗滑桩预应力张拉值计算

工程科学与技术 2024年第1期56卷 138-147页

作者：侯小强王新飞贾洪璐安玉科周重任侯云龙兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 中建路桥集团有限公司河北石家庄050000 甘肃省交通规划设计院有限公司甘肃兰州730030 甘肃省工程地质研究院甘肃兰州730030

依据渐进式滑坡蠕变特点,现有锚索抗滑桩计算模型针对渐进式滑坡桩–锚–土三者相互作用过程考虑较少。针对这一问题,将渐进式滑坡缓慢失稳的变形特征和预应力锚索抗滑桩从空载到满载动态工作过程相结合,利用Winkler弹性地基梁理论,优... 详细信息

依据渐进式滑坡蠕变特点,现有锚索抗滑桩计算模型针对渐进式滑坡桩–锚–土三者相互作用过程考虑较少。针对这一问题,将渐进式滑坡缓慢失稳的变形特征和预应力锚索抗滑桩从空载到满载动态工作过程相结合,利用Winkler弹性地基梁理论,优化了锚索抗滑桩桩–锚变形协调条件,考虑桩后土压力渐进变化过程,构建不同工况桩–锚–土协同工作的计算模型,推导了预应力锚索抗滑桩施工阶段初张拉值的计算方法。结合工程算例和有限元软件数值模拟结果,为获取较高精度的计算数值,采用MATLAB软件编译程序进行计算分析。结果表明:1)渐进式滑坡“稳定–蠕动–失稳”阶段性变形特点决定了预应力锚索抗滑桩“空载–加载–满载”三阶段桩–锚动态内力变形过程,明确了各阶段桩后可能存在的土压力模型,单纯进行满载阶段锚索拉力设计不符合渐进式滑坡实际作用机理,进一步证明施工阶段锚索预应力张拉值设计的重要性;2)渐进式滑坡推力由尚未产生的初始空载阶段至完全作用的满载阶段,两阶段并非互相独立存在,二者通过桩–锚变形协调条件相互作用,表明了施工阶段抗滑桩预应力张拉力值大小受满载阶段桩锚内力及变形大小的影响;3)依据渐进式滑坡锚索抗滑桩动态内力变形过程,保证抗滑桩受荷段和锚固段内力大小均衡相等,优化了满载阶段全桩弯矩平衡设计原则,确立了以静止土压力作为施工阶段预应力张拉值设计标准,对比表明,此计算方法优于其余4种现有算法,同时有限元数值模拟结果与本文算法贴合度较高,进一步验证了此计算方法的合理性和可靠性。研究成果可为渐进式滑坡中预应力锚索抗滑桩的设计计算和施工提供技术指导。

关键词：渐进式滑坡锚索预应力桩锚协调变形土压力状态锚索设计拉力

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基于LUCC的生态系统服务价值时空演变——以祁连山区域为例

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草业科学 2024年第6期41卷 1492-1505页

作者：马鑫李广李杰甘肃农业大学理学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

分析祁连山区域生态系统服务价值的时空变化特征,可为该区土地高效开发利用、生态恢复与保护机制的构建提供数据支撑。基于1980年、1990年、2000年、2010年和2020年的土地利用数据,运用改进的当量因子定量评估祁连山区域不同历史时期的... 详细信息

分析祁连山区域生态系统服务价值的时空变化特征,可为该区土地高效开发利用、生态恢复与保护机制的构建提供数据支撑。基于1980年、1990年、2000年、2010年和2020年的土地利用数据,运用改进的当量因子定量评估祁连山区域不同历史时期的生态系统服务价值,结合空间自相关及GIS空间统计方法,探究研究区不同乡镇的地均生态系统服务价值时空变化特征。结果表明:1)1980-2020年,研究区主要土地类型为未利用地、草地、林地、耕地,总覆盖率在93%以上。其中林地和未利用地面积减少,建设用地动态度变化最大。2)1980-2020年,祁连山区域生态系统服务总价值增加了170.8285×10^(8)元,其中草地、林地和水域的生态服务价值占78%,水文调节和气候调节的生态服务价值占60.14%。3)地均生态系统服务价值的空间正相关性较明显,空间集聚程度较高。高值聚集区有由增加向减少转变的趋势,低值聚集区逐年增加。4)1980-2010年,祁连山区域南部生态系统服务价值高于北部,北部生态系统服务价值在2010年后有增加趋势,但研究区南北间生态系统服务价值还未达到均衡和稳定。

关键词：土地利用生态系统服务价值当量因子动态度时空变化空间自相关聚集区

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不同降水年型下旱地春小麦产量及其构成因素对播期和日均温度变化响应的模拟分析

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麦类作物学报 2024年

作者：王志刚王瑾刘强甘肃农业大学信息科学技术学院

为探讨播期调控及降水量和日均温度变化对旱地春小产量及其构成因素的耦合效应,基于甘肃省陇中地区气象数据、土壤数据和管理数据,通过APSIM模型对不同播期及日均温度变化情景下春小麦产量和生物量进行模拟分析,并利用试验区2013—2018... 详细信息

为探讨播期调控及降水量和日均温度变化对旱地春小产量及其构成因素的耦合效应,基于甘肃省陇中地区气象数据、土壤数据和管理数据,通过APSIM模型对不同播期及日均温度变化情景下春小麦产量和生物量进行模拟分析,并利用试验区2013—2018年大田试验的春小麦产量及生物量数据对该模型进行适用性验证。结果表明,春小麦模拟产量及生物量的NRMSE均在8%以内,模型的有效性均大于0.80,说明模型具有较高的准确度和适用性。使用1970—2018年研究区的气象及土壤数据,设置不同播期及日均温度变化的模拟情景[早播(3月3日)、正常播(3月18日)、晚播(3月31日);日平均温度变化范围为降温2.0℃～增温2.0℃,以温度变化量1℃为1个梯度],经回归分析,小麦产量受影响程度表现为降水量>温度>播期,相同气候条件下小麦产量均表现为正常播>晚播>早播。春小麦在湿润年、正常播、日均温度降低2.0℃的条件下可获得最高产量。降水量对春小麦千粒重和籽粒数分别表现出负效应和正效应,温度则分别表现出正效应和负效应,千粒重和籽粒数均随着播期的推迟先增加后减少。综合分析,降水增多可通过增加春小麦籽粒数来提高产量;当地春小麦宜在3月中旬播种且应注重防寒与蓄水保墒,以促进小麦的高产与稳产。

关键词：春小麦 APSIM模型播期降水量日均温度产量生物量

甘南黄河水源补给区生态系统服务价值时空演变

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环境科学与技术 2024年

作者：雒慧霞李杰李广郭继富甘肃农业大学信息科学技术学院甘肃农业大学林学院

甘南黄河水源补给区是黄河上游重要的生态屏障，稳定的生态系统服务供给对黄河流域高质量发展至关重要。该文基于2000-2020年土地利用变化，结合植被净初级生产力（NPP）数据和社会经济因素修正当量因子，核算研究区5个时期生态系统服... 详细信息

甘南黄河水源补给区是黄河上游重要的生态屏障，稳定的生态系统服务供给对黄河流域高质量发展至关重要。该文基于2000-2020年土地利用变化，结合植被净初级生产力（NPP）数据和社会经济因素修正当量因子，核算研究区5个时期生态系统服务价值（ESV），通过空间自相关、重心模型等方法，探究甘南黄河水源补给区2000-2020年ESV时空演变特征及空间异质性。结果表明：（1）2000-2020年甘南黄河水源补给区土地利用/覆被变化（LUCC）类型以草地、林地、耕地为主，其中草地、林地、建设用地和水域面积增加，耕地面积较大程度的减少，以19%的变化率减少了448.57 km2。（2）2000-2020年甘南黄河水源补给区平均ESV为408.785 1×108元，以调节服务为主，其中水文调节、气候调节约占总ESV的48.69%，草地和林地对ESV贡献程度最大，是生态系统服务总价值的关键土地类型；水域面积的持续增加影响产水服务ESV上升，累计增幅达3.4013%。（3）地均ESV呈较强的空间正相关，空间集聚性呈波动型变化趋势，林地的空间分布对ESV的空间格局有重要影响，ESV较高的区域与林地密集地区重叠，而ESV较低的区域则以建设用地、耕地为主。研究结果揭示了LUCC变化背景下甘南黄河水源补给区ESV的时空格局演变，可为该地区空间规划、经济发展与生态环境保护与管理提供依据，助力流域高质量发展。

关键词：生态系统服务价值土地利用变化植被净初级生产力时空演变

基于Stackelberg博弈的多UAV辅助型多用户链路安全性研究

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年

作者：薛建彬吴明叶张寒卢慧慧兰州理工大学计算机与通信学院

针对基站与用户间在合法通信时存在的干扰和窃听问题，本文在考虑用户保密度的前提下，利用无人机进行反干扰，提出了一种基于Stackelberg博弈的窃听抑制组合算法。首先，利用干扰机选择博弈算法建立无人机总能耗的博弈模型，进而确定... 详细信息

针对基站与用户间在合法通信时存在的干扰和窃听问题，本文在考虑用户保密度的前提下，利用无人机进行反干扰，提出了一种基于Stackelberg博弈的窃听抑制组合算法。首先，利用干扰机选择博弈算法建立无人机总能耗的博弈模型，进而确定干扰机。其次，基于功率激励机制，建立无人机能耗与用户支付成本间的博弈模型，并利用多轮迭代博弈算法来求解最优解，以提升用户的总体保密满意度。结果表明，所构建的博弈模型满足纳什均衡的存在性条件，与单一算法叠加随机选择、固定定价策略和固定干扰信号功率三种方案相比，所提组合算法下的平均用户保密满意度分别提高了29.3%、99.6%和77.5%。

关键词：无人机 Stackelberg博弈保密满意度窃听纳什均衡

秸秆覆盖量和施氮量对陇中春小麦的产量效应模拟

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湖南农业大学学报（自然科学版） 2024年第2期50卷 18-23页

作者：董莉霞李广燕振刚刘强甘肃农业大学信息科学技术学院甘肃兰州730070 甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

为量化分析秸秆覆盖量和施氮量对旱地春小麦的产量效应和协同作用,在APSIM模型中,设置秸秆覆盖量和施氮量2因素5个变化梯度,组合交叉设计25个处理,利用模型模拟25个处理的春小麦产量;于2016—2018年在甘肃省定西市安定区开展小麦大田试... 详细信息

为量化分析秸秆覆盖量和施氮量对旱地春小麦的产量效应和协同作用,在APSIM模型中,设置秸秆覆盖量和施氮量2因素5个变化梯度,组合交叉设计25个处理,利用模型模拟25个处理的春小麦产量;于2016—2018年在甘肃省定西市安定区开展小麦大田试验,得到早播(ESW)、正常播(NSW)、晚播(LSW)春小麦产量的实测值,利用APSIM模型模拟2016—2018年春小麦的产量,将模拟值与实测值进行对比,对模型的适用性和模拟精度进行分析;对春小麦产量与秸秆覆盖量、施氮量的耦合关系进行二次多项回归和通径分析,利用Matlab计算春小麦的最大产量及对应的秸秆覆盖量和施氮量。结果表明:不同处理下产量的模拟值与实测值均位于15%置信带内,模型模拟精度较高,归一化均方根误差值为4.64%~12.22%,表明该模型在研究区具有良好的适用性;秸秆覆盖量和施氮量的增长对春小麦的产量效应为正效应,相应关系表现为开口向下的二次抛物线变化关系;ESW、NSW和LSW模拟情景下,春小麦最大产量分别为3548.64、3149.59、2507.58 kg/hm^(2);ESW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为7062.04、194.91 kg/hm^(2);NSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为8211.31、218.81 kg/hm^(2);LSW模式下,最佳秸秆覆盖量和施氮量分别为6215.15、162.01 kg/hm^(2)。

关键词：春小麦 APSIM模型秸秆覆盖量施氮量产量

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基于DNDC模型的旱地春玉米产量对不同施氮水平的响应

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甘肃农业大学学报 2024年

作者：李元航李广王钧刘强朱家祺甘肃农业大学信息科学技术学院甘肃农业大学林学院

【目的】为探讨旱地春玉米产量对不同施氮水平的响应及气候条件对春玉米产量影响的敏感性差异；【方法】本文基于DNDC模型，结合张掖市设置的定位施肥试验数据，选取不施氮肥（CK）、低量氮肥（N1）、中量氮肥（N2）、高量氮肥（N3）四... 详细信息

【目的】为探讨旱地春玉米产量对不同施氮水平的响应及气候条件对春玉米产量影响的敏感性差异；【方法】本文基于DNDC模型，结合张掖市设置的定位施肥试验数据，选取不施氮肥（CK）、低量氮肥（N1）、中量氮肥（N2）、高量氮肥（N3）四个处理，验证DNDC模型在甘肃河西干旱地区的适用性，研究春玉米产量对不同施氮水平的响应机制，并对其敏感性进行分析。【结果】结果表明：春玉米实测产量随着施氮量的增加先增加后减小，中氮处理（N2）为300 kg·hm-2时，玉米产量可达16373 kg·hm-2，增幅较对照组（CK）增加35.9%；DNDC模型对4中施氮水平下的春玉米产量模拟较好，各处理模拟值与实测值之间决定系数(R2)均在0.98以上（P研究可以为甘肃河西旱地春玉米产量的模型模拟的参数本地化提供基础依据，为该地区农业生产管理措施优化提供了一定的技术支撑。

关键词： DNDC模型春玉米施氮量作物产量