作物模擬技術在小麥栽培中的應用分析

山東省德州市寧津縣柴胡店鎮政府 劉秀英

引言

作物模擬技術是新時代的產物，是農業信息技術的主要組成部分，這項技術的特殊性在于將作物科學和計算機技術建立關聯，在此基礎上，利用生態學原理，分析與作物生長有關的各項數據，然后對數據進行抽象的處理，最終建立動態模型。針對作物模擬技術而言，有廣泛的應用范圍，而且易于控制。農業系統模擬模型是其核心內容，最終形成完善的模擬優化系統，為工作人員處理動態決策提供了條件，還為他們處理農作物的優化生長奠定了基礎，推動了“精確農業”的發展。自21 世紀以來，在農業發展過程中，生物與信息技術的作用日益彰顯出來，以信息技術為例，應用于農業主要體現在5 方面，分別是管理信息系統、數據庫與數據倉庫、專家系統及人工智能、多媒體技術與作物生長發育模擬技術。本文主要分析小麥栽培作物模擬技術，希望能為相關人士帶來思想上的啟迪。

1 作物模擬技術的概述

自21 世紀以來，在農業種植中，已經逐漸應用生物以及信息技術，比如以作物模擬技術為例，取得了良好的應用效果，小麥栽培技術水平到達一個新高度。在推動經濟發展的過程中，農業經濟發揮著重要作用，所以我們應加大農業信息化建設力度，而作物模擬技術是其重要內容，該技術涉及計算機以及科學知識，雙管齊下，保證作物質量的同時提高產量，促進作物科學發展。站在生態學與生物學角度，結合與作物相關的理論知識，系統地分析在作物生長過程中涉及的實驗數據，分析環境因素對作物生長的影響。現如今，作物模擬技術已經獲得了積極的應用成果，對相關的影響因素有非常全面的了解，能夠對作物生長過程進行控制。時至今日，作物模擬技術已經成為農業系統模擬模型的主要內容，成功將優化和模擬結合在一起[1]。

2 作物模擬技術在小麥栽培中的應用

2.1 當年決策與常年決策

2.1.1 當年決策

小麥在栽培過程中呈現不同的生長情況，根據苗情的不同，可以分為長勢弱、長勢壯、長勢旺等。在栽培小麥過程中，需要進行實地勘查，科學分析小麥的生長節點，將小麥生長過程用不同生長周期進行體現，對不同的生長階段進行科學的審查。小麥作為農作物在生長過程中，其長勢狀況和環境有密不可分的關系。以傳統計量方式為例，大多進行環境預期分析，對小麥生長趨勢進行科學的推斷，這樣能為后期的栽培提供理論支持，及時進行調整和優化。在應用作物模擬技術的過程中，將作物整個生長過程視為一個整體，然后系統地分析小麥動態化生長情況。為了讓小麥生長系統更加全面，需要在生長模型中同時建構可控與不可控體系。以不可控體系為例，主要指的是外界因素，比如氣候條件、溫度以及光照等，可控體系主要是主觀因素，指的是人工操控階段，比如播種、施肥管理等。作物模型系統的最終目的在于針對小麥生長態勢進行觀察和分析，然后輸出相關信息。在模型系統的支持下，相關工作人員將小麥的各項生長因素輸入其中，比如施肥的數量、土壤條件以及天氣環境等，將這些生長因素輸入進去后，系統開始自動模擬，最終得出相應結果。然后將結果和群體展開對比，借助系統施控模塊合理地調整結果，落實預期的實驗目標。針對當年決策而言，具體體現在作物苗情、產量上，還體現在土壤分析以及模型控制上。針對小麥整個生長周期而言，當年生長模型主要包括小麥抽穗、拔節以及發芽。根據產量衡定技術與其進行比對，令系統獲得決策性信息。圍繞小麥栽培土壤進行分析時，結合養分均衡模型，對小麥生長階段進行科學的觀測，了解影響小麥發育的因素，以此得到線性函數。結合天氣預測時，以月為單位，對小麥栽培情況進行分析，結合小麥成熟階段，對其生長動態走勢進行預測，合理地判斷小麥成熟狀況[2]。

2.1.2 常年決策

小麥是民眾賴以生存的農作物之一，其栽培是持續性的，針對傳統統計方式而言，周期通常以5 年為主，然后綜合分析數據結果。這種統計方法存在弊端，會受到時間的限制，而且缺少機動性，最終獲得的統計數據缺少代表性，過于定型化。該技術常年決策是借助虛擬模型參照小麥栽培地域以前的資料，最終得出相關的決策信息。常年決策主要有兩種方式，分為實際季節與最佳季節。在進行常年決策時，需要考慮先決條件，比如作物的生長地域和產量、地質參數、作物的種植方式和品種參數等。以品種參數為例，指的是圍繞目標展開參數比對，根據參數內容合理地調整作物品種，最終引入模型中；靈活選擇種植方式，分析當地的地質條件、了解品種的生長需求；地質參數主要是圍繞土壤動態參數展開分析；在系統模型中，產量是比較重要的因素，產量的高低與外界環境因素和人為因素有關。地域是栽培小麥的地方，常年決策內容包括產量、土壤、種植體系等。常年決策可表現為與小麥栽培相關的數據的確定，這些數據包括模型圖、產量結構、肥土地質、光合生產效率等，還表現在季節、動態生長趨勢等方面。比如以季節為例，在小麥播種環節，需要選擇合適的季節。動態生長趨勢主要指的是小麥的各個生長過程，圍繞小麥的葉面積、葉齡、莖數展開分析，還能了解麥穗在每個階段的數量。在日照條件下，小麥會進行光合作用，光合生產效率能夠分析出在光合作用中小麥葉體積的消耗比。產量結構的意義在于能夠預估區域內的小麥的產量，由于氣候環境是不斷變化的，在產量結構的作用下，能夠對小麥進行參數調整。模型圖主要是科學地分析小麥的地質與環境因素、生長特性等，最終獲得比較精確的計算結果。

2.1.3 品種分析

栽培小麥時，作物模擬技術非常重要且應用廣泛，能夠準確分析小麥品種適應性。最近幾年，針對農作物的研究水平有所提高，選育小麥新品種更加有效率，如此便節省了推廣小麥品種更新的時間，從而體現出小麥選育成功適應性試驗的價值。在試驗期間，小麥品種適應性不強，其原因和試驗周期有關。作物模擬技術可以對小麥品種適應性進行分析，這一點需要相關人員引起重視，以便在初步分析后，獲得優質品種。在此條件下實施品種試驗，可以提高決策效率。在運用該技術時，為了提高對小麥品種適應性分析的準確性，需要歸類小麥品種的新品系，判斷這些品種在不同的種植條件下是否可以成功種植。除此之外，在作物模擬技術的支持下，還能預測小麥栽培實際產量，對小麥栽培進行優化[3]。

2.2 小麥生長和管理中所存在的問題

在小麥栽培的過程中存在三方面問題，比如小麥的倒伏現象、生產效益以及高產優質等。農民是生產的實踐者，有豐富的種植經驗，但是缺少對栽培技術體系的了解，而且在種植小麥的過程中缺少專業的指導。小麥的種植過程受到諸多條件的影響，即使是專業的技術人員也難以保證種植效果。比如以小麥栽培專家為例，他們在管理小麥田間時，在小麥處于拔節的階段時，需要進行充分灌溉以及追加肥料。然而小麥品種多樣化，種植的地質條件存在差異性，所以在種植小麥的過程中，無論是農業技術人員抑或是農民，需要憑借以往的種植經驗進行分析。小麥生長發育模擬的目的在于為小麥的實際栽培提供數據支持，針對農業系統模擬模型而言，相當于小麥栽培模式優化決策系統核心，由專家提供關于小麥種植的相關經驗，在作物模擬技術的支持下，使得小麥栽培實現信息化管理。小麥栽培模式優化決策系統的作用非常多，不僅能夠增加小麥的總產量，提高經濟效益，還能提高小麥栽培質量，轉變小麥生長的靜態化以及避免環境不被農業生產破壞等，從而令農業建設走向可持續發展之路。與此同時，在種植小麥的過程中，專家為農業技術人員和農民提供科學的指導，使得他們能夠準確判斷小麥生長情況與產量，為國內的糧食銷售帶來數據參考。

2.3WCSODS 的一般原理

2.3.1 以小麥計算機模擬作為基礎

小麥栽培模擬優化決策系統的重要性不言而喻，能夠詳細而科學的分析并描述小麥的整個生長發育過程，使用的方法包括計算機模擬與數學公式、定性描述、帶有數量指標的經驗描述等。以計算機模擬為例，是參與作物發育管理的有效方法，作物在生長期間，各個參數變量具有關聯性，這一點通過作物計算機模擬能夠體現出來。針對作物計算機模擬而言，研究方法非常多，可以科學地分析與了解各類別的農業學科。

2.3.2WCSODS 的模擬對象、結構和功能

小麥生長系統是WCSODS 模擬對象，結合相關的理論知識，能夠將小麥生長系統要素分為4 點，分別為經濟、技術、環境與生物要素。以技術要素為例，涉及的內容非常多，主要指的是小麥的病蟲害防治、小麥的播種時間、小麥的種植間距、小麥的種植品種、小麥的水分管理等。以經濟要素為例，其內容也很多，主要指小麥的產量、勞動力資源以及化肥等。小麥和環境的關系相當于小麥生長系統的核心內容[4]。

2.3.3WCSODS 的建模目標及其實用性

WCSODS 建模的目的在于使得小麥生長全過程能夠有相應的指導，從而令小麥質量與產量得到提升，與此同時也是為了節約種植成本。小麥是民眾賴以生存的作物，既要滿足社會需求，還要保證農民的種植效益。因此，小麥高產成為當今時代的農業種植需求。針對WCSODS 實用性而言，在選擇小麥品種與小麥栽培過程中起到管理的作用。

2.4 小麥當年預測與栽培決策

苗期指的是植物發芽到拔節的過程，在實施小麥栽培管理時，苗期制定決策主要根據苗情。經過不斷的實踐，種植者成功整理出苗情標準，以此為依據選擇科學的措施。在小麥苗期階段，主要工作是觀察小麥苗情，以便對小麥生長信息有充分的了解，使得制定的管理決策具有可行性。然而苗情標準是比較形象化的，決策具有盲目性。預測小麥苗情時，需要將當年苗情優化標準和未來的氣候條件進行結合，不斷完善栽培措施，使得小麥栽培能夠科學合理，將小麥栽培管理問題一一解決。

2.4.1 小麥栽培當年決策原理

在優化控制原理的基礎上，小麥生長可以視為動態信息反饋系統，主要分為可控與不可控因素。結合系統輸出信息而言，主要反饋的是小麥產量與生長發育態勢。該系統的目的在于提前預測小麥高產群體，從而使小麥種植產量得到顯著的提高。

2.4.2 小麥栽培當年決策的功能

在小麥模擬模型的基礎上，輸入小麥生長溫度與光照時間，分析并總結在不同階段小麥的生長要素，對有效稻穗數量進行分析。在此基礎上，調查小麥在以往年份最理想的種植情況，然后和當年小麥的發育情況進行比較。小麥的種植成果與地質條件密不可分，地質條件好，小麥便容易高產。結合小麥土質酸堿性及磷、有機質的情況，科學地預測小麥的產量，結合養分平衡模型，合理判斷在不同成長環節小麥所需的肥料的數量，使得小麥獲得充分的肥量，保證其成長質量。結合天氣變化情況，以日為單位，判斷小麥呼吸消耗數量以及光合作用。

3 結語

在作物模擬技術的支持下，成功構成小麥決策系統，該系統的主要內容為小麥模擬模型，還涉及相關的專家指導與栽培優化理論，充分發揮農業信息技術對于小麥栽培的積極作用，為農業信息化發展奠定良好的基礎。截至目前，小麥栽培發展趨勢良好，不僅增加了農民的收入，還推動了糧食貿易發展，所以國家對于新型技術加大了研究力度。隨著技術革新步伐的加快，小麥栽培的壓力逐漸加大。對于小麥栽培而言，作物模擬技術是最為先進的技術，包含很多學科，實現了小麥栽培的動態決策，促進了其優化發展，為相關人員解決栽培問題提供了幫助，不僅提高了小麥的產量，還為小麥栽培深化發展打下穩固的基礎。基于此，我們要在借鑒傳統小麥栽培的優點的基礎上，科學地運用新技術。