土壤系統(tǒng)的新模型及其應(yīng)用.pdf

1、土壤是與人們的生活息息相關(guān)的環(huán)境資源，人們很早就開始對(duì)其各種性質(zhì)展開研究?，F(xiàn)在關(guān)于土壤的研究認(rèn)為土壤是母質(zhì)、氣候、地形、生物和時(shí)間等成土因素共同作用而形成的自然綜合體，位于巖石圈、水圈、生物圈和大氣圈的交界地帶，其發(fā)展?fàn)顩r關(guān)系到整個(gè)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。土壤系統(tǒng)具有開放性、進(jìn)化性、涌現(xiàn)性、非線性等特征，其組元數(shù)量巨大，類別繁多，被學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為是典型的復(fù)雜巨系統(tǒng)，其形成、發(fā)展與衰退是一個(gè)動(dòng)態(tài)的演化過(guò)程。正因?yàn)槿绱送寥缹W(xué)科現(xiàn)有的理論對(duì)于

2、土壤的概念以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法一直沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。
　　 本文對(duì)于土壤定義重新進(jìn)行思考，對(duì)土壤的本質(zhì)進(jìn)行了剖析。本文認(rèn)為，土壤是在無(wú)邊界的網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)不斷比較聯(lián)系，即廣義信息作用而自行涌現(xiàn)出的公共的、有機(jī)的、有功能的、多層次的、學(xué)習(xí)的、進(jìn)化的模式。本文導(dǎo)出了控制土壤模式生成、發(fā)展、演化和衰亡過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程，描述了“在無(wú)限網(wǎng)絡(luò)中不斷比較聯(lián)系、抓取數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)偏差的相互參照形成穩(wěn)定模式從而證明自身存在”這一真實(shí)世界形成和演化的過(guò)程，

3、并給出了真實(shí)世界所要滿足的第一性原理，即最大流原理，在此基礎(chǔ)上建立了評(píng)價(jià)，調(diào)控，甚至預(yù)測(cè)模式發(fā)展的新模型。
　　 本文對(duì)于理論闡述給出上具體的模型算法，借助Matlab平臺(tái)提供的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)新模型中控制模式發(fā)展演化的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行求解，即利用抓取的組元數(shù)據(jù)重構(gòu)模式自行涌現(xiàn)的達(dá)到穩(wěn)定的過(guò)程，建立了新理論框架下的數(shù)值模擬方法。基于這一思路，可以對(duì)包括土壤模式在內(nèi)的任何復(fù)雜系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)演化進(jìn)行評(píng)價(jià)，可在評(píng)價(jià)的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)，為

4、模式的調(diào)控提出一些建設(shè)性意見(jiàn)。
　　 最后本文列舉出三個(gè)典型的土壤案例，對(duì)其整體結(jié)構(gòu)模式的演化進(jìn)行了模擬分析，表明新的模型可以對(duì)土壤質(zhì)量做出比較準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，反映出土壤模式的時(shí)空變化，并且可以實(shí)現(xiàn)土壤系統(tǒng)的調(diào)控和預(yù)測(cè)。另外，為了表明新的模型是針對(duì)于一般化地研究對(duì)象，可以統(tǒng)一物理、化學(xué)、生物，以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)等各個(gè)領(lǐng)域，本文舉出了一個(gè)人體經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)的案例，通過(guò)盡可能多的信息來(lái)構(gòu)建了人體的經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)，可以在一定程度上反映出經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)的變化，為中