Con el desarrollo de la agricultura digital y la agricultura inteligente, los modelos de sistemas de producción agrícola basados en procesos juegan un papel importante en la simulación de la respuesta de los cultivos y la adaptación al cambio climático, la optimización de la gestión de las tierras agrícolas, la variedad de cultivos y la selección de tipos de plantas, la captura de carbono en las tierras agrícolas y las emisiones de gases de efecto invernadero. papel cada vez más importante.
El modelo APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator) [1] es uno de los modelos de simulación de crecimiento de cultivos de renombre mundial. El modelo APSIM tiene dos series de modelos, Classic y Next Generation, que pueden simular el proceso suelo-planta-atmósfera de decenas de cultivos, pastos y árboles, y es ampliamente utilizado en agricultura de precisión, manejo de agua y fertilizantes, cambio climático, alimentos seguridad, rotación de carbono del suelo, impacto ambiental, sostenibilidad agrícola, ecología agrícola y muchos otros campos relacionados con la producción agrícola y la investigación científica.
El algoritmo central del modelo APSIM se desarrolla con base en el lenguaje Fortran, y la interfaz del software se desarrolla con base en C#, impulsada por componentes, y cada módulo se puede combinar libremente. Comprender y estar familiarizado con los algoritmos clave y las operaciones de software del modelo APSIM es la base para aprender el modelo APSIM.
Además, para convertirse en un excelente usuario de modelos de cultivos y un talento indispensable para el equipo de investigación científica, además de dominar el conocimiento de los modelos de cultivos, también se debe dominar la simulación rápida y las capacidades de análisis de datos eficientes del modelo. El lenguaje R es un lenguaje de programación con una amplia gama de escenarios de aplicación y es fácil de aprender. El modelo APSIM ha desarrollado muchos paquetes auxiliares del lenguaje R, que se utilizan en la preparación de datos, simulación automática, optimización de parámetros y análisis de resultados del modelo APSIM para el clima, el suelo y las medidas de gestión juegan un papel importante.
Entonces, ¿cómo usar el lenguaje R para usar rápidamente el modelo APSIM? Esta vez, hemos seleccionado una gran cantidad de casos de aplicación de modelos de cultivos, y todo el proceso es seco. Puede familiarizarse completamente con APSIM, un modelo integral de ecosistema agrícola, y mejorar la capacidad de aplicación del modelo, el análisis de datos y las habilidades de creación de gráficos de los estudiantes. .
Aplicación de modelo APSIM y limpieza de datos en lenguaje R
1) El concepto de modelo de crecimiento de cultivos
2) Estado de desarrollo de los modelos de crecimiento de cultivos
3) Proceso de desarrollo del modelo APSIM
4) Módulos y proceso de simulación del modelo APSIM
5) Operación del modelo APSIM
instalación APSIM
Explicación de la interfaz de operación del modelo APSIM
Programación en lenguaje R y limpieza de datos
Aplicación de preparación de archivos meteorológicos APSIM y fusión de lenguaje R
Preparación de datos meteorológicos que vienen con APSIM
1) Introducción del archivo meteorológico APSIM .met
2) Algoritmo de sol a radiación
3) Conversión de archivos meteorológicos APSIM
4) Modelo APSIM de intercambio tierra-atmósfera y proceso de balance de energía
Caso 1: uso del lenguaje R para generar archivos meteorológicos
Caso 2: Utilice el lenguaje R para producir en masa archivos meteorológicos APSIM a partir de datos meteorológicos compartidos de red/datos NC
Los módulos de desarrollo fenológico y producción fotosintética del modelo APSIM
APSIM desarrollo fenológico y producción fotosintética
1) Escala del período de crecimiento del modelo APSIM
2) Cálculo de temperatura acumulada del modelo APSIM
3) Algoritmo del período de crecimiento del modelo APSIM
4) Factores y algoritmo del período de crecimiento del modelo APSIM
Algoritmo de producción fotosintética del modelo APSIM
Asignación de material APSIM y simulación de rendimiento
Algoritmo de asignación de sustancias del modelo APSIM
2 Módulo de simulación de salida del modelo APSIM
1) Simulación del número de granos por panícula del modelo APSIM
2) Simulación de rendimiento del modelo APSIM
3) Parámetros relacionados con el rendimiento del modelo APSIM
Caso 1: Simulación de Biomasa Potencial de Cultivo y Rendimiento Potencial
Caso 2: Simulación del rendimiento del cultivo bajo diferentes parámetros de variedad
Módulo de balance de agua del suelo APSIM
Algoritmo de balance de agua del suelo del modelo APSIM
1) Algoritmo de evapotranspiración de agua del suelo y transpiración de plantas
2) Algoritmo de escorrentía y drenaje del agua del suelo
3) Prueba de parámetros hidráulicos del suelo
Caso 1 Parámetros de entrada del modelo APSIM y preparación de archivos de suelo
Caso 2 Estimación aproximada de los parámetros del suelo del modelo APSIM en caso de falta de datos
Módulo de Balance de Carbono y Nitrógeno del Suelo APSIM
Simulación de procesos dinámicos de nutrientes del suelo modelo APSIM y simulación de emisiones de gases de efecto invernadero
1) Proceso de mineralización y fijación del nitrógeno
2) Nitrificación y desnitrificación de nitrógeno.
3) Simulación de suelo N2O
Modelo APSIM modelo de reserva de carbono del suelo y simulación de SOC de carbono orgánico del suelo
1) El historial de desarrollo del modelo de reserva de carbono del suelo
2) El modelo de rotación del carbono del suelo
3) Simulación de carbono orgánico del suelo
Caso 1 Modelo APSIM Simulación de emisiones de N2O y simulación de carbono orgánico del suelo
Módulo de gestión de tierras agrícolas APSIM y simulación de escenarios
Elaboración de Medidas de Manejo de Tierras Agrícolas para el Modelo APSIM
1) Fecha de siembra del modelo APSIM y ajustes de densidad de siembra
2) Configuración de fertilización del modelo APSIM (fertilizante químico + fertilizante orgánico)
3) Ajustes de riego del modelo APSIM
4) Ajuste de retorno de pajuela modelo APSIM
5) simulación multianual del modelo APSIM y simulación de rotación de cultivos
Caso 1: El modelo APSIM simula el impacto del cambio climático en el crecimiento de los cultivos
Caso 2: El modelo APSIM simula el impacto de la rotación de cultivos de varios años en el carbono orgánico del suelo y las emisiones de gases de efecto invernadero
Caso 3: la simulación APSIM simula el impacto de diferentes escenarios de manejo en el rendimiento del cultivo
Optimización de parámetros del modelo APSIM y análisis de resultados y evaluación del modelo
Optimización de Parámetros del Modelo APSIM
1) Los principales parámetros genéticos del modelo APSIM
2) Método de optimización de parámetros del modelo APSIM
Caso 1: uso de MCMC y otros métodos para optimizar los parámetros del modelo APSIM
Caso 2: use el lenguaje R para leer los resultados de la simulación en lotes y evaluar el modelo APSIM
Caso 3: Utilice el lenguaje R para visualizar los resultados de la simulación (gráficos dinámicos y gráficos 1:1 de los resultados de la simulación, etc.)
Más simulaciones de casos y solución de problemas
1) Revisión, capacitación y consolidación de instancias
Preguntas y respuestas y discusión (todos resuelven las preguntas por adelantado)
Operación rápida por lotes del modelo DSSAT basado en lenguaje Python y fusión cruzada y aplicación extendida
Asimilación de datos de teledetección y modelo de crecimiento de cultivos y su aplicación en el seguimiento del crecimiento de cultivos y la estimación del rendimiento
Método de implementación de la teledetección de UAV en la extracción de información agrícola y forestal y la aplicación de fusión GIS