干旱與水土流失并存是黃土高原生態(tài)環(huán)境建設(shè)和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的一個主要問題。隨著黃土高原“退耕還林(草)”工程及其他生態(tài)工程的實施,生態(tài)建設(shè)與發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的矛盾日益突出。目前在黃土丘陵區(qū)開展的部分水土保持高效農(nóng)業(yè)模式下,暴雨徑流對農(nóng)田損毀仍然嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依然受到干旱與水土流失并存問題的困擾,發(fā)展能夠?qū)λ亮魇нM(jìn)行過程治理、對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行過程控制的智慧型水土保持農(nóng)業(yè)成為必然趨勢。為了探究適應(yīng)于黃土丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征的水土保持型智慧農(nóng)業(yè)體系,本研究以馬家溝梯田大棚和安塞方塔梯田果園為研究典型,通過野外監(jiān)測調(diào)查、計算機(jī)軟件集成,分析黃土丘陵區(qū)水土流失和水分虧缺狀況,研究具有水土流失過程監(jiān)測評估和作物生產(chǎn)過程智能控制功能的中樞處理系統(tǒng)搭建,探索黃土丘陵溝壑區(qū)生產(chǎn)條件下水土保持型智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵、理念以及體系結(jié)構(gòu),以期為黃土丘陵區(qū)水土流失過程保障和農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和體系架構(gòu)。本研究的主要結(jié)論如下:1.梯田大棚、梯田果園水土保持監(jiān)測表明發(fā)展水土保持型智慧農(nóng)業(yè)是發(fā)展黃土丘陵區(qū)高效農(nóng)業(yè)的重要途徑。野外監(jiān)測表明:(1)2013年暴雨,引起馬家溝梯田大田水土流失可達(dá)53575.92 t/km

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【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 水土流失監(jiān)測
        1.2.2 SWAT模型
        1.2.3 EPIC模型應(yīng)用
        1.2.4 旱區(qū)雨水資源調(diào)控利用
        1.2.5 田間自動監(jiān)測
        1.2.6 農(nóng)業(yè)智慧化
    1.3 存在的問題
    1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
第二章 水土保持高效農(nóng)業(yè)模式的應(yīng)用監(jiān)測與技術(shù)提升需求
    2.1 梯田大棚農(nóng)業(yè)水土環(huán)境監(jiān)測
        2.1.1 試驗區(qū)概況
        2.1.2 水土流失情況
            2.1.2.1 梯田大田暴雨侵蝕情況
            2.1.2.2 梯田大棚暴雨侵蝕情況
        2.1.3 調(diào)控工程建設(shè)情況
            2.1.3.1 梯田水資源調(diào)控措施概況
            2.1.3.2 濾清系統(tǒng)水沙調(diào)控措施概況
        2.1.4 水土資源高效利用及其效益
            2.1.4.1 水窖的水沙調(diào)控作用
            2.1.4.2 濾清系統(tǒng)的水沙調(diào)控作用
        2.1.5 水土資源高效利用發(fā)展前景
    2.2 梯田果園的水-土-果監(jiān)測分析
        2.2.1 試驗區(qū)概況
        2.2.2 監(jiān)測指標(biāo)與方法
        2.2.3 試驗區(qū)果園水資源現(xiàn)狀
            2.2.3.1 試驗區(qū)雨水資源利用
            2.2.3.2 試驗區(qū)果樹水分供求關(guān)系
        2.2.4 試驗區(qū)果園土壤水分布
            2.2.4.1 果園土壤水垂直分布規(guī)律
            2.2.4.2 不同高程果園土壤水分布
        2.2.5 梯田紅富士蘋果品質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測分析
            2.2.5.1 不同高程果園果實品質(zhì)分析
            2.2.5.2 不同降雨年型果實品質(zhì)分析
    2.3 本章小結(jié)
第三章 水土保持型智慧農(nóng)業(yè)理論及體系構(gòu)建
    3.1 農(nóng)業(yè)起源與發(fā)展
        3.1.1 我國農(nóng)業(yè)起源
        3.1.2 我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程
    3.2 農(nóng)業(yè)的分類
    3.3 水土保持型智慧農(nóng)業(yè)的理論與技術(shù)體系
        3.3.1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的演變
        3.3.2 水土保持型智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵
        3.3.3 水土保持型智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)構(gòu)成
        3.3.4 水土保持型智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)組成
            3.3.4.1 智慧農(nóng)業(yè)農(nóng)作物生長信息感知技術(shù)
            3.3.4.2 智慧水土保持水土流失侵蝕溝監(jiān)測
            3.3.4.3 產(chǎn)品溯源功能實現(xiàn)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 水土保持型智慧農(nóng)業(yè)中樞處理系統(tǒng)
    4.1 中樞處理系統(tǒng)集成
        4.1.1 SWAT模型功能原理
        4.1.2 EPIC模型功能原理
        4.1.3 灌渠渠道水沙節(jié)水調(diào)控模型原理
        4.1.4 中樞處理系統(tǒng)軟件的有機(jī)集成
    4.2 中樞處理系統(tǒng)的功能
        4.2.1 智能接收田間感知端點的監(jiān)測數(shù)據(jù)
        4.2.2 分析計算田間監(jiān)測數(shù)據(jù)
        4.2.3 決策信息反饋
    4.3 中樞處理系統(tǒng)智能分析評估功能的運作
        4.3.1 智能輸出模塊前臺界面設(shè)計
        4.3.2 數(shù)據(jù)庫
    4.4 本章小結(jié)
第五章 數(shù)據(jù)感知端點能量傳輸斷點診斷
    5.1 數(shù)據(jù)感知端點網(wǎng)絡(luò)故障類型
    5.2 基于競爭網(wǎng)絡(luò)算法的SN故障診斷技術(shù)
        5.2.1 競爭網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法
        5.2.2 競爭學(xué)習(xí)原則
        5.2.3 其他相關(guān)概念
    5.3 自組織特征映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        5.3.1 自組織特征映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)介紹
        5.3.2 學(xué)習(xí)算法
    5.4 利用競爭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行試驗樣本分類
        5.4.1 試驗樣本分類問題概述
        5.4.2 處理步驟
    5.5 仿真與評估
        5.5.1 實驗環(huán)境與數(shù)據(jù)選擇
        5.5.2 仿真結(jié)果與性能評估
            5.5.2.1 自組織映射地圖結(jié)果
            5.5.2.2 結(jié)果評價與性能度量
        5.5.3 軟件實現(xiàn)
    5.6 本章小結(jié)
第六章 水土保持型智慧農(nóng)業(yè)在梯田大棚的應(yīng)用設(shè)計
    6.1 樣地基本情況
        6.1.1 梯田大棚概況
        6.1.2 示范點梯田大棚水沙調(diào)控系統(tǒng)概況
    6.2 系統(tǒng)設(shè)計
        6.2.1 水沙調(diào)控模塊系統(tǒng)設(shè)計
            6.2.1.1 智慧水土保持梯田大棚雨水排導(dǎo)收集
            6.2.1.2 智慧型水土保持自動凈化系統(tǒng)搭建
            6.2.1.3 雨水儲存和水資源自主調(diào)用模塊
        6.2.2 信息采集系統(tǒng)設(shè)計
        6.2.3 控制器選型
        6.2.4 控制模式設(shè)計
        6.2.5 基于Web的訪問設(shè)計
    6.3 系統(tǒng)調(diào)試
        6.3.1 信息采集系統(tǒng)調(diào)試
        6.3.2 控制系統(tǒng)調(diào)試
        6.3.3 基于Web的訪問調(diào)試
    6.4 本章小結(jié)
第七章 水土保持型智慧農(nóng)業(yè)在山地果園的應(yīng)用設(shè)計
    7.1 山地果園水土保持型智慧農(nóng)業(yè)設(shè)計
        7.1.1 數(shù)據(jù)采集模塊
        7.1.2 信息交互模塊
        7.1.3 決策方案反饋模塊
    7.2 山地果園物聯(lián)網(wǎng)集成監(jiān)測系統(tǒng)
        7.2.1 山地果園應(yīng)用集成傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
        7.2.2 果實生長感知平臺
        7.2.3 空中移動感知應(yīng)用集成設(shè)備
        7.2.4 山地果園物聯(lián)網(wǎng)集成監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用
    7.3 基于智慧農(nóng)業(yè)的山地果園智能灌溉
        7.3.1 作物的全生育期
        7.3.2 作物水分生產(chǎn)函數(shù)優(yōu)化模型
            7.3.3.1 有限水量在作物生育期內(nèi)優(yōu)化分配問題
            7.3.3.2 基于螢火蟲優(yōu)化算法的非充分灌溉制度
    7.4 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 主要創(chuàng)新點
    8.3 需要進(jìn)一步研究的問題
參考文獻(xiàn)
作者簡介



本文編號：3776458