土壤作物系統(tǒng)模擬PPT課件

1、-*輻 射溫 度 同化率呼吸率生長率生長期生物量收獲指數(shù)產(chǎn) 量日長發(fā)育速率 環(huán)境因子環(huán)境因子作物因子作物因子 降雨 蒸發(fā)土壤：水分養(yǎng)分農(nóng)業(yè)措施 耕作 灌溉 施肥 植保等作物生長的概念模型第1頁/共35頁降雨 灌溉蒸發(fā)肥料污染物地下水污染地下水補(bǔ)給積水入滲向上補(bǔ)給水量增加吸收有機(jī)質(zhì)鹽分積累物質(zhì)積累肥料氣體運(yùn)動(dòng)鹽分上升蒸騰礦物質(zhì)吸附交換水運(yùn)動(dòng)溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)氣體運(yùn)動(dòng)地下水流土壤系統(tǒng)中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的概念模型釋放第2頁/共35頁TactualBiomassWater UseEfficiencyRoot/Shoot RatioRoot UptakeTpotentialTpotentialLeaf AreaLeaf

2、Areamshoot Leaf AreaShoot MassRootMassSoil Water Soil NutrientmshootmrootIFEa*PLComprehensive Modelingfor Plant and Soil System第3頁/共35頁 70年代末至今: 水、氣、熱及溶質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化模型,作物生長模型是生態(tài)、資源、環(huán)境和農(nóng)學(xué)學(xué)科的熱點(diǎn)研究問題，建立大批模型，通過了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。80年代后期: 水（汽）熱，水氣，水溶質(zhì)水熱溶質(zhì)的耦合模型建立，并針對(duì)田間復(fù)雜的情況，建立了二域或多域遷移和轉(zhuǎn)化模型和隨機(jī)模型( 時(shí)空變異）。90年代以來，水、氣、熱及溶質(zhì)各自的和耦合遷移和

3、轉(zhuǎn)化模型越來越趨于綜合和軟件化，上述機(jī)理模型和作物生長模型相連接或耦合; 應(yīng)用GIS技術(shù)把所建立的模型從點(diǎn)擴(kuò)展到面，從田塊擴(kuò)展到區(qū)域；應(yīng)用最新的理論和方法如非線性科學(xué)，控制論的理論, 虛擬現(xiàn)實(shí)的方法來完善和建立新的模型。第4頁/共35頁區(qū)域水鹽監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)區(qū)域水鹽監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)PWS1.0PWS1.0多離子溶質(zhì)遷移和轉(zhuǎn)化模型多離子溶質(zhì)遷移和轉(zhuǎn)化模型不同尺度的土壤水分運(yùn)動(dòng)模型不同尺度的土壤水分運(yùn)動(dòng)模型土壤水汽熱耦合運(yùn)移模型土壤水汽熱耦合運(yùn)移模型干旱地區(qū)土壤發(fā)育過程模擬系統(tǒng)干旱地區(qū)土壤發(fā)育過程模擬系統(tǒng)小麥，玉米，棉花等作物生長模擬模型的應(yīng)用等小麥，玉米，棉花等作物生長模擬模型的應(yīng)用等土壤水分運(yùn)動(dòng)和作

4、物生長動(dòng)態(tài)耦合模型系統(tǒng)土壤水分運(yùn)動(dòng)和作物生長動(dòng)態(tài)耦合模型系統(tǒng)SWAF1 .0SWAF1 .0土壤水氮熱耦合遷移轉(zhuǎn)化模型土壤水氮熱耦合遷移轉(zhuǎn)化模型SWNTM1.0SWNTM1.0區(qū)域尺度的隨機(jī)土壤水分均衡模型區(qū)域尺度的隨機(jī)土壤水分均衡模型 隨機(jī)蒸散模型隨機(jī)蒸散模型微觀尺度的兩域土壤水分運(yùn)動(dòng)模型微觀尺度的兩域土壤水分運(yùn)動(dòng)模型作物根系和冠部的形態(tài)和功能的定量化模型及可視化作物根系和冠部的形態(tài)和功能的定量化模型及可視化SWNTMSWNTM與與GISGIS連接連接市縣級(jí)土地利用和管理市縣級(jí)土地利用和管理GISGIS系統(tǒng)系統(tǒng)基于基于InternetInternet市縣級(jí)土地利用和管理市縣級(jí)土地利用和管理G

5、ISGIS系統(tǒng)系統(tǒng)遙感監(jiān)測區(qū)域土地利用和作物類型，長勢及產(chǎn)量遙感監(jiān)測區(qū)域土地利用和作物類型，長勢及產(chǎn)量基于基于InternetInternet的區(qū)域水鹽運(yùn)動(dòng)測報(bào)和管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的區(qū)域水鹽運(yùn)動(dòng)測報(bào)和管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)土壤土壤/ /土地土地- -作物系統(tǒng)模擬和定量化作物系統(tǒng)模擬和定量化第5頁/共35頁 虛擬作物開發(fā)平臺(tái)的初步研制虛擬作物開發(fā)平臺(tái)的初步研制Unix操作系統(tǒng)，基于open-GL開發(fā)，用C語言開發(fā)，可移植到window 95,windows-NT 下運(yùn)行。 基于作物生長模型的農(nóng)田生產(chǎn)管理系統(tǒng)基于作物生長模型的農(nóng)田生產(chǎn)管理系統(tǒng)windows 95 或dos 操作系統(tǒng)，用VB或C語言開發(fā) 農(nóng)田土壤水

6、分和作物生長耦合模擬系統(tǒng)農(nóng)田土壤水分和作物生長耦合模擬系統(tǒng)windows 95 操作系統(tǒng)，C+開發(fā) 基于基于GISGIS和和RSRS的區(qū)域土地和農(nóng)田管理系統(tǒng)的區(qū)域土地和農(nóng)田管理系統(tǒng)windows 95, windows-NT操作系統(tǒng)，全部用C+自主開發(fā)第6頁/共35頁虛擬農(nóng)業(yè)虛擬作物虛擬作物虛擬農(nóng)田虛擬農(nóng)田虛擬耕作虛擬耕作虛擬農(nóng)場虛擬農(nóng)場虛擬收獲虛擬收獲作物生長的可視化作物生長的可視化 第7頁/共35頁作物生長模型作物生長模型生理學(xué) 物候?qū)W生長速率生物量虛擬作物模型虛擬作物模型植株和群體的3維幾何和拓?fù)潢P(guān)系水、養(yǎng)分、光水、養(yǎng)分、光資源獲取資源獲取根冠空間結(jié)構(gòu)根冠空間結(jié)構(gòu)根際、葉片周圍根際、葉片

7、周圍微環(huán)境條件微環(huán)境條件土壤、大氣土壤、大氣環(huán)境條件環(huán)境條件第8頁/共35頁第9頁/共35頁第10頁/共35頁第11頁/共35頁第12頁/共35頁中國農(nóng)業(yè)大學(xué)部分研究成果! ! 小麥小麥( (根冠根冠) ! ) ! 玉米玉米 棉花棉花( (冠冠) )第13頁/共35頁同一棵玉米不同方位的視圖同一棵玉米不同方位的視圖第14頁/共35頁玉米群體的可視化玉米群體的可視化第15頁/共35頁農(nóng)田作物環(huán)境因子時(shí)空動(dòng)態(tài)的精確計(jì)算與模擬葉面積光分布第16頁/共35頁根系形態(tài)的模擬L-system Obtain Fractal Dimension of Winter Wheat Roots Develop Ro

8、ot(morphology) Growth Model(Considering Temperature andSoil Water ) Days after sowing第17頁/共35頁第18頁/共35頁虛擬作物(農(nóng)業(yè))應(yīng)用前景作物個(gè)體理想株型作物個(gè)體理想株型作物高產(chǎn)的群體結(jié)構(gòu)作物高產(chǎn)的群體結(jié)構(gòu)植物病蟲害的防止植物病蟲害的防止農(nóng)業(yè)資源的高效利用農(nóng)業(yè)資源的高效利用( (光光, , 水水, , 熱熱, , 肥肥) )最優(yōu)種植制度確定最優(yōu)種植制度確定作物遙感作物遙感農(nóng)業(yè)機(jī)械的虛擬測試農(nóng)業(yè)機(jī)械的虛擬測試作物生產(chǎn)的虛擬教學(xué)作物生產(chǎn)的虛擬教學(xué) 等等等等第19頁/共35頁SWAF1.0SWAF1.0農(nóng)田土壤水分和作物生長計(jì)算模擬分析系統(tǒng)農(nóng)田土壤水分和作物生長計(jì)算模擬分析系統(tǒng)第20頁/共35頁SWAF1.0可實(shí)現(xiàn)如下功能： 農(nóng)田水分循環(huán)系統(tǒng)模擬 灌溉制度模擬器 農(nóng)田水分利用效率分析 作物生產(chǎn)潛力分析 節(jié)水調(diào)控的潛力分析 四水轉(zhuǎn)化的模擬分析第21頁/共35頁第22頁/共35頁第23頁/共35頁第24頁/共35頁第25頁/共35頁第26頁/共35頁第27頁/共35頁縣級(jí)土地利用和管理系統(tǒng)(GIS)第28頁/共35頁第29頁/共35頁第30頁/共35頁第31頁/共35頁基于遙感和GIS的縣級(jí)土地利用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)最大似