作物生长模型分布式并行调度方案的比较

为了提高作物生长模型的计算速度,论文提出了多种分布式并行调度方案。综合分析了田块尺度下作物生长子模型以及子模型内部组分的数据依赖关系和计算流程。以流水线技术和分治策略为基础,分别在模型组分层、子模型层和驱动数据层设计了不同的分布式并行调度方案。在WCCS2003（Windows Compute Cluster Server 2003）组成的PC集群环境下,分别采用了OpenMP、MPI_OpenMP混合以及MPI编程模型实现了多种调度方案的并行模拟。并行加速比的实验分析表明,优化后的子模型层并行调度方案,在6个双核CPUs组成的PC集群上的平均加速比可达到8.2,更接近模型并行计算加速比的预测值。在分布式集群环境下,采用基于MPI的子模型层中等粒度的并行调度方案具有更快的计算速度,更适合于作物生长模拟系统。     

自然干燥甜高粱茎秆长期贮藏及乙醇发酵研究

为了延长甜高粱乙醇生产原料供应时间,将甜高梁茎秆自然干燥后用于长期贮藏.分别考察干燥和长期贮藏过程糖分变化,结果显示,自然干燥过程中,茎秆的含水率(干基)由80％降低至18％时,总糖损失率为3.85％;不同含水率的茎秆经6个月长期贮藏,含水率为22％以下茎秆中的总糖和还原糖基本保持不变.表明自然干燥过程使总糖损失较小,22％可作为甜高粱茎秆干燥贮藏的“安全含水率”.通过考察干燥的茎秆乙醇发酵的可行性,结果表明,固态发酵24 h即可达到终点,基质中的乙醇质量分数可以达67.06 mg/g(干基),发酵过程基本正常.通过该研究,表明自然干燥可作为甜高粱茎秆长期贮藏的一种较为有效的加工方式,可为解决甜高粱乙醇周年生产的原料供应问题提供一定技术参考.     

高产水稻适宜基因型及株型特点模拟

用上海,南京两地的气象,土壤,品种及栽培管理资料建立了数据库,再通过Ｃ３ＥＲＥＳ－ＲＩＣＥ进行了模拟试验,研究探讨了水稻品种不同生长性状的生理效应。结果表明：增强籽粒数潜力,可在一定范围内提高籽粒数和籽粒产量;增加籽粒重能提高粒产量,但降低了籽粒数;     

小麦叶片出生与穗分化关系的研究

 以小麦冬性品种京411和春性品种扬麦158为材料,于9月30日(早播)、10月30日(适期播种)和3月2日(晚播)分期播种。研究得出,叶龄与穗分化时期的对应关系因品种、播期而异;叶龄余数与主要穗分化时期的关系在适播条件下品种间十分接近;叶龄指数与穗分化的关系因品种而异,但不同播期间差异较小。结果初步揭示了小麦叶龄、叶龄余数、叶龄指数与穗分化进程的相互关系,为作物栽培调控和生长模拟提供了依据。     

小麦发育过程及生育期机理模型的检验和评价

 利用国内外 3组关于不同类型小麦品种与不同播期的田间试验资料对小麦发育过程及生育期机理模型进行了较充分的检验。结果表明 ,模型对大多数生育阶段的绝对模拟误差集中在 0～ 5d,平均差平方和的根值 ( root mean square error,简称 RMSE)也一般小于 5d,尤其对出苗期、分蘖期、雌雄蕊原基分化期、抽穗期的模拟精度高、误差小。模型表现出较强的机理性以及较好的预测性和适用性     

基于GIS和模型的种植系统设计

本研究在总结、提炼相关农业种植设计理论与技术研究成果的基础上,运用系统分析原理和数学建模技术,构建了生态区划、种植制度设计、精确管理和生产力分析的定量化农业管理知识模型。并运用软构件技术,基于GIS空间信息管理平台,建立了数字化的基于GIS和模型的种植设计系统。系统实现了区域性种植信息的规范化管理及不同层次下的农业种植制度设计与管理,具有文件管理、地图操作、信息查询、生态区划、种植制度设计、精确管理、生产力分析、专家咨询、系统维护以及系统帮助等主要功能。以江苏省为案例区,对系统进行了初步的实例分析,结果表明,系统有效地实现了种植设计功能,从而为农作物种植设计的定量化和数字化奠定了基础。     

基于形态参数的水稻根系三维建模及可视化

构建基于形态特征参数的水稻根系几何模型,实现不同生长条件下水稻根系生长动态的三维可视化。本文通过分析水稻根尖生长随生育进程的变化模式,构建了水稻单根三维显示模型,包括根节点初始位置和生长方向的确定以及根轴的空间模拟等;进一步结合水稻根系拓扑结构,以生长度日（GDD）为驱动因子,建立了水稻根系三维重构模型,包括不定根初始发生时间和位置、不定根初始伸展角度、不定根伸长速率、不定根空间分布模型等;然后在Visual C++环境下,结合可视化显示模块、场景控制模块、人机交互界面和数据库模块等,研制了水稻根系三维可     

水稻冠层光分布模拟与应用

 综合已有作物模型的优点,构建了水稻冠层光分布模型,并进一步与原有光合作用和干物质生产模型相耦合,构建了水稻光合生产模型。新模型将水稻冠层按叶面积指数划分为5层,各层次水平面上的太阳辐射强度按Monsi和Saeki的指数模型进行分布;模型利用日照百分率资料推算直接辐射与散射辐射,并考虑了光合有效辐射的日变化、冠层结构和太阳位置对直接辐射消光系数的影响。利用独立的水稻田间试验资料,对主要生育期冠层内的光分布进行了初步验证,结果表明模拟值与观测值之间具有较好的一致性。最后,将基于冠层光分布模型与原有光合生产模型进行了比较,预测水稻干物质积累量的根均方差分别为0.74 t/hm2和1.26 t/hm2,建立的基于冠层光分布模型的预测性较好。研究结果将为水稻生长模型的改进完善以及生产管理调控与品种数字化设计奠定基础。     

基于株型的水稻冠层光合生产模拟

利用基于冠层光分布的光合作用模型,以紧凑型和松散型2个不同株型水稻冠层为对象,通过设计不同的模型输入参数组合,定量分析了不同株型水稻冠层直接辐射消光系数的日变化特征、正午时刻直接辐射在冠层内的垂直分布特征、冠层内光合作用速率的垂直分布特征、不同辐射强度下冠层光合作用速率随叶面积指数的变化特征及其日变化等。结果表明,紧凑型的增产潜力依赖于较大的叶面积指数、叶片光合效能、太阳高度角和太阳辐射强度等。研究结果为水稻高产栽培及理想株型的优化设计提供了支撑。     

基于图像分析方法的水稻根系形态特征指标的定量分析

利用图像分析方法定量研究水稻根系形态特征指标的变化规律。通过实施不同水氮处理和不同品种的水稻桶栽试验,选用WinRhizo (WR)软件的不同模式(LM和T200)分析根系图像,分别提取根直径范围0~0.30 mm和0.25~1.80 mm的根系形态数据,并与基于Image-Pro Plus 6.0软件(IP)的根直径和不定根长的测量结果进行比较分析;确定了3种水稻品种不同类型根直径的范围;对不同生育时期水稻根长、根体积、根表面积、根系干重和不定根数量等水稻根系形态特征指标变化差异,以及分枝特征进行了分析。结果表明：(1)基于WR软件LM和T200模式下的根直径测量结果与基于IP软件的测量结果之间NRMSE分别为5.44%和10.95%。(2)界定细分枝根直径范围为0.03~0.10 mm,扬稻6号(V3)粗分枝根和不定根分别为0.10~0.30 mm和0.30~1.65 mm,而日本晴(V1)和武香粳14(V2)分别为0.10~0.25 mm和0.25~1.40 mm,不定根长与IP测量结果进行比较,其NRMSE为10.78%~12.01%。(3)各指标抽穗前增长迅速,之后增长减缓或衰老下降;不同氮肥处理间各指标分蘖至成熟均差异显著,增施氮肥可促进根系生长,明显提高不定根比例;适当控水可促进根系生长,明显提高分枝根比例;品种V3自分蘖期到成熟期各指标均显著高于V1和V2,V1与V2间差异不显著。本研究表明,本方法具有较好的精度和可行性,为推进水稻或其他作物根系的定量研究提供了参考。