模型简介:
APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator)模型是世界知名的作物生长模拟模型之一。
APSIM模型有Classic和Next Generation两个系列模型,能模拟几十种农作物、牧草和树木的土壤-植物-大气过程,被广泛应用于精细农业、水肥管理、气候变化、粮食安全、土壤碳周转、环境影响、农业可持续性、农业生态等诸多与农业生产和科研有关的领域
与其他作物模型不同的是,APSIM 模拟系统的核心突出的是土壤而非植被。天气和管理措施引起的土壤特征变量的连续变化被作为模拟的中心,而作物牧草或树木在土壤中的生长来去只不过是使土壤属性改变。加上模型的“拔插”功能,使得 APSIM 能够很好地模拟地的连作轮作间作以及农林混作效应。
随着数字农业和智慧农业的发展,基于过程的农业生产系统模型在模拟作物对气候变化的响应与适应、农田管理优化、作物品种和株型筛选、农田固碳和温室气体排放等领域扮演着越来越重要的作用。APSIM模型内核算法是基于Fortran语言开发的,软件界面是基于C#进行开发,组件式驱动,各个模块可以自由组合。了解和熟悉APSIM模型的关键算法和软件的操作是学习APSIM模型的基础。此外,想要成为一名优秀的作物模型使用者与科研团队不可或缺的人才,除了掌握对作物模型相关知识之外,还要掌握模型的快速模拟和高效数据分析能力。R语言是一门应用场景广泛、简单易学的程序语言,APSIM模型开发了许多R语言辅助包,在APSIM模型的气候、土壤、管理措施等数据准备,自动化模拟,参数优化和结果分析上都发挥着重要的作用
模型实践:
APSIM模型应用与R语言数据清洗
1) 作物生长模型的概念
2) 作物生长模型的发展现状
3) APSIM模型的开发历程
4) APSIM模型的模块及模拟流程
5) APSIM模型操作
APSIM的安装
APSIM模型操作界面讲解
R语言编程与数据清洗(数据筛选、合并、切片、重复值、缺失值处理)
APSIM气象文件准备与R语言融合应用
APSIM自带的气象数据的准备
1) APSIM气象文件.met的介绍
2) 日照转辐射算法
3) APSIM气象文件转化
4) APSIM模型陆气交换和能量平衡过程
案例一:使用R语言进行气象文件的生成
案例二:使用R语言将气象共享网数据/NC等数据批量生产APSIM气象文件
案例三:使用R语言批量修改气象文件及调用APSIM文件
APSIM模型的物候发育和光合生产模块
APSIM物候发育和光合生产
1) APSIM模型的生育期尺度
2) APSIM模型的积温计算
3) APSIM模型的生育期算法
4) APSIM模型的生育期影响因子及算法
5) APSIM模型光合生产算法
案例一:使用APSIM classic 和NG版本模拟生育期和生物量
APSIM物质分配与产量模拟
1 APSIM模型的物质分配算法
2 APSIM模型产量模拟模块
1) APSIM模型的穗粒数模拟
2) APSIM模型的产量模拟
3) APSIM模型的产量相关参数
案例一:作物潜在生物量和潜在产量的模拟
案例二:不同品种参数下作物产量的模拟
APSIM土壤水平衡模块
APSIM模型的土壤水分平衡算法
1) 土壤水蒸散和植物蒸腾算法
2) 土壤水径流和排水算法
3) 土壤水力参数的测试
案例一:APSIM模型输入参数和土壤文件的制备
案例二:APSIM模型土壤参数在数据缺失情况下的近似估算
案例三:使用R语言批量修改APSIM模型土壤参数
案例四:APSIM模型模拟土壤水分动态
APSIM土壤碳、氮平衡模块
APSIM模型土壤养分动态过程模拟及温室气体排放的模拟
1) 氮素的矿化和固定过程
2) 氮素的硝化作用与反硝化作用
3) 土壤N2O的模拟
案例一:APSIM模型N2O排放模拟
案例二:APSIM模型模拟土壤No3和NH4的动态变化
APSIM土壤碳、氮平衡模块
APSIM模型土壤碳库模型及土壤有机碳SOC的模拟
1) 土壤碳库模型的发展历程
2) 土壤碳的周转模型
3) 土壤有机碳的模拟
案例一:APSIM模型土壤碳库模型参数率定
案例二:APSIM模型模拟秸秆还田对土壤碳库变化的影响
APSIM农田管理模块与情景模拟
APSIM模型的农田管理措施的准备
1) APSIM模型播期和播种密度设置
2) APSIM模型施肥设置(化肥+有机肥)
3) APSIM模型的灌溉设置
4) APSIM模型秸秆还田设置
5) APSIM模型多年模拟和轮作模拟
案例一:APSIM模型模拟气候变化对作物生长的影响
案例二:APSIM模型模拟多年轮作下土壤有机碳和温室气体排放的影响
案例三:APSIM模型模拟作物单做、连作和轮作
案例四:APSIM模型模拟玉米大豆复合种植(间作)
案例五:使用R语言对APSIM管理文件进行批量修改及批量运行
APSIM模型Next Generation(NG)版本
APSIM模型Next Generation(NG)版本异同
1) APSIM模型NG版本与Classic版本的区别
2) APSIM模型NG版本Clock模块、气象土壤模块、Factors模型、品种模块
3) APSIM模型NG版本管理模型设置
案例一:APSIM模型NG版本设置多种管理情景组合
案例二:APSIM模型NG版本复现Classic版本的案例
APSIM模型参数优化和结果分析与模型评价
APSIM模型的参数优化
1) APSIM模型的主要遗传参数
2) APSIM模型的参数优化方法
案例一:使用频率派和贝叶斯派(MCMC)等多种方法对APSIM模型Classic和NG版本进行参数优化
案例二:使用R语言批量读取模拟结果以及对APSIM模型进行评价
案例三:使用R语言对模拟结果进行可视化(模拟结果的动态图和1:1图等)
APSIM模型源代码解析
APSIM模型源代码解析
1) APSIM模型源代码的结构解析
2) APSIM模型源代码编译
案例一:更改APSIM模型源代码参数进行编译
案例二:运用编译源代码后的模型进行模拟
1) 实例回顾、训练、巩固
转载本文请联系原作者获取授权,同时请注明本文来自李璐科学网博客。
链接地址:https://wap.sciencenet.cn/blog-3559456-1400037.html?mobile=1
收藏