收藏本站
《南京农业大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

精确农作管理模型与决策支持系统的研究

曹静  
【摘要】:农业生产过程的精确管理模型及决策支持系统是变量处方生成的数字化基础,是整个精确农作信息流管理中的核心环节。本研究以小麦、水稻为对象,运用系统学分析方法和定量建模技术,基于作物-土壤-气候-技术的动态关系,建立了精确农业管理模型的框架结构及共性算法,重点构建了水氮运筹设计模型、生长指标动态模型,进而建立了基于作物和土壤实时养分及水分状况的精确诊断与动态调控模型;最后,基于农田信息获取技术,结合GIS和数据库,运用软构件设计方法,研制和实现了基于模型和GIS的精确农作决策支持系统。研究成果为构建精确生产管理模型提供了基本框架,也为精确衣作技术的应用奠定了技术基础。 通过综合分析作物生产管理系统的相关成分及影响因子,提出了精确农作管理模型的结构及框架,包括播前栽培方案设计、产中适宜生育指标预测以及基于实时苗情信息的作物生长精确诊断与动态调控三大模块。在此基础上,利用作物栽培理论与技术方面的已有研究资料,借助动态建模技术,对作物生育及栽培管理指标与品种类型、生态环境及生产力水平之间的关系进行解析、提炼和综合,建立了各功能模块的算法框架,为有效利用精确农作管理模型中的通用函数构件,提高精确农作模型系统的开发效率提供了技术指导和基本框架。 通过定量分析和提炼作物水氮管理方案与栽培技术、品种类型、生态环境之间的动态关系,建立了具有时空适应性的作物水氮运筹设计模型。模型包括氮肥运筹和水分管理两个子模块。氮肥运筹模型借鉴养分平衡原理,综合考虑了气候、土壤、品种等多种因子的影响,通过将不同类型稻麦品种按产量和品质进行分类,确定了不同品种类型的百公斤籽粒吸氮量,并根据目标产量和空白区产量计算目标产量需氮量和土壤供氮量,确立了氮的合理用量及基追比。水分管理模型基于水分平衡原理,采用土壤水势作为灌溉指标,动态计算了各主要生育期的适宜水分灌溉量。利用历史文献资料及大田试验资料对氮肥运筹模型和水分管理模型的可靠性和适应性进行了测试与检验,结果表明本模型具有较好的指导性和广适性。 根据作物生理发育时间(PDT)恒定的原理,以PDT为生育期预测器,通过动态计算到达不同环境条件下各主要生育时期所需的累积生长度日(GDD),然后将生长指标和GDD进行归一化处理,以相对GDD和相对生长指标为参数建立了适宜生长指标动态的相对变化曲线。根据有理方程,建立了作物相对叶面积指数动态和相对茎蘖数动态;根据Logistic增长模式,建立了相对干物质积累动态和相对植株氮积累动态。在建立相对生长指标动态模型的基础上,通过进一步计算适宜条件下的最大生长指标值,从而得到实际的适宜生长指标动态。利用不同品种、不同栽培处理的试验资料对模型设计值进行了对比分析,表明模型对于高产条件下的作物生长指标适宜动态具有较好的预测性和指导性。 通过分析作物生长动态与栽培措施、生态环境等之间的关系,确定了作物生长的诊断指标,并结合作物适宜生长指标动态模型及作物水氮运筹设计模型,建立了基于作物和土壤实时养分及水分状况的精确诊断与动态调控模型。模型以适宜生长指标动态模型设计的适宜生长指标为标准“专家曲线”,当田间实时苗情明显偏离标准的“专家曲线”时,模型通过计算作物长势调控因子,再结合作物水氮运筹设计模型,给出适宜的施肥灌溉量及调控时期。经田间资料测试表明,模型对于不同条件下的作物生长动态优化管理具有较好的科学性和适用性,克服了传统作物栽培模式及农业专家系统中经验性知识规则的时空适应性差等弱点,为作物生长动态的优化管理提供了定量化工具和标准化模式。 在构建精确农作管理模型的基础上,应用面向对象的程序设计与构件化技术,并有效耦合GIS技术,在.NET平台上运用C#语言设计和实现了基于模型和GIS的精确农作决策支持系统(MGPFDSS),实现了不同尺度下精确农作生产管理决策的精确化和动态化,为精确农业体系中主要农作物的全过程变量处方生成提供了模型化和系统化的决策工具,为精确农作和数字农作的发展奠定了技术基础。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S126

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨玉建;朱建华;尚明华;封文杰;;精准农业关键技术及其发展前景[J];山东农业科学;2006年06期
2 凌启鸿,张洪程,丁艳锋,张益彬;水稻高产技术的新发展——精确定量栽培[J];中国稻米;2005年01期
3 李荣田,崔成焕,姜廷波,秋太权,龚振平;水稻品种分蘖特性对产量影响分析[J];东北农业大学学报;1996年01期
4 童依平,李继云,李振声;不同小麦品种(系)吸收利用氮素效率的差异及有关机理研究Ⅱ.影响吸收效率的因素分析[J];西北植物学报;1999年03期
5 王卷乐,陈沈斌,廖顺宝;基于组件GIS的精准水稻种植信息系统的开发[J];地球信息科学;2004年02期
6 骆世明;郑华;陈春焕;温洋;;水稻高产栽培中应用计算机模拟的研究[J];广东农业科学;1990年03期
7 王宝英,张学;农作物高产的适宜土壤水分指标研究[J];灌溉排水;1996年03期
8 李百凤;冯浩;吴普特;;作物非充分灌溉适宜土壤水分下限指标研究进展[J];干旱地区农业研究;2007年03期
9 邹应斌,唐秋澄,谢在希,刘国思,王文茂,萧冬根;水稻苗情动态计算机模拟——Ⅳ.水稻苗情动态模拟与模拟栽培[J];湖南农学院学报;1993年S1期
10 赵淑章,季书勤,王绍中,吕凤荣;不同类型土壤与强筋小麦品质和产量的关系[J];河南农业科学;2004年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘铁梅;小麦光合生产与物质分配的模拟模型[D];南京农业大学;2000年
2 陆卫平;玉米高产群体质量指标及其调控途径[D];南京农业大学;1997年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 阙金华;水稻优质高产氮肥精量确定技术的研究[D];扬州大学;2003年
2 王一专;农作层次生产潜力估算与分析系统的建立[D];南京农业大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡星明;;中国农业非点源污染[J];安徽教育学院学报;2006年06期
2 徐淑良;为双变数资料选配合适方程的程序设计[J];山东农业科学;1988年04期
3 孙治军;单玉珊;仲崇媛;丛惠芳;;高产小麦需肥规律及优化施肥模式[J];山东农业科学;1991年02期
4 许传山,郑斯仁,丁序飞,孙学亭,金兴旺,王静;水稻旱育精作时空理论与技术研究[J];山东农业科学;2001年02期
5 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
6 范仲学,王璞,梁振兴;谷类作物的氮肥利用效率及其提高途径研究进展[J];山东农业科学;2001年04期
7 王志芬,张福锁,孙永堂;冬小麦根系生态和农艺学特性研究进展[J];山东农业科学;2002年03期
8 刘爱峰,时传娥,宋建民,吴祥云,刘建军,李豪圣,赵振东;高粒叶比小麦新品种济麦19高产生理基础研究 Ⅰ.发展动态与干物质积累[J];山东农业科学;2003年03期
9 张敏,蔡瑞国,张坤普;小麦面团稳定时间的研究进展[J];山东农业科学;2004年03期
10 马溶慧,朱云集,郭天财,闫耀礼,刘万代;国麦1号播期播量对群体发育及产量的影响[J];山东农业科学;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡宏祥;马友华;黄界颖;;安全农产品生产中的施肥研究[A];食品安全的理论与实践——安徽食品安全博士科技论坛论文集[C];2005年
2 伍德林;毛罕平;;浅析我国设施农业节水灌溉研究现状及发展[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
3 李录久;刘荣乐;金继运;;精准农业及其发展应用前景[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
4 唐杉;;不同还田条件下稻田紫云英氮素释放及效应研究[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
5 王道中;张成军;郭熙盛;;减量施肥对水稻生长及氮素利用率的影响[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
6 袁嫚嫚;叶舒娅;刘枫;李敏;吴学忠;;不同控释氮肥对玉米产量和氮肥利用率的影响[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
7 潘元庆;谷志云;李保贤;陈伟强;李天阁;;GIS在农业和土地资源管理中的应用研究[A];河南省地质调查与研究通报2007年卷(上册)[C];2007年
8 冯海旗;;基于SOA的农作物水肥耦合调控仿真分析平台[A];2007年全国第十一届企业信息化与工业工程学术会议论文集[C];2007年
9 赵巧梅;苏丰敏;方彦召;刘玉巧;;干旱对许昌小麦产量的影响及对策[A];经济策论(下)[C];2011年
10 刘小刚;张富仓;杨启良;戈振扬;张彦;;节水灌溉条件下作物水肥高效利用研究进展[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚凤娟;施氮和花后灌溉对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应[D];山东农业大学;2009年
2 冯福学;不同耕作措施对绿洲灌区冬小麦“根土系统”的影响[D];甘肃农业大学;2010年
3 贺春燕;施肥对枸杞产量和品质的影响及效应研究[D];甘肃农业大学;2009年
4 罗新宁;基于SPAD的棉花氮素营养诊断及氮营养特性研究[D];新疆农业大学;2010年
5 蒋鼎国;无线传感器网络农业信息监控系统设计与数据融合研究[D];江南大学;2010年
6 王宏;毛竹林生态型模式施肥应用研究[D];北京林业大学;2011年
7 范凤翠;设施蔬菜控漏灌水机理与技术研究[D];河北农业大学;2010年
8 刘玉学;生物质炭输入对土壤氮素流失及温室气体排放特性的影响[D];浙江大学;2011年
9 赵科理;土壤-水稻系统重金属空间对应关系和定量模型研究[D];浙江大学;2010年
10 丁晓东;农田养分流失风险评价及养分平衡管理研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 莫紫梅;糯米淀粉分子结构及其物化性质的研究[D];华中农业大学;2010年
2 刘仁燕;模拟氮沉降对三峡库区两种土壤碳、氮和盐基离子淋失的影响[D];华中农业大学;2010年
3 毕磊;养分管理措施对丹江口库区橘园氮磷行为特征的影响[D];华中农业大学;2010年
4 柴彦君;鄂北岗地不同品种冬小麦氮效率差异性的研究[D];华中农业大学;2010年
5 张国峰;基于移动GIS的施肥推介系统研究与开发[D];华中农业大学;2010年
6 于首清;基于3S技术的吕镇村信息管理系统设计与实现[D];华中农业大学;2010年
7 闫鸿媛;长期施肥下我国典型土壤粮食作物氮肥利用率时空演变特征[D];华中农业大学;2010年
8 王亚艺;水稻—油菜轮作中钾肥效应及作物—土壤体系钾素动态变化研究[D];华中农业大学;2010年
9 苏伟;油菜轻简化生产中几项养分管理关键技术的初步研究[D];华中农业大学;2010年
10 张庆路;利用重组自交系群体定位一般配合力相关性状QTL[D];华中农业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵镭;;高产夏玉米养分吸收特性研究初报[J];山东农业科学;1983年03期
2 刘文英;济南13号小麦高产需肥供肥特点初步研究[J];山东农业科学;1984年03期
3 刘毅志,张漱茗,李新政;氮磷钾化肥对高产夏玉米籽粒品质的影响[J];山东农业科学;1985年02期
4 田纪春;邹琦;张忠义;梁作勤;陈德富;;山东省近期推广小麦品种的品质分析与分类[J];山东农业科学;1990年02期
5 徐恒永,赵振东,张存良,刘爱锋,刘建军,毕德锋,杭新杰,晁岳华,张怀友,耿金茹;氮肥对优质专用小麦产量和品质的影响Ⅰ.氮肥对产量及产量形成的影响[J];山东农业科学;2000年05期
6 徐恒永,赵振东,刘建军,张存良,刘爱锋,张怀友,毕德锋,杭新杰;群体调控对济南17号小麦产量性状的影响[J];山东农业科学;2001年01期
7 刘和平;济麦20的特征特性及配套栽培技术[J];山东农业科学;2004年02期
8 王旭清,王法宏;栽培措施和环境条件对小麦籽粒品质的影响[J];山东农业科学;1999年01期
9 王守海;;灌浆期气候条件对稻米糊化温度的影响[J];安徽农业科学;1987年01期
10 蔡永萍,聂凡,陈静娴;后期喷施BA和ABA对水稻灌浆生理的影响[J];安徽农业科学;1996年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 杨邦杰;;基于卫星遥感的农情监测系统[A];科技进步与学科发展——“科学技术面向新世纪”学术年会论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李明;寒地高产玉米产量及品质形成与调控规律研究[D];东北农业大学;2002年
2 张怀志;基于知识模型的棉花管理决策支持系统的研究[D];南京农业大学;2003年
3 严定春;水稻管理知识模型及决策支持系统的研究[D];南京农业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘红亮;灌区水资源优化配置与可持续发展评价研究[D];河海大学;2002年
2 张宪;不同氮肥运筹下专用小麦氮素利用特性及诊断指标的研究[D];南京农业大学;2003年
3 魏远莉;冬小麦水分生产函数建模方法研究[D];清华大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;美国兴起“精确农作”[J];山东农机化;1996年12期
2 刘小军;朱艳;曹卫星;田永超;姚霞;;基于WebGIS和知识模型的精确农作决策支持系统[J];南京农业大学学报;2007年04期
3 程序;“精确农作”在美国兴起──应用全球卫星定位系统(GPS)技术提高化肥、农药的有效利用率[J];世界农业;1996年09期
4 陈蓉蓉,周治国,曹卫星,朱艳,戴廷波;农田精确施肥决策支持系统的设计和实现[J];中国农业科学;2004年04期
5 刘小军;朱艳;邱小雷;姜海燕;曹卫星;;便携式精确农作系统的构建与应用[J];农业工程学报;2009年S2期
6 刘小军;邱小雷;孙传范;曹卫星;朱艳;吴福官;;基于知识模型和PDA的精确农作系统设计及应用[J];农业工程学报;2010年01期
7 谭放,柳永兰;太空农业(五)[J];福建农业;2003年10期
8 张黎明,邓万刚;精准农业——21世纪农业的方向[J];热带农业科学;2004年01期
9 刘小军;朱艳;姚霞;田永超;曹卫星;;基于WebGIS的农业空间信息管理及辅助决策系统[J];农业工程学报;2006年05期
10 ;精确农作[J];河北农业;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 柳淑萍;宫焕盛;于文革;李文斌;孙连强;;丹东暴雨预报决策支持系统的研究[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
2 甄富允;杜国志;;系统动力学在决策支持系统中的应用[A];复杂巨系统理论·方法·应用——中国系统工程学会第八届学术年会论文集[C];1994年
3 马培荣;;中低产田调查改造的决策支持系统[A];科学决策与系统工程——中国系统工程学会第六次年会论文集[C];1990年
4 蔺永政;王凯;石冰;;基于Web和数据仓库技术的决策支持系统[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
5 宗跃光;张文新;刘超;彭萍;;决策支持系统对资本化率确定方法的优化研究[A];2003中国房地产估价学术研讨会论文集[C];2003年
6 廖燕玲;卢语丹;阮艳萍;高丽金;;高校教学决策支持系统的数据仓库研究[A];Proceedings of 2010 National Vocational Education of Communications and Information Technology Conference (2010 NVCIC)[C];2010年
7 寇纪淞;李敏强;;城区配电网决策支持系统的设计与应用[A];科学决策与系统工程——中国系统工程学会第六次年会论文集[C];1990年
8 陈英武;;军队人力决策支持系统JGF设计与实现[A];科学决策与系统工程——中国系统工程学会第六次年会论文集[C];1990年
9 宋德昌;姚莉;;基于数据仓库的决策支持系统初探[A];Systems Engineering, Systems Science and Complexity Research--Proceeding of 11th Annual Conference of Systems Engineering Society of China[C];2000年
10 王宗军;;武汉市高新技术企业综合管理决策支持系统的研究[A];现代科技与湖北新型工业化——第二届湖北科技论坛优秀论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李磊 陈健;让决策更科学[N];计算机世界;2001年
2 本报记者 亚洲 本报特约记者 金泰华;全力构建决策支持系统[N];中国石油报;2003年
3 记者 尹海明;南宁建设防汛应急指挥决策支持系统[N];南宁日报;2009年
4 潘为英 姚剑 王力;油田开发决策支持系统初见端倪[N];中国石化报;2006年
5 单群一;中创软件倾心打造税务决策支持系统[N];中国税务报;2007年
6 雪舞;“数字朝阳”组成部分 现代农业基础工程[N];朝阳日报;2008年
7 记者 胡其峰;国家农业政策分析与决策支持系统初步建立[N];光明日报;2006年
8 赛迪顾问计算机与软件咨询事业部;金融行业 商业智能与决策支持系统将成热点[N];中国计算机报;2006年
9 林薇;四川分行“决策支持系统”助力决策[N];中国城乡金融报;2004年
10 范琳;财务决策智能化的里程碑[N];中国经济导报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曹静;精确农作管理模型与决策支持系统的研究[D];南京农业大学;2008年
2 陆能枝;核应急决策支持系统的框架结构及模糊决策方法在评估子系统的应用[D];中国原子能科学研究院;2001年
3 赵书茂;基于GIS的区域可持续经济发展研究——以河南省为例[D];解放军信息工程大学;2004年
4 李中才;农业机器系统状态仿真及更新决策的研究[D];东北农业大学;2005年
5 黄金才;网络环境下决策资源共享与决策支持系统快速开发环境研究[D];国防科学技术大学;2001年
6 董玉亮;发电设备运行与维修决策支持系统研究[D];华北电力大学(北京);2005年
7 王晓峰;基于TMIS和TGIS比较的陕西旅游资源决策支持系统研究[D];陕西师范大学;2005年
8 余江;机场扩展终端区的运行优化策略研究[D];西南交通大学;2005年
9 叶晓林;中国外交决策支持系统结构研究[D];武汉大学;2005年
10 麻清源;基于空间信息技术的数字农业研究[D];华东师范大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邱小雷;基于知识模型的便携式精确农作系统研究[D];南京农业大学;2008年
2 陈宏金;基于GIS的区域作物生产管理信息系统的研究[D];南京农业大学;2007年
3 蒋红军;基于模型和3S的数字麦作支持系统研究[D];南京农业大学;2007年
4 沈钦文;安徽省竞争公路决策支持系统的分析设计与应用[D];东南大学;2004年
5 方湘涛;火电厂竞价上网决策支持系统的研究与开发[D];华中科技大学;2004年
6 雷军波;基于虚拟仿真的决策支持系统研究[D];华中科技大学;2004年
7 许美华;软件项目管理的决策支持系统[D];西安电子科技大学;2005年
8 杨卫民;数据仓库和数据挖掘在林业决策支持系统中的应用研究[D];中南林学院;2005年
9 刘斌;油田配电网优化决策支持系统分析与设计[D];哈尔滨理工大学;2005年
10 靳斌;钢贸公司决策支持系统的研究和实现[D];上海交通大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026