作物生長模擬模型研究綜述_馬波

1、文章編號 :1007-4929(2010 02-0001-05作物生 長模擬模 型研究綜 述馬 波1, 2, 3, 田軍倉1, 2, 3(1. 寧夏大學土木與水利工程學院 , 寧夏 銀川 750021; 2. 寧夏節(jié)水灌溉與水資源調(diào)控工程技術(shù)研究中心 , 寧夏 銀川 750021;3. 旱區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水資源高效利用工程研究中心 , 寧夏 銀川 750021 摘 要 :闡述了作物生 長模擬模型的概念及其意義 、 國內(nèi)外 研究進展 、 存在的 問題和發(fā) 展趨勢 。 國內(nèi) 外作物模擬 模型的研究主要以水稻 、 小 麥和玉米作物模擬模 型研究 為主 , 近幾年 也出現(xiàn) 了對其 他作物 模擬模型 的研究

2、, 如 大豆 、 棉花 、 煙草 、 馬鈴薯 、 苜蓿以及一些園 藝作物 。 在分析已有作物生長模擬模型研究存在問題的基礎上 , 提出了作物生長 模擬模型研究的發(fā)展趨勢 。 關(guān)鍵詞 :作物生長模擬 模型 ; RS ; G IS ; G PS 中圖分類號 :S126 文獻標識碼 :AA Review on C rop Growth Simulation Model ResearchMA Bo 1, 2. 3, TIAN Jun -cang 1, 2, 3(1. College o f Civil and H ydraulic Enginee ring , N ingx ia Univ ersit

3、y , Y inchuan 750021, China ; 2. T he Center of Har d Technolo gy Research on Water Sav ing I rriga tion and Wa te r Resource Reg ulatio n o fNing xia , Yinchuan 750021, China ; 3. T he Center of Eng ineering Research on M odern Ag riculturalWa te r Resources and Efficient U tilizatio n in A rid Reg

4、 io n , Yinchuan 750021, China A bstract :T his paper summarized the heuristic procedure of cro p g ro w th simula tion model , and ex pounded the concept and mea ning of cro p g ro w th simula tion model , research prog ress and its pro blem and dev elo pment trend . T he major research is fo cused

5、 o n rice , wheat and maize cro p g ro wth simulatio n mo del . In r ecently year s , the study fo r other cro ps , such as so y bean , co tton , tobacco , po -ta to , alfalfa and so me cro p of gar dening is conducted , to o . In the end , based on the analy sis of the problems of the existing cr o

6、p gr ow th simulatio n mo del , the deve lopment trend o f crop g row th simulation mode l is pro po sed . Key words :c rop g row th simulatio n mo del ; RS ; GIS ; G PS收稿日期 :2009-12-27基金項目 :國家科技支撐計劃課題 (2007BAQ0005501 ; 國家自然科學基金項目 (50769007 ; 教育部高校博士點科研基金 (20060749001 。 作者簡介 :馬 波 (1981- , 男 , 博士研究生

7、, 主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究 。, , , 0 引 言作物生長模擬模型簡稱作物模型 , 用以定量 和動態(tài)地描 述 作物生長 、 發(fā)育和產(chǎn)量形成過程及其對環(huán)境的 反應 。該模型綜合了作物生理 、 生態(tài) 、 氣象 、 土壤 、 水肥 、 農(nóng)學等 學 科的研究成果 , 采用系 統(tǒng)分 析方 法和計 算機 模擬技 術(shù) , 對作 物 生長發(fā)育過程及其與環(huán)境 和技 術(shù)的動 態(tài)關(guān) 系進 行定量 描述 和 預測 。 核心 是對整個作物 生產(chǎn) 系統(tǒng)知 識的 綜合 和對生 理生 態(tài) 過程及其相互關(guān)系的 量化 。 它 的建立 有利 于已 有科學 研究 成 果的綜合集成 , 同時也是作物種植管 理決策現(xiàn) 代化的基

8、礎 。 作物生長模型的應用使得科 學研 究避免 在不 同的 地方重 復相 同 的試驗 。 目前的作 物 模擬 模型 雖 然借 助 3S 技 術(shù)得 到長 足 發(fā) 展 , 但依然存在著一些問題 。1 國內(nèi)外作物模擬模型研究進展1. 1 國外作物模擬模型研究進展20世紀 60年代 , 隨著農(nóng)業(yè) 科學以 及計算 機技術(shù)的 發(fā)展 以 及對作物生理動態(tài)機理認識的不斷加深 , 作物生 長模型的研 究 得到了初步發(fā)展 。 經(jīng)過 幾 十 年的 發(fā) 展 , 已 經(jīng)取 得 了較 大 的 成 就 , 主要以荷蘭 、 美國 、 澳大利亞這 3個 國家所發(fā) 展的模型影 響1節(jié)水灌溉 ·2010年第 2期為主 。

9、1. 1. 1 荷蘭作物模擬模型1965年 , de Wit 1對葉冠 層的光 合作 用進 行了 研究 , 奠 定 了作物生長動態(tài)模擬 模型 基礎 。 de Wit 學派 的第一 個模 型 2 ELCROS (初級作物模 擬器 是 用于 探討 不同 條件 下的 作物 潛 在生產(chǎn)水平 , 模型包含 了詳 細的 、 具有 機理 性的 冠層光 合作 用 部分 、 描述器官生長 速率的 部分 及有關(guān) 呼吸 作用的 最初 設想 。 在其基礎上又 發(fā)展 了 BA CROS (基 本作 物模 擬器 模 型 3, 4和 A RID CROP 5。 de Wit 學派的第一個概要模 型 6SU CROS 所 描

10、述的物理過程和生理過程適用于不同的 環(huán)境條件 , 具有通 用 性 。 世界糧 食 研 究 中 心 在 S UC RO S 的 基 礎 上 開 發(fā) 了 WO -F OST 作物模型 , 著重強調(diào)在 定量土 地評價 、 區(qū)域 產(chǎn)量預 報 、 風 險分析和年際間產(chǎn)量變化 以及 氣候變 化影 響等 方面量 化中 的 應用 7。M AC RO S 模型作為 SA RP 計劃的一部分 8是比較完善 和 成熟的機理性作物生長模擬模型 , 該模 型可以模 擬作物潛在 生 產(chǎn)力 、 水分限制和養(yǎng)分限制條件下 的作物生 長 9。 荷蘭瓦赫 寧 根大學與菲律賓國際 水稻所 (I RRI 合作 , 在 M AC RO

11、 S 和 SU -CRO S 的基礎上 開發(fā)了系 列灌溉水稻 模型 O RYZ A 10, 該模 型 己經(jīng)在東南亞各國得到廣泛驗證和應用 。荷蘭作物模型的 特點 是解釋 性 、 機理性 、 通 用性 強 。 模 型 主要考慮土壤 、 氣候等 因素 的綜 合作用 , 后 期模 型也考 慮了 作 物的品種遺傳特性 。 模型主要用于驗證科 學假設 , 模擬氣候 變 化 、 不同管理措施對作物生長過程的影響 。1. 1. 2 美國作物模擬模型美國著名的作物系列模型 11農(nóng)業(yè) 技術(shù)推 廣決策 支持系 統(tǒng) DSS A T 囊 括 了 美 國 眾 多 的 著 名 作 物 模 型 , 如 CERES 和 C

12、RO PG RO 系列模型 。作物 -環(huán)境 -資源綜合系統(tǒng) CERES 系列模型是密西根 州 立大學 Ruthie 教 授等在 20世紀 80年 代初建立的 谷類作物 模 擬模型 , 在綜合性與應用性方面都有 所加強 。 它 們不僅能模 擬 作物生長發(fā)育的 主要 過 程 , 還能 模 擬土 壤養(yǎng) 分 平衡 (礦化 、 硝 化 、 反硝化 、 固氮 、 淋溶 、 吸收和利用等 與水分平 衡 (有 效降雨 、 徑流 、 蒸發(fā) 、 蒸騰 、 土壤水分的垂直流動與滲漏等 12。DSSA T 系列模型模擬了完整的作物 發(fā)育過程 , 從 發(fā)芽 、 葉 片出現(xiàn)次序 、 開花 、 到籽粒生理成熟和收獲 ; 模

13、型 模擬了基本 的 生理生態(tài)過程 , 如作物光合作用 、 呼吸作用 、 干物 質(zhì)分配和植 株 生長以及衰老 等 ; 同時 還 能得 到作 物 的最 終產(chǎn) 出 , 如 籽粒 、 果 實 、 塊莖或莖稈產(chǎn)量 。 除此之外 , DSSA T 還 包括一個 一維土 壤 水平衡模型 , 該模型可以模擬潛在蒸 散 、 實 際土壤蒸發(fā) 、 植物 蒸 騰 、 根系吸水 、 徑流 、 土壤滲 漏以及 不同土 層的土 壤水流等 13。 與之相關(guān)的多數(shù)作物模型 還包 括一個 一維 的土 壤氮素 平衡 模 塊 , 用以模擬植物殘茬 和有 機質(zhì) 的礦化 與固 定 、 氮素的 硝化 與 反硝化 、 氮素運移等過程 , 此

14、外還包括硝態(tài) 氮的淋溶 、 氮素根 系 吸收以及豆類作物固氮等過程 14。美國棉花專家管 理計算 機模擬 系統(tǒng) GOSSYM PCOM AX 15包含兩個部分 :GOSSYM 模型和 COM AX 專家系 統(tǒng) 。 GOSSYM 是棉花模擬模型 , 用于模 擬影響棉花 生長發(fā)育和 產(chǎn)量的生 物學 , 花體內(nèi)的碳 、 氮平衡 , 是一個 系統(tǒng)動力過程模型 。 COM AX 是管 理 G OSSYM 數(shù)據(jù)以及解釋模擬結(jié)果的專家系統(tǒng) 。與荷蘭的作物模擬模型相比 , 美國 的作物模 擬模型的特 點 是應用性強和綜合 性 強 。 綜 合考 慮 了作 物 品 種遺 傳 特性 、 土 壤 、 氣候和管理措施等

15、 諸多 因素 , 可用 于模 擬作 物管理 措施 的 最終效果 。1. 1. 3 澳大利亞作物模擬模型澳大利亞系列作物模型 A PSIM 16集成了其他各種研究 的 零散結(jié)果 , 使得某一學科的成果能夠 應用到其 他的學科 。 模 型 是以模擬土壤屬性的連續(xù)變化為中心的 , 天氣 、 作物 、 農(nóng)藝管 理 只是引起土壤 屬性 改變 的 因素 , 系 統(tǒng) 含有 施肥 、 灌溉 、 土 壤 侵 蝕 、 土壤氮素和磷素平衡 、 土壤溫度 、 土壤水分平 衡 、 溶 質(zhì)運移 、 殘茬分解等過程模 塊 。 A PSIM 目 前能 模擬 的作 物 有小 麥 、 玉 米 、 棉花 、 油菜 、 紫花苜蓿 、

16、 豆類以及雜草等 。除了以上 等國的 作物模 擬模型 以外 , 英國 、 日本 等國家 在 作物模型方面也取得了很大成就 , 有影響的模 型有 SIM RIW 模 型 , 由 Ho rie 等人于 20世紀 80年代中期研制 17。1. 2 國內(nèi)作物模擬模型研究進展我國作物生長模擬模型 研究起 步較晚 , 20世 紀 80年代 初 引進荷蘭和美國的模型 , 在 學習 借鑒的 基礎 上 , 取得了 較大 的 發(fā)展 , 逐漸形成有中國特色的作物生長模擬模 型 。近年在水稻 、 小 麥 、 玉 米 、 大豆 、 溫室 作物 等作 物生 長發(fā) 育 動態(tài)模擬研究與應用上 , 取得較大進展 。1. 2.

17、1 水稻作物模擬模型研究高亮之開發(fā)的水稻耕 作模擬 優(yōu)化 和決 策系統(tǒng) (RCSO DS 是我國第一個作物 模型 18, 該模 型 將作 物模 擬技 術(shù)與 作物 栽 培優(yōu)化原理相結(jié) 合 。 帥 細強 , 王 石立 等 19建 立了 不同 發(fā)育 期 的水稻模擬生物量與相對氣象產(chǎn)量的相關(guān) 統(tǒng)計模型 , 結(jié)合趨 勢 產(chǎn)量預測 , 實現(xiàn)了地 區(qū)級雙 季稻 不同發(fā) 育期 的產(chǎn)量 動態(tài) 預測 。 常麗英 、 湯亮等 20所建 模型 可較 好 地模 擬不 同生 長條 件下 水 稻不同莖蘗各單位器官干物質(zhì)動態(tài)的變化過程 。1. 2. 2 小麥作物模擬模型研究馮利平 、 高亮 之等 21研 究了 不同 類型 小

18、麥 品種 的發(fā) 育 與 溫 、 光等主要環(huán)境因子 的數(shù) 量關(guān) 系 , 構(gòu) 建了 析因 指數(shù)形 式的 小 麥發(fā)育期動態(tài)模擬模型 (WDSM 。 呂軍 22建 立了土 壤水分 運 動與作物生長動態(tài)耦合模型 , 對冬小麥 生育期和 產(chǎn)量進行了 模 擬驗證 , 生育期模擬 誤差 平均 為 2. 3d , 產(chǎn)量 模擬 誤差 6. 7%。 鄭有飛 、 萬長建等 23將小麥生育期 劃分為 4個階 段 , 模擬出 每 一階段的生育期天數(shù) , 并且就每一階段 的溫光條 件對生育期 各 階段的影響給出 了分 析與 決策 。 劉曉 英 、 羅遠 培 24等 進行 的 模型研究對小麥冠部干物質(zhì)積累動態(tài) 、 根系生長

19、和葉面積擴 展 的模擬結(jié)果與實 測值 均吻 合良 好 。 張 吳平 , 郭 焱等 25建立 的 模型能夠從機理層次反映根系的生長發(fā)育 過程 , 通過溫室試 驗 實現(xiàn)了小麥苗期三維根系 生長 發(fā)育過 程形 態(tài)與 生物量 的模 擬 與可視化 。譚子輝 26建立 了定 量描 述小 麥葉 片生 長動 態(tài) 、 葉鞘 及 莖 稈形態(tài)建成動態(tài) 、 麥穗 生長 動態(tài) 、 葉片 SP AD 模 擬及 SPA D 與 RGB 的關(guān)系模型 , 均具有較高的 預測性 。 王志 強 、 方 偉華等 27 , 溫度 脅2作物生長模擬模型研究綜述 馬 波 田軍倉迫的降低在一定程度上促進了小麥的增產(chǎn) 。1. 2. 3 玉米作

20、物模擬模型研究近幾年 , 國內(nèi) 對 于玉 米模 擬 模型 的研 究 取得 了很 大 的 突 破 , 主要是對玉米生育期模擬 , 葉片光合速 率的動態(tài)特 征 、 葉 面 積 、 干物重增長與籽拉灌漿模型 , 氣象因子 、 土壤 濕度和氮素 供 應對玉米生長和發(fā)育的影響以及玉米的發(fā) 育 、 生 長和產(chǎn)量形 成 過程 , 產(chǎn)量構(gòu)成因素與活動積溫的關(guān) 系 , 根 系吸氮過程 , 生長 過 程中植株各個器官 形態(tài) 變化以 及植 株高度 模擬 的 研究 28-33。 研究均取得良好 的效 果 , 在 某些 程 度上 實現(xiàn) 了 植株 形態(tài) 的 可 視化 。1. 2. 4 大豆作物模擬模型研究石春林 、 金之

21、 慶等 34構(gòu) 建的 大豆 發(fā)育 期模 擬模 型對 大 豆 發(fā)育期模擬誤差一般小于 5. 0d 。 分析表明開花 期與成熟期 的 平均模擬誤差分別為 0. 3d 和 0. 1d , 均方根誤差 (RM SE 均 為 1. 1左 右 。 孫紅 敏 、 李曉 明 35實 現(xiàn)了 對大 豆葉 片結(jié) 構(gòu)的 定 性 模擬 。1. 2. 5 棉花作物模擬模型研究潘學 標 、 韓 湘 玲 等 36開 發(fā) 的 棉 花 生 長 發(fā) 育 模 擬 模 型 (COG T RW O 可根據(jù)土壤和 氣侯數(shù) 據(jù)模 擬播種 期 、 密度 、 地 膜 覆蓋 、 去早蕾 、 打頂 、 噴縮節(jié)安 、 噴乙烯利 、 灌溉和 施肥等單個

22、 或 組合措施條件下的棉花 生長 發(fā)育 、 產(chǎn)量 和品 質(zhì)形成 , 還 可模 擬 2m 土層內(nèi)各土層的土 攘水 分狀 況 、 氮 素狀 況及 植株各 部分 的 含氮量和最終棉株對氮 、 磷 、 鉀的吸收量 。1. 2. 6 馬鈴薯作物模擬模型研究黃沖平 37開發(fā)了馬鈴薯 生長發(fā)育 動態(tài)的 模擬軟件 (HPO -T A T C , 在國內(nèi)第 一個 完成 了馬 鈴 薯生 長發(fā) 育模 擬模 型的 構(gòu) 建 , 包括馬鈴 薯的 生育 期 模型 , 株 高 、 葉 齡等 植 株個 體性 狀 模 型 , 群體葉面積動態(tài)與 光合 生產(chǎn) 模型 、 干物 質(zhì)積 累與產(chǎn) 量形 成 模型等 。1. 2. 7 煙草作物

23、模擬模型研究煙草方面 的研究 主要是 對煙草 生育期 、 葉齡 動態(tài) 、 煙草 根 系 、 莖和群體葉面積發(fā) 展動 態(tài)以 及根系 生長 發(fā)育模 塊 、 根系 水 分吸收和莖葉與根系干物質(zhì)分配的模擬模型的研究 38, 39。 1. 2. 8 紫花苜蓿作物模擬模型研究朱玉潔 40開發(fā)研制的模 型考慮了 紫花苜 蓿單葉 和群體 的 光合作用和呼吸作用 , 分層計算紫花苜 蓿田間土 壤水分動態(tài) 平 衡 , 增加了氮素平衡模塊 , 包含栽培管理措施模塊 。1. 2. 9 溫室作物模擬模型研究溫室作物模擬模型研究主要開展了以下作物的研究 。 (1 溫室番茄 :對溫室 番茄 作物模 擬模 型的 研究主 要集

24、 中 在番茄主要生長發(fā)育過程 及其 與環(huán)境 因子 間的 動態(tài)變 化關(guān) 系 以及番茄各物候期的到達日期 、 葉面 積指數(shù) 、 植株總干 物質(zhì)量 、 葉干重 、 莖干重 、 果實干重的模擬模型研究 41, 42。(2 溫室黃瓜 :王會軍 43建立的模 型可以 根據(jù)葉 長和葉 寬 快速的預測出黃瓜葉片的葉面積 , 實現(xiàn) 單葉葉面 積隨生長天 數(shù) 變化的動態(tài)模擬 。(3 溫室甜瓜 :溫室甜 瓜方 面的研 究主 要是 對基于 生長 度 日及灌溉水分上限的甜 瓜幼 苗生長 發(fā)育 、 植 株形態(tài) 變化 機理 、 、 受日溫差累積 、 光輻射積累及有效積溫 驅(qū)動的干 物質(zhì)分配的 模 擬模型以及甜瓜葉 面積指

25、數(shù) (L AI 模型 和適 合我 國種 植技 術(shù) 的甜瓜光合作用與干物質(zhì)積累動態(tài)模型的研究 44, 45。(4 溫室切花菊 :楊再強 46建立的 模型能 夠通過 輸入溫 室 內(nèi)平均溫度 、 光合有效輻射和品種參數(shù) 可以同時 預測標準切 花 菊不同發(fā)育階段 、 干物 質(zhì)總 產(chǎn)量 、 不同 器官 干物 質(zhì)量和 主要 外 觀品質(zhì)指標 ?？梢姕厥易魑镅芯恐?要是 針對一 些具 有較 高經(jīng)濟 效益 的 作物進行的研究 。1. 2. 10 通用的作物 模擬模型研究國內(nèi)還有一些通用的作物模擬模型 , 這些模 型主要是對 預 測不同生態(tài)環(huán)境 、 品種類型和生產(chǎn)條件 下作物生 長發(fā)育和產(chǎn) 量 形成過程及其與水分

26、和 養(yǎng)分 的動態(tài) 關(guān)系 , 光 合作用 模型 、 蒸 騰 作用模型 、 根 系吸 水模 型 和物 質(zhì)分 配 模型 , 生 長 過程 , 土 壤 水 分 、 養(yǎng)分 、 溫度變化過程 , 植物趨光生長 、 頂端優(yōu)勢 、 剪枝掐尖 、 遭 受蟲害以及體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)分 配等過程 的模擬 , 作 物生育期 間的 平均 L AI 、 總光合勢 、 任一時刻的 LAI 以及任一時段的光合勢計 算的研究 。 這些研究結(jié)果能夠動態(tài)的反映不同環(huán)境因子 條件下 作物的光合 、 蒸騰 、 吸 水和分配積 累過程 , 可得到作 物生長期 間 的平均凈同化率和 平均 作物生 長率 等產(chǎn)量 相關(guān) 的重 要生理 參 數(shù) , 在

27、一定程度上實現(xiàn)了作物生長過程模擬的可視化 47-51。 從國內(nèi)外研究的發(fā)展歷程來看 , 作 物模擬模 型的研究大 致 經(jīng)歷了幼年期 、 少年期 、 青春期 和成熟 期 4個 時期 12。 在研 究 的各種作物模擬模型中 , 還未見對壓砂 地西瓜作 物模擬模型 的 研究文獻 。2 作物模擬模型研究存在的問題由于作物生長模擬模 型的 建立受 到各 種條 件和因 素的 影 響 , 現(xiàn)有的作物生長模擬模型在實際應 用上還存 在著一定的 問 題 , 具體歸結(jié)為以下 4個方面 。(1 模型 多是 半經(jīng) 驗半 機理 性的 52。 大 多數(shù) 作物 模型 僅 限于幾個相同因素的限制的生產(chǎn)水平 , 這些模型 沒有

28、考慮全 部 的限制因子對模擬的影響 , 模擬的準確性還不 夠 。(2 模擬模型的開發(fā)缺乏統(tǒng)一的 方法和標 準 。 模擬模型 在 單作物生理生態(tài)的基礎上進行作物的生長 發(fā)育等模擬 , 使模 擬 模型的開發(fā)缺乏統(tǒng)一的方法和標準 , 各 種模型對 作物生理生 態(tài) 過程的量化描述繁簡不 一 , 參數(shù) 取值差 別較 大 , 影響了 與其 他 信息技術(shù)的結(jié)合 。(3 模型通用性較差 。 很多模型僅 對農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)系統(tǒng)的主 要 生產(chǎn)過程進行模擬 , 在 某個 小區(qū) 域模擬 效果 較好 , 但推 廣范 圍 窄 。 同一物種在不同地區(qū)有可能參數(shù)不同 , 不同 品種的參數(shù) 也 不同 , 因此 , 被 引 進 的 外

29、地 模 型 , 參 數(shù) 適 宜 性 較差 , 很 難 本 地 化 47。(4 模型 的 有效 性檢 驗 差 。 由 于缺 乏模 型 運行 所需 的 氣 候 、 土壤和作物特性等 資料 , 模 型所需 生產(chǎn) 對象 參數(shù)和 環(huán)境 參 數(shù)的代表性差 、 重復性 不理 想等 缺點 , 模擬 模型 的可靠 性驗 證 與有效性檢驗存在一定困難 47。 以致 于常用 模擬值 與實測 值 53。 3作物生長模擬模型研究綜述 馬 波 田軍倉3 作物模擬模型研究的發(fā)展趨勢未來作物模擬模型研 究在 成熟期 的基 礎上 必然朝 著宏 觀 和微觀的 方向發(fā) 展 。 宏觀上 , 模擬 模型和 3S 技術(shù) 、 專 家系統(tǒng)

30、、 決策支持系統(tǒng) 、 網(wǎng)絡技 術(shù) 、 天氣 發(fā)生器 等高 新技 術(shù)或其 他領 域 模型進一步有機結(jié)合 ; 微觀 上 , 作物模 擬模 型的 研究進 一步 趨 向細化 、 具體化 、 機理化 , 對作物的品種 、 個體 、 器官 、 組織 、 細 胞 以及生理生化過程進行模擬 54。其主要發(fā)展趨勢有以下 6個方面 。(1 模型的改良和機理性不斷加強 47, 54。 對已有作物模 擬 模型的改良不斷 加深 , 研究 進一 步 向機 理性 和 應用 性方 向 發(fā) 展 , 模型的輸入?yún)?shù)將 隨著 其他 相關(guān)學 科的 發(fā)展而 易獲 取 , 不 斷提高模型的精度和適用性 。(2 模型的仿真性和可操作性日

31、益增強 。 對 于作物生長 模 擬模型的研究將會考慮 更加 全面的 影響 因素 , 包括 氣候 條件 、 經(jīng)濟效益 、 市場預測等在內(nèi)的各種因素 都將集成 到相應的作 物 模擬模型中 , 模型 要求具 有高 度的 仿真性 。 同時 , 模型 的可 操 作性將不斷被加強 , 一些復雜的模型將 從科學研 究領域轉(zhuǎn)向 直 接指導農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)領域 47。(3 綜合性研究和多學科結(jié)合是未 來作物模 擬模型的必 然 之路 。 隨著 科學技術(shù)的 進步 , 人 們對作 物的 認識越 來越 深入 , 對于作物生長過程的研究 不再 是僅僅 局限 于任 何一個 方面 或 一個領域 , 對于作物的水 、 肥 、 氣 、

32、 熱 、 氣 候條件生 長發(fā)育性狀 的 量化描述 、 參數(shù) 選擇 , 形 成可 包容 的多 作物 模擬 系統(tǒng) 47, 多 學 科合作是未來作物模擬模型研究的必然之路 。(4 與 3S 技術(shù)和 互聯(lián)網(wǎng) 緊密 結(jié)合 。 作 物生 長模擬 模型 通 過 GIS 自動獲 取天氣和土壤數(shù)據(jù)及管理數(shù)據(jù) , 然 后進行區(qū)域 作 物生產(chǎn)模擬并用地圖進行空 間表達 , 同時 利用 RS 技 術(shù)監(jiān)測 獲 取初始數(shù)據(jù)或生長勢校 正數(shù) 據(jù) , 共同進 行產(chǎn) 量監(jiān)測 和預 測 , 評 估生產(chǎn)和災害風險 。 還可以利用 G PS 獲得定 位數(shù)據(jù) 進行小 范 圍模擬 , 根據(jù)模擬結(jié) 果進 行定位 施肥 、 灌 溉 、 施藥

33、和 其他 管理 。 模型通過與 3S 的 結(jié)合 , 使得模型電子化 , 這樣可 以進行網(wǎng)上 遠 程診斷和預測 , 提 高模型 的實 效性 。 可 實現(xiàn) 網(wǎng)絡培 訓 、 專家 會 診等功能 47。(5 作物 模擬 模型 區(qū)域 適用 性和 通用 性增 強 55。 試驗 站 點上的模擬結(jié)果不能完全 代表 該地區(qū) 結(jié)果 的空 間平均 或年 際 變異 。 所以就要通過合 理化 輸入取 樣 、 區(qū)域 校正 、 完善 模型 和 資料等方法 , 來有效控制或減少作物模型區(qū)域 化應用的誤差 。 (6 作物模擬模型的應用領域擴 大 。 作物模 擬模型的應 用 領域?qū)⒉粩嗟玫綌U大 , 為農(nóng)業(yè)院校師生 開展教學 活動

34、提供直 觀 動態(tài)教學工具 。 科研院所 和大 專院校 利用 作物 模型進 行模 擬 試驗 , 不僅可以節(jié)省時間和經(jīng)費 , 還可以排 除干擾因素 , 弄清 試 驗因素間的真正關(guān)系 54。通過對國內(nèi)外作物模 擬模 型研究 進展 以及 現(xiàn)狀綜 述和 分 析 , 可以為我國西北干旱地區(qū)壓砂地作 物模擬模 型研究提供 參 考依據(jù)和研究方向 , 尤其是對基于水分 和養(yǎng)分條 件下的壓砂 地 西瓜作物模擬模型的研究有重要意義 。參考文獻 :1 De Wit C T . Photosynthes is of leaf canopies C Agricultural Re -, 2 De Wit C T , Br

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