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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