從群體到個體尺度一基于數據的DSSAT和GreenLab作物模型連接探索

王秀娟 康孟珍 華凈 Philippe DE REFFYE5

摘要：作物模型的研究涉及作物生長發育的復雜過程，空間上從分子到細胞、組織、器官、個體、群體等不同尺度，時間尺度上可以從秒到年。基于不同的研究需求，切換作物模型尺度，可使得作物模型的適用性更廣泛靈活。其中，如何從群體尺度的作物模型轉入個體尺度的作物模型是本研究的內容。本研究基于四個玉米品種的兩個處理（灌溉和雨養）的已有的實驗數據和基于這些數據的DSSAT系統的模擬數據，校準功能結構模型GreenLab的參數，以計算結果一致為指標，探索不同空間尺度模型建立接口的方法，比較不同模型的特點。結果表明，GreenLab模型可以復現DSSAT系統的模擬數據和實際測量數據，進一步可以反演出各種器官之間生物量的分配并進行三維可視化展示。最后討論了不同空間尺度模型結合的優勢及應用領域。

關鍵詞：作物模型;不同尺度模型;功能結構模型;模型連接;DSSAT;GreenLab;參數估計

中圖分類號：S184;S-03文獻標志碼：A文章編號：202103-SA006

引用格式：王秀娟，康孟珍華凈，DE REFFYE Philippe.從群體到個體尺度——基于數據的DSSAT和GreenLab作物模型連接探索[J].智慧農業（中英文），2021， 3（2）： 77-87.

WANG Xiujuan， KANG Mengzhen， HUA Jing， DE REFFYE Philippe. From stand to organ level—A trial. of connecting DSSAT and GreenLab crop model through data[J]. Smart Agriculture， 2021， 3（2）： 77-87. （in Chinese with English abstract）

1引言

模型是測試假設、綜合知識、描述和理解復雜系統并比較不同方案的有力工具，可用于決策支持系統、溫室氣候控制和預測以及生產計劃[1]。20世紀60年代以來，隨著信息技術的發展以及植物生長機理的深入研究，學科間的交叉促進了作物模型的發展。利用計算機對作物生長發育過程及其與環境的動態關系進行系統的分析和定量的描述，可預測作物的階段發育、形態發生、干物質積累分配及產量，通過綜合知識的表達，深入洞察作物生長過程[2，3]。……