土壤作物系统模拟PPT课件

1、-*辐 射温 度 同化率呼吸率生长率生长期生物量收获指数产 量日长发育速率 环境因子环境因子作物因子作物因子 降雨 蒸发土壤：水分养分农业措施 耕作 灌溉 施肥 植保等作物生长的概念模型第1页/共35页降雨 灌溉蒸发肥料污染物地下水污染地下水补给积水入渗向上补给水量增加吸收有机质盐分积累物质积累肥料气体运动盐分上升蒸腾矿物质吸附交换水运动溶质运动气体运动地下水流土壤系统中物质运动的概念模型释放第2页/共35页TactualBiomassWater UseEfficiencyRoot/Shoot RatioRoot UptakeTpotentialTpotentialLeaf AreaLeaf

2、Areamshoot Leaf AreaShoot MassRootMassSoil Water Soil NutrientmshootmrootIFEa*PLComprehensive Modelingfor Plant and Soil System第3页/共35页 70年代末至今: 水、气、热及溶质的迁移和转化模型,作物生长模型是生态、资源、环境和农学学科的热点研究问题，建立大批模型，通过了实验验证。80年代后期: 水（汽）热，水气，水溶质水热溶质的耦合模型建立，并针对田间复杂的情况，建立了二域或多域迁移和转化模型和随机模型( 时空变异）。90年代以来，水、气、热及溶质各自的和耦合迁移和

3、转化模型越来越趋于综合和软件化，上述机理模型和作物生长模型相连接或耦合; 应用GIS技术把所建立的模型从点扩展到面，从田块扩展到区域；应用最新的理论和方法如非线性科学，控制论的理论, 虚拟现实的方法来完善和建立新的模型。第4页/共35页区域水盐监测预报系统区域水盐监测预报系统PWS1.0PWS1.0多离子溶质迁移和转化模型多离子溶质迁移和转化模型不同尺度的土壤水分运动模型不同尺度的土壤水分运动模型土壤水汽热耦合运移模型土壤水汽热耦合运移模型干旱地区土壤发育过程模拟系统干旱地区土壤发育过程模拟系统小麦，玉米，棉花等作物生长模拟模型的应用等小麦，玉米，棉花等作物生长模拟模型的应用等土壤水分运动和作

4、物生长动态耦合模型系统土壤水分运动和作物生长动态耦合模型系统SWAF1 .0SWAF1 .0土壤水氮热耦合迁移转化模型土壤水氮热耦合迁移转化模型SWNTM1.0SWNTM1.0区域尺度的随机土壤水分均衡模型区域尺度的随机土壤水分均衡模型 随机蒸散模型随机蒸散模型微观尺度的两域土壤水分运动模型微观尺度的两域土壤水分运动模型作物根系和冠部的形态和功能的定量化模型及可视化作物根系和冠部的形态和功能的定量化模型及可视化SWNTMSWNTM与与GISGIS连接连接市县级土地利用和管理市县级土地利用和管理GISGIS系统系统基于基于InternetInternet市县级土地利用和管理市县级土地利用和管理G

5、ISGIS系统系统遥感监测区域土地利用和作物类型，长势及产量遥感监测区域土地利用和作物类型，长势及产量基于基于InternetInternet的区域水盐运动测报和管理网络系统的区域水盐运动测报和管理网络系统土壤土壤/ /土地土地- -作物系统模拟和定量化作物系统模拟和定量化第5页/共35页 虚拟作物开发平台的初步研制虚拟作物开发平台的初步研制Unix操作系统，基于open-GL开发，用C语言开发，可移植到window 95,windows-NT 下运行。 基于作物生长模型的农田生产管理系统基于作物生长模型的农田生产管理系统windows 95 或dos 操作系统，用VB或C语言开发 农田土壤水

6、分和作物生长耦合模拟系统农田土壤水分和作物生长耦合模拟系统windows 95 操作系统，C+开发 基于基于GISGIS和和RSRS的区域土地和农田管理系统的区域土地和农田管理系统windows 95, windows-NT操作系统，全部用C+自主开发第6页/共35页虚拟农业虚拟作物虚拟作物虚拟农田虚拟农田虚拟耕作虚拟耕作虚拟农场虚拟农场虚拟收获虚拟收获作物生长的可视化作物生长的可视化 第7页/共35页作物生长模型作物生长模型生理学 物候学生长速率生物量虚拟作物模型虚拟作物模型植株和群体的3维几何和拓扑关系水、养分、光水、养分、光资源获取资源获取根冠空间结构根冠空间结构根际、叶片周围根际、叶片

7、周围微环境条件微环境条件土壤、大气土壤、大气环境条件环境条件第8页/共35页第9页/共35页第10页/共35页第11页/共35页第12页/共35页中国农业大学部分研究成果! ! 小麦小麦( (根冠根冠) ! ) ! 玉米玉米 棉花棉花( (冠冠) )第13页/共35页同一棵玉米不同方位的视图同一棵玉米不同方位的视图第14页/共35页玉米群体的可视化玉米群体的可视化第15页/共35页农田作物环境因子时空动态的精确计算与模拟叶面积光分布第16页/共35页根系形态的模拟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页/共35页第18页/共35页虚拟作物(农业)应用前景作物个体理想株型作物个体理想株型作物高产的群体结构作物高产的群体结构植物病虫害的防止植物病虫害的防止农业资源的高效利用农业资源的高效利用( (光光, , 水水, , 热热, , 肥肥) )最优种植制度确定最优种植制度确定作物遥感作物遥感农业机械的虚拟测试农业机械的虚拟测试作物生产的虚拟教学作物生产的虚拟教学 等等等等第19页/共35页SWAF1.0SWAF1.0农田土壤水分和作物生长计算模拟分析系统农田土壤水分和作物生长计算模拟分析系统第20页/共35页SWAF1.0可实现如下功能： 农田水分循环系统模拟 灌溉制度模拟器 农田水分利用效率分析 作物生产潜力分析 节水调控的潜力分析 四水转化的模拟分析第21页/共35页第22页/共35页第23页/共35页第24页/共35页第25页/共35页第26页/共35页第27页/共35页县级土地利用和管理系统(GIS)第28页/共35页第29页/共35页第30页/共35页第31页/共35页基于遥感和GIS的县级土地利用动态系统最大似