研究性学习和创新性实验计划项目申报书解析.docVIP

项目名称 农田生态系统动力学模型与投入产出模型的初步研究 拟申请经费 起止时间 2013年3月至2015年3月 负责人 姓名 年级 所在系、专业 联系电话 E-mail 签字 参加成员 数学与计算科学系、数学与应用数学 数学与计算科学系、数学与应用数学 指导教师情况 姓 名 职 称 副教授 学历/学位 博士 E-mail . 电 话 学科专业 数学与计算科学系 指导教师承担科研课题情况 主持完成湖南省自然科学基金项目：Clifford 分析中的边值问题和它与分形的相关问题（06JJ5001）2006-2008 省市联合基金一般项目，12JJ9001，农田地力与生物多样性的定量研究，2012-2014 湖南省科技计划项目2012SK3117 脉冲分数阶微分系统在HIV感染动力学模型中的应用2012-2013 学生曾经参与科研的情况 参加数学建模培训 参加大学生科技创新 参加大学生研究性学习 项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题 (1)研究目的 本项目拟借助BP神经网络、模糊数学、统计学、微分动力系统等数学建模相关理论及方法，定量研究农田生态系统的某些有关问题，建立农田生态系统的动力学模型、研究系统的物种竞争及稳定性、土壤地力与作物多样性的关系、物种多样性对病虫害防治的影响；寻求作物多样性栽培、培肥方式等因素下经济效益最大化方法、建立能量投入产出模型。指导农田地力培肥和作物多样性栽培，促进农业可持续发展，构建稳定、健康、高产的农田生态系统。 (2)研究内容 1.建立农田生态系统动力学模型，研究系统的物种竞争及稳定性、土壤地力与作物多样性的关系、物种多样性对病虫害防治的影响。 2.建立培肥投入与产出的数学模型，寻求作物多样性栽培、培肥方式等因素下经济效益最大化方法。 (3)要解决的主要问题 ①如何采用多种数学工具进行地力的评价； ②如何建立农田生态系统的动力学模型； ③如何建立投入产出模型； 国内外研究现状和发展动态 在现代农田生态系统中, 人类为了满足自身的需要, 通常把自然界的植物群落改造成大面积种植单种特定的作物, 人为地排除其他植物种类的竞争以提高作物的产量。由于单一化的作物不断取代自然植被, 降低了农田的物种和生境多样性, 结果导致农田生态系统的不稳定和害虫问题的更加恶化。文章[1]综述了转基因抗虫水稻研制进展及其对生物多样性的影响, 并对农作物害虫防治的未来研究方向和发展趋势进行展望, 以期为转基因抗虫水稻更好的应用提供借鉴。文献[2]研究了生物多样性和生态系统稳定性之间的关系。理论方面, 由于生物多样性和生态系统稳定性的概念是复杂而多层面的, 导致二者之间的关系仍然是复杂多样的。他们认为未来的主要挑战是搞清生物多样性动态、生态系统过程和无机因子如何相互作用。文献[3]建立多个物种共存的农作模式，论述了稻田多个物种共存对水稻病、虫、草的控制效果及作用机理.他们认为利用物种多样性控制有害生物是农业可持续发展的重要途径.文献[4]研究了影响农田生物多样性的因素, 人类可以通过采用适当的措施来恢复和强化农田生物多样性, 提高天敌的控制潜能, 减少害虫发生的可能性; 这些措施包括合理安排混作的时空格局, 通过轮作进行间断性耕种, 对多年生作物采用地面覆盖植被, 利用不同品种以提高作物的遗传多样性。文献[5]建立了农田生态系统的能量投入产出摸型, 提出了确定能量合理投入范围的方法。文献[6]利用系统科学方法探讨农作物优化布局的数学表达方式, 给出了资源有限、市场容量一定情况下, 不同经济效益含义所对应的农作物优化布局的数学模型体系, 并讨论了考虑间种、套种、复种模型体系的应用和改进方向。另一方面，物种的生态位构建与其进化动力学机理的研究属于生态位理论的必威体育精装版研究。近半个世纪以来,生态位理论经过众多生态学家的研究,已在物种的适合度测定,优势度分析、种间竞争与共存、群落结构与多样性维持、物种生态位构建与进化对策等研究中广泛应用,其定量研究方法也随之发展。文献[7]研究了土壤含水量对作物生物量分配的影响，介绍了几个主要动力学模型，并对其优缺点进行了评述，探讨土壤水分动力学的发展趋势。文献[8]建立了一个草原生态系统动力学模式。文献[9]系统探讨了生态位构建的机理与模式。通过建立生态位构建的空间模式及其适合度计算公式和具有生态位构建作用的单种群与两种群的进化动力学模型,并对其种群进化动态、种间竞争共存机制进行的理论与数值模拟分析,揭示了生物与环境资源的协同进化关系。 本项目拟建立合理的适合浏阳市土地特征的农田地力评价指标体系，综合采用多种数学工具进行地力的评价；建立农田生态系统的动力学模型，研究系统的