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，人們很早就開始對其各種性質(zhì)展開研究?，F(xiàn)在關(guān)于土壤的研究認為土壤是母質(zhì)、氣候、地形、生物和時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)展狀況關(guān)系到整個經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。土壤系統(tǒng)具有開放性、進化性、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)界普遍認為是典型的復(fù)雜巨系統(tǒng)，其形成、發(fā)展與衰退是一個動態(tài)的演化過程。正因為如此土壤學(xué)科現(xiàn)有的理論對于

2、土壤的概念以及評價標準及方法一直沒有達成統(tǒng)一的認識。
　　 本文對于土壤定義重新進行思考，對土壤的本質(zhì)進行了剖析。本文認為，土壤是在無邊界的網(wǎng)絡(luò)中通過不斷比較聯(lián)系，即廣義信息作用而自行涌現(xiàn)出的公共的、有機的、有功能的、多層次的、學(xué)習的、進化的模式。本文導(dǎo)出了控制土壤模式生成、發(fā)展、演化和衰亡過程的動力學(xué)方程，描述了“在無限網(wǎng)絡(luò)中不斷比較聯(lián)系、抓取數(shù)據(jù)通過無偏差的相互參照形成穩(wěn)定模式從而證明自身存在”這一真實世界形成和演化的過程，

3、并給出了真實世界所要滿足的第一性原理，即最大流原理，在此基礎(chǔ)上建立了評價，調(diào)控，甚至預(yù)測模式發(fā)展的新模型。
　　 本文對于理論闡述給出上具體的模型算法，借助Matlab平臺提供的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對新模型中控制模式發(fā)展演化的復(fù)雜動力學(xué)方程進行求解，即利用抓取的組元數(shù)據(jù)重構(gòu)模式自行涌現(xiàn)的達到穩(wěn)定的過程，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)演化進行評價，可在評價的同時對其進行預(yù)測，為

4、模式的調(diào)控提出一些建設(shè)性意見。
　　 最后本文列舉出三個典型的土壤案例，對其整體結(jié)構(gòu)模式的演化進行了模擬分析，表明新的模型可以對土壤質(zhì)量做出比較準確的評價，反映出土壤模式的時空變化，并且可以實現(xiàn)土壤系統(tǒng)的調(diào)控和預(yù)測。另外，為了表明新的模型是針對于一般化地研究對象，可以統(tǒng)一物理、化學(xué)、生物，以及經(jīng)濟社會等各個領(lǐng)域，本文舉出了一個人體經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)的案例，通過盡可能多的信息來構(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