デジタル農業とスマート農業の発展に伴い、プロセスベースの農業生産システムモデルは、作物の反応と気候変動への適応、農地管理の最適化、作物の品種と植物の種類の選択、農地の炭素隔離と温室効果ガス排出のシミュレーションにおいて重要な役割を果たしています。ますます重要な役割。
APSIM (Agriculture Production Systems sIMulator) モデル[1]は、世界的に有名な作物成長シミュレーション モデルの 1 つです。APSIM モデルには、クラシックと次世代の 2 つのモデル シリーズがあり、数十の作物、牧草地、樹木の土壌、植物、大気のプロセスをシミュレートでき、精密農業、水と肥料の管理、気候変動、食品で広く使用されています。安全保障、土壌炭素代謝回転、環境への影響、農業の持続可能性、農業生態学、その他農業生産や科学研究に関連する多くの分野。
APSIM モデルのコア アルゴリズムは Fortran 言語に基づいて開発され、ソフトウェア インターフェイスはコンポーネントによって駆動される C# に基づいて開発され、各モジュールは自由に組み合わせることができます。APSIM モデルの主要なアルゴリズムとソフトウェア操作を理解し、精通することは、APSIM モデルを学習するための基礎です。
さらに、作物モデルの優れたユーザーとなり、科学研究チームにとって不可欠な人材になるためには、作物モデルの知識を習得することに加えて、モデルの高速シミュレーションと効率的なデータ分析機能も習得する必要があります。R 言語は、幅広いアプリケーション シナリオを備えたプログラミング言語であり、学習が簡単です。APSIM モデルは、データ準備、自動シミュレーション、パラメータの最適化、および APSIM モデルの結果分析に使用される多くの R 言語補助パッケージを開発しました。気候、土壌、管理措置が重要な役割を果たします。
では、R 言語を使用して APSIM モデルをすばやく使用するにはどうすればよいでしょうか? 今回は、多数の作物モデル適用事例を選択し、全プロセスはドライであり、包括的な農業生態系モデルであるAPSIMに完全に慣れ、学生のモデル適用能力、データ分析、チャート作成スキルを向上させることができます。 。
APSIM モデルのアプリケーションと R 言語のデータ クリーニング
1) 作物成長モデルの概念
２） 作物生育モデルの開発状況
3)APSIMモデルの開発プロセス
4) APSIMモデルのモジュールとシミュレーションプロセス
5)APSIMモデルの動作
APSIMのインストール
APSIMモデルの操作インターフェース説明
R言語プログラミングとデータクリーニング
APSIM 気象ファイルの準備と R 言語融合アプリケーション
APSIMに付属する気象データの準備
1)APSIM気象ファイル.metの導入
2) 太陽光から放射線への変換アルゴリズム
3)APSIM天気ファイル変換
4) APSIM モデルの陸域大気交換とエネルギーバランスプロセス
ケース 1: R 言語を使用して気象ファイルを生成する
事例2：R言語を利用して気象共有ネットワークデータ/NCデータからAPSIM気象ファイルを量産する
APSIM モデルの季節学的発達および光合成生産モジュール
APSIM 生物季節学の開発と光合成生産
1) APSIMモデルの成長期スケール
2) APSIMモデルの積算温度計算
3) APSIMモデルの成長期アルゴリズム
4)APSIMモデルの成長期の要因とアルゴリズム
APSIMモデル光合成生産アルゴリズム
APSIM の材料配分と収率シミュレーション
APSIMモデルの物質割り当てアルゴリズム
2 APSIM モデル出力シミュレーション モジュール
1) APSIMモデルの穂当たり粒数のシミュレーション
2) APSIMモデルの収量シミュレーション
3) APSIM モデルの収量関連パラメータ
ケース 1: 作物の潜在バイオマスと潜在収量のシミュレーション
ケース 2: さまざまな品種パラメーターの下での作物収量のシミュレーション
APSIM 土壌水分バランスモジュール
APSIMモデルの土壌水分平衡アルゴリズム
1) 土壌水蒸発散と植物蒸散アルゴリズム
2) 土壌水の流出および排水アルゴリズム
3) 土壌水理パラメータの試験
ケース 1 APSIM モデルの入力パラメータと土壌ファイルの準備
ケース 2 データが欠損した場合の APSIM モデルの土壌パラメータの概算推定
APSIM 土壌炭素および窒素バランス モジュール
APSIM モデルの土壌養分動的プロセス シミュレーションと温室効果ガス排出シミュレーション
1) 窒素の無機化・固定過程
2) 窒素の硝化・脱窒
3) 土壌N2Oのシミュレーション
APSIMモデル土壌炭素プールモデルと土壌有機炭素SOCのシミュレーション
1) 土壌炭素プールモデルの開発経緯
2) 土壌炭素の代謝回転モデル
3) 土壌有機炭素のシミュレーション
ケース 1 APSIM モデル N2O 排出シミュレーションと土壌有機炭素シミュレーション
APSIM農地管理モジュールとシナリオシミュレーション
APSIMモデルにおける農地管理対策の策定
1)APSIMモデルの播種日と播種密度の設定
2)APSIMモデルの施肥設定（化成肥料＋有機肥料）
3) APSIM モデルの灌水設定
4)APSIMモデルのストローリターン設定
5) APSIM モデルの複数年シミュレーションと輪作シミュレーション
ケース 1: APSIM モデルは作物の成長に対する気候変動の影響をシミュレートします。
ケース 2: APSIM モデルは、土壌有機炭素と温室効果ガスの排出に対する複数年の輪作の影響をシミュレートします。
ケース 3: APSIM シミュレーションは、作物収量に対するさまざまな管理シナリオの影響をシミュレートします。
APSIM モデルのパラメーターの最適化と結果の分析とモデルの評価
APSIM モデルのパラメータの最適化
1) APSIM モデルの主な遺伝パラメータ
2) APSIMモデルのパラメータ最適化手法
ケース 1: MCMC およびその他の方法を使用して APSIM モデルのパラメーターを最適化する
ケース 2: R 言語を使用してシミュレーション結果をバッチで読み取り、APSIM モデルを評価する
ケース 3: R 言語を使用してシミュレーション結果を視覚化する (動的グラフやシミュレーション結果の 1:1 グラフなど)
より多くのケースシミュレーションとトラブルシューティング
1) インスタンスのレビュー、トレーニング、統合
質疑応答・ディスカッション（事前に全員で質問を整理）