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作物模擬與數字作物/農業重大科學研究成果專著

  • 作者：編者:朱艷//曹衛星|責編:李秀偉
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030733498
  • 出版日期：2022/11/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：388
人民幣：RMB 328 元      售價：元
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內容大鋼
    本書針對數字農業與智慧農業的發展需求，綜合運用系統分析原理和定量建模技術，以農作系統中品種-環境-技術-生長的動態關係為主線，全面介紹有關作物模擬模型與數字作物系統的基本原理、研究方法、關鍵技術，並展望未來的發展趨勢與應用前景，突出基於生理生態過程的綜合性和普適性作物生長與生產力形成模型，基於作物模型的決策支持技術及數字化作物模擬預測系統，為作物生產力預測預警、氣候變化效應評估、生產管理方案優化、適宜品種性狀設計等提供定量化和智能化工具，對於發展現代農業和保障糧食安全具有重要意義。全書在框架結構與內容體繫上兼顧前沿性與知識性、機理性與應用性，反映了作者團隊在作物模擬領域的最新研究成果及未來發展願景。
    本書主要面向有關數字農業與智慧農業領域的教育、科研、管理人員及高校研究生和高年級本科生，特別適合作為現代農學方面的教學、科研參考書。
作者介紹
編者:朱艷//曹衛星|責編:李秀偉
目錄
前言
第1章  作物模擬發展概述
  1.1  作物模擬的產生與發展
    1.1.1  作物模擬的定義
    1.1.2  作物模擬模型的類型
    1.1.3  作物模擬的發展歷程
    1.1.4  作物模擬不同學派的發展特點
  1.2  作物模擬的主要特徵
    1.2.1  作物系統模擬的意義
    1.2.2  作物生長模型的基本特徵
    1.2.3  生長模擬與生長分析的比較
    1.2.4  生長模型與統計模型的比較
  1.3  作物模擬的功能與作用
    1.3.1  作物模型的功能
    1.3.2  作物模型的應用領域
    1.3.3  作物模型與其他技術的耦合
第2章  作物模擬原理與方法
  2.1  作物生產系統特徵分析
    2.1.1  作物生長系統分析方法
    2.1.2  作物生產系統的等級性
    2.1.3  作物生產系統的水平和過程
  2.2  作物模擬的數據支撐
    2.2.1  歷史資料獲取
    2.2.2  模擬支持研究
  2.3  作物關係定量表達
    2.3.1  模擬研究的尺度
    2.3.2  析因法與係數化
    2.3.3  遺傳參數
  2.4  作物模擬模型研製程序
    2.4.1  模型選擇與系統定義
    2.4.2  資料獲取與演算法構建
    2.4.3  模塊設計與模型實現
    2.4.4  模型檢驗與改進完善
  2.5  作物情景模擬技術
    2.5.1  作物情景模擬思路
    2.5.2  作物情景模擬應用
第3章  作物階段發育與器官建成模擬
  3.1  作物溫光反應與生理髮育時間
    3.1.1  發育階段的定義與劃分
    3.1.2  階段發育的生理因子與概念模式
    3.1.3  作物溫光反應的模擬
  3.2  生理髮育時間與階段預測
    3.2.1  每日熱敏感性
    3.2.2  生理髮育時間
    3.2.3  頂端發育階段的預測
    3.2.4  物候期的預測
  3.3  作物個體器官建成模擬
    3.3.1  頂端原基的分化
    3.3.2  葉片的出現
    3.3.3  根系與莖稈的生長

    3.3.4  籽粒發育與衰老
  3.4  作物群體器官建成
    3.4.1  群體葉面積
    3.4.2  分櫱動態與成穗
第4章  作物光合作用與同化物積累模擬
  4.1  冠層光能分佈與截獲
    4.1.1  大氣上界的光合有效輻射
    4.1.2  冠層頂部的光合有效輻射
    4.1.3  冠層內光的分佈與吸收
  4.2  葉片和冠層光合作用
    4.2.1  單葉光合作用
    4.2.2  冠層光合作用
    4.2.3  光合作用影響因子
    4.2.4  呼吸作用
  4.3  同化物積累與生物量
    4.3.1  群體凈同化量
    4.3.2  群體干物質積累
第5章  作物籽粒產量與品質形成模擬
  5.1  作物籽粒產量形成模型
    5.1.1  日同化量的分配
    5.1.2  作物各器官干物質增長
  5.2  作物籽粒品質形成模型
    5.2.1  籽粒蛋白質形成模型
    5.2.2  籽粒澱粉形成模型
第6章  作物溫度脅迫效應模擬
  6.1  作物溫度脅迫效應
    6.1.1  我國作物溫度脅迫時空特徵
    6.1.2  作物溫度脅迫的生理效應
  6.2  作物低溫脅迫響應模擬
    6.2.1  作物生長模型對低溫脅迫響應能力的比較
    6.2.2  低溫脅迫對作物生長發育及產量形成影響的模擬
  6.3  作物高溫脅迫響應模擬
    6.3.1  作物生長模型對高溫脅迫響應能力的比較
    6.3.2  高溫脅迫對作物生長發育和產量形成影響的模擬
第7章  作物水分關係模擬
  7.1  土壤-作物水分模型描述
    7.1.1  土壤水分模型的基本公式
    7.1.2  作物對降水的截留
    7.1.3  地表徑流的計算
    7.1.4  降水或灌溉的入滲
    7.1.5  農田蒸散的演算法
    7.1.6  根系吸水函數
    7.1.7  層間水分再分配
    7.1.8  土壤水分特徵值的估算
  7.2  水分影響因子
    7.2.1  水分脅迫對作物生長過程的影響
    7.2.2  水分影響因子計算
  7.3  模型計算與驗證
    7.3.1  計算流程
    7.3.2  模型驗證

第8章  作物養分動態模擬
  8.1  土壤氮素動力學
    8.1.1  土壤無機態氮的淋洗量
    8.1.2  礦化與固定（生物固持）
    8.1.3  作物殘留與還田秸稈分解
    8.1.4  硝化作用與反硝化作用
    8.1.5  銨的黏土礦物固定與釋放、吸附與解吸
  8.2  土壤磷素的動態模擬
    8.2.1  土壤有效磷基本平衡模型
    8.2.2  土壤有效磷各組分的動態模擬
  8.3  土壤鉀素的動態模擬
    8.3.1  土壤有效鉀基本平衡模型
    8.3.2  土壤有效鉀各組分的動態模擬
  8.4  養分吸收與分配
    8.4.1  氮素的吸收與分配動態
    8.4.2  磷素的吸收與分配動態
    8.4.3  鉀素的吸收與分配動態
  8.5  養分效應因子
    8.5.1  氮效應因子
    8.5.2  磷效應因子
    8.5.3  鉀效應因子
    8.5.4  養分虧缺因子
第9章  作物形態結構模擬與可視化表達
  9.1  作物形態結構模型的構建
    9.1.1  葉片生長的動態模擬
    9.1.2  葉鞘長度的動態模擬
    9.1.3  節間長度和寬度的動態模擬
    9.1.4  莖葉夾角的動態模擬
    9.1.5  葉曲線的動態模擬
    9.1.6  穗生長的動態模擬
  9.2  作物結構-功能模型的構建
    9.2.1  作物單位器官干物質分配的動態模擬
    9.2.2  作物單位器官干物質增長的動態模擬
    9.2.3  作物單位葉片葉面積的模擬
  9.3  作物形態結構的可視化表達
    9.3.1  作物器官的可視化表達
    9.3.2  作物個體的可視化表達
    9.3.3  作物群體的可視化表達
    9.3.4  碰撞檢測技術及效果展示
第10章  作物模型的不確定性分析
  10.1  模型參數的不確定性
    10.1.1  模型參數的敏感性分析
    10.1.2  模型參數的估算方法
    10.1.3  模型參數不確定性的量化
  10.2  模型輸入數據的不確定性
    10.2.1  氣象數據輸入的不確定性
    10.2.2  土壤數據輸入的不確定性
    10.2.3  管理措施數據輸入的不確定性
  10.3  模型演算法的不確定性
    10.3.1  模型演算法的不確定性量化

    10.3.2  作物模型不同來源不確定性的比較
第11章  作物模型集成構造與輔助建模
  11.1  作物模型集成構造的概念與內涵
    11.1.1  作物建模知識庫
    11.1.2  作物模型軟體組件庫
    11.1.3  作物生長模型集成構造
  11.2  作物生長建模通用知識框架
    11.2.1  作物生長建模通用概念模型的組分分析
    11.2.2  作物生長子模型分析與演算法框架
  11.3  作物模型集成構造的原理
    11.3.1  作物模型的表示與映射
    11.3.2  作物生長集成建模的構造原理
  11.4  作物生長集成建模方法
    11.4.1  基於概念的模型結構集成
    11.4.2  基於組件的模型動態組裝
    11.4.3  模型演算法動態集成
    11.4.4  模型參數集成與校正
  11.5  作物生長集成建模輔助系統與建模案例
    11.5.1  ICMCS結構
    11.5.2  ICMCS主要功能
    11.5.3  基於ICMCS的小麥生長模型構建案例
第12章  作物模型與空間信息耦合
  12.1  作物模型與地理信息系統（GIS）耦合
    12.1.1  作物模型與GIS耦合的基本策略
    12.1.2  作物模型與GIS耦合的尺度效應
    12.1.3  作物模型與GIS耦合的軟體工具
  12.2  作物模型與遙感（RS）耦合
    12.2.1  作物模型與遙感耦合機制
    12.2.2  作物模型與遙感耦合方法
  12.3  作物生產力的時空預測
    12.3.1  基於時空大數據的作物生產力預測
    12.3.2  基於機器學習的作物生產力時空預測
第13章  作物生產力分析與評估
  13.1  作物層次生產力預測
    13.1.1  不同層次生產力的劃分
    13.1.2  不同層次生產力的概念及估算方法
  13.2  作物產量差估算
    13.2.1  產量差的提出與發展
    13.2.2  產量差的估算方法
    13.2.3  產量差的劃分
  13.3  作物產量影響要素的貢獻率評估
  13.4  糧食安全預測預警
    13.4.1  作物供給量模擬與預測方法
    13.4.2  糧食需求量模擬
    13.4.3  糧食供需平衡與安全保障
第14章  作物模擬與決策支持
  14.1  氣候變化效應評估
    14.1.1  未來氣候情景生成
    14.1.2  氣候變化對作物生產力影響的定量評估
  14.2  作物生產管理方案的優化

    14.2.1  播期
    14.2.2  氮肥運籌
    14.2.3  綜合管理方案
  14.3  作物理想品種設計
    14.3.1  作物基因效應模擬與品種遺傳參數設計
    14.3.2  基於模型的作物株型設計
第15章  數字作物平台的構建與實現
  15.1  作物生長模擬與決策支持系統
    15.1.1  系統結構設計
    15.1.2  系統主要功能模塊
    15.1.3  系統的實現與示例
  15.2  作物生長可視化系統
    15.2.1  系統結構設計
    15.2.2  系統主要功能模塊
    15.2.3  系統的實現與示例
  15.3  基於模型與GIS的作物生產力預測預警系統
    15.3.1  系統結構設計
    15.3.2  系統主要功能模塊
    15.3.3  系統的實現與示例
  15.4  基於模型與遙感的作物生長監測與生產力預測系統
    15.4.1  系統結構設計
    15.4.2  系統主要功能模塊
    15.4.3  系統的實現與示例
  15.5  數字作物綜合應用平台
    15.5.1  平台架構設計
    15.5.2  平台主要功能模塊
    15.5.3  平台的實現與示例
第16章  作物模擬與數字作物前景展望
  16.1  數字作物研究方向
    16.1.1  量質協同形成模擬
    16.1.2  作物生長虛擬表達
    16.1.3  功能基因效應模擬
    16.1.4  土壤質量關係模擬
    16.1.5  極端氣候效應模擬
    16.1.6  多模型耦合與高性能智能計算
  16.2  數字作物應用前景
    16.2.1  數字作物與農作精確管理
    16.2.2  數字作物與資源利用評價
    16.2.3  數字作物與作物表型設計
    16.2.4  數字作物與氣候變化應對
    16.2.5  數字作物與糧食安全預警
    16.2.6  數字作物與未來農場構建
參考文獻

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