番茄形态结构模型参数的多目标拟合估算方法研究

对番茄生长模型参数进行准确估算是模型得以验证和面向应用的前提条件。基于番茄拓扑结构,采用非线性最小二乘优化方法,通过对植株形态数据的多目标拟合,实现模型参数的最优估计和校准。非线性最小二乘法的权值根据目标数据自动调整,使得不同量纲和不同数值范围的观测数据可以在同一水平上进行,提高了计算的精度和稳定性;另一方面用差商近似代替导数加快了算法的收敛速度。通过应用拟合优度检验,得出模型输出对观测值的拟合程度较好,说明模型合理,参数可靠。实践表明该估算方法是对模型进行验证的一个行之有效的方法。

番茄的结构-功能模型Ⅰ:基于有限态自动机的3D形态构建

根据番茄的形态结构特点及其演变规则,应用有限态自动机的数学理论,研究建立了番茄动态发展的随机结构模型。该模型建立在对番茄结构的宏观抽象和生理年龄(PHYAGE)与生长年龄(GA)这两个最重要的基本概念之上,利用“事件驱动”的状态转移机制模拟了番茄生长过程、分枝过程和死亡过程,其中利用了二项随机分布模拟番茄的动态生长,离散的Markov链用于模拟番茄的分枝模式。番茄的有限态自动机模型完成了对主茎上节间长度、果实个数以及叶子结构的随机模拟。并利用试验统计分析获得的参数结果,模拟出番茄在不同生长阶段的3D结构。该动态的番茄结构模型,为与生理生态模型进行接口建立互影响、互反馈的结构-功能模型打下了基础。

基于植株拓扑结构的生物量分配的玉米虚拟模型

依据植物结构 -功能相互作用机理 ,建立了能模拟玉米生长发育与形态结构建成的虚拟模型。该模型的重要部分为基于植株拓扑结构的生物量分配模块。叙述了该模块的构建原理 ,以 2 0 0 0年田间试验数据提取了玉米的发育、生物量生产和生物量分配参数。模型模拟了 2 0 0 1年的玉米生长发育与生物量分配过程 ,模拟结果与田间试验结果比较吻合。应用该模型模拟了 2 0 0