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給積水入滲向上補給水量增加吸收有機質(zhì)鹽分積累物質(zhì)積累肥料氣體運動鹽分上升蒸騰礦物質(zhì)吸附交換水運動溶質(zhì)運動氣體運動地下水流土壤系統(tǒng)中物質(zhì)運動的概念模型釋放第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)學學科的熱點研究問題，建立大批模型，通過了實驗驗證。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，并針對田間復雜的情況，建立了二域或多域遷移和轉(zhuǎn)化模型和隨機模型( 時空變異）。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，上述機理模型和作物生長模型相連接或耦合; 應用GIS技術把所建立的模型從點擴展到面，從田塊擴展到區(qū)域；應用最新的理論和方法如非線性科學，控制論的理論, 虛擬現(xiàn)實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)測預報系統(tǒng)區(qū)域水鹽監(jiān)測預報系統(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動模型不同尺度的土壤水分運動模型土壤水汽熱耦合運移模型土壤水汽熱耦合運移模型干旱地區(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用等小麥，玉米，棉花等作物生長模擬模型的應用等土壤水分運動和作

4、物生長動態(tài)耦合模型系統(tǒng)土壤水分運動和作物生長動態(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)域尺度的隨機土壤水分均衡模型區(qū)域尺度的隨機土壤水分均衡模型 隨機蒸散模型隨機蒸散模型微觀尺度的兩域土壤水分運動模型微觀尺度的兩域土壤水分運動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連接連接市縣級土地利用和管理市縣級土地利用和管理GISGIS系統(tǒng)系統(tǒng)基于基于InternetInternet市縣級土地利用和管理市縣級土地利用和管理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)域水鹽運動測報和管理網(wǎng)絡系統(tǒng)的區(qū)域水鹽運動測報和管理網(wǎng)絡系統(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)平臺的初步研制虛擬作物開發(fā)平臺的初步研制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 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維幾何和拓撲關系水、養(yǎng)分、光水、養(yǎng)分、光資源獲取資源獲取根冠空間結構根冠空間結構根際、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)境因子時空動態(tài)的精確計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))應用前景作物個體理想株型作物個體理想株型作物高產(chǎn)的群體結構作物高產(chǎn)的群體結構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)機械的虛擬測試農(nóng)業(yè)機械的虛擬測試作物生產(chǎn)的虛擬教學作物生產(chǎn)的虛擬教學 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算模擬分析系統(tǒng)農(nóng)田土壤水分和作物生長計算模擬分析系統(tǒng)第20頁/共35頁SWAF1.0可實現(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的縣級土地利用動態(tài)系統(tǒng)最大似