棉花地上部生长的功能-结构模型研究

利用2008—2010年棉花密度试验,分析棉株器官生物量-形态间异速生长关系,改进COTGROW模型中的发育和形态发生模块,构建了棉花地上部器官形态建成模型;基于COTGROW模型模拟数据,与GroIMP可视化开发平台的数据链接,实现了棉花生长过程的可视化;利用建立的功能-结构模型对不同密度棉花冠层的光截获量进行了模拟。利用2010年的试验数据检验模型,结果表明,棉花株高、主茎节数、果枝数、各果枝果节数、节间长度、节间直径、叶片长度、叶片宽度、叶柄长度、叶柄直径、棉铃长度以及铃直径测定值与模拟值间的均方根误差分别为3.85、0.64、0.52、0.66、1.00、0.15、1.58、2.39、2.54、0.05、0.13和0.10cm,模型效果较好;构建的棉花地上部功能-结构模型可以较好地模拟棉花的形态特征,并较逼真地显示棉花器官、植株的三维动态生长过程,可以反映出不同环境条件、不同密度处理下棉花植株的三维形态,在可视化的基础上模拟棉花冠层空间的光截获量。为虚拟棉作研究提供了技术基础。

基于模拟模型的棉花生产管理系统研究

为建立一个基于模型的新疆和黄淮海棉区棉花生产管理系统 (MSCP) ,综合运用了作物模拟技术和知识工程技术方法 ,把 Cotton Plus棉花模型与多因子多水平的旋转组合设计进行有机结合 ;MSCP能对决策地区 (天气、土壤、品种特性 )的棉花生产作出多目标决策和全程决策 ,并根据变化的条件作出实时决策。应用 MSCP对新陆早 6号、中棉 19号进行全程决策试验 ,结果表明 :系统得出的优化农艺措施能达到预期的目标产量。

棉花动态模拟模型研究进展(英文)

该文对棉花生理生态模型、棉花形态结构模型以及棉花结构功能模型的研究动态进行了综述,提出将形态结构和生理生态过程紧密结合的棉花结构功能模型的研究应是今后棉花模拟研究的重点,指出了目前生理生态模型和结构模型结合遇到的关键理论和技术问题:未能实现冠层微环境的精确模拟;物质分配和植株结构的结合研究还处于初步阶段;地上部分和根系耦合模拟还未实现。最后对该领域今后的研究趋势和内容进行了探讨:应基于形态结构模型进行冠层微环境的精确模拟;地上部分的物质分配可基于源-汇模型;地上部分和根系进行耦合模拟时,可将地上部分看作是“源”,根据根系各部分的“汇强”模拟物质分配和根的生长。

物联网与作物模型在智慧棉花系统中的应用与展望

在已有科技与研究成果基础上,结合数据库技术,构建基于物联网与棉花功能结构模型Cotton XL的智慧棉花生产数字化系统平台。系统利用智能传感器等物联网设备实时采集田间气象、土壤和作物长势等数据以及现场视频图像信息,通过网络传输监测范围内棉株的信息至数据库,结合模型模拟分析,实现远程操控辅助管理、预测判别、智能处理和可视化模拟等功能,从而优化作物栽培管理措施,提升资源配置效率,提高棉花产量与品质,为棉农适应现代农业信息化、智能化、高效化提供有效途径。

棉花生长发育模型及其在我国的研究和应用进展

棉花是一种重要的经济作物,棉花优质高产高效生产对于我国具有战略意义。棉花生长发育模拟模型从棉花的内部生理过程、外部形态结构及其与生长环境的动态交互出发,实现作物生长发育和产量品质形成过程的动态描述和精确模拟,为棉田生产管理措施的优化决策提供了极大的帮助和便利。本文在综合介绍棉花生理生态过程模型、棉花形态结构模型和棉花功能-结构模型的技术原理、组成结构和功能特点的基础上,深入探讨了棉花生长发育模拟模型在国内外研究进展,对棉花生长发育模型在我国棉花生长发育和产量形成、灌溉优化、施肥决策、病虫害管理及棉花生产区域系统评估方面的应用现状进行了系统介绍。根据我国棉花生产的实际情况,结合我国农业信息化发展方向,从模型的本地化研究、尺度提升及其推广示范方面为我国棉花生长发育模拟模型研究、发展和应用提出了建议,以期进一步推动我国棉花产业的现代化发展。

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。