原文：基于R語言APSIM模型進階應用與參數優化、批量模擬教程
前沿
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。
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。
一：APSIM模型應用與R語言數據清洗
1)作物生長模型
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
6)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）
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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）
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
