作物模拟模型

1、作物模拟模型,小组成员：麻菲菲 11209225 冯钟慧 11209209 陈 娟 11209219,作物模拟是20世纪60年代以后随着作物生理生态知识的积累和计算机技术的飞速发展而成长起来的一种边缘学科，是一项新的农业信息技术。随着科学技术的发展和社会需求的加大，作物生长模拟研究得到了飞速发展，目前已进入实用阶段。,模拟树木生长的模型,一、作物模拟模型的特征 二、作物模拟模型的建模过程 三、作物模拟模型的应用 四、作物模拟模型存在的问题 五、作物模拟模型的发展趋势,一、作物模拟模型的特征,系统性： 能对模拟的不同成分或过程进行系统的、全面的分析 与描述。 动态性： 包括时间过程的变化及不同成

2、分间的动态关系。 机制性： 在经验性或描述性的基础上，提供了对主要生理生理 过程的理解和解释。 预测性： 对不同系统提供了可靠的定量描述。,通用性： 适用于任何时间、地点与品种。 便用性： 可为非专家操作应用，可用于一般的气候、品种及 作物资料。 灵活性： 容易进行修改补充。 研究性： 除了应用性以外，还可用于生理生态的研究、探讨。,二、作物模拟模型的建模过程,调查研究和问题的提出。这是建模的基础。通过 调查研究, 确定目标,提出相应的方案。 建立模型. 编写程序。 b. 确定有关作物参数。 c. 确定用以模拟的气象要素。 d. 连接。 模拟运行。,验证。通过验证,可以了解模拟结果与真实系统的

3、逼近程度,从而确认该模型的正确性是否在允许的“宽容度”范围内。 验证方法有: 回顾检验。 b. 全面改变真实系统中的参数,观察模型是否随之变化。 c. 通过田间试验,考察试验结果与模拟结果是否一致。 调试改进模型。找出导致模型与真实系统不一致的原因,进一步用试验数据来调整和修改作物参数, 对模型的结构语句进行改进。,模型试用。将模拟运行扣的结果应用于生产,进行小面积示范试验,以检验其适用性。 问题的解签与选择、决策。如经验证 该模型与真实系统相吻合,就可按模拟的结 果来解答生产中出现的问题,并据此进行最 优方案的选择与决策。,整个建模过程可以用图表示为：,模拟运行,验 证,调试改进,建立模型,

4、问题提出,调查研究,模型试用,问题解答,选择决策,三、作物模拟模型的应用,（1）作物育种 在育种方面，模型可通过修改品种的生理或形态特性参数，模拟其在系统中的行为和结果。育种专家可以利用模拟技术，根据品种特性可能产生的效应，确定所要选育品种的方向。国际水稻研究所已开始用作物生长模型模拟作物态和生理特征在不同环境下的变化并进行育种及帮助选择理想株型。,(2)研究气候变化对作物生产的影响 作物生长模型可用来研究未来气候条件下温度、降水、CO2浓度变化对作物布局和产量水平的影响，预测气候对人类食物供应状况的可能影响。如金之庆等人利用CERES小麦模型和CERES玉米模型预测了未来温度、降水、CO2浓

5、度变化对中国小麦和玉米生产的影响。,(3)田间管理 利用作物生长模型可以进行不同播种时期、密度、灌溉时间与次数和肥料使用量在不同环境状况下对长期平均产量和产量潜力的影响，并对栽培措施加以优化，推荐有利于经济和生态效益的措施。,模拟水稻发芽的模型,（4）产量预测 利用作物模型预测天气对产量的影响，进行作物生产的气候风险分析。通过用期望的天气资料，可以在收获前一段时间预测作物的产量，这对期货交易、提前制定购销计划和产后加工计划都很有用。 作物生长模拟模型与地理信息系统结合，还可对大面积区域范围内的各种作物产量和品质进行模拟并把结果用地图显示出来。,四、作物模拟模型存在的问题,(1) 模型多是半经验

6、半机理性的。大多数作物模型仅 限于几个相同因素的限制的生产水平,这些模型没有考虑全部的限制因子对模拟的影响,模拟的准确性还不够。 (2) 模拟模型的开发缺乏统一的方法和标准。模拟模型在单作物生理生态的基础上进行作物的生长发育等模拟,使模拟模型的开发缺乏统一的方法和标准,各种模型对作物生理生态过程的量化描述繁简不一,参数取值差别较大,影响了与其他信息技术的结合。,(3) 模型通用性较差。很多模型仅对农业生产系统的主要 生产过程进行模拟,在某个小区域模拟效果较好,但推广范围 窄。同一物种在不同地区有可能参数不同,不同品种的参数也不同,因此,被引进的外地模型,参数适宜性较差,很难本地化 。 (4)

7、模型的有效性检验差。由于缺乏模型运行所需的气 候、土壤和作物特性等资料,模型所需生产对象参数和环境参数的代表性差、重复性不理想等缺点,模拟模型的可靠性验证与有效性检验存在一定困难 。以致于常用模拟值与实测值是否一致、模型模拟曲线是否拟合等来判断模型的优劣。,五、作物模拟模型的发展趋势,作物模拟与3S技术相结合 作物模拟与遥感技术相结合能够提高区域尺度作物模 拟的精度, 促进作物模拟技术的发展和应用; 地理信息系统GIS为模型提供了大量的环境和品种参数也是模型运行结果的管理平台; 作物模拟与全球定位系统GPS相结合能够实现模型使用空间的实时精确定位。,作物模拟技术与现代网络技术的结合应用 通过互

8、联网我们可以查阅世界作物模拟的最新研究成果; 通过互联网我们可以了解世界范围内作物长势的遥感等监测信息; 通过互联网我们可以向中国和世界的专家学者学习和请教作物模拟和农业生产方面遇到的突出问题; 通过互联网我们也可以发表作物模拟或其他农业技术推广应用的有关信息与农户和政府进行沟通和交流。,作物模拟技术要求多学科的交流与合作 作物模拟技术是一项综合的技术。 是建立在植物生理学、作物栽培学、植物营养学、 土壤学、农业气象学、计算机科学、园艺学、植物保护学、农田水利学和数学等综合学科基础上的一门新技术。 它的发展必然要求加强各相关学科的理论基础研究, 深入研究有关作物生长发育的微观机理, 站在其他学科研究成果的基础之上驾驭其他各领域知识。 作物模拟技术要与专家系统相结合,