虚拟作物模型的应用研究

【作者】 吴峰峰； 武威； 刘涛； 孙成明；

【机构】 江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室扬州大学农学院； 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心扬州大学；

【摘要】 【研究背景】随着以信息学为基础的现代计算机技术、通信技术和传感技术的发展,计算机在农业上的应用的范围也日趋广泛,计算机建模理论和技术的发展已使作物生长发育模型由简单的系统发展为综合、复杂的人工智能系统。特别是虚拟现实技术的发展为农业信息的提取加工和可视化提供了强有力的工具,为农业走向智能化、精确化、数字化和可持续的方向发展奠定了基础。虚拟作物模型是目前作物模拟研究的前沿,是计算机信息技术与农业科学相互渗透应用的新发展,是对作物生长模型研究的提高。【结果与分析】虚拟作物模型的研究难点和存在的问题,主要包括如何快速三维动态建模、作物根系模拟研究和植物形态模型与生理生态模型的耦合,虚拟作物模型在相关领域的应用继续深化。虚拟作物模型能定量、动态地描述作物生长、发育和产量形成的过程及其对环境的反应。它采用系统分析的方法,综合作物生理、农业气象、土壤和农学等学科的知识和研究成果,对作物生育和产量形成的试验结果加以理论概括与数据量化,建立作物生育动态及其环境之间关系的动态数学模型,应用计算机数值计算与模拟技术,实现描述和表达作物生产系统的运行状态和结果。我国在此领域的研究虽然起步相对较晚,但是吸引了许多研究人员参与,并在生长模型和形态结构模型等方面均取得了一定的成绩。【结论】随着对作物生理机制研究的不断深入和当代计算机的快速发展,世界各地越来越多的科学家在对作物生长、模型构建和应用研究上进行了大量的研究,并且能够运用所构建的虚拟作物模型对作物的形态发生及生理生态变化、不同环境条件下的作物生长发育、作物群体内部竞争等进行虚拟仿真,并利用模拟实验结果为深入分析和预测作物生长变化趋势提供直观的科学依据。把农业的基本数据(土地类型、栽培品种、气象条件、灌溉方式等)全部输入计算机作为基础资料,进行施肥、灌溉、病虫害防治、田间作业等技术的智能化管理,是现代农业信息技术的发展方向。虚拟作物模型的研究随着不同专业领域及技术的发展应用和研究的深化,将会促进其理论、方法和技术的发展。以虚拟作物模型为基础的农作生产方式必将推动农业信息化进程。更多还原