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《中国农业大学》 2001年
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植物生长的结构—功能模型及其校准研究

展志岗  
【摘要】: 植物生长模拟模型是定量化研究植物的生长规律的重要手段,涉及到植物学、农学、 林学、应用数学、物理学和计算机信息科学等多学科领域。传统的基于生理生态过程的作 物生长模拟模型对植物的形态结构的处理过于简化,对植物的结构与生理生态功能的相互 作用考虑较少。Corner型植物结构简单,但是其生长过程遵从一般的植物生物学原理,并 且许多常见的经济作物属于此类。一些复杂结构的植物可以被看成Corner型植物结构的集 合。本文从植物个体和器官的宏观角度,以Corner型植物为对象,研究了一种植物生长的 结构-功能模型,分析了模型的数学行为,并依据实验数据对模型进行了参数校准。 1.依据植物生物学的基本原理,以生长单元周期为观察时间尺度,以植物器官的鲜质量和 几何特征作为模型变量,建立了一种植物生长的机理性的离散时间模型。该模型同时考虑 了植物结构与生理功能相互作用,能够并行地模拟植物拓扑结构和几何结构的发展变化。 植物建成的器官数目与环境积温关系密切。本文把这种关系从生长单元周期的角度扩 展到有限结构植物的纯粹扩展生长阶段。模型根据植物的水力结构和环境参数计算植物的 蒸腾耗水量,由水分利用效率计算生物量产量,依据植物器官的源-汇关系与扩展规律进行 生物量的分配,并利用器官的生长规则计算出它们的几何大小。植物拓扑结构和几何结构 的生长与变化同时也决定了植物水力结构的变化。这种周期性循环迭代的工作方式把植物 生长、结构和功能作用之间的反馈作用有机地结合在一起。这种结构-功能模型在单茎干的 棉花、冬小麦、玉米和向日葵等农作物上的应用取得了满意的效果。 2.本文研究分析了Corner型植物的结构-功能模型的数学行为,其中模型参数对植物生长 与结构的影响规律,为模型的校核提供了有效手段。 3.模型中关于植物生物量的分配采用了一种一次性的全局分配方案,把所有器官置于等同 的水平上进行考虑,克服了区隔型两级分配方式的缺点,更加适用于模拟植物拓扑结构动 态变化的情况。 4.用离散型Beta概率密度函数描述植物器官的扩展规律,可灵活地适应多种扩展曲线类 型。采用其积分形式产生的S状曲线模拟了冬小麦节间汇强参数的变异性。 5.模型参数的校准分两步进行:模型的外部参数,如叶片的厚度等几何造型参数,可由实 验测量数据直接确定,而模型的功能参数属于内部隐含参数,必须采用特殊的优化算法进 行估计。本文采用非线性最小二乘法估计模型的隐含参数,收敛性好,运算时间少,并提 出了对多目标数据实行标准化来自动计算权值的方案。在棉花、冬小麦、玉米和向日葵上 的应用实践证明上述方法是有效的。 O ;W 4二 博士学位论文 摘要 一 6.以MsualC-为工具,采用面向对象的程序设计方法,设计完成了集植物生长模拟和分 析功能于一体的植物生长模型软件Comeffit.工作于WindowsriNlndotvsNT操作系统下。 软件用户界面友好,提供图形、曲线和文本等方式显示植物生物量的生产与分配以及植物 结构的动态生长过程,可方便地调整模型隐含参数初值和目标顶目的选择。提出了对植物 在生长单元周期内部状态变化进行估计的插值方法。同时,编制了植物器官的平面造型软 ____。,。_。。__.、.。。…_,__._….、、…。_,。__。_—— 件PatZ,与Corneffit软件配合使用。上述软件已经在中国农业大学、中法联合实验室- (u AMAMA)和法国农艺研究国际合作发展中心(口RA D)等单位应用于科研和教学工作。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:Q945

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【参考文献】
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1 杨宝祝,赵春江;作物生长发育模拟模型研究进展与存在的问题[J];北京农业科学;1995年06期
2 廖桂平,官春云,黄璜;作物生长模拟模型技术[J];湖南农业大学学报;1998年05期
3 董占山;作物生产管理系统的理论与发展[J];计算机农业应用;1995年03期
4 赵星,deReffyePhilippe,熊范纶,胡包钢,展志岗;虚拟植物生长的双尺度自动机模型[J];计算机学报;2001年06期
5 戚昌瀚,殷新佑,刘桃菊,唐建军,谢大海,孟火仔;水稻生长日历模拟模型(RICAM)的调控决策系统(RICOS)研究I水稻调控决策系统(RICOS)的系统结构设计[J];江西农业大学学报;1994年04期
6 李保国,郭焱;作物生长的模拟研究[J];科技导报;1997年07期
7 连长云;模型研究动态[J];科技导报;1995年08期
8 郭焱,李保国;虚拟植物的研究进展[J];科学通报;2001年04期
9 臧润国,蒋有绪;热带树木构筑学研究概述[J];林业科学;1998年05期
10 王茹,邱建军,肖荧南;CottonPlus模型在黄淮海棉区的验证——以河北曲周县为例[J];棉花学报;2001年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈晓红;分形图产生方法研究和比较[J];安徽教育学院学报;2004年03期
2 胡国胜,陈一天;Newton一般双侧迭代序列构造及误差估计[J];安徽广播电视大学学报;2002年01期
3 郭天永;车玉满;孙鹏;李连成;孙波;;基于偏最小二乘回归的高炉焦比影响因素分析[J];鞍钢技术;2009年05期
4 曹宏鑫,任德昌,王旭清,董玉红,王法宏,高亮之,金之庆;作物生长发育过程的计算机模拟决策研究概述[J];山东农业科学;2001年03期
5 厉广辉;万勇善;刘风珍;孙爱清;马登超;;花生不同播种深度的出苗期模拟研究[J];山东农业科学;2009年12期
6 何明;;改进的二次插值法[J];安徽大学学报(自然科学版);1988年01期
7 汪祖柱,程家兴;求解组合优化问题的一种方法—分枝定界法[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年01期
8 傅廷亮;朱智超;李春生;张扬;;分形和基于C~(++)的分形参数化绘图[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年06期
9 汪东军,汪夏燕;神经元网络在精馏塔控制中的应用[J];安徽化工;2000年04期
10 秦耘;由复迭代模型 Z←Z~α+C 得到的分形图[J];安徽机电学院学报(自然科学版);1997年04期
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高新学,高学增;玉米光强——光合速率的数学模型分析[J];山东农业科学;1987年03期
2 叶芝菡,谢云,刘宝元;日平均气温的两种计算方法比较[J];北京师范大学学报(自然科学版);2002年03期
3 王向东,张建平,马海莲,刘占峰;作物模拟模型的研究概况及展望[J];河北农业大学学报;2003年S1期
4 穆兴民;模拟软件stella在小麦生长发育模拟中的应用[J];河北农业大学学报;1996年01期
5 王吉喆;李守巨;刘迎曦;孙秀珍;;基于分形网络的人呼吸系统气体传输模型[J];大连理工大学学报;2008年04期
6 王俊生,韦钰;多参数控制下DLA模型的分形形态[J];东南大学学报;1994年05期
7 李凤英,黄占斌,山仑;夏玉米水分利用效率的时空变化规律研究[J];西北植物学报;2000年06期
8 梁宗锁,康绍忠,李新有;有限供水对夏玉米产量及其水分利用效率的影响[J];西北植物学报;1995年01期
9 石松,於其之,陈崇成,朱泉锋;贝塞尔曲线在虚拟森林景观单树几何模型构建中的应用[J];地球信息科学;2004年03期
10 张建勋,刘全利,陈庄;基于可编程GPU的快速体绘制技术[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年07期
【二级引证文献】
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1 张素霞;孙丽华;徐泉丽;于保安;;新密地区夏玉米生产与热量关系探析[J];现代农业科技;2009年15期
【二级参考文献】
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1 樊治平,肖四汉;DSS中的总体运行协调器的一种设计与实现[J];系统工程;1992年03期
2 丁明跃,彭嘉雄;基于内点保留的二值图像细化算法[J];华中理工大学学报(社会科学版);1994年01期
3 魏洛刚,朱晖,谢春花;一种二值图像的快速细化算法[J];华中理工大学学报(社会科学版);1994年05期
4 臧润国,董大方,李淑兰;刺五加种群构件的数量统计(Ⅰ)─—刺五加种群地上部分构件的数量统计[J];吉林林学院学报;1995年01期
5 董占山;棉花计算机模拟模型研究的现状、趋势与对策[J];计算机农业应用;1994年01期
6 冯金辉,陈彦云,严涛,吴恩华;树在风中的摇曳──基于动力学的计算机动画[J];计算机学报;1998年09期
7 赵星,deReffyePhilippe,熊范纶,胡包钢,展志岗;虚拟植物生长的双尺度自动机模型[J];计算机学报;2001年06期
8 戚昌瀚;水稻生长日历模拟模型研究综合报告[J];江西农业大学学报;1992年03期
9 李保国,郭焱;作物生长的模拟研究[J];科技导报;1997年07期
10 臧润国,蒋有绪;热带树木构筑学研究概述[J];林业科学;1998年05期
【相似文献】
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1 沈远惠,林辛未,孟杰;非线性最小二乘法在高自旋态唯象模型研究中的应用[J];西南师范大学学报(自然科学版);1988年01期
2 宋海洲;生产函数中参数估计方法的进一步改进[J];华侨大学学报(自然科学版);2005年01期
3 赵林明;;提高曲线拟合精度的一些方法[J];水利电力机械;1987年04期
4 李猛;廖瑛;梁加红;文援兰;;电离层延迟模型改进研究[J];计算机仿真;2009年10期
5 唐静波;胡智渊;张彦琼;任力锋;;确定Lotka-Volterra生态系统模型高精度参数的研究[J];数学的实践与认识;2007年14期
6 R.P.柯雷;贾德华;;用于一般优化问题的最小二乘法[J];铁道勘察;1987年03期
7 张令清,韩申生,蒋春宏,徐至展,张正泉,孙岚;高分辨X光光谱的数据处理[J];光学学报;1994年08期
8 金雪军;欧朝敏;李杨;;全要素生产率、技术引进与R&D投入[J];科学学研究;2006年05期
9 刘秀清;宇仁德;王晓原;范东凯;;基于最小二乘法的道路交通事故预测机理模型[J];数学的实践与认识;2008年23期
10 黄雁勇;王沁;李裕奇;;ARMA模型参数估计算法的改进[J];统计与决策;2009年16期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 闫玉敏;黄占斌;景生鹏;颜丙磊;毛雨;;腐植酸在农业生产中的应用[A];第八届全国绿色环保肥料(农药)新技术、新产品交流会论文集[C];2009年
2 兰利琼;卿人韦;叶华勋;吴巧玉;周密;刘翔;刘佳;刘萍;耿晓娟;傅华龙;;土壤藻类对植物生长影响的研究[A];中国海洋湖沼学会藻类学分会第七届会员大会暨第十四次学术讨论会论文摘要集[C];2007年
3 余秀美;童玲;胡学海;;基于MATLAB最大熵分布的最优解[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(上册)[C];2004年
4 汪若海;;一种特长种子纤维的植物[A];中国棉花学会2004年年会论文汇编[C];2004年
5 韩宝华;李建国;马炳辉;;~(90)Sr、~(137)Cs在非人类物种--植物中的转移系数[A];第四届中国核学会省市区“三核”论坛论文集[C];2007年
6 杨英姿;姜晨光;;植物的水土保持特性研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第一卷)[C];2010年
7 张竞;李伟;单龙;林忠平;茹炳根;;比较双35S—AMV真核启动子在植物和真菌中的作用[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年
8 张竞;李伟;单龙;林忠平;茹炳根;;比较双35S-AMV真核启动子在植物和真菌中的作用[A];中国生物工程学会第三次全国会员代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2001年
9 布凤琴;李玉民;王维霞;沈振宁;;济南植物园植物多媒体教育的研究[A];中国植物园[C];2002年
10 张光飞;苏文华;施荣林;闫海忠;;珍稀蕨类植物扇蕨光合作用与环境因子的关系[A];中国植物学会七十周年年会论文摘要汇编(1933—2003)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵方莹;岩石边坡客土喷播绿化技术剖析[N];中国花卉报;2007年
2 ;既能改善植物生长又不会危害环境的新型基质——PBH基质[N];中国花卉报;2007年
3 方海;美英学者揭示植物生长秘密[N];中国花卉报;2005年
4 倪既新;逆境栽植不科学[N];上海科技报;2007年
5 武卫政;在岩石上种树[N];人民日报;2007年
6 方草;温室效应加速植物生长速度[N];大众科技报;2009年
7 本报记者 唐婷朴淑瑜;走进植物“训练营”[N];科技日报;2007年
8 杜华斌;加拿大开发出植物抗旱技术[N];农资导报;2006年
9 韩述忠;如何防治番茄黄化曲叶病毒病[N];河南科技报;2007年
10 上海种种园林绿化有限公司 施达;平原地区挖湖堆山造景的几个问题[N];中国花卉报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 展志岗;植物生长的结构—功能模型及其校准研究[D];中国农业大学;2001年
2 王继朋;硅在几种植物中的吸收、分配及其作用探讨[D];中国农业大学;2003年
3 王涛;抗肿瘤活性成分及植物生长抗逆剂的研究[D];沈阳药科大学;2001年
4 袁志友;农牧交错区主要植物的氮素利用效率[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2004年
5 魏健;五种藜科植物在干旱环境胁迫下的结构适应性变化机制研究[D];东北师范大学;2010年
6 段传人;应力对植物生长行为的影响及其相关基因的表达[D];重庆大学;2004年
7 唐意;高层建筑弯扭耦合风致振动及静力等效风荷载研究[D];同济大学;2006年
8 李雅颖;细胞壁在植物耐铝和铝毒害机制中的作用[D];浙江大学;2009年
9 周圆;一氧化氮和根系分泌物在植物铝毒害和耐铝机制中的作用[D];浙江大学;2012年
10 哈婧;生态环境中痕量金属元素分析及硒的生态行为研究[D];河北大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 卫萌;基于人机工程的家用植物生长箱的造型设计研究[D];郑州大学;2012年
2 张建国;植物声频控制装置的改进及其应用[D];南京农业大学;2011年
3 魏薇;植物的建筑化应用[D];中南林业科技大学;2007年
4 易黎明;中亚热带典型植物甲烷排放影响因素及来源探究[D];福建师范大学;2011年
5 王素祥;基于遗传算法的模型拟合及其医学应用[D];山西医科大学;2005年
6 赵伟;非线性最小二乘法拟合函数在经济发展中的应用[D];吉林大学;2008年
7 常胜利;用非线性最小二乘法拟合函数分析购买力平价与汇率之间的关系[D];吉林大学;2008年
8 邬畏;土壤氮/磷比对植物影响的初步研究[D];南开大学;2010年
9 魏学海;植物音频促长装置的研究与设计[D];东北农业大学;2004年
10 莫海生;MIMO雷达发射方向图综合与DOA估计方法研究[D];西安电子科技大学;2009年
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