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农区牧草种植管理决策支持系统研究

刘传松  
【摘要】: 作物生长模拟模型和管理决策支持系统是现代信息农业和数字农业研究和应用的核心,作物生长模型可以为数字化和智能化的农业提供新的量化工具,而管理决策支持系统则保证了模拟模型的实现,推动了农业信息化的进程。 本研究运用系统分析方法和数学建模技术来研究牧草栽培管理的知识表达体系,在广泛收集和充分理解牧草栽培管理知识、经验和资料的基础上,利用牧草栽培理论以及现有的牧草栽培技术,进行牧草种植管理指标、生态环境以及生产力水平之间的定量化关系的确定,并对重要决策点进行分析。本研究侧重牧草种植管理知识模型的建立,建立了对于牧草生长具有重要作用的管理模型。本系统的模型库包括:牧草种植制度的确定、品种的选择、播期的确定、刈割期的确定以及氮、磷、钾肥运筹、水分运筹、产量预测等7个子模型,基本涵盖了牧草生理生育的全过程。本决策支持系统中以生长年限为主要指标,通过温度、降水等限制因子来进行种植制度的模拟,为优良牧草引入农区种植制度提供理论依据,并为牧草的农区推广奠定基础;以适口性(粗蛋白、维生素)、抗病虫性作为主要标准,进行牧草优良品种选择和牧草品种模拟模型的建立,符合当前农区牧草的饲用需求,进一步促进了农区畜牧业的发展;以积温倒推原理为依据从生理上推算牧草的生理播种期,并结合农区实际条件进行牧草播种期的确定;以氮素、磷素、钾素的模拟为主,结合豆科牧草特有的生物固氮,加入牧草生物固氮模型,使肥料模拟模型更全面、更贴近生产。以土壤、作物、大气作为连续的系统来模拟水分的循环,以土壤分层计算法进行牧草田水分平衡的模拟,符合水分平衡的规律。以净光合产量和干物质分配系数为指标,进行产量模拟模型的建立,从结构上简化了模拟模型。 在构建牧草种植管理动态知识模型的基础上,以计算机技术以及构件化程序设计思想为系统设计原理,将牧草种植管理知识模型库和牧草管理知识库等按照一定的原理进行耦合和集成,进而形成牧草种植管理决策支持系统,从而为牧草种植管理的科学化、定量化和信息化奠定了基础。集成以后的系统由数据库、知识库、模型库、推理机和人机接口等部分组成,并具备栽培方案设计、适宜指标预测、动态管理调控、专家知识咨询和系统维护管理等主要功能。从而使用户能够方便的进行有效信息的查询检索,同时也能够为用户提供实质性的生产决策方案。对于合理搭配各种生产要素,最大限度的地增加产量和效益,具有重要的理论意义和应用前景。


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