农业系统模拟基础与应用

前言

第一章 概述

第一节 系统的定义

第二节 系统的组成

一、要素

二、结构

三、功能

四、行为

五、环境

第三节 系统的特点

一、集合性

二、关联性

三、层次性

四、整体性

五、目的性

六、可控性

七、时序性

第四节 系统的分类

一、按自然属性分类

二、按物质属性分类

三、按运动属性分类

四、按与环境的关系分类

五、按规模大小和复杂程度分类

六、白色系统、灰色系统和黑色系统

第五节 系统科学体系

一、一般系统论

二、运筹学

三、控制论

四、信息论

五、耗散结构论

六、协同学

七、突变论

第六节 系统分析

一、系统分析的原则

二、系统分析的要素

三、系统分析的内容

四、系统分析的步骤

习题

参考文献

第二章 农业系统分析

第一节 农业系统分析的定性研究方法

一、调查研究

二、图像分析

第二节 农业系统分析的定量方法

一、抽样调查

二、统计推断

三、方差分析

四、相关分析

五、因素分析法

六、关联度分析

习题

参考文献

第三章 农业系统模型构建

第一节 系统模型概述

一、系统模型的概念与特征

二、系统模型的分类

三、系统模型的应用

第二节 农业模拟模型

一、农业模拟模型和作物模拟模型的概念

二、农业系统模拟模型的特征

三、农业系统模型的研究进展

第三节 农业系统模拟的基本原理与技术

一、系统模型化的基本原理

二、系统模型化方法

第四节 农业模拟模型研制步骤

一、模型选择与总体框图设计

二、资料获取、算法构建与数据库

三、模块设计与模型实现

四、模型检验与改进

习题

参考文献

第四章 农业气候模型

第一节 太阳辐射模型

一、太阳辐射的分类

二、日长与太阳辐射的模拟计算

三、太阳直接辐射与散射辐射的计算

第二节 温度模型

一、气温的周年变化

二、气温的周日变化

三、土壤温度的日变化和年变化

第三节 降水模型

一、二次随机与雨季权重分配方法

二、雨期方法

习题

参考文献

第五章 作物发育模拟模型

第一节 CERE-WHEAT模型

第二节 SUCROS模型

第三节 小麦生理发育时间模拟模型

一、建模的基本原理与假设

二、模型的描述

第四节 大麦顶端发育和物候发育模拟模型

一、生理发育时间模型中的参数

二、生理发育时间的计算

第五节 水稻钟模型和小麦钟模型

一、水稻钟模型

二、小麦钟模型

习题

参考文献

第六章 光合作用与物质积累模型

第一节 作物光合作用模型

一、光一叶片光合作用反应曲线

二、光、CO2一叶片光合作用反应曲线

第二节 呼吸作用

第三节 美国的CERES系列模型物质生产的计算

第四节 荷兰SUCROS模型对CO2同化速率的模拟

一、单位叶面积瞬时光合作用

二、群体同化速率的模拟计算

三、维持呼吸

四、干物质生产

五、各器官干物质分配与生长

第五节 BarleyGrow模型对大麦光合生产的模拟

一、单位叶面积瞬时光合作用

二、群体瞬时光合作用

三、到达冠层的瞬时光合有效辐射

四、群体目光合同化量

五、温度对光合作用最大速率的影响

六、冠层呼吸作用与干物质积累模型

第六节 RCSODS模型对群体光合作用的模拟

一、群体光合作用

二、作物呼吸作用模型

三、群体干物质积累

第七节 刘德利模拟的群体光合作用

习题

参考文献

第七章 物质分配与器官生长模拟模型

第一节 物质分配系数模型

一、各器官的物质分配系数

二、物质分配系数的几种假说

第二节 物质分配指数模型

一、分配指数

二、各器官的生长

习题

参考文献

第八章 作物光合面积指数的模拟

第一节 CERE-WHEAT模型

一、出苗到顶小穗形成期（srage1）LAI的模拟方法

二、茎秆生长阶段（Stage2）LAI的计算

三、开花前穗生长期（Stage3）LAI的计算

四、穗生长到籽粒开始灌浆前（Stage4）LAI的计算

五、籽粒灌浆期（Stage5）LAI的计算

第二节 南京农业大学江苏省信息农业高技术研究重点实验室模拟方法

一、叶面积指数模拟

二、穗面积指数的模拟

第三节 江苏省农业科学研究院作物叶面积指数动态模拟方法

习题

参考文献

第九章 作物产量模拟模型

第一节 CERE-WHEAT模型

一、主要目的和总体框架

二、模型中作物遗传参数

三、模拟产量的方法

第二节 Sirius模型

第三节 水稻产量预测模型

第四节 遥感与产量估测模型

一、半干旱地区灌溉条件下冬小麦产量SAFY模型

二、基于卫星遥感的小麦产量模型

第五节 南京农业大学作物产量模拟模型系列

一、小麦模型

二、棉花模型

第六节 江苏省农业科学研究院作物产量模型系列

一、玉米产量模型

二、棉花产量模拟模型

第七节 关于产量预测模型的方法研讨

一、产量构成法

二、收获指数法

三、产量构成模拟方法的争议

习题

参考文献

第十章 土壤水分模型

第一节 水分平衡

一、作物冠层对降水的截流量

二、土壤中的渗透和径流

三、植被含水

四、蒸散量

五、根部水分吸收

第二节 水分效应因子

一、水分的供需关系

二、水分亏缺的影响

习题

参考文献

第十一章 作物养分效应的模拟

第一节 土壤氮模型

一、土壤中氮的组成

二、土壤中氮的收支模型

三、土壤无机氮运动模型

四、矿化与固定

五、硝化作用

六、反硝化作用

第二节 养分吸收与分配

一、养分吸收需求

二、肥料利用率与作物需肥量

三、氮素的吸收与分配动态

第三节 氮、磷、钾的关系及养分效应因子

一、氮、磷、钾的关系

二、养分效应因子

习题

参考文献

第十二章 专家系统及其应用

第一节 概述

一、专家系统的定义和特点

二、专家系统的发展历史

三、专家系统的优点

四、与专家系统相关概念

第二节 专家系统的结构

一、专家系统的基本结构

二、专家系统的理想结构

第三节 专家系统的分类

第四节 知识获取方法与知识表示

一、专家知识的获取

二、专家系统知识表示

第五节 推理方式

一、演绎推理、归纳推理和默认推理

二、确定性推理与不确定性推理

三、单调推理和非单调推理

第六节 专家系统设计

一、专家知识的描述

二、专家系统开发环境

三、专家系统的设计技巧

四、建立专家系统的步骤

第七节 专家系统的应用实例

一、甜菜害虫专家系统的建设

二、食用菌栽培专家系统的设计与开发

习题

参考文献

第十三章 基于模型的作物管理决策支持系统

第一节 决策支持系统的概念、特征与功能

一、决策支持系统的产生与发展

二、作物管理决策支持系统的类型与结构

三、农业决策支持系统的开发技术

第二节 主要农业决策支持系统及其应用

一、基于生长模型的作物管理决策系统

二、基于知识规则的作物管理决策系统

三、基于知识模型的作物管理决策系统

四、专家系统与生长模型相结合的作物管理决策系统

五、基于模型和GIS的作物管理决策支持系统

习题

参考文献

《农业系统分析与模拟》主要介绍了有关农业系统分析、农业系统模型、农业气候模型、作物发育模型、光合生产模型、物质分配与器官生长模型、产量模型、水分和养分效应模型、农业专家系统、作物智能管理与决策支持系统等的结构、功能与构建方法等内容。编者结合近年来在农业系统学与农业信息技术领域的科研成果和学术积累，以作物生长的技术—环境—产量动态关系为主线，阐述了农业系统分析和农作物系统模型的数学基础、发展历史、基本原理、方法和应用。《农业系统分析与模拟》注重了研究性与应用性、机理性与知识性、参考性与学习性的统一。
《农业系统分析与模拟》主要面向高等农业院校农学类专业的研究生和高年级本科生，以及农业教育、科技和管理人员。特别适用于作为农业系统学或农业信息学等专业教学和科研的教材或参考书。