RZWQM模型介绍及其应用进展

首先总述了美国RZWQM的研制过程、模拟功能以及模拟的流程,随后分别介绍了RZWQM 6个主要过程:物理过程、土壤化学过程、养分过程、杀虫剂过程、作物生长过程和管理过程;讨论了模型应用过程的注意事项,并探讨了RZWQM98新版本特征;最后对RZWQM模型的应用进展进行了综述,认为RZWQM在模拟作物生长和水分、养分和杀虫剂在作物根区内的运移是很有用的工具。     

棉花根系生长发育的虚拟研究

采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理构建了棉花根系模型。该模型以根系基本生长单元为基础,模拟了棉花根系的拓扑结构;根据不同类型的根个体获取生物量能力的不同,通过模拟不同根个体(库)对植株地上部分配给根系的生物量(源)的竞争,实现了生物量在根系中的分配;根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算,从而模拟出根个体的轴向生长、径向生长。最后,根据根个体空间伸展规则与空间Voxel元技术,实现了棉花根系的空间结构的虚拟。     

基于模拟的作物氮素管理决策研究

提出基于作物生长模拟的氮素管理播前决策和生育期中动态调控方法。播前决策的方法是根据有机肥种类,数量和氮化肥的数量和其追比拟定若干种施肥方案,由作物－土壤系统模拟模型计算在常年气候条件下各方案的产量,氮肥效率,硝态氮淋失量,土壤有机质变化,通过4个指标的综合评价确定播前决策优化方案。氮素动态调控采用时间激发或土壤矿质态浓度激发策略,提出了相应的追氮量计算方法。图2,参12。     

稻田玉米生长发育的计算机仿真模型

基于对玉米生长发育过程中发育模式、光合作用、呼吸作用、作物生长速率与干物质分配和叶面积发育的研究分析,建立了稻田玉米生长的计算机仿真模型。通过田间实验结果的验证表明,模型对稻田玉米的生育期,地上部茎叶干物质的动态及叶面积的变化的模拟与实测值较为一致,可以用于预测生长期及获得相关的群体变化指标。     

L系统理论在植物根系生长模拟中的应用研究

根据植物根系生长的几何特征,探讨了L系统理论在植物根系生长模拟中的具体应用.把括号L系统、参数L系统、随机L系统和时变L系统等结合起来,建立了描述植物根系生长的产生式集,实现了直根系植物根系生长的三维可视化,表达了根系生长的随机性特征和图形随时间变化的连续性.     

黑龙江农田养分平衡和养分水平的动态变化

研究了黑龙江省１９４９￣１９９９年农田养分平衡盈亏的动态变化。指出氮素平衡一直是亏缺的,但进入９０年代,减亏速率很快,到目前氮素收支接近平衡,磷素平衡进入９０年代开始盈余,目前磷素平衡盈余已达４０％;而钾素平衡一直呈双比例亏缺。文章选择了两个典型村农田实际测定在１０年和１８年中土壤养分水平的变化,结果证实了农田养分平衡状况决定了农田养分的变化方向。文章还讨论了农田养分平衡盈余的调控对策。     

虚拟植物生长建模

精确农业的进一步发展需要基于作物生长规律的生长过程模拟的支持。近年来,由诸多学科交叉而迅速发展起来的虚拟植物模型,为作物生长模拟的发展开辟了新的道路。其中,植株拓扑结构发展过程的模拟是实现虚拟植物模型的关键技术之一。为了能够客观有效地模拟真实的植物生长过程,应用于精确农业研究,采用L系统方法,结合植物的生长机理,对植物生长过程中受到内、外因素的影响进行了模拟研究。     

作物生产系统氮磷养分平衡的定量模拟

以1季作物生产为基本单元,在单养分限制模型基础上,根据限制-稀释假定,建立了多养分综合作用下的作物氮磷钾吸收-供应关系模型。用有效化指数将施用的磷钾肥换算为土壤有效养分作为养分供应能力的指标。提出养分综合利用效率的概念与计算方法。     

GIS支持下的松嫩平原黑土区作物生产力模拟

结合作物模拟模型与GIS,分析了松嫩平原黑土区海伦市主要旱地作物玉米和大豆1996~1999年的产量潜势、水分生产力和现实生产力。结果表明,所用方法能够模拟作物各个级别的生产力水平及其空间分布格局。作物产量潜势与太阳辐射关系较密切,1996~1999年,海伦市玉米和大豆的生产潜势分别为7028 kg/hm2~8 979kg/hm2和2250 kg/hm2~3220kg/hm2。对作物水分生产力的模拟结果表明,因大豆具备固氮功能,不施氮肥情况下大豆水分生产力下降的幅度要明显低于玉米水分生产力的下降幅度。模拟结果同时验证,水分和养分的合理搭配是实现作物较高生产力水平的重要前提。耕地坡度和土壤类型对作物现实生产力均有影响,坡度<3°的耕地作物生产力大于坡度>3°的耕地;对不同土壤类型的作物生产力而言,黑土>草甸土>黑钙土。表6,参23。     

两优信粳1号高产低肥优化栽培模型研究

试验采用６因子最优混合设计,通过微机建立了初步得到反馈验证的高拟合度产量函数模型。经综合解析、模拟优化,充分显现了两优信粳１号８２５０ｋｇ／ｈｍ＾２以上的高产低肥优化农艺措施。并对其吸收地力氮素的能力等进行了讨论。     

玉米光合生产与产量形成模拟模型

玉米光合生产动态及产量形成模拟是玉米生长发育模拟的核心内容,也是研制基于模型的玉米精准栽培智能专家系统的基础。为此,根据"物质-能量转化-能量平衡"理论及作物生理生态学和农业气象学的基本原理,以田间试验数据和搜集相关区试资料为基础,借助计算机模拟技术和数学物理方法等手段,首先建立了玉米群体光合生产动态模拟模型,模型考虑了群体叶面积动态、光合作用、呼吸作用、同化物向各器官的分配及干物质积累等主要生理过程。然后以此为基础,研制了玉米产量形成模型。利用江苏省大面积栽培品种掖单13和苏玉9号的田间试验数据和区试资料对产量模型进行验证,结果表明,模型具有较好的模拟精度。表2,参21。     

土壤微生物对不同作物根系活动的响应

以中国科学院海伦农业生态实验站为平台,研究了不同作物（大豆、小麦和玉米）根系对根际微生物种群（细菌、真菌和放线茵）组成和数量的影响。结果表明：3种作物根际微生物数量均表现为细菌的数量显著多于放线茵和真菌的数量,作物之间的微生物总数量多少表现为大豆〉小麦〉玉米,各作物间差异显著（P〈0．05）。根际三大微生物种群的变化情况为真菌、放线茵数量的变化趋势相同,均表现为大豆〉玉米〉小麦,细菌数量的变化情况为大豆〉小麦〉玉米。不同施肥处理中,玉米根际微生物总数变化情况为NPK〉NK〉PK〉CK,且施NK和NPK处理极显著增加根际微生物数量（P〈0．01）,增幅为54．9％和243．2％;NK处理下,大豆根际真菌数量表现为显著性降低（P〈0．05）,而细菌显著性增加（P〈0．05）;小麦根际微生物数量在NK处理下极显著增加,增幅为64．9％（P〈0．01）。图4,表2,参19。     

并行仿真计算的任务划分问题研究

本文首先分析总结了并行仿真计算任务的三类任务划分方法：算术运算级划分、程序方程级划分和状态变量级划分，然后重点讨论状态变量级的最优划分问题。文中针对同构型的多处理机系统和多计算机系统，分别建立了仿真计算的性能模型，并求出了系统的最优划分粒度。     

甘肃河西绿洲灌区农作物生育期降雨量的模拟分析

利用张掖市1981-1990年期间农作物生育期内降雨量的观测数据,建立了相应的模拟模型。具体的研究方法是采用五点三次平滑方法,对原始数据进行平滑处理,在此基础之上,再利用高斯函数模拟该地区农作物生育期内的降雨量。从对模拟结果的方差分析看,利用平滑方法对数据进行改造,由于消除了数据随机误差产生的影响,提高了数据的质量,从而使得模拟结果的精度有了进一步的提高,为合理开发和有效利用水资源、建立精确灌溉决策支持系统奠定了基础。     

多核乐观并行仿真的负载均衡研究

对于运行于多核计算机、基于多线程实现的乐观并行仿真,虽然操作系统可对线程进行调度以平衡各个核的负载,但它无法控制各逻辑进程本地虚拟时钟的平衡推进。提出了多核乐观并行仿真的四层负载分配模型及一种静态划分与动态负载均衡相结合的负载均衡方案。静态划分使用Metis图划分包对模型实例进行划分;动态负载均衡优先调度本地虚拟时钟较小的逻辑进程以实现各逻辑进程的平衡推进,无须进行模型迁移,易于实现。通过一序列实验检验了所提出的负载均衡方案的有效性。     

人工神经网络在作物生产管理中的应用

基于模型的专家系统方法是处理作物生产这个综合、复杂系统的有效手段。文中分析了模拟模型与产生式规则在专家系统智能表达中的局限性,指出人工神经网络方法在作物生产智能决策系统中的意义,介绍分析人工神经网络应用的基本步骤与技术关键,探讨了ＡＮＮ在作物生产中可能的应用。     

温室CO2供需模型研究

系统分析了温室内CO2浓度变化的影响因素，建立了温室内CO2平衡数学模型和CO2施肥技术模型，编制了相关计算机程序对模型进行了验证。并以温室番茄生产为例，计算了温室内CO2理想施肥的相关参数，为CO2施肥技术的开发和CO2气肥的合理施用提供了理论依据，对推动我国温室CO2气肥的发展具有实际意义。图4，表1，参15。     

PAM对土壤蒸发的影响分析及其模拟研究

在栽种与不栽种作物的情况下,分别对3种处理的土壤蒸发进行抑制性及差异性分析,并结合气象因子对无作物的土壤累积蒸发量进行多元线性回归分析.结果表明,在无作物的情况下,随着PAM用量的增加,PAM对土壤蒸发抑制效果明显,3种处理两两差异显著,但未达到极显著水平;有作物的情况下,PAM对土壤蒸发抑制效果不明显,但3种处理间的差异性均达到极显著水平.模型的拟合结果表明,3种处理的土壤累积蒸发量均可用多元线性回归模型拟合,且拟合效果较好.图2,表5,参8.