基于子結構的植物功能結構隨機模型.pdf

1、植物生長建模是植物學、數學、計算機科學等多種學科相結合的課題.最近幾年中,植物模型研究的方向是將植物的內在的生理過程和空間形態(tài)相結合的功能結構形式.GreenLab模型是近年來一直在發(fā)展著的一個植物結構功能模型,主要包括形態(tài)發(fā)生模型和生理模型兩部分;計算的結果為單株植物在各個周期產生的生物量、器官的大小、方向和空間位置等.以往的GreenLab模型是個確定性模型,不能反映植株個體之間的差異.該文的主要研究內容是在GreenLab模型中引

2、入模擬芽的生長活動的隨機過程,并預測和模擬隨機植物結構中器官個數和產量的統(tǒng)計特征.GreenLab模型中的形態(tài)發(fā)生模型為一個雙尺度自動機,其中用"宏狀態(tài)"、"微狀態(tài)"及相互之間的跳轉關系模擬植物的生長單元、生長單元中的葉元以及它們的生長順序.在確定性生長的情況下,由于植物的分層組織特性,可以通過子結構方法可以遞歸地算出由形態(tài)發(fā)生模型得到的器官(節(jié)間、花、葉、果)的個數.計算所得的器官的個數將與GreenLab模型的生理模型的參數相結合,

3、例如器官的相對匯強、擴張函數、異速生長系數等,用于計算每個生長周期總的生物量產量及分配,各種器官的重量、大小等等.根據得到的器官大小以及各種角度的定義可以構造出植物的三維形態(tài).在GreenLab確定性模型框架基礎之上,該文在形態(tài)發(fā)生模型中引入與芽的生長活動相聯(lián)系的各種生長概率,即植物頂芽的存活概率、生長概率、葉元的出現概率和側芽的分枝概率等.這樣,每個周期的器官個數以及產生的生物量的變化都變成隨機過程.為計算隨機生長下的生物量的均值與方