水稻生長(zhǎng)模擬與決策支持系統(tǒng)的研究.pdf

1、水稻生長(zhǎng)模擬模型與稻作管理決策支持系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)有助于實(shí)現(xiàn)水稻生長(zhǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)及生產(chǎn)系統(tǒng)的管理決策，對(duì)于稻作系統(tǒng)的信息化和數(shù)字化具有重要的理論意義和應(yīng)用前景。本研究旨在運(yùn)用系統(tǒng)學(xué)方法和動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)，創(chuàng)建基于水稻一環(huán)境關(guān)系的籽粒品質(zhì)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型，以及基于生理生態(tài)過(guò)程的籽粒品質(zhì)形成模擬模型;采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)和軟構(gòu)件技術(shù)，構(gòu)建符合COM標(biāo)準(zhǔn)的生長(zhǎng)模型組件及基于模型組件集成的綜合性水稻生長(zhǎng)模擬系統(tǒng);進(jìn)一步應(yīng)用決策支持技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研制

2、基于生長(zhǎng)模型和Web應(yīng)用的稻作管理決策支持系統(tǒng)，分別實(shí)現(xiàn)單機(jī)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下水稻生長(zhǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)和管理決策功能。研究成果將為不同條件下水稻生長(zhǎng)與產(chǎn)品形成的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及稻作管理決策的定量化和數(shù)字化奠定基礎(chǔ)。
　　在中國(guó)、日本、泰國(guó)不同生態(tài)環(huán)境下進(jìn)行多品種秈型和粳型水稻（Oryzosativa)的區(qū)域種植試驗(yàn)，通過(guò)分析水稻籽粒蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量以及稻米堊白度與緯度、海拔、抽穗后溫度和太陽(yáng)輻射等氣候生態(tài)因子的相互關(guān)系，確立了影響這些籽

3、粒品質(zhì)指標(biāo)的主要?dú)夂蛏鷳B(tài)因子函數(shù)，并使用權(quán)重系數(shù)來(lái)進(jìn)一步修訂各氣候生態(tài)因子對(duì)籽粒品質(zhì)指標(biāo)的作用，構(gòu)建出基于生態(tài)效應(yīng)（主要?dú)夂蛏鷳B(tài)因子函數(shù)）的籽粒品質(zhì)指標(biāo)預(yù)測(cè)模型。利用不同年份、不同生態(tài)點(diǎn)、不同品種類型的試驗(yàn)資料對(duì)所建模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，籽粒蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量以及稻米堊白度的預(yù)測(cè)誤差RMSE平均分別為0.25％、0.45％和0.98％，表明模型總體上具有較好的預(yù)測(cè)性和實(shí)用性。
　　通過(guò)不同品種與不同氮肥水平的試驗(yàn)研究，結(jié)合已有水稻

4、生長(zhǎng)模擬模型，在解析和綜合籽粒淀粉和蛋白質(zhì)形成過(guò)程的基本規(guī)律及其與環(huán)境因子關(guān)系的基礎(chǔ)上，采用生理發(fā)育時(shí)間作為定量生育進(jìn)程的尺度，構(gòu)建了花前植株非結(jié)構(gòu)性碳水化合物成的模擬模型、氮吸收模擬模型以及基于碳氮流動(dòng)態(tài)的水稻籽粒淀粉和蛋白質(zhì)形成模擬模型;進(jìn)一步依據(jù)淀粉和蛋白質(zhì)含量在枝梗間分配的不均衡性，提出了枝梗穗淀粉和蛋白質(zhì)的空間分布模型。利用不同生態(tài)區(qū)域、不同品種類型、不同肥水管理?xiàng)l件下的試驗(yàn)資料對(duì)籽粒品質(zhì)形成模擬模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果表明籽粒淀

5、粉和蛋白質(zhì)含量的模擬值與觀測(cè)值之間具有較好的擬合度，均方差根分別為1.51％-2.75％和0.22％-0.26％，顯示本模型具有較好的預(yù)測(cè)性和適用性。
　　以氣候:土壤:品種—技術(shù)—生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)關(guān)系為主線，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)和軟構(gòu)件技術(shù)，構(gòu)建了符合COM標(biāo)準(zhǔn)的生長(zhǎng)模型組件及基于模型組件集成的綜合性水稻生長(zhǎng)模擬系統(tǒng)(RGSS)，系統(tǒng)包括發(fā)育進(jìn)程、光合生產(chǎn)、物質(zhì)分配、器官建成、產(chǎn)品形成、養(yǎng)分平衡、水分平衡等模塊，可以預(yù)測(cè)不同生態(tài)環(huán)境

6、、品種類型和生產(chǎn)條件下水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)形成過(guò)程及其與水分和養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)關(guān)系。系統(tǒng)以VisualC++為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，Excel設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，Windows為界面，通過(guò)下拉菜單、工具條、圖標(biāo)、圖形和表格等方式與用戶進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能與用戶界面的較好統(tǒng)一。
　　進(jìn)一步運(yùn)用決策支持技術(shù)，基于COM標(biāo)準(zhǔn)的水稻生長(zhǎng)模擬模型組件，Access設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，VB6.0設(shè)計(jì)界面，建立了基于生長(zhǎng)模型的稻作管理決策支持系統(tǒng)(GMDSSRM);并以V

7、isualC++.NET和VisualC＃.NET為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，SQLServer設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，研制了基于COM+模型組件的網(wǎng)絡(luò)化稻作管理決策支持系統(tǒng)（GMDSSRMw）。系統(tǒng)由生長(zhǎng)模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、方法庫(kù)、知識(shí)庫(kù)和人機(jī)界面五部分組成，可以分別在單機(jī)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)包括稻田管理信息咨詢、生育進(jìn)程預(yù)測(cè)、生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)模擬、產(chǎn)量品質(zhì)預(yù)報(bào)、管理方案評(píng)估、因苗動(dòng)態(tài)調(diào)控和系統(tǒng)維護(hù)等功能，具有系統(tǒng)性、動(dòng)態(tài)性、預(yù)測(cè)性和決策性。從而為稻作系統(tǒng)的模擬預(yù)測(cè)和管理決策提供