作物模型及其应用(何建强,2011-4-1)
作物生长模拟模型及其在设施园艺生产中的应用
基金项目辽宁省教育厅科学技术研究项目。
作者简介李东（１９７２－），男，辽宁北镇人，在读博士，助理研究员，从事蔬菜栽培与生理生态研究。
＊通讯作者。
收稿日期２００７!０１!０８作物生长模拟模型是作物科学和计算机科学交叉产生的新兴研究领域。
作物生长模拟模型是应用系统分析和计算机技术，综合作物生理、生态、农业气象和农学等学科研究成果，将作物与其生态环境因子作为一个系统进行动态的定量分析和生长模拟研究［１］。
计算机技术和人工智能技术在农业管理和决策上的迅速发展，使作物生长模拟模型的研究逐渐深入，在农业科研和生产上的应用日趋广泛。
１作物生长模拟模型的发展现状１．１国外作物生长模拟模型的研究进展２０世纪６０年代中期，以ＤｅＷｉｔＣＴ［２］在计算机上模拟玉米等作物冠层的光合速率为标志，不少国家在作物生长模拟模型方面进行了研究。
近４０年来，作物生长模拟模型在经历了初创阶段、发展阶段，已向综合化与应用化方向发展。
目前，荷兰、美国、英国、日本、澳大利亚、以色列等已对多种作物建立了生长模拟模型，作物涉及到玉米、小麦、棉花、大麦、黑麦、马铃薯、高粱、大豆、甜菜、苜蓿、向日葵、白菜等。
研究领域涉及光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、太阳辐射、物质生产和分配、生育进程、形态建成、根系生长、冠层微气候、土壤氮素运行和土壤水分状况等［３］，并已应用到作物产量预测、作物育种和生产管理等方面。
荷兰的作物生长模型以综合作物生理生态的研究为主，注重模型的理论性研究，如作物生长模拟器ＢＡＣＲＯＳ［４］和模拟１年生作物生产潜力模型ＭＡＣＲＯＳ［５］；美国的模型开发注重“天气、作物、土壤、管理”等综合作用的结果，强调模型的实用性，代表模型有在国际上影响较大的模型ＣＥＲＥＳ［６］和棉花模拟模型ＧＯＳＳＹＭ［７］。
其中最成功的例子是美国农业部农业研究服务中心作物模拟研究所１９８５年研究的棉花管理专家系统ＣＯＭＡＸ!ＧＯＳＳＹＭ。
ＣＯＭＡＸ能在农场内为棉花管理提供咨询，用于确定灌溉、施肥、施用脱叶剂和棉桃开裂的最佳方案。
作物生长模拟模型研究和应用综述
作物生长模拟模型研究和应用综述作物生长模拟模型研究和应用综述摘要：作物生长模拟模型作为一种重要的农业科学工具，能够模拟和预测作物生长的过程和产量，对农业生产具有重要的指导意义。
本文综述了作物生长模拟模型的研究现状和应用情况，包括模型的发展历程、模型结构与参数推导、模型验证与评价、模型应用领域等。
通过对近年来的研究进展进行梳理和总结，旨在为作物科学领域相关研究人员提供参考和借鉴。
关键词：作物生长模拟模型；发展历程；模型结构；参数推导；模型验证；模型评价；模型应用1. 引言作物生长模拟模型是基于作物生理生态过程的数学表示，通过对光能、水分、温度和营养等环境因素影响下作物生长的模拟，能够为农业生产提供科学依据。
自上世纪60年代起，作物生长模拟模型的研究迅速发展，并在农业科学、气象学、资源环境等领域得到广泛应用。
本文旨在全面梳理作物生长模拟模型的研究现状和应用情况，为相关研究人员提供参考和借鉴。
2. 作物生长模拟模型的发展历程2.1 早期模型早期的作物生长模拟模型主要基于经验公式和统计关系，如蒸散发模型和生长势模型。
这些模型简单直观，但对作物生理过程描述不准确，模拟精度较低。
2.2 生物物理模型生物物理模型通过考虑作物的生理生态过程，建立物理机制与参数之间的关系，提高了模型的精度与准确性。
该类模型主要包括光合模型、水分模型、温度模型等。
2.3 动态模型动态模型考虑了作物生长过程中不同生育阶段的特点，建立了动态的生长过程描述，提高了模型的实用性。
这类模型包括基于氮、磷等营养物质的模型、基于作物品种的模型等。
3. 作物生长模拟模型的结构与参数推导作物生长模拟模型通常包括四个部分：能量收支模块、水分平衡模块、碳氮平衡模块和生长发育模块。
其中，能量收支模块描述了作物光能的利用与传递过程，水分平衡模块描述了作物水分的吸收与利用过程，碳氮平衡模块描述了作物碳氮的吸收与利用过程，生长发育模块描述了作物的生长发育过程。
作物生长模拟模型研究和应用综述
作物生长模拟模型探究和应用综述作物生长模拟模型是农业科学领域中的重要工具，可以援助农业探究者和农夫进行科学的农作物种植管理。
该模型利用数学和计算机技术，通过对作物的生长过程进行模拟和猜测，为农业生产决策提供科学依据。
作物生长模拟模型的探究和应用已经取得了显著的效果，本文将综述作物生长模拟模型的探究进展和应用状况。
作物生长模拟模型的探究主要集中于作物的生永生理过程和环境因素的互相作用干系。
通过对光、温度、水分、营养等因素的监测和分析，探究者可以建立相应的数学模型，再通过计算机模拟作物的生长和发育过程。
作物生长模拟模型的探究方法多种多样，包括基于物理原理的模型、基于统计学的模型、基于机器进修的模型等。
这些模型中最常用的是基于物理原理的模型，其基本假设是作物的生长和发育过程受到光合作用、呼吸作用、吸纳养分等物理过程的影响。
作物生长模拟模型的应用广泛，主要包括农作物产量猜测、作物品种适应性评估、灾难风险评估、耕作管理优化等。
通过模拟和猜测作物生长过程，可以准时依据环境因素的变化来调整作物的种植结构，合理打算农作物的种植时间和田间管理措施，最大限度地提高农作物的产量和质量。
作物生长模拟模型还可以评估不同作物品种在不同环境条件下的适应性，为农业科研人员和农夫选择适合的作物品种提供科学依据。
此外，作物生长模拟模型还可以用于评估农作物受灾的风险，并为灾难应急管理提供决策支持。
目前，作物生长模拟模型的探究仍面临一些挑战。
一方面，作物的生长过程受到多种环境因素的影响，涉及的参数和变量较多，探究者需要对这些参数和变量进行准确测定和模拟。
另一方面，作物生长模拟模型的建立和验证需要大量的试验数据，但得到这些数据通常需要耗费大量的时间和人力资源。
此外，作物生长模拟模型的效用也受到不同环境条件和农业管理措施的影响，模型在不同地区和不同年份的应用效果可能存在差异。
为了进一步推行作物生长模拟模型的探究和应用，我们需要加强多学科的合作，包括农业科学、计算机科学、统计学等领域的专家和探究者的合作。
农作物生长模拟模型的建立与应用研究
农作物生长模拟模型的建立与应用研究随着科技的不断发展，模拟模型的应用越来越普及。
当我们将模拟模型应用到农业生产中，可以提高农业生产效率，节约资源，为人类的食品安全保障做出贡献。
文章探讨农作物生长模拟模型的建立和应用研究。
一、农作物生长模拟模型的理论农作物生长模拟模型基于作物的生长规律，将种植条件、环境因素等关键因素纳入模拟训练，从而模拟出作物在整个生长过程中的状态与变化规律，为提高农业生产提供基础数据。
为了建立一个完整的模型，需要包含以下关键元素：1.环境因素：先决植株生长的因素，如光照、温度、湿度。
2.生理因素：植株生长发育的内在机制，如光合作用、营养吸收。
3.物化因素：植株生长的物理设施，如农田的土壤、施肥等。
综合考虑环境、生理和物化因素三个方面，建立模拟模型，选择不同的数据特征来评估模型的有效性和适用性。
二、农作物生长模拟模型的建立1.模型确定选择合适的模型结构是模拟模型建立的第一步。
模型可以分为物理模型、统计模型和机器学习模型。
农作物生长模拟模型应用最广泛的是统计模型，根据环境因素和生理因素复杂性不同，可以选择线性统计模型、非线性统计模型和时变统计模型。
模型建立过程应采用多种验证方法，如交叉验证和留一法，确保模型的准确性和精确性。
2.数据采集数据采集通常是建立模拟模型的瓶颈之一。
农作物生长模拟模型的数据来源包括田间实验、实际观测和遥感数据等。
现在许多农田会采用自动化技术进行数据采集和处理，这对模型的稳定性和精度提高至关重要。
3.建模过程经过上述模型和数据准备后，接下来进行模拟编程。
建模过程应该遵循简单而精确的策略。
模型应该精确反映实际农业生产中常见的变化和偏差，避免模型复杂而不精确的现象。
建模过程中，应将模型的过程细化分解，方便后续的数据分析和修正。
4.模型修正模拟模型的预测能力是建模过程的核心问题之一，模型的误差来源于模型本身和数据偏差。
模型修正的过程中，通常需要进行数据增强和模型参数调整。
粮食作物生长模型的构建及应用分析
粮食作物生长模型的构建及应用分析随着人口的不断增长和全球气候变化的影响，粮食安全问题越来越引起广泛关注。
而粮食作物生长模型的构建和应用则是探索粮食生产的重要途径之一。
一、粮食作物生长模型的构建粮食作物生长模型是指通过对环境因素进行数学模拟，来预测作物在不同环境条件下的生长，产量和质量的模型。
构建模型需要考虑到作物生长的各个方面，包括开花，授粉，结实，生育期等等。
1. 环境因素环境因素是影响作物生长最为重要的因素之一。
其中土壤规模，光照，温度，湿度和营养物质等都会直接对作物的生长产生影响。
而如何将这些因素整合起来，进行复杂的计算，就需要依靠计算机技术的应用。
2. 计算机技术计算机技术的应用是构建粮食作物生长模型不可或缺的一步。
计算机技术可以帮助我们将各种环境因素进行数学模拟，从而得出一个精准的生长模型。
此外，还可以进行大规模数据的处理和存储，方便以后的分析应用。
二、粮食作物生长模型的应用分析粮食作物生长模型的应用可以帮助我们预测作物的产量和质量，进而进行适当的管理和调控，提高作物的生产效率。
下面我们分别从几个方面进行具体分析。
1. 精准施肥基于粮食作物的生长模型，可以通过对不同区块的土壤质量，环境因素，以及作物状态进行分析，从而设计出一套精准的施肥方案。
这样可以最大限度地发挥肥料的作用，同时避免过量的施肥造成负面影响。
2. 健康防护通过对作物病虫害和天敌的种类和数量进行分析，可以运用生长模拟技术，从而预测出作物收获前可能出现的问题。
这能够为我们在收获时提供准确的决策，以降低作物发生病虫害的风险。
3. 调节农事管理基于生长模拟，还可以为不同环境条件下的作物设计一套最优管理方案。
比如，不同植株密度的组合，对光照和温度的调节等等。
这样，就可以在保证高产的同时，尽可能节约资源，提高效益。
三、展望虽然目前粮食作物生长模型的应用还处于探索阶段，但基于生长模拟技术的开发和推广无疑是未来的趋势。
将更多的科技力量投入到粮食作物生长模型的研发和应用中，将有力促进全球粮食生产的发展。
农作物生长模型的建立与应用研究
农作物生长模型的建立与应用研究随着农业科技的不断发展，农作物生长模型成为了农业生产中一个重要的工具。
通过建立和应用农作物生长模型，农民能够更好地了解和掌握农作物的生长规律，从而优化农事管理和提高产量。
本文将探讨农作物生长模型的建立方法和应用研究。
一、农作物生长模型的建立农作物生长模型是通过对农作物生长过程中的关键参数进行建模和仿真，来模拟和预测农作物在不同环境条件下的生长发育情况。
常见的农作物生长模型包括生理模型、统计模型和物理模型等。
1. 生理模型：生理模型是基于农作物的生长生理学原理进行建立的，考虑了农作物的生理过程和环境因素对生长发育的影响。
常用的生理模型有CERES模型、AquaCrop模型等。
2. 统计模型：统计模型是通过对大量的农作物实验数据进行统计分析，建立数学模型，从而预测农作物的生长发育情况。
常用的统计模型有线性回归模型、多元回归模型等。
3. 物理模型：物理模型是通过考虑农作物的生物物理过程和环境因素，建立物理方程，从而模拟农作物的生长情况。
常用的物理模型有传热传质模型、数值模拟模型等。
二、农作物生长模型的应用研究农作物生长模型在农业生产中具有广泛的应用价值。
下面将分别从农事管理、气候变化和农作物产量预测方面介绍其应用。
1. 农事管理：通过农作物生长模型，农民可以根据预测结果科学地制定农事管理措施。
比如，在播种期选择合适的品种和密度、科学施肥、合理灌溉等，都可以通过模型来预测农作物的生长情况，从而提高农作物的产量和质量。
2. 气候变化：随着全球气候变化的加剧，农业生产面临着更大的风险和挑战。
农作物生长模型可以帮助农业从业者预测不同气候条件下的作物生长情况，提前采取应对措施，减少气候变化对农作物产量的不利影响。
3. 农作物产量预测：农作物生长模型可以用于农作物产量的预测。
通过模型，结合实时的气象数据、土壤湿度等关键信息，可以准确地预测农作物的产量，并给出产量波动的可信度。
这对于农业生产计划、市场预测等都具有重要意义。
农作物生长模型改进及其粮食产量预测应用
农作物生长模型改进及其粮食产量预测应用农作物是人类赖以生存的重要食物来源之一，了解和预测农作物的生长情况和产量对于实现粮食安全、农业管理和农业发展至关重要。
为了更准确地预测农作物的产量，科学家们不断改进农作物生长模型，并将其应用到粮食产量预测中。
农作物生长模型是一种用数学方程来模拟和描述农作物在特定生长条件下的生长和发育过程的模型。
它基于对农作物生理特性、环境因素和管理措施的深入研究，并考虑到光、温度、水分、土壤质量等因素对农作物生长的影响。
通过准确地描述和模拟这些因素之间的相互作用，农作物生长模型可以预测农作物的生长状态和产量。
然而，传统的农作物生长模型存在一些局限性，例如对气象和土壤条件的需求较高，数据输入复杂，模型精度有限等。
为此，科学家们进行了一系列改进，以提高模型的预测能力和实用性。
首先，科学家们引入了更多的环境因素和生理特性，使模型更贴近实际农田环境。
传统模型主要考虑光、温度和水分等因素对作物生长的影响，但忽视了其他重要因素，如二氧化碳浓度、土壤养分、病虫害等。
新的改进模型考虑了这些因素，并建立了更复杂的数学方程来描述它们之间的关系，从而更准确地模拟农作物的生长和发育过程。
其次，科学家们利用遥感技术和地理信息系统（GIS）数据来获取农田的空间和时间信息，为农作物生长模型提供更精确的输入数据。
遥感技术可以获取农田的植被指数、土壤湿度、温度等数据，这些数据可以用来估计农作物生长的环境因素，进而提高模型的预测准确性。
GIS数据则提供了农田的空间分布和土壤质量等信息，可以在模型中考虑到这些因素对农作物生长的影响。
此外，科学家们对农作物生理特性和生命周期进行了更深入的研究，以改善模型的算法和参数设置。
随着对农作物生理过程的理解加深，模型可以更好地模拟作物的生长和发育过程。
例如，模型可以考虑到农作物的叶片面积指数、光合作用速率、花芽分化等因素，以更准确地预测作物的生长状态和产量。
这些改进的农作物生长模型被广泛应用于粮食产量预测。
作物生长模型发展现状及应用前景
作物生长模型发展现状及应用前景韩健;池宝亮【摘要】随着农业作物学科和计算机科学技术的发展,作物生长模型的研究在20世纪60年代开始迅猛发展,至今经历了从定性的概念模型到定量的机理模型、从作物的生理生态过程模拟模型发展成为综合的作物应用模型的发展历程.在简要介绍国内外作物生长模型的研究进程、特点及现状的基础上,指出了现有模型中存在的问题,并对其应用前景和发展趋势进行了探讨.%Along with the development of agricultural crops and computer sciences, the study of crop growth model began develop extremely fast from 1960s, covering a series of stages from simple to complex, from empirical description to process anal sis, and from theoretical research to practical application. This paper briefly introduced the crop growth model research, applicat; progress and the characteristics at home and abroad, and pointed out the problems existing in crop models research. Finally, t prospect of application and developing trends were discussed in the paper.【期刊名称】《山西农业科学》【年(卷),期】2011(039)008【总页数】4页(P900-903)【关键词】作物生长模型;发展现状;生产决策;生态环境【作者】韩健;池宝亮【作者单位】山西大学生物工程学院,山西太原030006;山西省农业科学院旱地农业研究中心,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】S3120世纪60年代以来，计算机模拟技术的发展与现代系统分析理论的日趋成熟为作物生长发育量化分析和生产决策研究提供了强有力的技术支持，极大地推动了作物生长模型研究及模拟技术的发展[1]。
作物生长模拟模型研究和应用综述
作物生长模拟模型研究和应用综述作物生长模拟模型研究和应用综述摘要：作物生长模拟模型是农业科学领域中的重要工具，可以帮助农业科学家和农民预测作物的生长过程和产量。
本综述主要介绍了作物生长模拟模型的种类、发展历程以及在不同领域的应用。
作物生长模拟模型的研究还面临一些挑战，包括数据获取、参数估计和模型验证等问题。
然而，随着计算机技术的进步，越来越多的优秀模型被开发出来，并广泛应用于农业生产实践中。
这些模型为农民与决策者提供了科学的依据，促进了农业生产的经济效益和可持续发展。
关键词：作物生长模拟模型，预测，生产实践，经济效益，可持续发展引言随着全球人口的不断增长和气候变化的不确定性，如何有效提高农业生产的可持续性成为亟待解决的问题。
作为农业科学领域的重要工具，作物生长模拟模型被广泛应用于作物生长预测、管理决策和政策制定等方面。
本综述将介绍作物生长模拟模型的发展历程、不同类型的模型以及在农业生产实践中的应用，旨在加深人们对作物生长模拟模型的了解，促进农业生产的可持续发展。
一、作物生长模拟模型的发展历程作物生长模拟模型的发展始于20世纪60年代。
最早的模型主要基于经验公式和统计学方法，缺乏理论依据和实验验证。
随着计算机技术的发展和数理统计方法在农业领域的应用，作物生长模拟模型逐渐从经验模型转向基于生理和生态学原理的机理模型。
例如，生长分析法、温度积累模型和光合作用模型等成为研究的热点，并取得了显著的成果。
目前，作物生长模拟模型已经发展到第三代，主要表现为机理模型与统计模型的结合，不断提高模型的准确性和适用性。
二、不同类型的作物生长模拟模型根据模拟目标和数据要求，作物生长模拟模型可以分为多个类型。
常用的模型类型包括物候模型、生长模型、气象模型和耕作模型等。
物候模型主要用于描述作物发育的时空特征，是作物生长模拟模型的基础。
生长模型则主要用于模拟作物生长过程中的光合作用、蒸腾作用和养分吸收等生理过程。
气象模型用于预测气候因素对作物生长的影响，而耕作模型则研究人为干扰对作物生长的影响。
作物生长模型在农业管理中的应用研究
作物生长模型在农业管理中的应用研究农业是人类最基本的生产方式之一，在现代社会中，它仍然占据着重要地位，为人类提供着丰富的食品、纤维和能源。
为投入经济的效益，并提高农业生产的质量和效率，越来越多的研究者开始关注农业管理技术的创新与升级。
其中，作物生长模型是农业管理中一种常用的技术工具。
本文将从作物生长模型的定义、作用、应用和展望等方面分析其在农业管理中的应用研究。
一、作物生长模型的定义和作用作物生长模型就是在一定条件下，对某一作物、品种、生长阶段，通过物种、天气、土壤和操作管理等环境影响因素的统计、分析和计算，得到作物生长发育规律的预测模型。
它主要由数学模型、统计分析、计算模拟以及模型评价等四个部分组成。
作物生长模型在农业管理中的作用，主要有以下几个方面：1.预测与评价作物生长发育趋势通过作物生长模型，我们可以了解作物的生长发育趋势、生理指标和阶段特征，同时对未来预测和评估作物生长的效果。
2.优化作物生长管理策略作物生长模型可以帮助我们分析生长过程中缺水、缺肥、病虫害等因素对作物生长的影响，并通过分析寻找有效的生长管理策略。
比如，可以提前预测干旱、虫害和病害等问题，及时采取措施避免损失。
二、作物生长模型的应用1.气候变化预测随着气候变化的加剧，气候对作物生产和农业管理带来了新的挑战。
实际上，作物生长模型可以帮助我们预测气候的变化，在一定程度上提高了管理者的响应效率。
这对于预测灾害、制定应对策略以及规划和调整种植结构等方面都有一定的积极意义。
2.水资源管理作物生长的关键因素之一是水，因此，提高水资源利用效率对于作物生长非常重要。
作物生长模型可以帮助我们预测土壤水分的变化情况，根据预测结果制定合适的灌溉策略，减少水资源的浪费，同时还能提高农业生产的效率和产量。
3.生态环境保护随着气候变化和环境污染等问题的日益严重，生态环境保护已经成为了现代农业管理的重要内容之一。
作物生长模型不仅可以帮助我们预测和控制土壤和水的污染情况，还可以通过分析和模拟来优化农作物生态系统的结构，提高生态环境质量。
作物生长模拟模型及其应用
502
应 用 生 态 学 报 10 卷
表 1 国内外研制的主要作物生长模拟模型 Table 1 Main crop growth model developed in China and abroad
Key words Crop growt h model , Simulation , Application.
1 引 言
作物生长模拟技术是 60 年代初在欧洲及美国出 现的 ,其思想方法是从工业生产分析所用的系统工程 方法借鉴而来. 1965 年荷兰的作物生长系统分析及模 拟先驱 de Wit 扩展了前人的有关作物对光截获和转 化 、叶层光合作用的知识 ,并构建了作物冠层的光合作 用模型[19 ] . 他的开创性工作及后来的类似研究 ,加上 计算机科学技术的飞速发展 ,导致在作物光合作用 、生 长过程模型研究的广泛开展[3 ,20 ,23 ] . 现今 ,在工业发 达的国家 ,仿真模拟已经成为广泛使用的技术工具 ,但 在发展中国家仍然处在起步阶段. 近十几年来 ,美国及 国际上的主要农业研究刊物都发表了许多有关作物生 长模型的研究与应用的论文. 在全球主要有两大研究 机构在进行作物生产模拟研究 、应用与推广工作 ,即荷 兰的瓦赫宁根农业大学的理论生态系 ( TPE2WAU) 、 土壤肥力与农业生物研究所 (AB2DLO) 及美国的德州 大学实验站和国际农业技术推广网络 ( IBSNA T) ,澳 大利亚及欧洲现在也在研究开发作物生长及农业生态 模型.
CSM P
1989 高亮之等
1989 戚昌翰等
1989 Martin Kropff 1990
农作物生长模型的构建及应用
农作物生长模型的构建及应用第一章导论农作物生长模型是描述农作物生长发育和产量形成的工具，是农业科学研究的重要手段之一。
随着计算机、数理统计学和系统理论的发展，农作物生长模型逐渐从经验模型向基于生理生物学机理的动态模型转化，并且应用范围也逐渐拓展到作物生产和气候变化等领域。
第二章农作物生长模型的构建农作物生长模型的构建可以分为数据获取、模型选择、参数估计和模型评价等步骤。
在数据获取方面，可以用传统的样本调查和试验观测等方法，也可以运用新型技术，如卫星遥感、无人机和农业物联网等技术，获取农作物的生长基础数据和环境因素数据。
在模型选择方面，可以根据不同的研究目的和理论依据选择模型类型，如生物生理学模型、统计学模型或机器学习模型等。
在参数估计方面，可以采用传统的最小二乘法、极大似然估计等方法，也可以运用近年来发展起来的强化学习、深度学习等方法。
在模型评价方面，可以用模型拟合优度、精度和预测能力等指标评价模型的好坏。
第三章农作物生长模型的应用农作物生长模型的应用可以分为产量预测、管理优化和农业生态等方面。
在产量预测方面，我们可以对模型进行参数调整来预测作物的产量，并用于指导农业生产工作。
在管理优化方面，我们可以利用模型对不同管理措施的效果进行评价和优化，以实现农业生产的可持续发展。
在农业生态方面，我们可以通过模型预测不同环境因素对农作物生长的影响，并探讨不同栽培方式对农业环境的影响，为生产管理和生态保护提供科学依据。
第四章农作物生长模型的未来展望农作物生长模型在未来的应用前景广阔，可以结合新兴的技术手段，如人工智能、深度学习和大数据分析等，对模型的构建和应用进行深入研究。
同时，我们也需要加强数据共享和标准化，以便不同地区、不同时期的模型研究之间可以进行深入的对比和验证，并且将研究成果更好地应用到实际农业生产中去。
结论农作物生长模型的构建和应用可以为农业生产的高效、可持续发展提供科学依据。
未来，我们需要继续加强模型的构建和应用研究，推动农业科技的不断发展和提高。
作物生长模型中农业信息技术的应用
作物生长模型中农业信息技术的应用作物生长模型中农业信息技术的应用一、引言作物生长模型是农业领域中一个重要的研究课题，通过对作物生长过程的建模和仿真，可以帮助农民更好地预测作物的生长情况，提高农作物的产量和质量。
而农业信息技术的应用，则为作物生长模型的研究和应用提供了丰富的数据支持和技术手段，极大地推动了这一领域的发展。
本文将重点探讨作物生长模型中农业信息技术的应用，希望读者能对该主题有一个全面、深入的了解。
二、作物生长模型在探讨农业信息技术在作物生长模型中的应用之前，我们先要了解作物生长模型的基本概念和原理。
作物生长模型是通过数学和统计方法，对作物生长过程中的环境因素、生物学特性等进行建模和仿真，从而预测作物的生长情况和产量。
这对于农业生产来说至关重要，因为只有充分了解作物的生长规律，才能采取科学的种植管理措施，提高农作物的产量和质量。
1. 生长模型的构建作物生长模型的构建通常包括以下几个步骤：首先是收集作物生长过程中所需要的数据，例如气象数据、土壤养分数据、作物生长期间的生理生化指标等。
其次是建立数学模型，通过对这些数据进行分析和处理，构建作物生长模型的数学基础。
最后是模型的参数估计和模拟验证，通过实际的试验数据对模型进行验证和修正，使其更加符合实际情况。
2. 生长模型的应用作物生长模型的应用可以帮助农民更好地理解作物的生长规律，制定种植计划和管理措施。
通过作物生长模型的预测结果，农民可以及时调整灌溉、施肥、病虫害防治等措施，从而提高作物的产量和品质。
作物生长模型还可以为农业科研提供理论依据，指导新品种的选育和农业生产的技术改进。
三、农业信息技术的应用农业信息技术包括遥感技术、智能农机、物联网等，为作物生长模型的研究和应用提供了丰富的数据支持和技术手段，极大地推动了这一领域的发展。
下面我们将重点介绍农业信息技术在作物生长模型中的应用。
1. 遥感技术遥感技术是利用航天、航空、地面等平台获取地面信息的技术手段，可以获取到大范围、高分辨率的作物生长情况、土壤水分状况等数据。
农作物生长模型的建立与应用研究
农作物生长模型的建立与应用研究农作物是人类生活中不可或缺的一部分，通过不断研究农作物的生长规律和建立相应的模型，可以提高农作物的产量和质量，进一步推动农业的发展。
本文将探讨农作物生长模型的建立与应用研究，展示其在农业领域中的重要性和潜力。
1. 农作物生长模型的建立农作物生长模型是基于对农作物生长过程的深入研究和大量数据的统计分析，通过数学模型来模拟和预测农作物的生长状态和产量。
建立一个有效的农作物生长模型需要考虑多个因素，包括气候、土壤、水分、养分以及病虫害等。
首先，气候因素是影响农作物生长的重要因素之一。
光照、温度、湿度和降雨等因素会直接影响农作物的生理过程，如光合作用、蒸腾作用和呼吸作用等。
因此，合理考虑气候因素对农作物生长的影响，建立气象模型是农作物生长模型中的关键步骤之一。
其次，土壤的性质和养分含量对农作物的生长有着重要影响。
土壤质地、土壤水分持有能力以及土壤中的有机质和矿物质含量等因素会影响农作物的根系发育和养分吸收。
因此，在农作物生长模型中，要引入土壤模型，考虑土壤的特性和养分供应情况，以提供更准确的预测结果。
最后，农作物的病虫害对于产量和质量有着重要影响。
建立农作物病虫害模型，预测病虫害爆发的趋势和程度，可以帮助农民及时采取防治措施，保障农作物的安全生长。
病虫害模型应考虑不同病虫害的生物学特性、传播途径以及气候和土壤条件对其影响的综合因素。
2. 农作物生长模型的应用研究建立农作物生长模型不仅有助于科学农业的发展，还可以为农民提供决策参考和减少农业生产风险。
首先，农作物生长模型可以帮助农民选择合适的品种和种植时机。
通过模型的预测，农民可以根据当地气候和土壤条件，选择适合生长的农作物品种和最佳的种植时间，从而最大限度地提高产量和质量。
其次，农作物生长模型可以帮助农民合理施肥和灌溉。
模型可以预测农作物对养分和水分的需求，提供给农民科学的施肥和灌溉方案，避免资源的浪费和污染。
此外，农作物生长模型可以应用于农作物病虫害的监测和防治。
作物生长模型中农业信息技术的应用
作物生长模型中农业信息技术的应用作物生长模型是指模拟和预测作物在不同环境条件下的生长和发育过程的数学模型。
农业信息技术则是利用信息技术手段在农业生产和管理中进行信息的采集、传输、处理、应用和管理的技术。
作物生长模型中农业信息技术的应用，对于提高农业生产效率、减少资源浪费、保护环境，具有重要意义。
下面将从不同角度来探讨作物生长模型中农业信息技术的应用。
一、数据采集与处理作物生长模型所需的数据包括气象数据、土壤数据、作物生理生态数据等，而这些数据的采集正是农业信息技术的专长。
通过气象站、土壤传感器、作物生长监测设备等传感器设备，可以实时、精准地采集到各种数据。
而随着物联网和大数据技术的发展，这些数据可以进行实时监测和远程传输，为作物生长模型提供了必要的数据支持。
农业信息技术还可以对这些数据进行分析处理，提取有用信息，为作物生长模型的建立和改进提供了强有力的支持。
二、作物生长模拟与预测作物生长模型的建立和验证需要大量的数据和算法支持，而农业信息技术可以为此提供重要的技术手段。
利用遥感技术获取作物生长数据，结合地理信息系统（GIS）进行空间分析，可以建立作物生长模型的空间分布图和趋势预测模型。
利用数据挖掘和人工智能技术，可以对作物生长的影响因素进行分析和预测，为农业生产提供决策支持。
而在模型验证和修正过程中，农业信息技术还可以通过实时监测和追踪，及时调整模型参数，提高模型的精准度和适用性。
三、精准农业管理作物生长模型结合农业信息技术，可以实现精准农业管理。
通过对不同地块的土壤和气象条件进行实时监测和分析，可以为农业生产提供精准的施肥、灌溉、植保等管理建议。
而利用物联网和云计算技术，农民可以通过无线终端或电脑随时随地获取农田的实时信息，及时调整农业生产措施，提高农业生产效率和质量。
结合经济模型和市场预测，还可以为农业生产提供市场化的经营建议，提高农民的收益水平。
总结回顾作物生长模型中农业信息技术的应用，是一个复杂而又具有广阔前景的领域。
农作物生长模型改进及其粮食产量预测应用
农作物生长模型改进及其粮食产量预测应用农作物是人类重要的食物来源之一，对其生长模型的改进以及粮食产量的准确预测对于农业发展和人口粮食安全具有重大意义。
本文将探讨农作物生长模型的改进和其在粮食产量预测中的应用。
农作物生长模型是利用数学和物理原理，结合大量实验数据和气象信息，建立起的一种农作物生长的数学模拟方法。
通过模拟和预测，可为农业生产提供科学依据和决策支持。
然而，传统的农作物生长模型在一些方面存在着一定的局限性，需要不断进行改进和优化。
首先，传统的农作物生长模型在对环境胁迫的响应方面需要进一步改进。
环境胁迫包括了温度、水分、光照、营养等因素的限制。
传统模型往往没有考虑到这些胁迫对于农作物生长的影响，导致模型的预测结果与实际情况存在较大差异。
因此，改进模型需要引入环境胁迫指数，进一步细化模型对环境因素的响应，提高模型的预测准确性。
其次，农作物生长模型对不同品种的适应性有待提高。
不同品种的农作物在生长过程中表现出不同的特性和生理响应，传统的模型对于不同品种的生长规律缺乏足够的理解和描述。
改进模型需要考虑到不同品种的特点，建立不同品种的生长模型，提高对不同品种的生长预测准确性。
第三，农作物生长模型在预测农作物生长周期和有效开花期的能力上有待改进。
农作物的生长周期和农作物开花期对于粮食产量的预测和农业管理具有重要意义。
然而，传统模型往往无法准确预测农作物的生长周期以及其有效开花期，从而影响了对农作物粮食产量的预测和农业管理的决策制定。
改进模型需要通过引入更多的生长期划分和环境调节因子，提高对农作物生长过程中重要阶段的预测能力。
改进的农作物生长模型在粮食产量预测中有着广泛的应用。
通过对农作物的生长模拟和预测，可以有效地预测粮食产量。
这对于粮食供应、粮食安全和农业管理具有重大意义。
通过模型预测，政府和农业部门可以及时调整农业政策、科学配置农业资源，提高农作物的产量和质量。
同时，对于粮食供应不足地区，农作物生长模型的精确预测也可以提前采取相应的措施，避免粮食短缺和饥荒的发生。
农业工程中的作物生长模型研究
农业工程中的作物生长模型研究随着人口的不断增长和资源的有限性，农业工程在实现高效农业生产方面发挥着重要作用。
作物生长模型是农业工程领域中的重要研究内容之一，它能够帮助农业科学家和农民更好地了解作物的生长规律，从而提高农业生产的效率和质量。
作物生长模型是通过对作物生长过程中的关键因素进行建模和模拟，来预测作物的生长和产量变化。
这些关键因素包括气候条件、土壤质量、种植密度、施肥水平等。
通过对这些因素进行定量分析和模拟，可以为农业生产提供科学依据，从而实现作物的高效生长和产量的最大化。
在农业工程领域中，作物生长模型的研究可以分为两个方面：基于物理机制的模型和基于统计方法的模型。
基于物理机制的模型是通过对作物生长过程中的生理和生态过程进行建模，从而预测作物的生长和产量变化。
这种模型需要考虑作物的生理特性、环境因素以及作物与环境之间的相互作用。
基于统计方法的模型则是通过对大量的实验数据进行统计分析，建立作物生长和产量之间的关系模型。
这种模型相对简单，但在实际应用中具有一定的局限性。
作物生长模型的研究对于农业工程的发展具有重要意义。
首先，作物生长模型可以帮助农业科学家和农民更好地了解作物生长的规律和机制。
通过对作物生长过程的模拟和预测，可以帮助农民制定科学的种植方案，合理调整种植密度和施肥水平，从而提高农作物的产量和质量。
其次，作物生长模型还可以帮助农业科学家预测作物产量的变化趋势，为农业生产提供科学依据。
通过对作物生长模型的应用，可以提前预测作物的产量和质量，帮助农民做出合理的农业生产决策，减少农业生产中的风险和损失。
最后，作物生长模型的研究还可以为农业工程技术的发展提供支撑。
通过对作物生长模型的研究，可以揭示作物生长的机理和规律，为农业工程技术的创新和改进提供科学依据。
然而，作物生长模型的研究也存在一些挑战和难点。
首先，作物生长模型需要考虑的因素非常复杂，包括气候、土壤、作物品种等，这就要求研究人员具备跨学科的知识和技能。
作物生长模型的应用研究进展
作物生长模型的应用研究进展SUN Yang-yue;SHEN Shuang-he【摘要】作物生长模型不仅能够进行单点尺度上作物生长发育的动态模拟,而且能够从系统角度评价作物生长状态与环境要素的关系.本文通过梳理当前作物生长模型应用的诸多研究成果,剖析模型在气候变化对农业生产影响研究、作物生长模型区域应用中的关键问题,总结了当前以作物生长模型为核心的农业决策支持系统开发的研究情况,意在促进作物生长模型在生态、农业、区域气候资源和气候变化等研究中更广泛地应用.结果表明,作物生长模型在国内外的研究与应用广泛而深入,在气候变化背景下,应用作物生长模型进行历史时期气候条件和农业气象灾害对作物生产状况和产量的影响研究已相当广泛且相对成熟.利用全球气候模式(GCM)或区域气候模式(RCM)构建未来气候变化情景,再与作物生长模型耦合已发展成为评估未来气候变化对农业生产影响的重要手段.通过集成与整合多作物生长模型、多气候模式集合模拟、优化气候模拟数据订正方法可有效降低气候变化对农业生产影响评估的不确定性.遥感数据同化技术能够将站点模型运用到区域尺度上评价不同环境因子对农业生产的影响,拓宽了作物生长模型的应用尺度范围并有效提高作物产量估算的精度.以作物生长模型为核心的农业决策支持系统的研究与应用越来越多元化,是辅助农业生产管理和决策的重要工具.然而,由于作物生态系统的复杂性,作物生长模型模拟结果仍存在很大的不确定性,今后对作物生长机理及过程间耦合机制的探索还需加强,以便进一步完善和改进模型,促进作物生长模型更广泛地应用.【期刊名称】《中国农业气象》【年(卷),期】2019(040)007【总页数】16页(P444-459)【关键词】作物生长模型;作物模型;气候变化;遥感;研究进展【作者】SUN Yang-yue;SHEN Shuang-he【作者单位】【正文语种】中文作物生长模型是从系统科学的角度，基于作物生理过程机制，将气候、土壤、作物品种和管理措施等对作物生长的影响因素作为一个整体系统的数值模拟系统。
作物功能模型建立
作物功能模型建立作物功能模型是指对作物在生长发育过程中所具有的各种功能进行系统分析和建模的过程。
它可以帮助我们更好地理解作物的生理生态特性，优化作物的生产管理，提高作物产量和品质，实现农业可持续发展。
作物功能模型可以从多个方面对作物进行分析和建模。
首先，作物的光合作用是农作物生长发育的重要过程。
光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
通过研究作物的光合作用功能，可以确定作物的光合效率，优化光合作用的条件，提高作物的光合产物。
作物的气孔调节功能对作物的生长发育也具有重要影响。
气孔是植物叶片上的微小开口，通过调节气孔的开闭程度，植物可以控制水分的蒸腾和二氧化碳的吸收。
作物功能模型可以帮助我们了解作物的气孔调节机制，优化作物的灌溉和通风管理，提高作物的水分利用效率和抗旱能力。
作物的营养吸收功能也是作物功能模型中的重要内容。
作物从土壤中吸收水分和营养物质，通过根系和根毛的吸收作用将营养物质输送到植物体内。
作物功能模型可以帮助我们了解作物的根系结构和吸收机制，优化作物的施肥和养分管理，提高作物对营养物质的吸收利用效率。
作物的生长发育过程中还涉及到作物的生理调节功能。
作物通过调节植物激素的合成和分泌，来控制自身的生长发育和适应环境变化。
作物功能模型可以帮助我们了解作物的生理调节机制，优化作物的生长调控策略，提高作物的生长速度和品质。
作物的病虫害抵抗功能也是作物功能模型中的重要内容。
作物在生长发育过程中会受到各种病毒、细菌、真菌和害虫的侵害，影响作物的生长发育和产量。
作物功能模型可以帮助我们了解作物的免疫机制和防御机制，优化作物的病虫害管理策略，提高作物的抗病虫害能力。
作物功能模型是对作物在生长发育过程中所具有的各种功能进行系统分析和建模的过程。
通过对作物的光合作用、气孔调节、营养吸收、生理调节和病虫害抵抗等功能进行研究，可以优化作物的生产管理，提高作物产量和品质，实现农业的可持续发展。
作物功能模型的建立为农业科学研究和农业生产提供了重要的理论和实践基础。
作物模拟模型
作物模拟模型的概念、类型、基本原理及其研究和应用进展作物生产系统是一个复杂的多因子系统，受气候、土壤、作物及栽培管理技术等因素的影响。
在综合考虑这些因子的相互作用，预测和分析作物生长趋势等方面，作物信息技术有着其它工具不可替代的优势。
而作物模拟模型则是作物信息技术中的一个重要组成部分。
它在快速决策农艺措施的效应等方面起着重要作用。
作物生长模拟系统是用系统的观点，把作物生产看成一个由作物、环境、技术、经济4个要素构成的整体系统，综合多种相笑学科的理论和成就，通过建立数学模型来描述作物生长发育、器官建成和产量品质形成等与环境之间的数学尖系，并在计算机上实现模拟作物生产全过程的一个软件系统。
作物生产管理决策系统是以作物模拟模型为中心，与知识工程和专家系统、决策支持系统等一起构成的用于作物生产管理和生产决策的大型软件系统，是作物模拟模型发展的最终目的，是其向综合性和应用性发展的表现。
一、模型的定义、类型及特征1、定义系统是一组相尖成分的集合体。
系统模型是对系统成分及其相互尖系的一种简化的数学表达。
作物模拟模型着重对作物生长发育过程及其与环境的尖系进行定量描述和预测。
作物生长模型，其全称为作物生长模拟模型(CropGrowthSimulationModel )，简称为作物模型(CropModel),是指能定量地和动态地描述作物生长、发育和产量形成的过程及其对环境反应的计算机模拟程序。
它是对气候、土壤、作物和管理复杂系统的简化表达形式。
作物生长模型对作物生长和发育的基本生理生态机制和过程的模拟，又被称为机理模型(functionalmodel )或过程模型(processmodel )。
可在全球范围内用来帮助理解、预测和调控作物的生长发育及其对环境的反应。
2、类型作物模型按其不同的功能可分为经验模型与机理模型，描述模型与解释模型等。
其中前一类模型经验性的成分多一些，后一类模型则机理性的成分多一些。
按照模型所描述的作物种类，作物生长模型可分为单作物专用模型和多作物通用模型。
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1. 自我介绍
个人基本情况
姓名：何建强 出生日期：1977年10月5日 籍贯：甘肃省天水市 工作单位
西北农林科技大学水利与建筑工程学院
通信地址
陕西省杨凌区渭惠路23iang_he@ mythbird@
Management Practices
Irrigation Management Soil Profile Physical Properties Management of N Fert. and Residues Soil Profile Chemical Prop. Management of P Fert. and Residues
工作经历
博士后：佛罗里达大学农业和生物工程系（the Department of Agricultural and Biological Engineering the University of Florida)
导师：James Jones 应用R语言编写DSSAT模型参数估计模块：GLUESelect 2008/5 – 2009/1
About 27 crops and vegetables First released (V2.1) in 1989 Current version V4.5
DSSAT模型基本结构 （DSSAT structure）
学习经历
学士：吉林大学机械工程学院
专业：机械制造及自动化 1996/9 – 2000/6
硕士：中国农业机械化科学研究院
专业：机械设计及理论 论文题目：“圆形和平移式喷灌机动力性能分析” 导师：金宏智（研究员） 2000/9 – 2003/6
学习经历
博士：佛罗里达大学农业和生物工程系（the Department of Agricultural and Biological Engineering, University of Florida) 专业：土地和水资源工程（Land and Water Resources Engineering) 论文题目：“Best Management Practices Development for Sweet Corn Production in North Florida ” 导师：Dr. Michael Dukes 学术委员会成员：Wendy Graham, James Jones, George Hochmuth, Jasmeet Judge, and Michael Annable 2004/1 – 2008/5
作物模型及其应用
Crop Models and Their Applications
何建强
西北农林科技大学水利与建筑工程学院 陕西-杨凌 2011-04-01
提纲 (Outline)
1. 自我介绍 2. 作物模型及其应用——以DSSAT模 型为例 3. 作物模型在世界和中国的发展 4. 关于在西农开展作物模型研究的设想
作物模拟的假设和组成
Modeling assumptions and components
模型组成——土壤营养（Components –
Soil Nutrients）
Soil nitrogen Phosphorus Organic matter Transformations, uptake, leaching losses, management inputs Other nutrients
作物模拟的假设和组成
Modeling assumptions and components
模型组成——土壤水分（Components –
Soil Water）
Soil water (root zone, one or two dimensional) Rainfall, runoff, soil evaporation, root water uptake/plant transpiration, deep percolation, re-distribution, irrigation Same as or similar to models used for irrigation and water quality studies
博士后：法国国家农业研究院（Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales，L’Institut National de la Recherche Agronomique, INRA, Clermont-Ferrand, France）
导师：Pierre Martre 参与英法合作项目“BBSEC-INRA Research Project IN-BB-06: Identification of traits and genetic markers to reduce the nitrogen requirement and improve the grain protein concentration of winter wheat”
(Hammer et al., 2006)
23/03/2015
9
作物系统模拟 Crop System Modeling
Research for Understanding Model Development Problem Solving Control/ Management/ Decision Support
A crop simulation model (CSM) has > 270 routines
Daily inputs: weather, management, pests ...
Output
No Yes
Senescence
Maturity?
Final output
DSSAT模型
Decision Support System for Agrotechnology Transfer
Solar Radiation Max/Min T Precipitation Cultivar Characteristics
Water, N, P Balance
Solar Radiation Max/Min T Precipitation Cultivar Characteristics
Increasing Demand for Inputs
作物模拟的假设和组成
Modeling assumptions and components
模型组成——作物生理过程（Components – Crop Processes）
Development (thermal-time) Photosynthesis (canopy radiation absorption) Respiration Nutrient uptake Tissue synthesis and partitioning
Potential production – growth determined by genetic, climate interactions Attainable production – growth determined by genetic, climate, water, nutrient access by plants Actual production – growth determined by above factors but also ―reducing factors‖, e.g., disease, insects, weeds
作物模拟的假设和组成
Modeling assumptions and components
基本假设（General assumptions）
Homogeneous area Mass balances in crop and soil (carbon, water, nitrogen, phosphorus, …) Usually, daily time step for rate calculations, integration Genotypic responses; parameters that depend on cultivar
作物模拟的动力学方程 Components - Equations
简化流程图 Simplified flow diagram
Initial inputs: start date, cultivar, soil, fertilizers … Management
Water & N balance Phenology Photosynthesis Respiration Partitioning
Increasing Complexity
Potential Production
Solar Radiation Max/Min T
Water Balance
Solar Radiation Max/Min T Precipitation Cultivar Characteristics
Water, N Balance
Cultivar Characteristics
Management Practices
Management Practices
Irrigation Management Soil Profile Physical Properties
Management Practices
Irrigation Management Soil Profile Physical Properties Management of N Fert. and Residues Soil Profile Chemical Prop.