隨著數字農業和智慧農業的發展,基于過程的農業生產系統模型在模擬作物對氣候變化的響應與適應、農田管理優化、作物品種和株型篩選、農田固碳和溫室氣體排放等領域扮演著越來越重要的作用。APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator)模型是世界知名的作物生長模擬模型之一。APSIM模型有Classic和Next Generation兩個系列模型,能模擬幾十種農作物、牧草和樹木的土壤-植物-大氣過程,被廣泛應用于精細農業、水肥管理、氣候變化、糧食安全、土壤碳周轉、環境影響、農業可持續性、農業生態等諸多與農業生產和科研有關的領域。APSIM模型內核算法是基于Fortran語言開發的,軟件界面是基于C#進行開發,組件式驅動,各個模塊可以自由組合。了解和熟悉APSIM模型的關鍵算法和軟件的操作是學習APSIM模型的基礎。此外,想要成為一名優秀的作物模型使用者與科研團隊不可或缺的人才,除了掌握對作物模型相關知識之外,還要掌握模型的快速模擬和高效數據分析能力。R語言是一門應用場景廣泛、簡單易學的程序語言,APSIM模型開發了許多R語言輔助包,在APSIM模型的氣候、土壤、管理措施等數據準備,自動化模擬,參數優化和結果分析上都發揮著重要的作用。
因此,為輔助提高作物模型工作者的APSIM模型使用技術,我們舉辦了作物模型高級應用實戰技術培訓班,系統學習如何利用R語言來快速使用APSIM模型。本次我們精選大量作物模型應用案例,全程干貨,讓參訓學員全面熟悉APSIM這一綜合型農業生態系統模型,提高學員模型應用能力、數據分析和圖表制作技能。如果你是資深模型愛好者,這次培訓可以進一步熟悉各個模塊的相關算法;如果你是該模型入門者,這次培訓將讓你體驗一鍵模擬的樂趣。
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專題一、APSIM模型應用與R語言數據清洗
1) 作物生長模型的概念
2) 作物生長模型的發展現狀
3) APSIM模型的開發歷程
4) APSIM模型的模塊及模擬流程
5) APSIM模型操作
APSIM的安裝
APSIM模型操作界面講解
R語言編程與數據清洗(數據篩選、合并、切片、重復值、缺失值處理)
專題二、APSIM氣象文件準備與R語言融合應用
APSIM自帶的氣象數據的準備
1) APSIM氣象文件.met的介紹
2) 日照轉輻射算法
3) APSIM氣象文件轉化
4) APSIM模型陸氣交換和能量平衡過程
案例一:使用R語言進行氣象文件的生成
案例二:使用R語言將氣象共享網數據/NC等數據批量生產APSIM氣象文件
案例三:使用R語言批量修改氣象文件及調用APSIM文件
專題三、APSIM模型的物候發育和光合生產模塊
APSIM物候發育和光合生產
1) APSIM模型的生育期尺度
2) APSIM模型的積溫計算
3) APSIM模型的生育期算法
4) APSIM模型的生育期影響因子及算法
5) APSIM模型光合生產算法
案例一:使用APSIM classic 和NG版本模擬生育期和生物量
專題四、APSIM物質分配與產量模擬
1 APSIM模型的物質分配算法
2 APSIM模型產量模擬模塊
1) APSIM模型的穗粒數模擬
2) APSIM模型的產量模擬
3) APSIM模型的產量相關參數
案例一:作物潛在生物量和潛在產量的模擬
案例二:不同品種參數下作物產量的模擬
專題五、APSIM土壤水平衡模塊
APSIM模型的土壤水分平衡算法
1) 土壤水蒸散和植物蒸騰算法
2) 土壤水徑流和排水算法
3) 土壤水力參數的測試
案例一:APSIM模型輸入參數和土壤文件的制備
案例二:APSIM模型土壤參數在數據缺失情況下的近似估算
案例三:使用R語言批量修改APSIM模型土壤參數
案例四:APSIM模型模擬土壤水分動態
專題六、APSIM土壤碳、氮平衡模塊
APSIM模型土壤養分動態過程模擬及溫室氣體排放的模擬
1) 氮素的礦化和固定過程
2) 氮素的硝化作用與反硝化作用
3) 土壤N2O的模擬
案例一:APSIM模型N2O排放模擬
案例二:APSIM模型模擬土壤No3和NH4的動態變化
專題七、APSIM土壤碳、氮平衡模塊
APSIM模型土壤碳庫模型及土壤有機碳SOC的模擬
1) 土壤碳庫模型的發展歷程
2) 土壤碳的周轉模型
3) 土壤有機碳的模擬
案例一:APSIM模型土壤碳庫模型參數率定
案例二:APSIM模型模擬秸稈還田對土壤碳庫變化的影響
專題八、APSIM農田管理模塊與情景模擬
APSIM模型的農田管理措施的準備
1) APSIM模型播期和播種密度設置
2) APSIM模型施肥設置(化肥+有機肥)
3) APSIM模型的灌溉設置
4) APSIM模型秸稈還田設置
5) APSIM模型多年模擬和輪作模擬
案例一:APSIM模型模擬氣候變化對作物生長的影響
案例二:APSIM模型模擬多年輪作下土壤有機碳和溫室氣體排放的影響
案例三:APSIM模型模擬作物單做、連作和輪作
案例四:APSIM模型模擬玉米大豆復合種植(間作)
案例五:使用R語言對APSIM管理文件進行批量修改及批量運行
專題九、APSIM模型Next Generation(NG)版本
APSIM模型Next Generation(NG)版本異同
1) APSIM模型NG版本與Classic版本的區別
2) APSIM模型NG版本Clock模塊、氣象土壤模塊、Factors模型、品種模塊
3) APSIM模型NG版本管理模型設置
案例一:APSIM模型NG版本設置多種管理情景組合
案例二:APSIM模型NG版本復現Classic版本的案例
專題十、APSIM模型參數優化和結果分析與模型評價
APSIM模型的參數優化
1) APSIM模型的主要遺傳參數
2) APSIM模型的參數優化方法
案例一:使用頻率派和貝葉斯派(MCMC)等多種方法對APSIM模型Classic和NG版本進行參數優化
案例二:使用R語言批量讀取模擬結果以及對APSIM模型進行評價
案例三:使用R語言對模擬結果進行可視化(模擬結果的動態圖和1:1圖等)
專題十一、APSIM模型源代碼解析
APSIM模型源代碼解析
1) APSIM模型源代碼的結構解析
2) APSIM模型源代碼編譯
案例一:更改APSIM模型源代碼參數進行編譯
案例二:運用編譯源代碼后的模型進行模擬
專題十二、更多案例模擬與疑難解答
1) 實例回顧、訓練、鞏固
答疑與討論(大家提前把問題整理好)