小麦生长模拟与决策支持系统的研究

论文题目: 小麦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: 潘洁

导师: 曹卫星

关键词: 小麦,品质模拟,过程模型,生态模型,生长模拟系统,单机版,网络版,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: 作物生长模拟模型和管理决策支持系统是信息农业和数字农业研究与应用的核心与作物生长模拟模型和管理决策支持系统是信息农业和数字农业研究与应用的核心与典范。作物生长模拟模型具有系统综合和动态预测的功能,但至今尚缺乏对作物品质形成过程的定量模拟。基于模拟模型的作物管理决策支持系统能够通过模拟试验,实现系统管理的策略分析和方案评估。本研究以小麦为研究对象,在本实验室已有小麦生长发育和产量形成模拟模型的基础上,运用系统分析原理和数学建模技术,综合小麦植株碳、氮流动态规律及其与环境因素的动态关系,建立了基于生理生态过程的小麦籽粒品质形成模拟模型以及基于气候生态效应的籽粒品质指标预测模型;然后,应用面向对象的程序设计与软构件技术,在Visual C++平台上构建了综合性与构件化的小麦生长发育和产量品质形成的模拟系统;进一步运用决策支持技术,结合基于不同目标的模拟试验与策略分析,研制了具有辅助决策功能的基于生长模型的小麦管理决策支持系统;最后结合Web应用技术,在C#.net平台上研制和实现基于生长模型和Web应用的网络化小麦管理决策支持系统。研究结果为数字农作系统的开发提供了基本框架,也为建立其它作物管理决策支持系统提供了开发模式。具体研究结果如下。 本研究在充分理解和分析小麦主要品质性状(蛋白质含量与淀粉含量)随生态环境变化的时空规律及定量关系的基础上,结合已有的研究资料与必要的试验支持,建立了具有广适性和通用性的小麦籽粒蛋白质与淀粉含量生态预测模型。通过籽粒淀粉及蛋白质含量与气候因子的相关分析及逐步回归分析,确定了显著影响籽粒淀粉与蛋白质含量的主要气象因子,并通过各气象效应因子与籽粒淀粉与蛋白质含量的曲线关系建立预测模型。以小麦面筋含量、沉降值与籽粒蛋白质含量间,降落值与淀粉含量间的相关关系,建立了面筋含量、沉降值与降落值的预测模型。运用不同生态点、不同品种与不同播期试验数据对模型进行了检验,结果表明,本模型能够可靠地预测不同小麦品种在不同环境条件下的籽粒淀粉含量、蛋白质含量、面筋含量、沉降值与降落值。 通过模拟单籽粒氮积累速率与每日可获得氮源以及温度、水分及氮素影响因子的动态关系,建立了基于植株氮流动态的小麦籽粒蛋白质积累的模拟模型。籽粒每日可获得氮源决定于每日氮的吸收与营养器官中氮的再运转,其中,花后氮的吸收与籽粒重及开花期植株氮积累量呈现负指数量化关系,灌浆期叶、茎鞘与穗部营养体中氮浓

论文目录:

摘要

第一章 文献综述与研究目的

1 作物生长模拟的研究进展

1．1 作物生长模拟的概念及特点

1．2 作物生长模拟的发展历程

1．3 小麦生长模拟研究进展

1．3．1 小麦生长模拟模型研究进展

1．3．2 小麦品质形成模型研究进展

2 作物管理决策支持系统研究进展

2．1 作物管理决策支持系统的概念及特点

2．2 基于生长模型的管理决策支持系统研究进展

2．3 作物管理决策支持系统的发展趋势11

3 本研究的目的与意

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 资料来源

2．1 田间试验

2．2 数据获取

3 模型的建立与检验

3．1 建模方法

3．2 模型检验方法

4 系统设计与开发

4．1 系统设计原理

4．2 系统结构设计

4．3 系统开发流程

参考文献

第三章 基于生态效应的小麦品质指标预测模型

1 材料与方法

1．1 田间试验

1．2 模型的建立

2 模型的描述

2．1 基于气候生态因子的小麦蛋白质含量生态预测模型的建立

2．1．1 不同品种类型的确定

2．1．2 主要气象因子的确定

2．1．3 籽粒蛋白质含量的预测模型

2．2 基于气候生态因子的小麦淀粉含量生态预测模型的建立

2．2．1 主要气象因子的确定

2．2．2 籽粒淀粉含量的预测模型

2．3 其它品质性状生态预测模型的建立

2．3．1 面筋含量预测模型

2．3．2 沉降值预测模型

2．3．3 降落值预测模型

3 模型的检验

3．1 品种参数的确定39

3．2 模型检验结果

3．2．1 蛋白质含量预测

3．2．2 淀粉含量预测模型检验结果

3．2．3 其它品质指标预测模型检验结果

4．小结

参考文献

第四章 基于生理过程的小麦籽粒品质形成模拟模型

1 材料与方法

1．1 田间试验

1．1．1 模型建立与参数确定试验

1．1．2 模型验证试验

1．2 模型的建立

2 模型的描述

2．1 植株氮吸收与籽粒氮积累和蛋白质形成过程的模拟模型

2．1．1 籽粒中氮积累动态

2．1．2 植株氮吸收

2．1．3 营养器官氮向籽粒的再运转动态

2．2 基于植株碳流动态的小麦籽粒淀粉积累模拟模型

2．2．1 籽粒淀粉积累

2．2．2 籽粒碳源获取

3 模型的检验

3．1 品种参数的确定

3．2 模型检验结果

3．2．1 籽粒氮积累与蛋白质形成模型检验结果

3．2．2 籽粒淀粉形成模型检验结果

4．小结与讨论

4．1 籽粒氮积累与蛋白质形成的模拟模型

4．2 籽粒淀粉形成的模拟模型

参考文献

第五章 基于过程的小麦生长模型及模拟系统的研究

1 系统的结构、内容及功能

1．1 系统的组织结构

1．2 系统的主要内容

1．2．1 数据库

1．2．2 模型库

1．2．3 人机接口

1．3 系统的基本功能

1．3．1 气象资料生成

1．3．2 品种参数调试

1．3．3 模拟模型预测

1．3．4 模拟系统维护

2 系统的程序设计与实现

2．1 系统开发环境及软硬件需求

2．2 系统集成的技术原理与接口标准

2．2．1 数据库访问中间件

2．2．2 气象资料生成组件

2．2．3 品种参数调试组件

2．2．4 生长模拟模型组件

2．2．5 组件的调用与接口数据传输

3 系统表现的测试与检验

3．1 模拟预测

3．2 品种参数调试

3．3 气象资料生成

4．小结与讨论

参考文献

第六章 基于生长模型的小麦管理决策支持系统研究

1 系统的结构、内容及功能

1．1 系统的组织结构

1．2 系统的主要内容

1．2．1 数据库

1．2．2 模型库

1．2．3 人机接口

1．3 系统的基本功能与实现原理

1．3．1 文件管理

1．3．2 数据管理

1．3．3 模拟预测

1．3．4 方案评估

1．3．5 实时调控

1．3．6 时空分析

1．3．7 系统维护

1．3．8 系统帮助

2 系统的程序设计与实现

2．1 系统开发环境及软硬件需求

2．2 系统集成的技术原理

2．2．1 输入系统设计与实现

2．2．2 输出系统设计与实现

2．2．3 模拟预测与决策支持系统设计与实现

3 系统表现的测试与检验

3．1 数据管理

3．2 动态模拟

3．3 方案评估

3．4 因苗预测

3．5 时空分析

4．小结与讨论

参考文献

第七章 基于生长模型和Web应用的小麦管理决策支持系统研究

1 系统的结构、内容及功能

1．1 系统的组织结构

1．2 系统的主要内容

1．2．1 数据库服务器

1．2．2 Web服务器

1．2．3 应用程序服务器

1．3 系统的基本功能

2 系统的程序设计与实现

2．1 Web应用程序及其扩展技术

2．2 数据库管理系统的选择

2．3 模型组件与数据访问组件的设计与实现

2．3．1 生长模型组件的设计与实现

2．3．2 数据访问组件的设计与实现

2．3．3 软构件技术在VC++.net平台上的具体实现过程

2．3．4 数据库构建的具体实现过程

2．4 系统开发环境及软硬件需求

3 系统表现的测试与检验

4．小结与讨论

参考文献

第八章 讨论与结论

1 讨论

1．1 小麦籽粒品质指标的定量预测

1．1．1 基于生态效应的小麦籽粒品质预测模型

1．1．2 基于生理过程的小麦籽粒品质模拟模型

1．2 小麦生长模拟系统的构建

1．3 基于生长模型的小麦管理决策支持系统

1．4 基于Web应用的小麦管理决策支持系统

1．5 本研究的特色与创新

1．6 今后的研究设想

2 结论

参考文献

英文摘要

附录

Ⅰ 符号与参数说明

Ⅱ 在学期间发表的论文

Ⅲ 在学期参加的科研项目

致谢

发布时间: 2005-07-19

参考文献

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• [2].用于测定谷物中蛋白质含量及深度分布的核分析方法研究[D]. 罗小兵.四川大学2006
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• [4].波斯小麦遗传多样性研究[D]. 庄萍萍.四川农业大学2011
• [5].水稻定向选择后代表型特性及淀粉合成关键酶基因表达分析[D]. 李晓光.东北农业大学2010
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• [7].区域小麦籽粒质量及加工利用研究[D]. 关二旗.中国农业科学院2011
• [8].冬小麦不同生育时期生态生理参数的高光谱遥感监测模型[D]. 贺佳.西北农林科技大学2015
• [9].中国大豆地方品种群体籽粒性状的遗传解析及其在设计育种中的应用[D]. 张英虎.南京农业大学2014
• [10].利用地—空高光谱遥感监测小麦氮素状况与生长特征[D]. 鞠昌华.南京农业大学2008

相关论文

• [1].基于过程的棉花生长发育模拟模型[D]. 张立桢.南京农业大学2003
• [2].温室番茄生长发育模拟模型的研究[D]. 侯加林.中国农业大学2005
• [3].水稻形态建成模型及虚拟生长研究[D]. 石春林.南京农业大学2006
• [4].水稻植株形态建成的模拟模型研究[D]. 常丽英.南京农业大学2007

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