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第一篇 数学在现代农业中的应用1

第1章 农业生产中的反问题3

1.1 农业科学存在问题的实质3

1.2 农业科学正面临一场大的变革5

1.3 农业科学现代化要解决的理论技术问题6

1.4 生态系统的基本概念8

1.5 生态问题的数学模型10

1.6 “黑箱”理论13

1.7 农作物生长模型的意义15

1.8 反问题简介17

1.9 系统辨识的方法与步骤20

1.10 农作物养分产量模型的建立21

1.11 农作物养分产量模型的分析22

1.12 常用的反求算法24

第2章 优化设计的基本原理27

2.1 实际技术问题及其数学模型抽象27

2.2 有关优化技术的术语及概念29

2.3 优化设计的一般数学模型34

2.4 优化过程的形象化表达37

2.5 将问题写成优化问题的一般步骤40

2.6 非线性规划问题解法的分类43

2.7 小结47

第3章 基因算法的基础48

3.1 基因算法的生物学基础48

3.2 基因算法简介49

3.3 基因算法的特点53

3.4 基因规划简介54

3.5 基因算法55

3.6 混合基因算法62

3.7 模拟退火算法62

3.8 基因—退火混合算法63

3.9 免疫基因算法64

3.10 免疫基因综合算法66

第二篇 土壤—肥料—植物的基本原理67

第4章 农作物与环境69

4.1 生态环境69

4.2 气候因子70

4.3 土壤因子74

4.4 地形因子75

4.5 生物因子77

4.6 生态因子与农作物相互作用的特征78

4.7 主要农作物分布与环境的关系80

第5章 土壤肥力的物质基础82

5.1 土壤营养环境82

5.2 土壤矿物质84

5.3 土壤微生物86

5.4 土壤有机质89

5.5 土壤腐殖质91

5.6 土壤胶体93

5.7 土壤酸碱度95

第6章 农作物常量营养元素101

6.1 农作物生长发育必需的营养元素101

6.2 土壤养分形态与农作物对养分的吸收103

6.3 碳、氢、氧104

6.4 氮104

6.5 磷111

6.6 钾117

第7章 农作物中量营养元素121

7.1 钙121

7.2 镁123

7.3 硫126

7.4 硅129

第8章 农作物微量营养元素132

8.1 微量营养元素对农作物营养的作用132

8.2 影响土壤中微量元素有效性的因素133

8.3 土壤微量营养元素丰缺诊断135

8.4 锌136

8.5 硼138

8.6 钼140

8.7 锰141

8.8 铁143

8.9 铜145

8.10 氯146

8.11 钛147

8.12 微量元素肥料及合理应用148

第9章 植物营养与施肥151

9.1 平衡施肥151

9.2 农作物对养分的吸收151

9.3 施肥的作用153

9.4 植物的根营养154

9.5 叶面施肥156

9.6 特殊条件下施肥158

9.7 施肥技术概述161

第10章 推荐施肥技术发展概况164

10.1 土壤养分的供应能力164

10.2 土壤测试推荐平衡施肥的技术基础167

10.3 施肥量确定的一般方法169

10.4 土壤养分变异与合理取样170

10.5 土壤测试推荐平衡施肥技术国内外发展情况172

10.6 常规土壤测试的局限性172

10.7 植物营养诊断174

10.8 变量管理模式175

第三篇 计算施肥学的技术基础177

第11章 计算施肥学的理论基础—生态系统的养分循环和平衡179

11.1 计算施肥学面临的问题与特点179

11.2 世界粮食问题的困境180

11.3 农田生态系统中养分循环的基本参数181

11.4 肥料与农业182

11.5 施肥与环境184

11.6 植物养分产量模型的建立185

11.7 生长模型的表达方式186

11.8 养分循环和植物营养的基本原理188

11.9 因子综合作用律189

11.10 养分产量效应方程192

11.11 养分产量效应方程的若干性质196

11.12 田间试验的设计及分析200

11.13 关于识别数据的检验201

11.14 方法评价202

第12章 农作物常量养分产量效应方程203

12.1 一元养分产量效应方程203

12.2 一元养分产量效应方程的若干性质210

12.3 二元养分产量效应方程211

12.4 二元养分产量效应方程的若干性质213

12.5 二元养分产量效应方程的算例214

12.6 三元常量养分产量效应方程217

12.7 三元养分产量效应方程的算例219

12.8 三元养分产量效应方程的实际意义221

第13章 包含中、微量元素的养分产量效应方程224

13.1 中、微量元素的特点224

13.2 我国土壤中、微量元素分布与影响因素225

13.3 各养分间的交互作用226

13.4 对农作物较为重要的中、微量元素227

13.5 植物中、微量养分水平的临界值228

13.6 我国中、微量元素缺乏面积229

13.7 包含中、微量元素的养分产量效应方程229

13.8 算例234

第14章 有机肥料与化学肥料配合施用时常量养分产量效应方程239

14.1 有机肥料在土壤肥力中的意义239

14.2 有机肥料与化学肥料特点的比较241

14.3 有机肥料的结构241

14.4 影响有机肥料的有效性因素242

14.5 有机、无机肥料养分计算面临的困境243

14.6 氮素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程244

14.7 有机肥与氮素化肥配施时养分产量效应方程的若干性质246

14.8 氮素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程的实际算例247

14.9 氮、磷素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程251

14.10 氮、磷素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程算例252

14.11 氮、磷素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程的若干性质254

14.12 氮、磷、钾素化肥与有机肥配施时养分产量效应方程256

14.13 氮、磷、钾素化肥与有机肥配施肥时养分产量效应方程的实际算例258

第15章 轮作周期中养分产量效应方程261

15.1 合理轮作261

15.2 利用生物学上的互补效应—间套作261

15.3 水旱条件下的土壤状况263

15.4 轮作中肥料的合理使用263

15.5 农作物的轮换方式264

15.6 制定轮作方式的基本原则264

15.7 制定农作物轮作制度的科学依据265

15.8 制定轮作制度的方法与步骤267

15.9 确定最佳轮作方式的示例271

15.10 区域农作物比较优势测算模型的选用274

第16章 建立计算施肥学技术体系276

16.1 建立计算技术体系的重要意义276

16.2 计算施肥学技术体系设计思想277

16.3 世界气候与农业生产278

16.4 世界主要的土壤类型及其分布280

16.5 “土宜”和“时宜”的研究281

16.6 推荐施肥技术面临的困扰283

16.7 养分产量效应方程的强大活力与面临的挑战284

16.8 养分产量效应方程从理论到实用化的发展285

16.9 农作物养分产量效应方程扩大推广应用的指导思想287

16.10 为土壤分类提供一种定量化的手段288

16.11 技术基础—五个基本引理288

16.12 精确性的检验291

第四篇 农业可持续发展形式293

第17章 生态安全呼唤可持续发展295

17.1 环境问题日益国际化295

17.2 影响我国生态安全的一些环境问题296

17.3 生态安全问题的特点299

17.4 21世纪中国农业面临的三大问题300

17.5 可持续发展的生态学原理302

17.6 走有特色的“可持续发展”之路304

17.7 生态安全挑战及应对策略—农业标准化建设306

17.8 生态效能综合评估310

第18章 农作物与阳光317

18.1 光合作用的重要意义317

18.2 叶绿体的色素318

18.3 叶绿体色素的吸收光谱319

18.4 对光适应的植物320

18.5 碳同化321

18.6 植物对光能的利用322

18.7 “选择性”与“多频适应性”324

18.8 不同波段光的利用325

18.9 呼吸作用325

18.10 光呼吸326

18.11 向性运动327

18.12 向性运动的佳值328

18.13 农作物有选择地混作或间种群落是接近向性佳值的途径329

18.14 抗性运动330

18.15 提高光能利用率331

第19章 农田生态系统中生物多样性的设计—人工生物圈的概念及其发展332

19.1 农田生态系统中生物多样性的概念332

19.2 “人工生物圈”的提出与发展333

19.3 农田生态系统中生物多样性的设计原则334

19.4 “人工生物圈”的建设334

19.5 稻田人工生物圈技术335

19.6 丘陵山地人工生物圈344

19.7 节水灌溉型人工生物圈358

19.8 西部沙漠人工生物圈360

19.9 实施走出去发展战略367

19.10 人工生物圈中生态景观格局的考虑368

19.11 “人工生物圈”模式对我国农业的重要意义370

第20章 建立以生态、社会与经济为主线的“广谱自然肥”思路372

20.1 化肥与农业372

20.2 化肥应用中面临的问题375

20.3 生产化肥引起的环境问题376

20.4 使用化肥对环境的影响377

20.5 “广谱自然肥”的提出379

20.6 “广谱自然肥”的构成380

20.7 超微化技术研究385

20.8 “广谱自然肥”的研究386

参考文献388