人工智能：棉花专业的专家系统

一、引言模拟活人智慧的计算机称为人工智能机,所制计算机程序能模拟人的智能而进行决策的,叫做专家系统。在决策方面,它所显示的功能和活专家一样。近年美国在农业方面已制出多种专家系统,代行决策,效果较好。例如原建立的棉花模拟模型 GOSSYM(棉花生长发育的模拟模型)已和新制定的专家系统 COMAX 结合运用,甚为成功。计算机在美国农业中的应用已较普遍,但和人工智能系统结合运用,还是近年的事。美国现正研制几种农场用的专家系统,一旦完成,即可供农场经营者、技术推广站及财务机关使用。兹分别介绍如下:     

华北地区不同灌溉条件下CERES-Wheat模型模拟效果的系统分析

以冬小麦石家庄8号为材料,对华北平原不同灌溉处理下应用CERES-Wheat模型模拟节水栽培冬小麦生育时期、产量与产量构成因素、生物量、土壤水分含量、土壤硝态氮含量和地上部吸氮量的效果进行了系统分析。结果表明:在节水及不灌溉条件下,CERES-Wheat模型对冬小麦生育时期、产量、生物量的模拟效果良好;在高水分灌溉条件下,模型对生育时期的模拟效果良好,对其他性状的模拟效果不够理想,并且模型过高估计了灌溉对产量的贡献率。该模型可以模拟不同灌溉处理土壤水分动态变化基本特征,但稳定性有待提高。模型对不同灌溉处理2m土体土壤硝态氮含量的模拟效果较好,对吸氮量的模拟效果较差。要提高模型的系统性精度,需要在模型机制上进一步改进。     

南方地区非充分灌溉稻田水稻根系吸水模型研究

作物根系吸水是土壤-植物-大气连续体水分传输问题研究中的一个重要部分，同时又是根区土壤水分动态模拟必不可少的资料。本试验对非充分灌溉稻田水稻根系分布特征进行研究，对水稻分蘖期根系吸水进行动态模拟，得到非充分灌溉水稻的根系吸水模型，并用实测资料对模型进行验证。结果表明，模型基本反映了水稻分蘖期吸水规律。     

基于CROPWAT模型的宁南灌区春玉米非充分灌溉制度研究

为探索宁南灌区春玉米非充分灌溉制度,对CROPWAT模型在非充分灌溉条件下对其腾发量和产量模拟的适应性进行评价,利用不同梯度灌水定额大田试验实测的腾发量和产量与CROPWAT模型模拟结果相比较。结果表明,春玉米不同生育时期腾发量与该阶段灌水定额呈正比关系,灌溉定额为150m3/hm2和630m3/hm2处理在苗期实测日耗水量分别为1.33mm/d、2.67mm/d,CROPWAT模型的模拟值也表现类似的结果,该日耗水量模拟值分别为1.42mm/d、2.89mm/d。前者实测产量为4 409kg/hm2,模拟值为3 937kg/hm2,两者相差10.7%,说明CROPWAT模型对于模拟不同条件下的玉米产量具有一定的可靠性。因此,CROPWAT模型在宁南灌区春玉米非充分灌溉制度的制定过程中具有一定的指导作用。     

科 技 文 摘

正20171001排水循环灌溉驱动的稻区水循环模型与评价/于颖多(中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室),焦平金…//农业工程学报.-2016,32(11).-138~143排水循环灌溉可补充灌溉和减少涝水排放,具有缓解南方稻区旱涝急转和农业面源污染危害的潜力,但仍无有效的模型来模拟排水循环灌溉驱动下的水文过程。为此采用penman-monteith公式和作物系数法并考虑稻田渗漏与降     

滴灌条件下干旱区枣树根区的土壤水分动态模拟

【目的】探明干旱区滴灌条件下枣树根区土壤水分的动态变化规律。【方法】以根系分布和土壤水分动态资料为基础,用考虑二维根系吸水的HYDRUS模型对滴灌条件下枣树根区土壤水分动态进行模拟,用含水率的模拟值与实测值的均方根误差(RMSE)和相对均方误差(RMAE)检验模拟效果。【结果】(1)各层土壤水分90d内的动态模拟结果显示,RMSE小于0.024cm3/cm3,RMAE小于14.2%;(2)典型灌溉周期剖面含水率分布的模拟结果显示,RMSE小于0.016cm3/cm3,RMAE小于5.6%。【结论】模拟结果表明,试验灌溉定额(450m3/hm2)合理,灌溉周期需调整,说明该模型可以准确反映干旱区滴灌枣树土壤水分的动态分布,可为灌溉制度的制定提供理论依据。     

基于DSSAT模型的晋南小麦节水灌溉应用

作物模型是一种机理性模型,综合考虑了与作物生长相关的环境和栽培技术,能合理地模拟作物在整个生育期的生理过程。引入DSSAT模型研究晋南麦区小麦生长过程,验证和评估DSSAT模型的适用性,通过DSSAT模型灌溉情况假设,分析该地区的节水灌溉制度。结果表明,小麦生育期的模拟误差均在3 d以内,小麦模拟产量的归一化均方根误差(RRMSE)均小于10%,D指数(D-index)均大于0.95,残差系数(CRM)均接近于0,表现出很好的模拟精度;在节水灌溉方面,在连续2 a的冬小麦生育期间,灌一次拔节水比雨养小麦增产3 500 kg/hm2左右,灌2次水(越冬水+拔节水,拔节水+灌浆水)比灌1次水(拔节水)增产2 000 kg/hm2左右,灌3次水产量增加并不十分明显。因此,DSSAT模型在晋南麦区具有较好的适应性,能为合理灌溉提供一定的支撑,为农业生产及节水灌溉提供一定的实践指导。     

夏玉米光合产物分配及生物量的动态模拟研究

为揭示夏玉米干物质积累与分配规律及给作物栽培提供参考，本研究在山西霍泉灌溉试验站连续两年进行夏玉米灌溉试验，每年均设置高水、低水、零水3个处理，继而利用玉米生长相关性、相对生长速率等数据建立分配系数和分配指数两种模型进行夏玉米光合产物分配与转移的模拟研究，并以确定性系数(R²)、标准化均方根误差(nRMSE)为标准，对模拟结果进行评价。结果表明：(1)玉米各器官干物质重实测值与两种模型模拟值的R²均在0.95以上，nRMSE在20%以下；(2)两种模型在模拟穗重时，模拟效果差异不明显，模拟茎重和叶重时，分配系数模型模拟效果优于分配指数模型；(3)不同生育期水分胁迫对各器官分配系数有不同的影响，对分配指数影响不明显；(4)收获期前，水分胁迫使茎、叶光合产物转移率增大，穗光合产物转移率减小。综之，分配系数和分配指数两种模型操作实用性均较强，但前者机理性强、各器官光合产物转移率的变化趋势与实际较为一致，后者直观易懂、计算简单，总体上分配系数模型略优于分配指数模型。     

通辽地区水资源系统输入、输出信息的确定

本文基于动态发展的观点，确立了通辽地区水资源系统有限元模拟模型中各单元逐时段系统输入输出信息的计算模型，诸如降雨入汉补给量，潜水蒸发量，河渠和水库引放水渠渗漏量，地下水净开采量及灌溉回归水量等信息都综合考虑了降雨量大小，潜水蒸发强度，河渠流量大小，开采量（或灌溉量）大小和地下水埋深的关系。还考虑了其随时间，空间位置的变化关系。     

基于DSSAT模型不同灌水模式滇中水稻生长模拟

为探讨DSSAT水稻模型对滇中稻田淹水灌溉和控制灌溉模式的模拟精度,采用2017～2018两年云南寻甸县的水稻田间实测数据进行了分析。通过GLUE模块对2017年水稻淹水灌溉试验数据进行调参,得到一组精度较高的滇禾优34生长的遗传特性系数,并采用2018年淹水灌溉和控制灌溉试验数据进行验证。淹水灌溉和控制灌溉处理下开花期模拟值较实测值均提前了1 d,成熟期分别提前了1和2 d;颗粒重的相对误差分别为2.4%和6.6%;干物质(地上物质)的NRMSE值分别为10.1%和8.9%;叶面积指数的NRMSE值分别为10.40%和11.74%;分蘖数的NRMSE值分别为13.2%和15.2%。各生长指标模拟结果较好,DSSAT可作为滇中地区水稻不同灌水模式生长模拟和产量预测的一种方法。     

AquaCrop模型在北疆滴灌春小麦生产中的校准及验证

为精确模拟干旱区不同灌溉制度下的小麦耗水量,进一步提高水分利用效率,在北疆春小麦生产中引进FAO推荐的AquaCrop作物水分生产力模型,基于实测资料对模型进行校验。结果表明,校准后的模型能够准确模拟北疆滴灌春小麦蒸散量,以此为基础得到的冠层覆盖度、地上部干生物量及籽粒产量具有良好的模拟精度。因此,在干旱区应用AquaCrop模型模拟滴灌春小麦蒸散量指导精准灌溉是可行的。     

基于辐热积的温室微灌基质栽培生菜生长模拟

为探明不同栽培方式对生菜生长的影响,采用滴灌、微喷灌2种灌溉方式和醋糟与草炭复配而成的4种栽培基质,根据生菜对温度和有效光合辐射的响应,以光温因子-辐热积(TEP)为驱动变量,建立不同灌溉方式和不同基质配方条件下的温室基质栽培生菜营养生长模拟模型,模型包括单株生菜叶面积模型、干物质累积模型和单株生菜产量模型。结果显示,不同灌溉方式下可用同一个模拟模型,相同灌溉方式下,不同基质栽培生菜特征值差异不显著(P0.05),可用同一组模型参数来表示。运用重复试验对所建模型进行验证,滴灌和微喷灌条件下各基质处理的生菜叶面积、干物质和产量预测值与实际值之间的决定系数(R2)均大于0.94,RMSE最大分别为71.6cm2、0.32 g、10.67 g,表明所建立的生菜营养生长模拟模型具有较高的预测精度,可为温室基质栽培生菜产量预测提供理论依据。     

基于DSSAT模型不同灌水模式滇中水稻生长模拟

为探讨DSSAT水稻模型对滇中稻田淹水灌溉和控制灌溉模式的模拟精度,采用2017～2018两年云南寻甸县的水稻田间实测数据进行了分析。通过GLUE模块对2017年水稻淹水灌溉试验数据进行调参,得到一组精度较高的滇禾优34生长的遗传特性系数,并采用2018年淹水灌溉和控制灌溉试验数据进行验证。淹水灌溉和控制灌溉处理下开花期模拟值较实测值均提前了1 d,成熟期分别提前了1和2 d;颗粒重的相对误差分别为2.4%和6.6%;干物质(地上物质)的NRMSE值分别为10.1%和8.9%;叶面积指数的NRMSE值分别为10.40%和11.74%;分蘖数的NRMSE值分别为13.2%和15.2%。各生长指标模拟结果较好,DSSAT可作为滇中地区水稻不同灌水模式生长模拟和产量预测的一种方法。     

南方地区非充分灌溉稻田水稻根系吸水模型研究

作物根系吸水是土壤-植物-大气连续体水分传输问题研究中的一个重要部分,同时又是根区土壤水分动态模拟必不可少的资料.本试验对非充分灌溉稻田水稻根系分布特征进行研究,对水稻分蘖期根系吸水进行动态模拟,得到非充分灌溉水稻的根系吸水模型,并用实测资料对模型进行验证.结果表明,模型基本反映了水稻分蘖期吸水规律.     

节水灌溉水稻水氮生产函数模型试验研究

在控制灌溉条件水肥耦合试验的基础上,综合考虑不同水分和氮肥用量对水稻产量的影响,提出水稻水氮生产函数——Jensen模型和水稻水肥动态生产函数——修正Morgan模型,二者模拟效果均较好,但以Jensen模型拟合度较高.该研究可为当地科学施肥和合理灌溉提供参考.     

不同节水灌溉技术下水分运动的试验与模拟

根据灌溉水分运动规律,建立了水分入渗和土壤蓄水量动态模型。对喷灌、滴灌、渗灌及波涌灌几种方式下,小麦和玉米两种作物的水分入渗和土壤蓄水量动态进行了对比试验和模拟研究,分析了不同灌溉方式的灌溉机理。     

果树的灌溉预报模型

本文应用土壤水分运动方程的一维数值解模拟果园的土壤水分动态,根据土壤水分的动态进行灌溉的预报。结果表明,灌溉的预报基本符合实际情况,所以该模型在生产上有实用价值。     

棉花生产管理决策支持系统 CPMSS 的设计与实现

一、前言随着农业生产的工业化和现代化,美国、荷兰、澳大利亚等国,从60年代开始就展开了作物生产的计算机模拟,在80年代初又把作物模拟技术与人工智能技术相结合,实现农业生产管理和措施推荐的智能化、现代化,为农业生产的发展开创了新的途径。较成功的例子有:美国以 Ritchie 为首研制的 CERES 系列软件,和 Baker 等研制的COMAX/GOSSYM;还有澳大利亚 Hearn 等研制的 SIRATAC。国内有江苏省农科院高亮之等人研制的 RCSODS 水稻栽培管理系统。“七五”期间,我们以系统论为指导思想,采用人工智能技术,广泛收集植棉专家和传统的棉花高产栽培经验,初步建成了一个可管理亩产100公斤左右皮棉的棉花生产管理决策支持系统 CPMSS。在多年棉花生理和生态理论研究的基础上,运用作物模拟技术,建立了高产栽培条件下的棉花生长发育和产量形成的动态模拟模型 CGSM,从而得到一个     

畦灌田面行水流动的模型与模拟

根据我国地面灌现状提出极限灌水状态和最佳灌水状态及其灌水技术参数的概念。用NewtonRaphson法和Preissman法求解畦灌田面行水流动的零惯性模型，实现了畦灌田面行水流动的模拟。在此基础上探讨畦灌的行水和入渗机理。用计算机模拟试验方法建立极限灌水定额与灌溉技术参数和畦田规格关系的数学模型，并研究它们对极限灌水定额的影响，进而探讨了灌溉技术参数和畦田规格对灌溉系统性能的影响。提出了适宜畦长和单宽流量的确定方法并给出了其量值。     

基于SWAP模型的稻田节水增产灌溉模式研究

利用田间试验资料对SWAP模型进行验证.利用模型模拟不同灌水方案的水分运移,分析不同灌溉方案的作物产量和水分利用效率.结果表明:(1)SWAP模型可以模拟稻田的水分运移和相对产量,为稻田水分运移和水稻产量的研究提供了一种方便可行的方法;(2)按试验设计标准制定的控制灌溉C的实际产量和水分利用效率均最大,分别比常规灌溉增加8.45％、25.55％;(3)按试验设计标准设定的控制灌溉C是一种节水增产的灌溉模式.