棉纤维综合品质模型构建及地域分异评价系统的研究

论文摘要

本研究在综合国内外相关研究成果的基础上，以不同品质原棉纺纱试验、2001～2002年长江流域棉花品种比较试验、1994～1996年不同区域棉花分期播种试验等为基础，利用SPSS11.5、SYSTAT10.0等分析软件，构建了棉纤维综合品质指数模型、主要棉纤维品质性状气象生态模型、棉纤维综合品质模型等，构建基于模型和GIS的棉纤维综合品质地域分异评价系统，并进行应用。1．棉纤维综合品质指数模型利用不同品质原棉纺纱试验结果，采用主成分分析等方法，对棉纤维品质指标进行分析，结果表明：单纱强力是表示成纱质量的主要指标；原棉品质是决定纱线强力的主要因素，在不同的纺纱工艺下，不同原棉的成纱强力分布趋势不受纺纱工艺影响，即如果棉纤维综合品质高，则在任何工艺条件下，其成纱强力高；棉纤维长度、比强度、整齐度和麦克隆值是表示棉纤维综合品质的关键指标。基于上述研究结果，建立了棉纤维综合品质指数模型（IFQI）：IFQI=（Len-10）／Mic1／2×Str。此模型机理性强、自变量少、模型形式简单直观，而且与成纱强力、纺纱均匀指数呈极显著正相关，并建立了SCI与IFQI之间的关系模型：SCI=0.3684×IFQI+35.588。IFQI模型可作为农业部棉纤维检验部门和纺织工业棉纤维检验部门能共同参考的指数，不仅解决两部门棉纤维重复检验问题，而且能大大减少棉纤维检验的工作量。2．棉纤维主要品质性状气象生态模型（1）棉纤维长度气象生态模型。利用多个试验结果，从品种、果枝节位、开花期对棉纤维长度的影响差异等多方面论证了棉纤维长度与品种特性、气象生态因子的关系，认为棉纤维长度主要决定于品种特性，但也受气象生态因子的影响。提出了体现品种遗传特性的果节位棉纤维长度模型，同时认为日最低温度、相对湿度为影响棉纤维长度的关键因子，并证明了日最低温度与棉纤维长度的关系趋势和夜均温与棉纤维长度的关系趋势基本一致。提出了日最低温度和夜均温对棉纤维长度的修正模型，经过模型检验，并考虑到夜均温取值困难等因素，选择用日最低温度代替夜均温作为模型的修订因子。棉纤维长度气象生态模型为：LENi=LENS×LENI×LENIMINLENI=0.049×SIN（0.767×PMSNi-1.424）+1.010LENIMAN=-0.002×TAMIN2+0.0225×TAMIN+0.5942此模型既强调了品种特性对棉纤维长度的决定作用，又体现了气象生态因子对棉纤维长度的影响作用。（2）棉纤维比强度气象生态模型。棉纤维比强度主要决定于品种遗传特性，但对环境变化最敏感。研究表明：铃期日均温、日降水、日最高温度、相对湿度是影响的关键气象生态因子，进而提出了棉纤维比强度的单因素气象生态模型和多因素气象生态模型，利用试验资料分析比较，确定最高温度和相对湿度交互作用模型为最佳的棉纤维比强度气象生态模型。模型为：STH=STHs×AMTRHSTHAMTRHSTH=2.6384×AMT／RH+0.0261（3）棉纤维麦克隆值气象生态模型。采取与棉纤维比强度气象生态模型建立相似的研究方法，构建了棉纤维麦克隆值气象生态模型。模型为：MIC=MICS×DATMIC×ARFMICDATMIC=0.0341 DAT2-1.5756 DAT+19.125ARFMIC=0.8396EXP（0.0272×ARF）。3．棉纤维综合品质模型基于上述研究结果，建立棉纤维综合品质模型：经应用，认为棉纤维综合品质模型形式简单，机理性强，具有与SCI相同的预测棉纤维品质和成纱品质的作用。4．基于模型和GIS的棉纤维综合品质地域分异评价系统以MapObjiects2.1为系统开发平台，采用数字化软件和数据库管理系统，利用Visual Basic6.0开发语言，基于棉纤维综合品质模型，研制了棉纤维综合品质地域分异评价系统。此系统可实现黄河流域棉区和长江流域棉区224个棉花主栽县（市）主栽棉花品种棉纤维长度、比强度、麦克隆值和棉纤维综合品质的预测与地域分异评价。综合以上研究结果，与已有的研究成果相比，本研究主要在以下几方面有所创新：（1）针对棉纤维检验的现状，在前人研究的基础上，构建了棉纤维综合品质指数模型，模型既可以用于农业部门评价棉纤维综合品质，也可以作为纺纱部门评价成纱品质的指标。（2）建立了与棉纤维综合品质指数模型中相关的棉纤维主要品质性状（纤维长度、比强度和麦克隆值）的气象生态模型。其中：棉纤维长度气象生态模型由基于果枝果节位的模型和气象生态因子修订系数模型组成，模型既体现了品种遗传特性在棉纤维长度形成中的决定作用，又体现了气象因子的影响作用，而且在模型中首次提出用日最低温度代替夜均温的观点，提高了模型的实用性。棉纤维比强度气象生态模型考虑到多个气象生态因子交互作用，对模型进行检验比较，确定最高温度和相对湿度交互作用模型为最佳的比强度气象生态模型，该模型并非简单的统计模型，具有较强的机理性。棉纤维麦克隆值气象生态模型充分考虑了气象生态因子间的交互作用，确定日均值和日降水交互作用模型为最佳的麦克隆值气象生态模型。（3）首次建立了棉纤维综合品质模型，该模型可对棉纤维综合品质进行预测和地域分异评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述与研究目的
• 1 棉纤维成纱品质质量模型的研究进展
• 1.1 成纱强力模型
• 1.1.1 基于棉纤维综合品质指数成纱强力模型
• 1.1.2 成纱强力统计模型
• 1.1.3 其它成纱强力模型
• 1.2 其它成纱品质质量模型
• 1.3 成纱品质质量模型的综合评述
• 2 棉纤维品质指标对成纱强力影响的研究进展
• 2.1 棉纤维品质指标对成纱强力影响
• 2.1.1 棉纤维长度
• 2.1.2 棉纤维细度
• 2.1.3 棉纤维强度
• 2.1.4 棉纤维成熟度
• 2.1.5 棉纤维麦克隆值
• 2.1.6 棉纤维整齐度
• 2.1.7 其它棉纤维品质指标
• 2.2 棉纤维品质指标对成纱强力的贡献率
• 2.3 棉纤维品质指标对成纱强力影响的综合评述
• 3 棉纤维品质气象生态模型的研究进展
• 3.1 气象生态因子对棉纤维品质影响的研究进展
• 3.1.1 对棉纤维长度的影响
• 3.1.2 对棉纤维比强度的影响
• 3.1.3 对棉纤维麦克隆值的影响
• 3.2 棉纤维品质气象生态模型研究进展
• 4 地理信息系统（GIS）在作物生产信息管理中的应用
• 5 研究目的和意义
• 参考文献
• 第二章 棉纤维品质性状对成纱品质的影响
• 1 材料和方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验设计与测试项目
• 1.3 分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 棉纤维品质对成纱品质指标的影响
• 2.1.1 纱线断裂强度
• 2.1.2 单纱强力
• 2.1.3 断裂伸长率
• 2.1.4 棉结
• 2.1.5 杂质
• 2.1.6 条干均匀度变异系数（CV%）
• 2.2 棉纤维品质影响成纱质量的显著性分析
• 3 结论与讨论
• 参考文献
• 第三章 棉纤维综合品质指数模型的构建
• 1 材料与方法
• 1.1 试验设计与测试项目
• 1.2 分析方法
• 1.3 模型检验
• 2 结果与分析
• 2.1 影响原棉成纱品质质量的因子分析
• 2.1.1 成纱品质质量关键指标确定
• 2.1.2 原棉品质与单纱强力的定性关系
• 2.2 棉纤维综合品质关键指标确定
• 2.3 棉纤维综合品质指数模型构建
• 2.3.1 模型建立
• 2.3.2 模型确定
• 2.4 IFQI模型检验
• 2.5 IFQI与成纱强力的关系模型
• 2.6 IFQI与成纱综合品质的关系模型
• 3 结论与讨论
• 参考文献
• 第四章 气象条件对棉纤维品质影响的敏感度分析
• 1 材料和方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 棉纤维品质性状的变异性
• 2.2 气象生态因子对棉纤维品质性状影响的敏感性分析
• 2.3 铃期气象生态因子对棉纤维品质性状的影响
• 2.3.1 铃期平均温度和降水量对棉纤维品质性状的影响
• 2.3.2 铃期其它气象生态因子对棉纤维品质性状的影响
• 2.4 相关气象因子的适宜值与临界值的确定
• 3 结论与讨论
• 参考文献
• 第五章 棉纤维长度气象生态模型的研究
• 1 材料和方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 分析方法
• 1.3 模型检验
• 2 结果与分析
• 2.1 棉纤维长度与品种遗传特性和气象因子之间的关系
• 2.1.1 棉纤维长度随品种、年份和试点间的差异性
• 2.1.2 棉纤维长度随棉铃果枝位的差异性
• 2.1.3 棉纤维长度随开花期的差异性
• 2.2 棉纤维长度与气象生态因子的关系
• 2.3 棉纤维长度气象生态模型的构建
• 2.3.1 棉纤维长度随棉铃部位的变化
• 2.3.2 不同果节位棉纤维长度模型的构建
• 2.3.3 棉纤维长度气象生态模型的构建
• 2.4 模型检验
• 3 结论与讨论
• 参考文献
• 第六章 棉纤维比强度气象生态模型的研究
• 1 材料和方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 分析方法
• 1.3 模型检验
• 2 结果与分析
• 2.1 影响棉纤维比强度的关键因子
• 2.1.1 棉纤维比强度与铃期气象生态因子的关系
• 2.1.2 棉纤维比强度与品种遗传特性的关系
• 2.2 棉纤维比强度的气象生态模型的构建
• 2.2.1 单因素气象生态模型
• 2.2.2 多因素气象生态因子交互作用气象生态模型
• 2.2.3 棉纤维比强度气象生态模型的确定
• 3 结论与讨论
• 参考文献
• 第七章 棉纤维麦克隆值气象生态模型的研究
• 1 材料和方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 分析方法
• 1.3 模型检验
• 2 结果与分析
• 2.1 影响棉纤维麦克隆值的关键气象生态因子
• 2.2 棉纤维麦克隆值气象生态模型的构建
• 2.2.1 模型形式
• 2.2.2 模型中气象因子订正系数模型的建立
• 2.2.3 棉纤维麦克隆值气象生态模型的构建
• 2.3 模型检验
• 3 结论与讨论
• 参考文献
• 第八章 棉纤维综合品质模型的建立
• 1 材料和方法
• 1.1 试验设计
• 1.2 分析方法
• 1.3 模型检验
• 2 结果与分析
• 2.1 棉纤维综合品质指数模型构建
• 2.2 棉纤维长度气象生态模型的构建
• 2.3 棉纤维比强度气象生态模型的构建
• 2.4 棉纤维麦克隆值气象生态模型的构建
• 2.5 棉纤维综合品质气象生态模型的构建
• 2.6 棉纤维综合品质模型的应用
• 3 结论与讨论
• 参考文献
• 第九章 基于 GIS和模型的棉纤维综合品质地域分异评价系统的建立
• 1 系统结构
• 1.1 系统软、硬件环境
• 1.1.1 硬件环境
• 1.1.2 软件环境
• 1.2 系统功能设计
• 1.2.1 系统基本功能
• 1.2.2 气象数据管理
• 1.2.3 气象预测
• 1.2.4 模型运算
• 1.2.5 分级渲染
• 1.3 数据库设计
• 1.3.1 数据库总体设计
• 1.3.2 空间数据库
• 1.3.3 属性数据库
• 1.4 系统运行流程
• 2 系统实现
• 2.1 数据获取
• 2.1.1 空间数据获取
• 2.1.2 属性数据获取
• 2.2 系统界面构建
• 2.3 功能实现
• 2.3.1 查询功能
• 2.3.2 气象数据的管理
• 2.3.3 系统功能
• 2.4 系统参数设置
• 2.4.1 地名格式
• 2.4.2 地图背景颜色
• 3 结论与讨论
• 参考文献
• 第十章 棉纤维综合品质地域分异评价系统（IFQIGIS）的应用—以山东省为例
• 1 材料和方法
• 2 结果与分析
• 2.1 系统操作过程
• 2.2 棉纤维综合品质地域分异规律
• 2.2.1 棉纤维长度
• 2.2.2 棉纤维比强度
• 2.2.3 棉纤维麦克隆值
• 2.2.4 棉纤维综合品质指数
• 3 结论与讨论
• 参考文献
• 第十一章 讨论与结论
• 1 讨论
• 1.1 棉纤维品质性状对成纱品质的影响
• 1.2 棉纤维品质性状对成纱强力的影响
• 1.3 棉纤维综合品质指数模型的构建
• 1.4 气象条件对棉纤维品质影响的敏感度分析
• 1.5 棉纤维主要性状气象生态模型的研究
• 1.5.1 棉纤维长度气象生态模型的研究
• 1.5.2 棉纤维比强度气象生态模型的研究
• 1.5.3 棉纤维麦克隆值气象生态模型的研究
• 1.6 棉纤维综合品质模型
• 1.7 基于 GIS和模型棉纤维综合品质地域分异评价系统的研究
• 2 结论
• 3 今后的研究设想
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表、已投稿论文目录
• 致谢