作物模拟技术在小麦栽培中的应用分析

山东省德州市宁津县柴胡店镇政府 刘秀英

引言

作物模拟技术是新时代的产物，是农业信息技术的主要组成部分，这项技术的特殊性在于将作物科学和计算机技术建立关联，在此基础上，利用生态学原理，分析与作物生长有关的各项数据，然后对数据进行抽象的处理，最终建立动态模型。针对作物模拟技术而言，有广泛的应用范围，而且易于控制。农业系统模拟模型是其核心内容，最终形成完善的模拟优化系统，为工作人员处理动态决策提供了条件，还为他们处理农作物的优化生长奠定了基础，推动了“精确农业”的发展。自21 世纪以来，在农业发展过程中，生物与信息技术的作用日益彰显出来，以信息技术为例，应用于农业主要体现在5 方面，分别是管理信息系统、数据库与数据仓库、专家系统及人工智能、多媒体技术与作物生长发育模拟技术。本文主要分析小麦栽培作物模拟技术，希望能为相关人士带来思想上的启迪。

1 作物模拟技术的概述

自21 世纪以来，在农业种植中，已经逐渐应用生物以及信息技术，比如以作物模拟技术为例，取得了良好的应用效果，小麦栽培技术水平到达一个新高度。在推动经济发展的过程中，农业经济发挥着重要作用，所以我们应加大农业信息化建设力度，而作物模拟技术是其重要内容，该技术涉及计算机以及科学知识，双管齐下，保证作物质量的同时提高产量，促进作物科学发展。站在生态学与生物学角度，结合与作物相关的理论知识，系统地分析在作物生长过程中涉及的实验数据，分析环境因素对作物生长的影响。现如今，作物模拟技术已经获得了积极的应用成果，对相关的影响因素有非常全面的了解，能够对作物生长过程进行控制。时至今日，作物模拟技术已经成为农业系统模拟模型的主要内容，成功将优化和模拟结合在一起[1]。

2 作物模拟技术在小麦栽培中的应用

2.1 当年决策与常年决策

2.1.1 当年决策

小麦在栽培过程中呈现不同的生长情况，根据苗情的不同，可以分为长势弱、长势壮、长势旺等。在栽培小麦过程中，需要进行实地勘查，科学分析小麦的生长节点，将小麦生长过程用不同生长周期进行体现，对不同的生长阶段进行科学的审查。小麦作为农作物在生长过程中，其长势状况和环境有密不可分的关系。以传统计量方式为例，大多进行环境预期分析，对小麦生长趋势进行科学的推断，这样能为后期的栽培提供理论支持，及时进行调整和优化。在应用作物模拟技术的过程中，将作物整个生长过程视为一个整体，然后系统地分析小麦动态化生长情况。为了让小麦生长系统更加全面，需要在生长模型中同时建构可控与不可控体系。以不可控体系为例，主要指的是外界因素，比如气候条件、温度以及光照等，可控体系主要是主观因素，指的是人工操控阶段，比如播种、施肥管理等。作物模型系统的最终目的在于针对小麦生长态势进行观察和分析，然后输出相关信息。在模型系统的支持下，相关工作人员将小麦的各项生长因素输入其中，比如施肥的数量、土壤条件以及天气环境等，将这些生长因素输入进去后，系统开始自动模拟，最终得出相应结果。然后将结果和群体展开对比，借助系统施控模块合理地调整结果，落实预期的实验目标。针对当年决策而言，具体体现在作物苗情、产量上，还体现在土壤分析以及模型控制上。针对小麦整个生长周期而言，当年生长模型主要包括小麦抽穗、拔节以及发芽。根据产量衡定技术与其进行比对，令系统获得决策性信息。围绕小麦栽培土壤进行分析时，结合养分均衡模型，对小麦生长阶段进行科学的观测，了解影响小麦发育的因素，以此得到线性函数。结合天气预测时，以月为单位，对小麦栽培情况进行分析，结合小麦成熟阶段，对其生长动态走势进行预测，合理地判断小麦成熟状况[2]。

2.1.2 常年决策

小麦是民众赖以生存的农作物之一，其栽培是持续性的，针对传统统计方式而言，周期通常以5 年为主，然后综合分析数据结果。这种统计方法存在弊端，会受到时间的限制，而且缺少机动性，最终获得的统计数据缺少代表性，过于定型化。该技术常年决策是借助虚拟模型参照小麦栽培地域以前的资料，最终得出相关的决策信息。常年决策主要有两种方式，分为实际季节与最佳季节。在进行常年决策时，需要考虑先决条件，比如作物的生长地域和产量、地质参数、作物的种植方式和品种参数等。以品种参数为例，指的是围绕目标展开参数比对，根据参数内容合理地调整作物品种，最终引入模型中；灵活选择种植方式，分析当地的地质条件、了解品种的生长需求；地质参数主要是围绕土壤动态参数展开分析；在系统模型中，产量是比较重要的因素，产量的高低与外界环境因素和人为因素有关。地域是栽培小麦的地方，常年决策内容包括产量、土壤、种植体系等。常年决策可表现为与小麦栽培相关的数据的确定，这些数据包括模型图、产量结构、肥土地质、光合生产效率等，还表现在季节、动态生长趋势等方面。比如以季节为例，在小麦播种环节，需要选择合适的季节。动态生长趋势主要指的是小麦的各个生长过程，围绕小麦的叶面积、叶龄、茎数展开分析，还能了解麦穗在每个阶段的数量。在日照条件下，小麦会进行光合作用，光合生产效率能够分析出在光合作用中小麦叶体积的消耗比。产量结构的意义在于能够预估区域内的小麦的产量，由于气候环境是不断变化的，在产量结构的作用下，能够对小麦进行参数调整。模型图主要是科学地分析小麦的地质与环境因素、生长特性等，最终获得比较精确的计算结果。

2.1.3 品种分析

栽培小麦时，作物模拟技术非常重要且应用广泛，能够准确分析小麦品种适应性。最近几年，针对农作物的研究水平有所提高，选育小麦新品种更加有效率，如此便节省了推广小麦品种更新的时间，从而体现出小麦选育成功适应性试验的价值。在试验期间，小麦品种适应性不强，其原因和试验周期有关。作物模拟技术可以对小麦品种适应性进行分析，这一点需要相关人员引起重视，以便在初步分析后，获得优质品种。在此条件下实施品种试验，可以提高决策效率。在运用该技术时，为了提高对小麦品种适应性分析的准确性，需要归类小麦品种的新品系，判断这些品种在不同的种植条件下是否可以成功种植。除此之外，在作物模拟技术的支持下，还能预测小麦栽培实际产量，对小麦栽培进行优化[3]。

2.2 小麦生长和管理中所存在的问题

在小麦栽培的过程中存在三方面问题，比如小麦的倒伏现象、生产效益以及高产优质等。农民是生产的实践者，有丰富的种植经验，但是缺少对栽培技术体系的了解，而且在种植小麦的过程中缺少专业的指导。小麦的种植过程受到诸多条件的影响，即使是专业的技术人员也难以保证种植效果。比如以小麦栽培专家为例，他们在管理小麦田间时，在小麦处于拔节的阶段时，需要进行充分灌溉以及追加肥料。然而小麦品种多样化，种植的地质条件存在差异性，所以在种植小麦的过程中，无论是农业技术人员抑或是农民，需要凭借以往的种植经验进行分析。小麦生长发育模拟的目的在于为小麦的实际栽培提供数据支持，针对农业系统模拟模型而言，相当于小麦栽培模式优化决策系统核心，由专家提供关于小麦种植的相关经验，在作物模拟技术的支持下，使得小麦栽培实现信息化管理。小麦栽培模式优化决策系统的作用非常多，不仅能够增加小麦的总产量，提高经济效益，还能提高小麦栽培质量，转变小麦生长的静态化以及避免环境不被农业生产破坏等，从而令农业建设走向可持续发展之路。与此同时，在种植小麦的过程中，专家为农业技术人员和农民提供科学的指导，使得他们能够准确判断小麦生长情况与产量，为国内的粮食销售带来数据参考。

2.3WCSODS 的一般原理

2.3.1 以小麦计算机模拟作为基础

小麦栽培模拟优化决策系统的重要性不言而喻，能够详细而科学的分析并描述小麦的整个生长发育过程，使用的方法包括计算机模拟与数学公式、定性描述、带有数量指标的经验描述等。以计算机模拟为例，是参与作物发育管理的有效方法，作物在生长期间，各个参数变量具有关联性，这一点通过作物计算机模拟能够体现出来。针对作物计算机模拟而言，研究方法非常多，可以科学地分析与了解各类别的农业学科。

2.3.2WCSODS 的模拟对象、结构和功能

小麦生长系统是WCSODS 模拟对象，结合相关的理论知识，能够将小麦生长系统要素分为4 点，分别为经济、技术、环境与生物要素。以技术要素为例，涉及的内容非常多，主要指的是小麦的病虫害防治、小麦的播种时间、小麦的种植间距、小麦的种植品种、小麦的水分管理等。以经济要素为例，其内容也很多，主要指小麦的产量、劳动力资源以及化肥等。小麦和环境的关系相当于小麦生长系统的核心内容[4]。

2.3.3WCSODS 的建模目标及其实用性

WCSODS 建模的目的在于使得小麦生长全过程能够有相应的指导，从而令小麦质量与产量得到提升，与此同时也是为了节约种植成本。小麦是民众赖以生存的作物，既要满足社会需求，还要保证农民的种植效益。因此，小麦高产成为当今时代的农业种植需求。针对WCSODS 实用性而言，在选择小麦品种与小麦栽培过程中起到管理的作用。

2.4 小麦当年预测与栽培决策

苗期指的是植物发芽到拔节的过程，在实施小麦栽培管理时，苗期制定决策主要根据苗情。经过不断的实践，种植者成功整理出苗情标准，以此为依据选择科学的措施。在小麦苗期阶段，主要工作是观察小麦苗情，以便对小麦生长信息有充分的了解，使得制定的管理决策具有可行性。然而苗情标准是比较形象化的，决策具有盲目性。预测小麦苗情时，需要将当年苗情优化标准和未来的气候条件进行结合，不断完善栽培措施，使得小麦栽培能够科学合理，将小麦栽培管理问题一一解决。

2.4.1 小麦栽培当年决策原理

在优化控制原理的基础上，小麦生长可以视为动态信息反馈系统，主要分为可控与不可控因素。结合系统输出信息而言，主要反馈的是小麦产量与生长发育态势。该系统的目的在于提前预测小麦高产群体，从而使小麦种植产量得到显著的提高。

2.4.2 小麦栽培当年决策的功能

在小麦模拟模型的基础上，输入小麦生长温度与光照时间，分析并总结在不同阶段小麦的生长要素，对有效稻穗数量进行分析。在此基础上，调查小麦在以往年份最理想的种植情况，然后和当年小麦的发育情况进行比较。小麦的种植成果与地质条件密不可分，地质条件好，小麦便容易高产。结合小麦土质酸碱性及磷、有机质的情况，科学地预测小麦的产量，结合养分平衡模型，合理判断在不同成长环节小麦所需的肥料的数量，使得小麦获得充分的肥量，保证其成长质量。结合天气变化情况，以日为单位，判断小麦呼吸消耗数量以及光合作用。

3 结语

在作物模拟技术的支持下，成功构成小麦决策系统，该系统的主要内容为小麦模拟模型，还涉及相关的专家指导与栽培优化理论，充分发挥农业信息技术对于小麦栽培的积极作用，为农业信息化发展奠定良好的基础。截至目前，小麦栽培发展趋势良好，不仅增加了农民的收入，还推动了粮食贸易发展，所以国家对于新型技术加大了研究力度。随着技术革新步伐的加快，小麦栽培的压力逐渐加大。对于小麦栽培而言，作物模拟技术是最为先进的技术，包含很多学科，实现了小麦栽培的动态决策，促进了其优化发展，为相关人员解决栽培问题提供了帮助，不仅提高了小麦的产量，还为小麦栽培深化发展打下稳固的基础。基于此，我们要在借鉴传统小麦栽培的优点的基础上，科学地运用新技术。