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| 1 | 作物模型发展探讨显示文摘为进一步深化与促进作物模型发展,并融入国际潮流,论文以系统学思想为指导,采用系统分析、分类、比较及认识论挖掘等方法,通过作物模型概念、分类、作用及其与数字种植业的关系分析,阐述了作物模型的作用,综述了国内外作物模型研究与应用新动态,比较了国际上作物生长模型四大研究组(DSSAT,School of de Wit,APSRU及中国)和功能-结构植物模型三大研究组(L-Studio,GREENLAB及中国)间作物模型的差异,分析了存在问题,提出了进一步发展的对策和建议。目前,虽然作物模型在数字种植业中的应用较少,但随着中国农业的发展,特别是城乡结构的变化,未来它将具有广阔的应用和发展前景。 | 曹宏鑫 赵锁劳 葛道阔 刘永霞 刘岩 孙金英 岳延滨 张智优 陈煜利 | 2011 | 中国农业科学2011，44，17： | 71 |
| 2 | 冬小麦叶片生长特征的动态模拟显示文摘 | 陈国庆 朱艳 曹卫星 | 2005 | 作物学报2005，31，11： | 42 |
| 3 | 水稻叶片几何参数的模拟分析显示文摘目的在生长模型输出的基础上,构建预测水稻叶片几何参数的动态模型,以便更准确地实现水稻的虚拟生长。方法在试验观测的基础上,分析了不同品种类型水稻分蘖与主茎同伸叶片叶长之间以及叶长与叶宽之间的定量关系,进一步耦合水稻叶龄、叶面积和茎蘖数模拟模型,进行水稻叶片几何参数变化的动态模型构建。结果不同品种类型水稻分蘖与主茎同伸叶片的叶长比随分蘖叶序呈二次曲线变化,叶长与叶宽的关系可用幂指数函数描述。运用独立实测资料对模型进行的初步检验显示,本模型可较好地模拟不同生长条件下水稻不同叶位叶片的几何参数。结论本研究构建的水稻叶片几何参数分析模型较好地体现了器官几何参数受生态环境、品种类型和栽培措施影响的形态生理规律,为水稻虚拟生长提供了可靠和普适的叶片几何特征确定方法。 | 石春林 朱艳 曹卫星 | 2006 | 中国农业科学2006，39，5： | 44 |
| 4 | 植物形态结构模拟与可视化研究进展显示文摘本文较系统阐述了植物形态结构模拟与可视化研究的社会背景、学术价值和经济意义,从创立与发展、研究与发展的总体趋势和特点、研究居世界先进水平的机构或学者以及领先标志等方面综述了植物形态结构模拟与可视化的研究进展;指出了该研究的前沿领域、空白点及薄弱环节,分析了中国在该研究中的总体水平、差距及其成因;最后在研究展望基础上提出了若干政策建议。 | 曹宏鑫 石春林 金之庆 | 2008 | 中国农业科学2008，41，3： | 48 |
| 5 | 小麦苗期根系三维生长动态模型的建立与应用显示文摘【目的】构建小麦根系的三维动态模拟模型,并对模型进行初步的评估。【方法】采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理,在根系生长发育基本单元基础上,模拟了根系的拓扑结构;通过模拟不同根个体(库)对植株分配给根系的生物量(源)的竞争,实现了生物量在根系中的分配;根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算。通过温室土柱栽培试验对小麦苗期根系结构与生物量进行了测定,获取了模型参数,进行了小麦苗期根系结构与生物量分配的模拟与分析,并以三维可视化的方式给出根系的形态结构空间分布。【结果】通过模拟根系生物量在各类根个体中的分配并依据根个体生物量与形态的关系,该模型可以定量化地模拟根系结构生长的动态变化过程;不同类型根的长度测定值与模拟值的均方根差值在1.2~35.0 cm之间变化,相对误差值在0.01到0.23之间变化,R2在0.42~0.94之间变化;对模型参数灵敏性分析表明,模拟结果对参数变化的响应比较适中。【结论】GREENLAB模型的原理可以应用于对作物根系形态结构和生物量分配的动态模拟;模型参数的选择是合理的,构建的模型能够从机理层次反映根系的生长发育过程。 | 张吴平 郭焱 李保国 | 2006 | 中国农业科学2006，39，11： | 34 |
| 6 | 基于形态模型的小麦器官和单株虚拟生长系统研究显示文摘为更加直观的展示小麦的整个生长过程,同时为教学科研提供支持,将系统分析方法和数学建模技术应用于小麦植株的形态建成,通过对小麦形态数据的定量分析,并结合前人的研究成果,构建了小麦形态建成模拟模型,包括叶片形态建成子模型(包括叶长、叶形、叶面积、叶片空中伸展曲线、茎叶夹角、叶色和叶片衰亡)、茎形态建成子模型(包括茎长和茎粗)、叶鞘形态建成子模型(包括叶鞘长和叶鞘粗)和麦穗形态建成子模型(包括穗长和麦芒)等。并以此为基础,结合已有小麦生长模拟模型WheatGrow,在Microsoft Visual C++平台上利用OpenGL构建了基于形态模型的小麦虚拟生长系统(WVGS),初步实现了小麦生长过程的可视化表达。建立的模型库主要包括形态模型、生长模型、可视化模型以及场景控制模型四部分。所建数据库主要存储气象数据、土壤数据和品种参数。系统运行结果表明该系统能较好地模拟小麦形态特征,能较逼真的实现小麦生长过程的虚拟显示。 | 陈国庆 朱艳 刘惠 曹卫星 | 2007 | 农业工程学报2007，23，3： | 33 |
| 7 | 不同类型沙地狗尾草的生长特征及生物量分配显示文摘在科尔沁沙地封育5年的围栏内选取典型流动、半流动、半固定、固定和丘间低地5种不同样地,并以未封育的流动沙地作为对照,测定了狗尾草生长特征指标及地上、地下生物量。结果表明:随着环境条件的改善,狗尾草的分蘖株数逐渐减少,而围栏内狗尾草叶长、叶片长宽比和最大穗长增大;植株高度排列次序为丘间低地>固定沙地>半固定沙地>半流动沙地>流动沙地>对照,而围栏内植株根长及其与株高比值的大小次序与株高正好相反;不同类型沙地狗尾草地上、地下生物量有所不同,但不同类型沙地狗尾草地上、地下生物量的分配比例在一定范围内变动,生物量主要分配在地上部分,地上生物量与总生物量的比值不小于80%,而地下生物量与总生物量的比值不超过20%。 | 何玉惠 赵哈林 刘新平 张铜会 岳广阳 | 2008 | 生态学杂志2008，27，4： | 29 |
| 8 | 基于图像处理的小麦叶片形态的三维重建显示文摘小麦叶片形态的复杂性使其很难在虚拟场景中真实表现,主要考虑叶片边缘、生长曲线和叶片空间扭曲及卷曲现象,提出一种基于图像的小麦叶片重建方法:采用边缘检测法提取小麦叶片边缘数据,根据小麦叶片生长曲线将边缘数据映射到三维空间,并在此基础上给出了不带约束的叶片模型和带约束的叶片扭曲及卷曲模型。结果表明,该方法采样精度高,便于保持叶片真实形状和实现多细节层次模型(LOD)技术,能较好模拟小麦叶片在空间的扭曲和卷曲现象。 | 胡少军 何东健 耿楠 郭亚红 | 2007 | 农业工程学报2007，23，1： | 28 |
| 9 | 基于参数L-系统的油菜花朵与花序生长可视化研究显示文摘为奠定油菜品种株型设计仿真基础,应用参数L-系统的原理,提出了甘蓝型油菜花朵和花序可视化生长的L-系统模型框架。通过对田间试验测量数据统计分析和归一化处理,用Sigmoid5参数函数拟合花轴节间长度和直径的生长,用Weibull4参数函数拟合花柄长度、直径的生长。采用L-系统和预定义Bezier曲面建模方法构建油菜花朵仿真模型。根据Bezier曲面的算法,构建了油菜花朵花瓣和萼片及其曲面模型。最后以L-Studio4.0为平台、结合VC++实现油菜花朵和花序的可视化生长模拟。结果表明,该方法可以真实生成油菜花朵和花序,真实感基本达到要求。 | 廖桂平 李锦卫 欧中斌 聂敏 | 2009 | 农业工程学报2009，25，4： | 27 |
| 10 | 玉米生长虚拟模型GREENLAB-Maize的评估显示文摘GREENLAB-Maize虚拟模型采用并行模拟植株功能与结构的机制来模拟玉米植株在不同环境条件(目前只考虑气象条件)下的生长。该模型逐时段模拟植株光合产量和光合产物向各个器官分配的数学公式的主要参数不能通过简单的方法确定,称为隐含参数,是通过将该模型与非线性最小二乘法结合,并以田间植株生长的测定值为目标文件而反求出的。本文首先对参数反求方法进行了改进,结果表明,以植株多个生长时段的测定数据为目标文件来反求参数值时,其变异系数明显比只用某一个时段的测定数据时低。从模型隐含参数的稳定性和模型模拟效果两方面对该模型进行了评估。对气象条件不同而其他条件相同的4组玉米试验、玉米不同生长阶段以及不同取样植株个体等情况下所反求的隐含参数值的稳定性统计分析表明,模型隐含参数值因气象条件、生长阶段以及植株个体差异而产生的差异均不显著,可以认为它们是植株生长内在的、稳定的参数。本文还对该模型的植株形态模拟模块进行了改进。模型较好地模拟了植株的生长状况,但还有必要对植株光合生产模块等进行改进。 | 马韫韬 郭焱 展志岗 李保国 Philippe de Reffye | 2006 | 作物学报2006，32，7： | 26 |
| 11 | 基于生物量的水稻叶片主要几何属性模型研究显示文摘【目的】构建基于生物量的水稻叶片主要几何属性模型,为水稻株型设计与调控提供理论依据。【方法】以两优108、86优8、南粳43及扬稻6号为材料,设置品种、氮肥与密度田间试验,观测水稻主茎不同叶位叶片长度和宽度,分析了水稻主茎叶片长和宽的关系、比叶重(SLW)随叶位的变化规律,以及水稻叶片干重与叶长和叶宽的关系,构建基于生物量的水稻叶片主要几何属性模型。【结果】叶长与叶宽的关系可用幂指数方程表达,比叶重随叶位呈二次曲线变化。采用独立的试验资料检验模型,主茎叶片叶长、叶宽模拟值与实测值的根均方差(RMSE)分别为2.55和0.06cm。【结论】几何属性模型可较好地模拟不同生长条件下水稻主茎不同叶位叶片的主要几何属性,为生长模型与形态结构模型的结合奠定了基础。 | 刘岩 陆建飞 曹宏鑫 石春林 刘永霞 朱大威 孙金英 岳延滨 魏秀芳 田平平 包太林 | 2009 | 中国农业科学2009，42，11： | 23 |
| 12 | 基于生物量的水稻根系生长动态模型显示文摘为了建立水稻根系生长动态模型,实现根系可视化,该研究以两优108(Va1,杂交籼稻)、86优8(Va2,杂交粳稻)和南粳43(Va3,常规粳稻)为材料,采用塑料桶土培,设施肥(每盆N 3.6 g、P2O5 0.8 g、K2O 3.6 g),与不施肥(基土同施肥处理)两个水平,分析并建立水稻根系根长、根体积以及根表面积与根干重的最适关系模型。结果显示:根长、根体积及根表面积与根干重间的动态关系符合幂函数Y=axb;2008年根长、根体积及根表面积的模拟值与观测值的根均方差(RMSE)每株分别为358.138 1 cm、2.089 1 cm3和136.325 2 cm2,2009年的每株分别为42.993 7 cm、0.314 9 cm3和14.072 8 cm2,检验结果为该模型可靠性较好。表明所建水稻根系生长动态模型具有一定的解释性和通用性,为功能-结构水稻模型研究及水稻可视化奠定了基础,对水稻理想株型设计、结构与功能关系研究及水稻生长系统的可视化和数字化均有一定的参考价值。 | 刘永霞 岳延滨 刘岩 曹宏鑫 葛道阔 魏秀芳 | 2011 | 江苏农业学报2011，27，4： | 17 |
| 13 | 基于烟叶品质指数的氮、磷、钾施肥模型显示文摘该研究以提供优质烟叶生产的量化施肥模型、防止化肥的过量使用造成的环境污染及烟叶品质下降为目的。通过盆栽及大田回归组合试验,对烟草栽培中的氮、磷、钾肥因子与烟草品质的关系进行研究。采用层次分析法(AHP)确定了各品质指标的权重,通过隶属函数对各处理烤后烟叶的内在品质进行模糊综合评价,以模糊综合评价的总得分为品质指数,建立了氮、磷、钾施肥量与品质指数的回归方程,并对回归方程进行优化。结果表明,盆栽试验的适宜肥料施用量为N 4.51~6.14 g/pot,P2O56.48~10.48 g/pot,K2O 20.31~28.60 g/pot。在回归方程优化的基础上以盆栽试验结果建立了包含土壤基础肥力贡献率和烟草品种需肥量等参数的烟草氮、磷、钾施肥模型,并以大田试验的结果对模型进行了验证。结果表明,施肥模型计算的氮、磷、钾肥最佳推荐量为N 54.22kg/hm2,P2O595.85 kg/hm2,K2O 347.26 kg/hm2,与大田试验的优化施肥量大致相同。 | 陈义强 刘国顺 习红昂 | 2013 | 植物营养与肥料学报2013，19，3： | 16 |
| 14 | 作物生长模拟模型研究综述显示文摘阐述了作物生长模拟模型的概念及其意义、国内外研究进展、存在的问题和发展趋势。国内外作物模拟模型的研究主要以水稻、小麦和玉米作物模拟模型研究为主,近几年也出现了对其他作物模拟模型的研究,如大豆、棉花、烟草、马铃薯、苜蓿以及一些园艺作物。在分析已有作物生长模拟模型研究存在问题的基础上,提出了作物生长模拟模型研究的发展趋势。 | 马波 田军仓 | 2010 | 节水灌溉2010，，2： | 15 |
| 15 | 不同品种和氮肥条件下水稻根系主要几何参数动态量化显示文摘目的建立基于生物量的水稻根系主要几何参数动态模型,为水稻功能-结构模型的研究奠定基础。方法于2008和2009年设置3个品种[两优108(V1,杂籼)、86优8(V2,杂粳)和南粳43(V3,常规粳稻)]和2个氮肥水平盆栽试验获取根系形态及根干重等指标,采用SPSSv13.0与Excel2007处理试验数据,RMSE检验模型。结果利用2008年观测资料,通过分析不同品种与施肥处理下水稻单株总根长及根直径与生物量间的定量关系,建立了基于生物量的水稻单株总根长动态模型;根据立体几何原理,构建了基于生物量的水稻总根体积与总根表面积动态模型。经2009年独立试验资料检验,单株总根长、总根体积及总根表面积的实测值与模拟值的RMSE分别为490.660cm/plant、131.859cm2/plant和2.532cm3/plant,说明模型拟合度较好。结论所建水稻根系主要几何参数模型具有一定机理性、解释性和通用性,对水稻功能-结构模型研究及水稻可视化奠定了基础。 | 刘永霞 岳延滨 刘岩 曹宏鑫 葛道阔 魏秀芳 | 2010 | 中国农业科学2010，43，9： | 14 |
| 16 | 农业模型与数字农业发展探讨显示文摘为了进一步深化与促进农业模型与数字农业发展,并融入国际发展潮流,以系统学思想为指导,采用系统分析及认识论挖掘等方法,提出并进一步明晰了农业模型概念与分类,农业模型与数字农业的相互关系、意义与评价,综述了国内外农业模型的研究与应用新动态,通过分析存在问题,提出了进一步发展的对策和建议。分析结果表明,广义上,农业模型是为研究农业问题的定量规律所建立数学模型的总称,包括农业生物模型、农业环境模型、农业技术模型以及农业经济管理模型等;狭义上,农业模型主要包括农业植物模型、农业动物模型、农业微生物模型、农产品贮藏与加工模型等。数字农业体系分为数字种植业、数字林业、数字畜牧业、数字渔业、数字农村工业以及数字农产品市场与管理等。农业模型之间发展不平衡但各有特色;农业模型间的协同较少;不同学科背景下农业模型之间缺乏开放源式的整合与互操作框架;农业模型的检验方法还需进一步完善;虽然目前数字农业的应用还较少,但随着中国农业的发展,它将具有广阔的应用和发展前景。 | 曹宏鑫 赵锁劳 葛道阔 张文宇 刘永霞 刘岩 陈昱利 宣守丽 孙金英 岳延滨 张智优 沙依然 张伟欣 | 2012 | 江苏农业学报2012，28，5： | 14 |
| 17 | 作物高光效株型数字化设计方法研究显示文摘针对传统株型育种研究难以实现作物株型定量化设计的实际问题,在分析生长方程和形态建模理论的基础上,根据植物器官水平、垂直变化规律提出了可控式建模思想。基于此思想,对定量化的株型设计进行了方法研究,结合高光效机理建立可视化的株型数字化设计平台,针对不同地区的环境特点进行定量化的株型设计,同时为优化田间栽培和管理方法奠定基础。 | 苏中滨 战守义 郑萍 李晓明 张继成 | 2008 | 农业工程学报2008，24，1： | 13 |
| 18 | 基于GreenLab的油松结构-功能模型显示文摘植物结构-功能模型(Functional-structural models,FSMs)将结构模型与过程模型结合起来,用以描述环境机制驱动的植物生长,输出植物的三维结构。GreenLab是一个近年来不断发展着的基于源-汇关系的通用植物结构-功能模型,它多应用于农作物,在树木方面的应用还很少。该文以幼龄油松(Pinus tabulaeformis)为研究对象,首次将GreenLab模型应用到虚拟树木生长的研究中。采用破坏性取样,实测了9株油松幼树的形态结构、拓扑结构和器官生物量信息,根据拓扑编码体系组织数据。模型的直接参数是通过实测数据获得的,隐含参数是利用非线性最小二乘法拟合反求获得的。对模型的假设进行了验证,并对模型的模拟效果进行了评估,结果表明:节间总鲜质量、树木叶总鲜质量、节间鲜质量、节间长度观测值和模型模拟值建立的回归方程的决定系数在0.78~0.91之间,因此该模型较真实地反映了油松的结构和生长过程。提出的树木结构和生物量测量及编码方法,可作为针叶树建立结构-功能模型的参照。 | 国红 雷相东 Veronique Letort 陆元昌 Philippe de Reffye | 2009 | 植物生态学报2009，33，5： | 12 |
| 19 | Biomass-Based Rice (Oryza sativa L.) Aboveground Architectural Parameter Models显示文摘To quantify the relationships between rice plant architecture parameters and the corresponding organ biomass, and to research on functional structural plant models of rice plant, this paper presented a biomass-based model of aboveground architectural parameters of rice (Oryza sativa L.) in the young seedling stage, designed to explain effects of cultivars and environmental conditions on rice aboveground morphogenesis at the individual leaf level. Various model variables, including biomass of blade and blade length, were parameterized for rice based on data derived from an outdoor experiment with rice cv. Liangyou 108, 86You 8, Nanjing 43, and Yangdao 6. The organ dimensions of rice aboveground were modelled taking corresponding organ biomass as an independent variable. Various variables in rice showed marked consistency in observation and simulation, suggesting possibilities for a general rice architectural model in the young seedling stage. Our descriptive model was suitable for our objective. However, they can set the stage for connection to physiological model via biomass and development of functional structural rice models (FSRM), and start with the localized production and partitioning of assimilates as affected by abiotic growth factors. The finding of biomass-based rice architectural parameter models also can be used in morphological models of blade, sheath, and tiller of the other stages in rice life. | CAO Hong-xin LIU Yan LIU Yong-xia Jim Scott Hanan YUE Yan-bin ZHU Da-wei LU Jian-fei SUN Jin-ying SHI Chun-lin GE Dao-kuo WEI Xiu-fang YAO An-qing TIAN Ping-ping BAO Tai-lin | 2012 | Journal of Integrative Agriculture2012，11，10： | 11 |
| 20 | 整株干物质量分配指数模型模拟冬小麦各器官形态参数显示文摘作物生长机理模型可以定量描述作物生长发育及其与环境因子的动态关系,具有通用性、动态性和预测性的特点,但基于生长机理模型模拟结果的作物虚拟技术与方法尚缺乏研究。针对基于生理过程的小麦功能模型与三维结构模型之间不能很好衔接的问题,该文开展越冬期后不同小麦品种的主茎干物质量在不同器官之间的分配研究,以有效积温和干物质量为连接纽带,构建小麦叶片、叶鞘、茎秆、穗各器官的几何特征模拟模型,并用独立数据进行了验证。结果显示:穗干物质量分配指数模拟效果最好,RRMSE 值和 EF 值分别为 6.58%和 0.98;叶片、叶鞘和茎秆的分配指数模拟效果较好,RRMSE 值分别为 13.86%、10.83%和 14.87%,EF 值分别为 0.98、0.97 和 0.91。麦穗形态参数模型和叶鞘长度模型具有非常好的模拟性能;叶片长度和最大叶宽模型、茎秆长度和直径模型具有较好的模拟性能;叶鞘形态参数模型对于叶鞘展开宽度的模拟效果一般,需要在后续研究中对拟合方程和模型参数进一步修正。该系列模型以干物质量为参数输入,能够生成小麦主茎三维形态模拟所需的各器官逐日几何特征参数,参数反映了品种特性、生长环境及气象因素对作物生长的影响,是一种实现小麦功能模型与结构模型实际结合的有效方法。 | 李世娟 诸叶平 张红英 刘升平 刘海龙 杜鸣竹 | 2019 | 农业工程学报2019，35，9： | 10 |
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