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《南京农业大学》 2006年
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棉花生长模拟与决策支持系统研究

陈兵林  
【摘要】: 作物生长模拟模型和管理决策支持系统是信息农业和数字农业研究与应用的核心与典范。作物生长模拟模型具有系统综合和动态预测的功能,但至今尚缺乏对作物品质形成过程的定量模拟,基于模拟模型的作物管理决策支持系统能够通过模拟试验,实现系统管理的策略分析和方案评估。本研究以棉花为研究对象,在本实验室已有棉花生长发育和产量品质形成模拟模型的基础上,运用系统分析原理和数学建模技术,综合了棉花器官建成与蕾铃脱落、棉铃干物质积累分配、纤维品质的形成与环境因子的动态关系,建立了基于棉花生理发育时间(PDT)的生育期模拟模型、基于生理生态过程的棉花器官建成和蕾铃脱落模拟模型、单铃干物质积累分配模拟模型、纤维品质时空分布模拟模型。应用面向对象的程序设计与软构件技术,在Visual C++平台上构建了综合性与构件化的棉花生长发育和产量品质形成的模拟系统;进一步运用决策支持技术,结合基于不同目标的模拟试验与策略分析,研制了具有辅助决策功能的基于生长模型的棉花管理决策支持系统。研究结果为当今数字化农作系统的开发提供了基本框架,也为建立其它作物管理决策支持系统提供了开发模式。具体研究结果如下: (1)系统分析了不同肥料、不同密度试验棉花生育与环境因素之间的动态关系,综合考虑了热效应(RTE)、光周期效应(RPE)、品种早熟性(VE),建立了以PDT为驱动变量的棉花生育期模拟模型;在充分考虑氮素营养、土壤水分胁迫、DPC调控等对棉花生育的影响基础上,构建了棉花器官建成和蕾铃脱落模拟模型。利用不同年份、品种和播期的试验资料对上述模型进行了检验。结果表明,棉花生育期模拟值与观测值间的均方差根(RMSE)为0.80~1.65,吻合度较好,精度较高;叶片数、株高、果枝数、果节数、脱落数、成铃数的模拟值与观察值间的RMSE值分别为0.36叶、1.11cm、0.57台、2.87个、1.00个、0.59个,模拟误差小于3%,具有较高的模拟精度,适应性较好。 (2)在系统分析不同基因型、施肥量、开花期棉铃干物质积累与分配动态规律的基础上,以RTE为驱动变量,在综合考虑了氮素营养、水分胁迫、同化物供需比等对棉铃的生长发育主要影响因子的前提下,建立了基于RTE的棉花单铃干物质积累分配的分期动态模型;模拟检验结果显示,棉花四桃(伏前桃、伏桃、早秋桃、晚秋桃)单铃、籽棉、纤维干物质积累的RMSE值分别为0.1767~0.5659、0.0725~0.5279、0.0613~0.2634g,而单一综合模拟模型的RMSE值超过或接近分期模拟模型相对应的RMSE值的上限。因此,分期模拟棉铃干物质的积累与分配比单一综合模拟模型预测效果要准确、可靠。 (3)在系统分析棉花花铃期的温度、光照、水分胁迫、氮素营养等主要因子对棉花纤维品质影响的基础上,量化了棉花品种、棉株空间不同枝节和花铃期的日均温、光照长度、土壤含水量、棉株含氮率对棉花纤维品质指标形成的影响,并结合已有的棉花纤维品质指标的生态模型,构建了机理性较强的预测纤维长度、比强度、麦克隆值、长度整齐度的单一纤维品质指标的时空分布模型和综合模型,利用不同年份、品种类型、生态区域、肥水管理条件下的试验资料对棉花纤维品质指标的时空分布模型进行了检验。检验结果表明,纤维长度、比强度、麦克隆值、长度整齐度的RMSE值,在时间分布模型中分别为0.15mm、0.29cN·tex~(-1)、0.18和0.36,在空间分布模型中分别为0.22mm、0.60cN·tex~(-1)和0.15和0.86,与实际观察值间的误差皆小于5%,说明模型具有较好的预测性、通用性和准确性。 (4)以棉花生长发育为主线,采用面向对象的程序设计和软构件技术,结合气象数据生成模型和品种参数调试模型,构建了机理性和解释性较强的棉花生长模拟模型(CottonGrow)及棉花生长模拟系统(CGSS)。该系统主要包括生育进程、器官建成及形态发生、光合生产、物质分配、水分和养分平衡、产量与品质形成等模块,可以定量预测不同生态环境、生产条件和品种类型下的棉花生长发育过程和生产力形成动态。 (5)在构建棉花生长模拟系统的基础上,结合基于不同目标的模拟试验及基于模型结果的策略分析评价模型,并充分利用软构件的语言无关性、可重性、简便快捷的系统维护机制等特点,在VC++与VB平台上构建了机理性、通用性、应用性等较强的棉花管理决策支持系统(GMDSSCM),实现了模型的预测功能、决策支持功能和人机交互技术的有机耦合,可以为不同生态环境、生产条件和品种类型推荐适宜的棉花生产管理方案。GMDSSCM成功的研制,为今后数字棉作系统的研制奠定了基础。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:S562

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王飞飞;基于模型与GIS的棉铃品质地域分异评价系统的设计与实现[D];南京农业大学;2010年
2 刘金凤;作物种植计划决策支持系统的研究与应用[D];新疆大学;2010年
3 尤坤鹏;多约束条件下加工番茄产量预测模型构建[D];新疆大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡以纯,周桃华;棉花优质高产结铃模式的调节技术研究[J];安徽农学院学报;1989年01期
2 杨吾扬,蔡清泉;论新疆玛纳斯河流域棉花基地的经济条件[J];地理学报;1959年04期
3 陈昭炯;分形在植物形态模拟中的应用[J];福州大学学报(自然科学版);1996年05期
4 陈昭炯;一个实用的分形CAD系统设计[J];福州大学学报(自然科学版);1999年01期
5 俞希根;棉花基础节水研究与应用[J];灌溉排水;1997年03期
6 潘学标,李克让;基于GIS的新疆棉花生产发展时空变异分析[J];干旱区地理;2000年03期
7 单世华,孙学振,周治国,施培;温度对棉纤维品质性状的影响[J];华北农学报;2000年04期
8 陈布圣;棉花育苗移栽初步试验报告[J];华中农业科学;1957年05期
9 屠启澍,陈淑蕙;棉花有机与无机肥料混合施肥试验报告[J];华中农业科学;1958年01期
10 萧金如,潘自达;棉花灌溉制度试验结果初报[J];华中农业科学;1958年03期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘铁梅;小麦光合生产与物质分配的模拟模型[D];南京农业大学;2000年
2 张怀志;基于知识模型的棉花管理决策支持系统的研究[D];南京农业大学;2003年
3 张立桢;基于过程的棉花生长发育模拟模型[D];南京农业大学;2003年
4 马富裕;棉铃发育及纤维品质形成的生态效应与模拟研究[D];南京农业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张志刚;栽培因子对棉株不同座果点纤维品质影响的研究[D];湖南农业大学;2002年
【共引文献】
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1 辛承松,呼孟银,唐薇,王洪征;盐胁迫下微量元素和激素对棉苗素质调节效应的研究[J];山东农业科学;2001年04期
2 刘圣田,韩长胜,李泽田,刘继永,林华,张玉花;棉花优质高产栽培技术路线研究[J];山东农业科学;2005年02期
3 张晓艳;刘锋;叶梅;刘淑云;尚明华;;紫苏栽培管理知识模型及决策支持系统研究[J];山东农业科学;2006年06期
4 张晓艳;封文杰;刘淑云;王丽丽;刘锋;朱建华;;花生光合生产与干物质积累的动态模拟[J];山东农业科学;2009年01期
5 宋朝玉;高峻岭;张清霞;李祥云;;“3414”肥料试验结果统计分析方法的探讨[J];山东农业科学;2009年09期
6 刘淑云;封文杰;王风云;李景岭;;基于PDT的温室茄子发育模拟模型[J];山东农业科学;2010年10期
7 刘明来;张新权;曲莎;;不同叶面肥对金太阳杏生长发育的影响[J];山东农业科学;2011年09期
8 张增为;李浩;王志伟;方才臣;张晓洁;;生态条件和收获时间对不同类型棉花品种纤维品质的影响[J];山东农业科学;2011年12期
9 刘圣田,朱合民,李泽田,冯俊芝,韩春霞,张玉花;双膜棉结铃调节技术研究[J];山东农业科学;1996年06期
10 刘圣田,曲辉英,祁士君,李贵军,代成江,王金岭,薛林玉;鲁棉13号高产优质栽培技术研究[J];山东农业科学;1999年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴宗彦;任启乐;张利;张建军;;向Internet扩展的PDM信息化集成平台的研究[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 刘柯楠;杨启良;戈振扬;刘小刚;;一种基于图像的植物根系三维重建[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 赵景青;姜腾飞;简桂良;齐放军;;棉花早衰形成原因及防治策略[A];植保科技创新与病虫防控专业化——中国植物保护学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 曹卫星;朱艳;戴廷波;潘洁;胡继超;庄恒扬;;基于过程的组件化小麦生长模拟系统[A];’2003中国作物学会学术年会文集[C];2003年
5 刘铁梅;胡立勇;曹凑贵;刘铁芳;傅廷栋;;油菜发育过程及生育期机理模型的研究[A];2004’中国作物学会学术年会文集[C];2004年
6 曹宏鑫;金之庆;石春林;葛道阔;魏秀芳;;基于WEB与模型的小麦栽培数字化设计国内外研究进展[A];全国小麦栽培科学学术研讨会论文集[C];2006年
7 郭银巧;李存东;赵传德;;玉米适宜动态生育指标预测知识模型[A];作物逆境生理研究进展——中国作物生理第十次学术研讨会文集[C];2007年
8 王铭伦;何钟佩;李丕明;;DPC对花生荚果及种子发育过程中内源激素水平的影响[A];第一届全国青年作物栽培作物生理学术会文集[C];1993年
9 潘学标;;作物生长发育模拟模型的研究进展与现状[A];第一届全国青年作物栽培作物生理学术会文集[C];1993年
10 陈惠;蔡文华;张春桂;;福建省甘薯气候-土壤生产力与粮食安全对策[A];第五届全国日地关系与灾害学术研讨会论文专辑[C];2005年
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1 李先锋;基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年
2 韩春丽;新疆棉花长期连作土壤养分时空变化及可持续利用研究[D];石河子大学;2010年
3 梁红梅;中国种植业优势区域及其耕地保护策略[D];浙江大学;2011年
4 吴泽斌;耕地保护利益冲突及其管理研究[D];浙江大学;2011年
5 夏天;基于高光谱遥感的区域冬小麦生物量模拟及粮食安全评价[D];华中师范大学;2011年
6 麦博儒;太阳辐射减弱对冬小麦生理生化及产量的影响研究[D];南京信息工程大学;2011年
7 李继伟;栽培管理措施和环境胁迫对柳枝稷生长特性和生物质品质的影响[D];内蒙古农业大学;2011年
8 谢岷;基于Meta-Analysis的气象、土壤和田间管理因素对玉米氮素利用影响研究[D];内蒙古农业大学;2011年
9 梁成军;网球技战术决策支持系统研究与应用[D];上海体育学院;2011年
10 樊华;栽培技术对新疆长期连作棉田生产力影响的研究[D];石河子大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 骆雪姣;棉花不同密度效应研究[D];华中农业大学;2010年
2 唐浩月;棉花不同氮肥比例施用效应研究[D];华中农业大学;2010年
3 褚坤燕;棉花氮肥利用效率研究[D];华中农业大学;2010年
4 闫恒超;棉花纤维发育伸长期和次生壁加厚期数字表达谱分析[D];华中农业大学;2010年
5 彭俊杰;棉花不同施氮水平效应研究[D];华中农业大学;2010年
6 叶瑞;棉花油后直播合理密度研究[D];华中农业大学;2010年
7 董超;基于AE的县域农业资源信息系统的研制与应用[D];山东农业大学;2010年
8 高梅;鲁中山区桃园施肥现状及施肥模式优化研究[D];山东农业大学;2010年
9 马健;施钾对高品质棉生理特性及产量品质的影响[D];安徽农业大学;2010年
10 冯慧慧;基于作物模型和GIS的县域水稻产量动态预测技术研究[D];安徽农业大学;2010年
【同被引文献】
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1 王勤礼,王红,保庭科,王小明,鄂利锋;不同播期对加工型番茄上市期与产量影响[J];北方园艺;2005年05期
2 梁启章,李钜章;“农业专家决策支撑系统”的原理和方法[J];地理科学进展;2001年S1期
3 孟波;有限方案模糊多目标群决策方法的研究[J];系统工程;1995年04期
4 潘学标,李克让;基于GIS的新疆棉花生产发展时空变异分析[J];干旱区地理;2000年03期
5 杨年友;马友平;;基于遗传算法的Logistic模型与McDill-amateis模型比较研究[J];湖北民族学院学报(自然科学版);2007年03期
6 董杨琴;肖亮;吴慧中;;基于语言评价与模糊数的群体意见共识方法[J];火力与指挥控制;2007年03期
7 尹春华,顾培亮;决策支持系统研究现状及发展趋势[J];决策借鉴;2002年02期
8 董占山;潘学标;吴同礼;邓绍华;蒋国柱;;棉花生产管理决策支持系统 CPMSS 的设计与实现[J];计算机农业应用;1993年01期
9 严定春,诸叶平,李世娟;基于模型的玉米管理决策支持系统研究[J];农业网络信息;2005年11期
10 曹卫星,李存东,李旭,严美春;基于作物模型的专家系统预测和决策功能的结合[J];计算机与农业;1998年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张丽娟;棉纤维综合品质模型构建及地域分异评价系统的研究[D];南京农业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 余爱华;Logistic模型的研究[D];南京林业大学;2003年
2 金旭星;ERP环境下先进生产计划及产能平衡的研究[D];浙江大学;2005年
【二级引证文献】
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1 尤坤鹏;姜波;;马尔科夫链在加工番茄产量预测中的应用研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年15期
2 韩泽群;姜波;;加工番茄产量组合预测模型研究[J];中国农学通报;2013年03期
3 陈飞飞;姜波;郭洁;;基于最优控制理论的加工番茄种植规划研究[J];新疆农业科学;2012年10期
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1 侯晓静;新疆加工番茄品质分析及可控性研究[D];新疆大学;2013年
【二级参考文献】
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1 徐惠纯,李文炳,胡桂娟,王文祥;棉铃发育规律的初步研究[J];山东农业科学;1987年02期
2 张凤鑫;发展高品质棉迎接加入WTO新挑战——棉花纤维品质改良的进展[J];安徽农学通报;2000年06期
3 易成新,潘泽义,刘文秀;棉花纤维品质指标及其提高问题[J];安徽农学通报;2001年04期
4 唐胜,李文才;棉花不同施氮量对纤维品质影响的研究[J];安徽农业科学;1991年01期
5 郑冬官,方其英;不同部位棉铃性状规律的研究[J];安徽农业科学;1994年02期
6 程福如,姚大瑞,杨可胜,任德美,王永海;棉花高产优质高效优化栽培模型研究[J];安徽农业科学;1998年02期
7 程备久,赵伦—;十个现代陆地棉品种主要产量和品质性状的相关研究[J];安徽农学院学报;1988年04期
8 刘友兆,何方,夏敏,杨建海,吴俊品;耕地适宜性评价专家系统的建立与应用[J];安徽农业大学学报;2001年03期
9 张桂寅,吴立强,王省芬,王静华,陈殿雪;低酚棉品种耐盐性研究[J];河北农业大学学报;2001年01期
10 刘占国,马峙英,张桂寅,吴立强,卢秀茹;陆地棉品种田间取样期对纤维品质的影响[J];河北农业大学学报;1995年02期
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1 张立桢;基于过程的棉花生长发育模拟模型[D];南京农业大学;2003年
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1 时瑢;;棉田施用钾肥提高纤维品质[J];中国农学通报;1985年02期
2 蒋克明,刘智民;棉花优质与兼抗育种之我见[J];中国棉花;1987年05期
3 陈国平,沈新莲,周宝良,顾立美,陈松,黄骏麒,阮锡根;高强纤维棉花种质系的纤维品质初析[J];江苏农业科学;1996年01期
4 袁有禄,张天真,郭旺珍,潘家驹,R.J.Kohel,熊宗伟,唐淑荣;棉花纤维品质性状的遗传稳定性研究[J];棉花学报;2002年02期
5 肖松华,狄佳春,刘剑光,许乃银,陈旭升;我国棉花品种纤维品质的现状及发展对策[J];科技导报;2002年12期
6 张志刚,陈金湘,曾昭云,杨芳荃,李景龙,杨晓萍;栽培因子对棉株不同座果点纤维品质影响的研究[J];棉花学报;2003年01期
7 赖占钧,彭荷澜,肖秋兰;江西苧麻品种纤维品质分析报告[J];江西农业科技;1980年11期
8 雷继清;;改进棉花品质育种之浅议[J];山西农业科学;1983年09期
9 朱绍琳;棉花良种繁育方法的探讨[J];中国棉花;1986年05期
10 朵建中;王道均;;特早熟棉花丰产品种纤维品质评述及分析[J];山西农业科学;1986年09期
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1 张海芝;;影响河南周口市棉花纤维品质的主要因素分析及改善途径[A];中国棉花学会2010年年会论文汇编[C];2010年
2 曹志斌;郭旺珍;张天真;;利用CSIL改良新疆陆地棉品系纤维品质的研究[A];现代分子植物育种与粮食安全研讨会论文集[C];2011年
3 詹有俊;任福成;杨涛;孙建船;庄生仁;南宏宇;杨军;;河西走廊特早熟陆地棉纤维品质现状[A];中国棉花学会2004年年会论文汇编[C];2004年
4 杨伟华;许红霞;王延琴;周大云;冯新爱;孙晓陆;陈贺;;不同收获时期的棉花纤维品质比较研究[A];中国棉花学会2007年年会论文汇编[C];2007年
5 陈曦;许乃银;孔繁玲;刘文欣;;中国棉花品质区划初探[A];中国棉花学会2007年年会论文汇编[C];2007年
6 马富裕;曹卫星;李少昆;周治国;郑重;杨建荣;;棉铃发育和纤维品质与光照强度关系的定量分析[A];中国棉花学会2004年年会论文汇编[C];2004年
7 孙东磊;梁钰;李存东;耿世明;杨丽娜;李春强;杨永胜;;气象因子对棉花纤维品质的影响[A];第26届中国气象学会年会气象灾害与社会和谐分会场论文集[C];2009年
8 王家宝;高明伟;崔正鹏;谷登斌;杨静;王留明;;抗虫杂交棉F_1与F_2的比较[A];中国棉花学会2009年年会论文汇编[C];2009年
9 杨伟华;唐淑荣;许红霞;王延琴;周大云;匡猛;冯新爱;;转基因与非转基因棉花品种纤维品质比较分析[A];中国棉花学会2010年年会论文汇编[C];2010年
10 赵红霞;王士杰;万艳霞;朱继杰;史立强;张晓;郑莎莎;李妙;王国印;;不同气候条件对棉花纤维品质的影响[A];中国棉花学会2011年年会论文汇编[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;农业部公布2003年棉花主栽品种纤维品质测试结果[N];中华合作时报;2004年
2 国欣棉花研究所 卢秋英;怎样提高棉花采摘质量[N];河北农民报;2007年
3 ;“三杂棉4号”(SHO1-3)品种简介及栽培技术要点[N];湖北科技报;2006年
4 本报记者 倪群鸣;国审棉园地新添奇葩——C111[N];湖北科技报;2009年
5 河北省冀科种业有限公司;国抗2006棉花种植试验表现不错[N];河北科技报;2007年
6 ;福伊特新型结构成形网凸显诸多优点[N];消费日报;2009年
7 辛集市农业技术推广中心 高树凯 乔国梅 郭兰英 何叶;棉花“三分”增效益[N];河北科技报;2009年
8 河北省农科院粮油作物研究所 河北冀丰棉花科技有限公司 李妙 提供;如何科学选择棉种?[N];河北科技报;2006年
9 孙维福;棉花分子育种牢牢植入“中国印记”[N];农民日报;2008年
10 记者 张爱虎 通讯员 张琼华;200万亩棉田从中受益[N];湖北日报;2007年
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1 陈红;利用三个重叠重组自交系精细定位棉花染色体24部分区段的纤维品质及产量性状QTL[D];南京农业大学;2009年
2 沈新莲;陆地棉纤维品质QTL的筛选、定位及其应用[D];南京农业大学;2004年
3 杨鑫雷;四倍体棉花纤维品质相关性状QTL定位及元分析[D];河北农业大学;2013年
4 张轲;利用三亲本复合杂交群体构建陆地棉遗传连锁图谱与纤维品质QTL定位[D];西南大学;2011年
5 张正圣;陆地棉遗传连锁图谱的构建与纤维相关性状的QTL分析[D];西南农业大学;2005年
6 宋宪亮;异源四倍体棉花栽培种分子遗传图谱的构建及部分性状QTL标记定位[D];山东农业大学;2004年
7 林忠旭;棉花分子标记遗传连锁图构建和产量、纤维品质相关性状定位[D];华中农业大学;2005年
8 马富裕;棉铃发育及纤维品质形成的生态效应与模拟研究[D];南京农业大学;2004年
9 杨昶;棉花抗黄萎病基因分子标记定位研究[D];南京农业大学;2007年
10 李玲;镉胁迫对陆地棉生长发育、产量和品质的影响及其耐镉性的遗传研究[D];浙江大学;2012年
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1 张志刚;栽培因子对棉株不同座果点纤维品质影响的研究[D];湖南农业大学;2002年
2 杨廷良;苎麻钙素营养特征及其对纤维产量、品质的影响[D];湖南农业大学;2005年
3 王庆材;花铃期遮荫对棉纤维发育及叶片生理特性的影响[D];山东农业大学;2005年
4 王淑芳;陆地棉纤维相关性状的遗传及分子标记研究[D];中国农业科学院;2005年
5 李建华;新型激活蛋白对棉花生理特性及纤维品质的影响[D];湖南农业大学;2006年
6 张保才;AB-QTL法定位海岛棉优异纤维品质基因和抗黄萎病基因[D];中国农业科学院;2006年
7 巫兰;钾素对棉花生长发育及纤维品质影响的研究[D];新疆农业大学;2010年
8 王文生;Pima90-53细菌人工染色体(BAC)文库构建及抗黄萎病相关基因筛选[D];河北农业大学;2006年
9 程明玲;中棉所63不同果枝纤维品质研究[D];湖南农业大学;2011年
10 张超波;黑龙江地区不同汉麻品种的纤维品质和可纺性的研究[D];大连工业大学;2008年
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