基于植物虛擬模型的玉米-大豆間作模式優(yōu)化研究.pdf

1、農(nóng)作物的間套作一直是國內(nèi)外研究的一個熱門課題，而間作距離是影響間作土地利用率的主要因素。因此，高土地利用率的間作距離受到廣泛關(guān)注。在研究間作距離的工作中，傳統(tǒng)的田間試驗方法可以為間作距離的優(yōu)化提供方向和參考，但是這種方法比較繁瑣、需要長時間的田間觀測和分析，無法快速且較有針對性地進(jìn)行定量化的間種距離優(yōu)化。因此，在間種距離優(yōu)化過程中，如何進(jìn)一步減少人工操作，自動且快速地得到指定域內(nèi)的最佳種植距離，已成為該領(lǐng)域研究者比較關(guān)注的問題。

2、　　本文基于玉米/大豆間種的功能-結(jié)構(gòu)模型，將優(yōu)化算法應(yīng)用在間種種植距離的優(yōu)化方面，可以自動快速地得到光照截獲量最大的距離組合，該距離視為最佳種植距離。本文可以為研究農(nóng)作物間種模型的學(xué)者提供新的間種密植程度研究思路；還可以為用戶提供間種密植的合理化建議，因而具有重要的理論意義和現(xiàn)實價值。本文的主要工作如下：
　　1.建立玉米與大豆的形態(tài)模型。首先，分析玉米與大豆的形態(tài)特征，并將玉米與大豆形態(tài)的各個器官分離出來；其次，根據(jù)器官的形態(tài)

3、特點，并利用幾何建模方法，繪制器官的三維形態(tài)，并提出了一種基于NURBS曲面的大豆豆莢建模方法；最后，利用XL語言描述玉米與大豆的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并可視化玉米/大豆的單株及間種的形態(tài)。
　　2.建立玉米/大豆間種的功能-結(jié)構(gòu)模型。首先在玉米/大豆間種的形態(tài)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，計算玉米/大豆冠層的光照截獲量。在光照截獲量的計算中，本文結(jié)合間種的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點利用GroIMP平臺中的光照截獲量的計算方法，計算葉片的光照截獲量。然后，根據(jù)光照截獲量，

4、計算光合產(chǎn)物產(chǎn)生與分配對冠層中各器官生長的影響，研究器官重建對植株形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。最后，結(jié)合冠層同化物的生產(chǎn)、同化物分配和器官生長三者之間的反饋關(guān)系，建立玉米/大豆間種的功能-結(jié)構(gòu)模型，實現(xiàn)間種模式下對玉米/大豆的生長過程的模擬。
　　3.提出一種玉米/大豆間種種植距離優(yōu)化方法。該算法基于玉米/大豆間種的功能-結(jié)構(gòu)模型，在指定間種比例（如玉米與大豆的間種比例為1:2）下，利用窮舉算法不斷改變其相互之間的位置進(jìn)而獲得在指定閾內(nèi)所有種