| 单词 | 作物模拟技术 |
| 释义 | 【作物模拟技术】 它是以作物生理学、作物生态学与作物生长动力学为理论基础，以数学模型为基本方法和以计算机为主要手段，对作物生长发育、产量形成过程与环境因子关系进行动态模拟的一门技术。作物模拟技术的发展，对于实现不同环境条件下作物生产的最优管理体系(最优的栽培季节与群体动态、肥水管理、品种布局、病虫防治等)，实现作物稳产、高产、低耗的综合栽培目标具有重要的实践意义。同时，此项技术的发展及推广应用将会使农业科学从定性走向定量，从专业分割走向专业综合，从以经验为基础走向以机理为基础，因而使农业科学达到一个全新水平。 作物模拟技术，于1965年由美国的邓肯(W．G．Duncan)与荷兰的德维持(C．T．Dewit)首创。早期的研究主要是对作物的光合作用、呼吸作用及物质分配等生理过程进行模拟，其目的是解释作物与环境的数量关系。20世纪70年代以来，美国与荷兰在作物模拟方面取得较大的进展。前者以里厅(J．T．Ritchie)为代表，先后研制成CERES与EPIC模型(1986，1990)。这类模型将作物生长发育与天气、土壤养分、土壤侵蚀等因子相结合，可以预测特定地点的产量，并提供水土保护策略方面的咨询。CERES模型包括8种作物(大麦、小麦、玉米、高粱、水稻、大豆、花生和马铃薯)的系统软件，并利用在世界各国庞大的试验网反馈的信息，对模型的有关参数进行校验与修正。后者以德维特及其助手彭宁·德维斯(F．W．T．Penning de vries)为代表，先后研制成ELCROS与MACROS等模型(1968、1970、1975、1978、1989)。MACROS模型将作物产量分为四个层次，即最佳环境、水分受限制、N素受限制与磷肥受限制。该模型偏重于机理，而不强调应用，研究者的兴趣主要集中在那些与实验结果不相符合的理论与假设上，认为这通常是未知领域，通过深入的探索，有可能对现行理论提出修正和补充。国外的作物模拟技术发展到目前为止，已经涉及到十多种作物，但主要偏重于理论研究，与生产实际结合还不够紧密，一般难以直接为农业生产服务。中国的作物模拟研究始于1984年。高亮之及其助手们(1988、1989、1990)开创性地将作物模拟技术与优化决策原理相结合，经过努力，研制成中国第1个大型水稻栽培计算机模拟优化决策系统RCSODS。该系统根据作物生理生态学的基本原理，应用计算机技术，动态模拟水稻的生长发育、光合生产、器官建成与产量形成等过程。同时根据水稻栽培的优化决策原理，通过计算机直接输出一系列适宜的栽培指标与栽培措施，如适宜播种期、适宜播种量、适宜栽插期、适宜栽插密度、适宜肥水管理、适宜病虫防治等。RCSODS还将基本的作物模拟、优化原理与不同的品种特性参数、环境因子参数相结合，因此具有相当广泛的通用性，可以在全国很大范围内针对不同品种、不同地点、不同气候、不同土壤、不同育秧方式、不同经济条件而普遍应用。戚昌瀚等(1987)利用系统动力学方法，通过综合前人对光合作用、呼吸消耗、物质分配、叶面积动态以及产量构成因子形成的定量研究结果，从干物质生产和产量因子形成两个角度构造了水稻产量形成的动态仿真模型，较好地对水稻大田生长期的产量形成过程进行动态模拟，为水稻栽培技术措施指标化提供依据，并可较准确地预测产量。朱德峰等(1990)根据彭宁·德维斯的基本思路，结合中国的实际情况，应用专用模拟语言CSMP编制了水稻光合生产的模拟模型。利用该模型，可以预测不同气候条件下的产量。此外，史定珊(1987)对冬小麦产量形成的动态模拟也进行了研究。作物模拟模型的重要组成部分是作物生产与环境因子的关系，即生态学子模型。目前已建立的一些用于不同目的的生态学子模型，其分析与解释能力较强，但由于模型的形式比较复杂，参数较多，为实际应用带来一些困难。同时，为了确定模拟模型的基本形式及若干与之有关的参数，需要进行一系列控制试验，有些涉及到精密的测量，如光合速率、呼吸消耗、养分的运转与作物的吸收利用、水分胁迫下作物的生理生态反映等。由于设备条件的限制，目前某些子模型的确定比较困难，特别是养分的运转与作物的吸收利用。作物吸收养分用以维持正常的生理生化过程，这些养分主要来自土壤与肥料的投入。土壤养分的供应与利用，不仅涉及土壤质地与养分含量，如土壤类型、粘粒率、有机质、全氮、碱介氮、速效磷、速效钾含量、H+浓度以及其他微量元素的含量等，而且还与作物的生育阶段、土壤水分与温度等条件密切相关。肥料养分的供应与利用，同样受到土壤质地、作物生育阶段、天气条件以及施肥方式等的影响。尽管近年来中国在作物施肥方面进行了大量的研究，如利用回归分析方法，根据作物的需肥量与土壤养分的供应量确定施肥量等，但大多停留在施肥－产量的定量关系上，而对于养分的供应动态、作物的吸收动态与利用等微过程研究甚少。作物模拟技术的研究除需要农业各专业学科的密切配合外，还要求研究者具有较宽的知识面。他们不仅要有较强的作物生理生态学基础，而且还必须了解与之相关的专门学科，如农业气象学、土壤肥料学、作物栽培学、耕作学、植物保护学、农业经济学、数理统计学以及微型计算机的基本原理与程序设计等。随着计算机技术的迅猛发展与微机的普及，农业各专业学科的研究水平不断提高，作物模拟技术的重要性也逐步被广大农业科技工作者认识，它将成为未来农业科学研究中一个非常活跃的领域。进一步的工作将是更加系统地、深入地研究各种作物的模拟模型，并有可能将该项技术应用到经济林木的科学研究上。同时，如何有效地将该项技术与生产实际相结合，如何利用它直接指导农业生产也将是一个具有深远意义的课题。【参考文献】：1 Ritchie J T，et al．Weather and Rice，1987，271～2812 黄耀，高亮之．中国农业气象，1988，9(1)：4～63 戚昌瀚，殷新佑，谢华蔼．江西农业大学学报(作物模拟优化与产量生理专集)，1988，33～404 高亮之，金之庆，等．中国农业气象，1989，10(3)：3～105 Penning de Vries F W T，et al．Several Annual Craps，1989，1～204(江苏省农业科学院黄耀撰) |
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