盆栽番茄根系三维生长模型构建与实现

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1、２０１４年９月第３２卷第９期Ｓｅｐｔ．２０１４Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．９ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．１４．００３０盆栽番茄根系三维生长模型构建与实现１１２，３１冀荣华，李想，祁力钧，王剑秦（１．中国农业大学信息与电气工程学院，北京１０００８３；２．中国农业大学工学院，北京１０００８３；３．现代农业装备优化设计北京市重点实验室，北京１０００８３）冀荣华摘要：为探明负压地下灌溉条件下的盆栽番茄根系分布规律，通过试验测定不同生长时期的盆栽番茄根系三维空间坐标和生长参数．统计分析

2、所测试验数据，明确了番茄各级根长生长函数、分根点分布及其侧生概率和侧生方向．基于番茄根系拓扑结构和实际生长规律，提出利用微分Ｌ系统构建番茄根系三维生长模型以描述盆栽番茄根系生长规律及其边界条件．文中以所构建的盆栽番茄根系三维生长模型为算法基础，利用ＯｐｅｎＧＬ技术实现盆栽番茄根系三维生长可视化模拟系统，直观地再现了负压地下灌溉条件下盆栽番茄根系在不同生长时期的空间分布和生长情况．通过与试验数据对比分析，对于幼苗期的盆栽番茄根系分布平均模拟拟合度约为８３％，而对于结果期的根系分布平均模拟拟合度约为

3、９１％．因此所建模型能够有效模拟盆栽番茄的根系生长情况．基于微分Ｌ系统的盆栽番茄根系三维生长模型可以表达不同生长时期番茄根系的形态特征和生长规律，为进一步研究土壤水分与根系生长的互作用奠定基础．关键词：番茄根系；微分Ｌ系统；负压地下灌溉；三维生长模型；温室盆栽试验中图分类号：Ｓ２７７９；ＴＰ３９１９文献标志码：Ａ文章编号：１６７４－８５３０（２０１４）０９－０７９５－０７冀荣华，李想，祁力钧，等．盆栽番茄根系三维生长模型构建与实现［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１４，３２（９）：７９５－８０１

4、．ＪｉＲｏｎｇｈｕａ，ＬｉＸｉａｎｇ，ＱｉＬｉｊｕｎ，ｅｔａｌ．Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｒｏｗｔｈｍｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｐｏｔｔｅｄｔｏｍａｔｏｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｒａｉｎａｇｅａｎｄＩｒｒｉｇａｔｉｏｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０１４，３２（９）：７９５－８０１．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｇｒｏｗｔｈｍｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｐｏｔｔｅ

5、ｄｔｏｍａｔｏｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍ１１２，３１ＪｉＲｏｎｇｈｕａ，ＬｉＸｉａｎｇ，ＱｉＬｉｊｕｎ，ＷａｎｇＪｉａｎｑｉｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；３．ＯｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＭｏ

6、ｄｅｒｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｏｔｔｅｄｔｏｍａｔｏｒｏｏｔｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｐａｔｉａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓａｎｄｇｒｏｗｔｈｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆ

7、ｔｏｍａｔｏｒｏｏｔｓａｒｅｍｅａｓｕｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｓ．Ａｆｔｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ，ｔｈｅｒｏｏｔｇｒｏｗｔｈｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｌａｔｅｒａｌｐｏｉｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｌａｔｅｒａｌｒｏｏｔｂｉｒｔｈｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙａｎｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｒｅｃｌａｒｉｆｉｅｄ．ＴｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＬｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｔｏｍａｔｏｒｏｏｔｇｒｏｗｔｈｍｏｄｅｌａｎ

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