玉米数字模拟器研究

以玉米为对象，对作物-环境-技术关系展开了数字化模拟研究。运用系统分析方法和动态模拟技术，构建了基于玉米生长发育过程的玉米产量与品质形成模拟器系统；应用组件化程序设计思想，采用标准化接口和模块化封装技术，研究了玉米生长、管理、调控与设计数字化模拟器系统；应用可视化技术实现了玉米动态模拟的可视化输出；从而实实现了玉米生产系统预测、管理、调控、设计的数字化和科学化。     

基于可视化集成的玉米器官数据管理系统设计与实现

当前玉米可视化系统的研究主要集中在基于模型的动态生长单独显示,而动态生长显示与玉米生长现实同步对比的可视化集成系统研究却较少.从可视化模型建立的基础——大田玉米实测数据的有效管理及可视化系统的集成同步显示考虑,建立了该管理系统.此系统利用Delphi V7.0作为前台开发工具,SQL SERVER2000 V7.0作为后台管理数据库,建立了用户管理、玉米数据管理和用户查询3个子模块;针对用户数据和玉米数据各自的特点建立有效实体关系图(E-R图),实现了用户数据、玉米属性数据、媒体数据的高效利用;并针对玉米动态生长与实测数据同步显示的设计概念,在该管理系统中预留玉米动态生长同步显示接口,为玉米可视化集成系统的实现提供了支持.     

虚拟桃树的可视化研究

虚拟植物是新兴的研究领域,目前用于构造植物形态的计算机模型很多,适合反映植物形态结构的动态变化规律的模型是动态结构模型,能模拟植物的动态生长过程,包括L系统和AMAP模型等。在研究的基础上,提出了一种用L系统建立植物模型,实现虚拟植物可视化的方法。     

小麦-玉米连作协同模型系统研究

小麦-玉米连作是我国北方地区重要的种植方式,本文提出了小麦玉米管理模型的协同机制,探讨了基于生理生态过程的小麦玉米生长、发育、产量和品质形成协同模型,小麦-玉米周年连作协同模型,基于协同模型的连作决策支持仿真系统实现方法等.     

作物生长实现数字化分析

本项目研究人员经努力实现了玉米、水稻实株型结构数字化设计，为超高产育种、资源高效利用提供了先进的高新技术研究手段。提出了一种植物拓扑结构建模方法和基于结构一功能模型的虚拟植物生长的体系架构，建立了基于数字化技术的植物形态结构信息采集系统与植物器官形态描述模型，对玉米、水稻等主要农作物形态进行了三维数字化测定，构建了器官形态描述模型与参数库，实现了叶片生长过程中的3维空间取向规律与冠层空间光分布的3维模拟的定量分析，并基于双尺度自动机和马尔可夫过程原理，构建了根系生长的模拟模型。     

虚拟间作植物根系竞争生长的可视化系统研究

基于模拟根系形态结构的Simroot系统的几何建模理论,结合计算机图形学方法建立了虚拟间作植物根系竞争生长过程的三维可视化模拟系统。将间作大豆—玉米根系的生长参数输入模拟系统中进行模拟。结果表明,该系统能够形象逼真地显现间作植物根系竞争生长过程中的形态结构和生物特性。     

小麦生长模拟与三维可视化系统构建技术研究

作物生长过程的三维可视化是虚拟作物研究的关键技术之一,针对小麦形态结构复杂,小麦生长可视化不易实现的问题,以小麦作物为对象,在已有研究成果基础上,结合小麦生长模拟模型和形态结构模型,从系统结构与功能、系统设计与实现、真实感图形渲染技术（颜色渲染、纹理映射、光照处理）等方面入手,构建小麦生长模拟与三维可视化系统,实现了小麦生长模型和形态结构模型的有机结合,最终实现了小麦生长过程的三维可视化。小麦生长模拟与三维可视化系统将为小麦作物生长动态预测、栽培管理调控、作物株型设计等提供形象逼真的可视化工具,为小麦理想株型筛选,高产、高效、抗倒伏设计与优化等提供技术支撑。     

作物生长模拟模型及其在玉米上的应用综述

作物生长模拟模型简称作物模型,被用以定量和动态地描述作物生长、发育和产量形成过程及其对环境的反应。综述了作物生长模拟模型在国内外的发展现状,以及作物生长模拟模型在玉米上的研究进展。     

基于改进L-系统的水稻根系建模方法

根系作为水稻生长的“发动机”,其形态特征直接影响植株的生长发育、营养水平和产量水平。水稻根系不便于直接观测,实现根系形态结构三维建模及可视化研究对改善农田管理、水稻育种和遗传改良等具有重要作用。用L-系统描述水稻根系弯曲的算法复杂,较难提取产生式,产生的分枝根根型比较生硬。为了更好地模拟水稻根系直根和曲根的形态结构,研究基于改进L-系统的水稻根系建模和可视化方法。结合二次均匀B-样条曲线的数学表达式改进传统L-系统的产生式,把根系生长节点作为控制中心,运用二次均匀B-样条曲线函数来表达根轴的弯曲程度,并以动态数据结构存储根系生长节点。对模型模拟值与现场观测值进行相关性分析显示,均方根误差在0.022～0.040之间变化,平均偏差在0.107～0.189之间变化,表明基于改进L-系统的水稻根系模型的准确度较高。以模型作为算法基础,利用Visual C++开发工具和OpenGL开放图形库实现了水稻根系生长可视化仿真系统。系统能够表达水稻根系在不同生长时期的形态特征和生长规律,模拟的真实度较为理想,可以有效满足精确农业的研究需求。     

基于形态特征参数的稻穗几何建模及可视化研究

 【目的】建立基于形态特征参数的稻穗几何模型,实现稻穗的可视化。【方法】通过对稻穗形态建成过程中关键特征的观测分析,利用三维几何建模技术,构建基于形态特征参数的稻穗几何模型,包括穗曲线、穗轴、次枝梗和小穗几何模型;用Bezier曲线来拟合穗曲线,将二维空间的穗曲线映射到三维空间,构建穗轴几何模型;用一段穗轴及圆柱体模拟一次枝梗和二次枝梗;并分别用椭球体及圆柱体模拟小穗的谷粒及小枝梗,最后基于稻穗的拓扑结构,构建稻穗几何模型。模型参数主要有穗长、穗倾角、一次枝梗长、一次枝梗数目、二次枝梗长、二次枝梗数目、谷粒大小等。【结果】在稻穗几何模型基础上,基于OpenGL图形平台,实现了稻穗生长过程的三维可视化, 较好地描述了稻穗形态建成过程。【结论】稻穗的可视化为建立可视化水稻生长系统奠定了基础,同时对其它作物的可视化表达也有很好的借鉴意义。     

玉米生长动态模拟仿真系统的研究

为了加快提高玉米生产精准化作业的水平,利用玉米生理生态模型、形态结构模型、计算机和虚拟现实技术,研制开发了玉米生长动态模拟仿真系统,将计算机图形学算法、虚拟现实技术、动画设计技术以及信息集成技术应用到玉米生产领域。建立的生长动态模拟仿真系统有利于玉米精准化作业水平的提高,能够协助相关的生产研究和试验,达到降低成本、提高效率的目的。     

玉米叶龄与追肥相关性试验研究

为了解不同叶龄时期追肥对玉米生长发育、产量性状等综合因素的影响,掌握当地玉米最佳追肥时期,从而为当地玉米种植提供技术指导。本试验主要在玉米3展叶、5展叶、7展叶、9展叶不同叶龄时期进行追肥,通过玉米生育时期、形态指标、产量因素等综合性状调查及分析,得出以下结论：玉米最佳追肥时期为9展叶;较对照增产85.8kg/亩,且玉米生育后期长势较好;在玉米9展叶追肥产量最高达773.8kg/亩,较对照高85.8kg/亩,玉米穗位高在80-90cm之间,抗倒伏能力强,综合性状表现较好,因此玉米9展叶是追肥的最佳时期。玉米3展叶追肥处理,在玉米前期生长较快,第2、3、4节较长,导致穗位高度增加,株高较高,容易发生倒伏,且出现早衰现象。玉米5展叶、6展叶、7展叶追肥,植株性状表现良好,但产量较对照没有显著增加。     

玉米与辣椒间作关键栽培技术研究

在玉米与辣椒间作复合体系中,选择玉米密度、辣椒密度、玉米辣椒剪叶剪枝和微肥(硼肥与锌肥)为处理因素,采用4因素3水平L9(34)正交设计方法,开展了主要栽培措施对玉米和辣椒产量影响的试验研究,建立并解析了数学模型,通过计算机模拟寻优,筛选出了优化的栽培方案,即A1B3C2D2[玉米密度1 600(60 cm×35 cm...     

基于WOFOST模型的吉林省春玉米干旱复水模拟研究

干旱是吉林省春玉米生长发育阶段面临的主要农业气象灾害,如何合理地进行灌溉,减轻干旱缺水造成的不利影响,是吉林省春玉米生产中急需解决的问题之一。本研究利用气象、土壤等数据资料,对WOFOST模型进行了修订;利用修订的WOFOST模型,模拟了不同干旱条件下,不同的复水方案对玉米生长发育以及产量的影响,结果表明:修订的WOFOST模型在干旱条件下对春玉米的叶面积、地上部分干物质重以及产量具有较好的模拟效果。干旱复水模拟结果显示,在拔节-抽雄和抽雄-乳熟阶段,随着干旱程度的加剧,榆树和白城两地的玉米地上部分干物质重和产量的损失都随之增加;相同的复水方案下,榆树地区的春玉米地上部分干物质重和产量损失要小于白城地区;抽雄-乳熟阶段的干旱对春玉米的产量影响更大。从复水方案上来看,连续复水方案整体上要优于一次性复水方案,并且干旱过程中的及时、足量复水对春玉米抵御干旱、减少产量损失具有重要的作用。研究结果表明,WOFOST模型在农业干旱和灌溉模拟方面也具有较好的应用前景。     

麦套玉米适宜套种时间的研究

[目的]为了使玉米栽培充分利用土壤含水量、获取较多的光能和热能,达到高产。[方法]试验测定了玉米不同播期与小麦共生期间土壤含水量的动态变化,并分析了不同播期麦套玉米对小麦、玉米产量和玉米生长发育的影响情况。[结果]试验表明,麦套玉米不同时间套种浇水,从对小麦生长发育的影响方面来看,5月21日前后浇水有利于小麦根系的吸收和小麦产量的提高;从对玉米生长发育的影响方面来看,在麦收时玉米3叶展开期左右,即5月26日前后套种浇水对玉米的生长发育影响较小,并有利于玉米产量的提高。[结论]麦套玉米在5月21日~5月26日播种浇水为宜,既有利于小麦产量的提高,又有利于玉米的生长发育和产量的提高。     

利用Beer-Lambert消光定律遥感反演玉米叶面积指数

利用遥感技术反演大范围玉米叶面积指数,对于田间肥水管理、长势监测乃至产量预测具有重要意义。在野外实测样本的支持下,获取玉米抽雄期的Landsat-8多光谱影像,引进Beer-Lambert定律,利用最小二乘法分析玉米冠层结构的消光系数,构建玉米叶面积指数遥感反演模型,最后采用交叉验证法评价模型精度。结果表明：玉米抽雄期NDVI、LAI呈较明显的正相关关系;基于Beer-Lambert定律的玉米叶面积指数遥感反演模型决定系数可达0.97,LAI空间分布状况与当地农业技术推广部门掌握的玉米实际生长状况基本一致,说明利用Beer-Lambert消光定律方法可以有效地反映玉米群体结构对光照的影响,据此开展玉米叶面积指数遥感反演具有较高的可行性。     

玉米抗低温灾害调控技术研究进展

东北地区是中国春玉米的主产区,低温冷害成为高纬度地区玉米减产的重要气象因子。低温冷害不仅影响玉米生理代谢过程,在玉米有机物质积累方面也有抑制作用。因此,减少低温灾害对玉米产量影响成为实现玉米高产稳产的重要方向之一。笔者从玉米抗低温调控技术进展角度出发,综述了低温冷害影响玉米生长发育机制、玉米低温胁迫下发芽相关因素、如何通过调控技术防御冷害对于玉米生长发育影响以及中国在玉米冷害研究领域未来发展方向与新趋势,可为玉米抗低温冷害研究提供理论依据。     

宁夏中部风沙区玉米不同保护性耕作措施研究

通过大田试验研究了8种不同保护性耕作对玉米生长发育及产量的影响。试验结果表明,从生长发育看,垄膜集水处理的玉米在株高、叶面积系数等方面的生长更协调;在玉米的生育前期,平铺膜处理促进玉米的生长发育,玉米株高、叶面积系数、干物质量明显高于对照,而到后期,各个生育指标逐渐下降,表现出早衰;免耕和秸秆覆盖处理在前期生长发育缓慢,株高、叶面积系数和干物质量均不同程度低于对照,到中后期,生长发育加快。从产量形成看,保护性耕作措施出苗率均低于对照,从而影响产量的形成。8种保护性耕作措施中,垄膜集水措施和传统耕作＋秸秆覆盖处理表现增产,平均产量分别比对照提高16％和11％。