水稻生长模拟与决策支持系统的研究

论文题目: 水稻生长模拟与决策支持系统的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物栽培学与耕作学

作者: 李卫国

导师: 曹卫星

关键词: 水稻,蛋白质,淀粉,直链淀粉,垩白度,生态因子,预测模型,模拟模型,栽培管理,网络化,软构件,数据库,生长模拟系统,决策支持系统

文献来源: 南京农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 水稻生长模拟模型与稻作管理决策支持系统的研究开发有助于实现水稻生长系统的动态预测及生产系统的管理决策，对于稻作系统的信息化和数字化具有重要的理论意义和应用前景。本研究旨在运用系统学方法和动态模拟技术，创建基于水稻—环境关系的籽粒品质指标预测模型，以及基于生理生态过程的籽粒品质形成模拟模型；采用面向对象的程序设计和软构件技术，构建符合COM标准的生长模型组件及基于模型组件集成的综合性水稻生长模拟系统；进一步应用决策支持技术和网络技术，研制基于生长模型和Web应用的稻作管理决策支持系统，分别实现单机和网络环境下水稻生长系统的动态预测和管理决策功能。研究成果将为不同条件下水稻生长与产品形成的预测预报及稻作管理决策的定量化和数字化奠定基础。在中国、日本、泰国不同生态环境下进行多品种籼型和粳型水稻(Oryzo sativa)的区域种植试验，通过分析水稻籽粒蛋白质含量、直链淀粉含量以及稻米垩白度与纬度、海拔、抽穗后温度和太阳辐射等气候生态因子的相互关系，确立了影响这些籽粒品质指标的主要气候生态因子函数，并使用权重系数来进一步修订各气候生态因子对籽粒品质指标的作用，构建出基于生态效应(主要气候生态因子函数)的籽粒品质指标预测模型。利用不同年份、不同生态点、不同品种类型的试验资料对所建模型进行了检验，籽粒蛋白质含量、直链淀粉含量以及稻米垩白度的预测误差RMSE平均分别为0.25％、0.45％和0.98％，表明模型总体上具有较好的预测性和实用性。通过不同品种与不同氮肥水平的试验研究，结合已有水稻生长模拟模型，在解析和综合籽粒淀粉和蛋白质形成过程的基本规律及其与环境因子关系的基础上，采用生理发育时间作为定量生育进程的尺度，构建了花前植株非结构性碳水化合物成的模拟模型、氮吸收模拟模型以及基于碳氮流动态的水稻籽粒淀粉和蛋白质形成模拟模型；进一步依据淀粉和蛋白质含量在枝梗间分配的不均衡性，提出了枝梗穗淀粉和蛋白质的空间分布模型。利用不同生态区域、不同品种类型、不同肥水管理条件下的试验资料对籽粒品质形成模拟模型进行了检验，结果表明籽粒淀粉和蛋白质含量的模拟值与观测值之间具有较好的拟合度，均方差根分别为1.51％~-2.75％和0.22％~-0.26％，显示本模型具有较好的预测性和适用性。以气候：土壤：品种—技术—生长的动态关系为主线，采用面向对象的程序设计

论文目录:

中文摘要

第一章水稻生长模拟与决策支持系统研究进展

1 水稻生长模拟模型研究综述

1.1 作物生长模拟模型概述

1.2 水稻生长模拟模型研究进展

2 水稻管理决策支持系统研究综述

2.1 作物管理决策支持系统概述

2.2 水稻管理决策支持系统研究进展

3 本研究的目的与意义

参考文献

第二章研究思路与方法

1 研究思路与技术路线

2 资料获取与利用

2.1 田间试验

2.2 文献资料

2.3 资料利用

3 模型构建

4 系统设计与实现

4.1 系统设计原理

4.2 系统组织结构

4.3 系统实现方法

参考文献

第三章基于生态效应的水稻籽粒品质预测模型

1 水稻籽粒蛋白质含量预测模型

1.1 数据分析与利用

1.2 模型描述

1.3 模型检验

1.4 小结

2 水稻籽粒直链淀粉含量预测模型

2.1 数据分析与利用

2.2 模型描述

2.3 模型检验

2.4 小结

3 稻米垩白度预测模型

3.1 数据分析与利用

3.2 模型描述

3.3 模型检验

3.4 小结

4 结论与讨论

参考文献

第四章基于生理过程的水稻籽粒淀粉和蛋白质形成模型

1 水稻籽粒淀粉积累的模拟模型

1.1 数据分析与利用

1.2 模型描述

1.2.1 花前植株非结构性碳水化合物的积累

1.2.2 花后籽粒淀粉的积累

1.2.3 籽粒淀粉积累的空间分布

1.3 模型检验

1.4 小结

2 水稻籽粒蛋白质积累的模拟模型

2.1 数据分析与利用

2.2 模型描述

2.2.1 花前植株氮素积累

2.2.2 花后植株氮素吸收

2.2.3 花后植株氮素转运

2.2.4 籽粒蛋白质积累

2.2.5 籽粒蛋白质含量

2.2.6 籽粒蛋白质的空间分布

2.3 模型检验

2.4 小结

3 结论与讨论

参考文献

第五章水稻生长模拟系统的集成实现

1 系统的组件设计与接口标准

1.1 系统结构

1.2 生长模型组件设计

1.3 系统组件的功能结构

1.3.1 生育期

1.3.2 光合生产

1.3.3 干物质分配

1.3.4 器官建成

1.3.5 产量与品质

1.3.6 养分动态

1.3.7 水分动态

2 系统的程序开发与实现

3 系统的运行与评价

4 结语

参考文献

第六章基于生长模型的稻作管理决策支持系统

1 系统相关技术

1.1 软构件技术

1.2 生长模拟技术

2 系统工作原理

2.1 系统分层模型

2.2 系统功能结构及实现原理

2.2.1 数据管理

2.2.2 专家咨询

2.2.3 动态预测

2.2.4 模拟试验

2.2.5 时空分析

2.2.6 实时调控

2.2.7 系统维护

3 系统开发与实现

3.1 系统开发及运行环境

3.2 系统 COM构件化

3.3 模型组件工程说明

3.4 数组在接口上的传递

3.5 模型组件调用

4 结语

参考文献

第七章基于生长模型和Web应用的稻作管理决策支持系统

1 系统功能结构

2 系统程序设计

2.1 系统开发环境

2.2 COM+构件化

3 数据库构建

3.1 新建数据库

3.2 新建数据表

3.3 导入和导出数据

3.4 创建存储过程

4 数据库数据读取

5 系统表现特点

参考文献

第八章讨论与结论

1 讨论

1.1 水稻籽粒品质预测

1.2 水稻生长模拟模型

1.3 稻作决策支持系统

2 存在问题及今后设想

3 结论

参考文献

英文摘要

附录

1 参数及变量说明

2 读研期间发表的论文

致谢

发布时间: 2006-10-20

参考文献

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