本文關(guān)鍵詞：數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)研究進(jìn)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

鄭可鋒等：數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)研究進(jìn)展 171

（4）依據(jù)數(shù)字化對(duì)象的尺度大小，其研究與應(yīng)用

層次可以是農(nóng)業(yè)生物系統(tǒng)的分子、細(xì)胞、個(gè)體和群體水平乃至全球或區(qū)域自然環(huán)境和整個(gè)社會(huì)的水平。

領(lǐng)域與國(guó)外比較還有較大的差距�，F(xiàn)有的模型系統(tǒng)大多注重局地、特定種群或個(gè)體狀態(tài)和行為的專用性、預(yù)測(cè)性，經(jīng)驗(yàn)性參數(shù)較多，模型的機(jī)理性、適用性和可用性較差，且往往側(cè)重于作物生長(zhǎng)發(fā)育的某些方面，難以定量描述和預(yù)測(cè)作物生長(zhǎng)系統(tǒng)中復(fù)雜過程間的相互關(guān)系及綜合表現(xiàn)。養(yǎng)分過程模型與模擬1.1.2土壤水分、

目前開發(fā)的最復(fù)雜、較完善的作物生長(zhǎng)機(jī)理模型仍還不能準(zhǔn)確模擬實(shí)際田間作物的生產(chǎn)力，1

國(guó)內(nèi)外數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)研究應(yīng)用

進(jìn)展

目前國(guó)內(nèi)外在數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)

方面已取得了很大進(jìn)展，從農(nóng)業(yè)的各個(gè)層次和各個(gè)方面進(jìn)行了研究和探索，取得了眾多的技術(shù)進(jìn)步和成果，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1.1

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的模型技術(shù)

模型技術(shù)（modeltechnology）是決策支持系統(tǒng)和虛擬農(nóng)業(yè)（virtualagriculture）研究的核心技術(shù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過數(shù)字化模型模擬的對(duì)象是具有各種不同屬性、層次或規(guī)模的農(nóng)業(yè)生物系統(tǒng)。目前，世界各國(guó)已開發(fā)的各類模型從區(qū)域宏觀農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模型到微觀分子水平，幾乎涉及到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的所有方面，研究范圍從全球到各國(guó)家、地區(qū)、農(nóng)區(qū)、農(nóng)場(chǎng)、生物群體和個(gè)體結(jié)構(gòu)與功能及其消長(zhǎng)規(guī)律等不同層次。

1.1.1作物生長(zhǎng)發(fā)育模擬模型

作物生長(zhǎng)發(fā)育模型與模擬是近40年來國(guó)際學(xué)術(shù)界的一個(gè)熱點(diǎn)，目前已發(fā)展為當(dāng)今最為活躍的前沿性農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域之一，是數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)體

系的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)［10］。美國(guó)、荷蘭、以色

列等國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域的研究與開發(fā)應(yīng)用處于世

界前列［11］

。其中，美國(guó)已將作物模型與模擬技

術(shù)成功地應(yīng)用了到實(shí)際生產(chǎn)中。例如能夠模擬玉米、小麥、水稻等作物生產(chǎn)的CERES模型系

統(tǒng)，是當(dāng)今世界最具代表的系統(tǒng)之一［12］

。20世紀(jì)90年代以來，作物生長(zhǎng)（產(chǎn)）模擬繼續(xù)朝著應(yīng)用多元化方向發(fā)展，作物生長(zhǎng)模型的智能性、機(jī)

理性和預(yù)測(cè)性不斷得到改進(jìn)和提高

［13］

。當(dāng)前，國(guó)外作物模擬研究更側(cè)重于對(duì)現(xiàn)有模型的完善，主要包括提高模型的普適性、準(zhǔn)確性和應(yīng)用的簡(jiǎn)易性等，并逐漸與其它學(xué)科模型交互銜接，從而使它們能成功地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及資源環(huán)境的

管理等更廣泛的領(lǐng)域［14，15］

。

過去的十多年來，我國(guó)學(xué)者也開展了這方面的研究，取得了一些理論模型系統(tǒng)，然而該技術(shù)

其原因之一是作物生長(zhǎng)機(jī)理模型與土壤水分、養(yǎng)分模型很難緊密結(jié)合。荷蘭的SWAN5就是在作物生長(zhǎng)模擬模型和土壤水分、養(yǎng)分運(yùn)移過程模型研究基礎(chǔ)上，完成的兩類模型的初步整合。這類模型的研究和建立對(duì)目前作物生長(zhǎng)機(jī)理模型的改進(jìn)和農(nóng)田水肥調(diào)控具有重要作用，特別是對(duì)建立土壤水分、養(yǎng)分調(diào)控，研究土壤空間變異性機(jī)

理具有重要意義

［16］

。關(guān)于農(nóng)田肥、水管理，已有的研究都是直接基于不同灌水量和施肥量與產(chǎn)量的回歸方程模型，并在這些模型的基礎(chǔ)上提出了一些肥、水優(yōu)化管理措施。由于各地區(qū)氣候、土壤條件不同，這類模型很難實(shí)現(xiàn)在不同地區(qū)和不同土壤條件下應(yīng)用。目前，基于土壤水分、養(yǎng)分運(yùn)移與作物生長(zhǎng)相結(jié)合建立的農(nóng)田水肥優(yōu)化模型，國(guó)內(nèi)外都尚處于起步階段。1.1.3

動(dòng)物生產(chǎn)過程模型與模擬

20世紀(jì)90年代以來，

動(dòng)物生產(chǎn)過程模型的研究相對(duì)于植物生產(chǎn)研究較少［1］

。澳大利亞曾研制開發(fā)了仔豬利用能量和蛋白質(zhì)的模擬程序。最近又開發(fā)了仔豬從出生、成長(zhǎng)對(duì)能量和氨基酸利用的模擬程序，用于定量飼養(yǎng)和預(yù)測(cè)動(dòng)物行為，已進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用。英國(guó)、日本等國(guó)也有類似的研究。1.2

動(dòng)植物數(shù)字可視化表達(dá)與虛擬農(nóng)業(yè)虛擬農(nóng)業(yè)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（virtualtech-nology）

向農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域滲透的技術(shù)，體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)知識(shí)和信息技術(shù)的高度集成。它在計(jì)算機(jī)上以三維可視化的方式對(duì)農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行組織、管理和表現(xiàn)，，逼真地再現(xiàn)了各種條件變化對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)行為的影響，更加形象和精確地幫助人們進(jìn)行有預(yù)見性地科學(xué)決策，采取合理的措施，使農(nóng)業(yè)系統(tǒng)行為按照人類需要的方向發(fā)展。虛擬農(nóng)業(yè)技術(shù)

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