发表于 自然资源学报. 1996, 12(2):161-169 [PDF] 董占山 韩湘玲 (北京农业大学气象系,北京100094) 摘要 综合运用作物模拟技术、知识工程技术，建立了黄淮海地区棉花生产管理系统COTMAS，它由棉花模拟模型GOSSYM、棉田管理专家系统CMES、图形用户界面GUI和数据库组成，可以对棉花生产管理中的氮肥、水和植物生长调节剂(缩节安)的管理提供辅助决策，并应用COTMAS对黄淮海棉区的代表品种中棉所12、中棉所17的种植密度和株行距配置进行了计算机模拟试验，结果分析表明：模拟试验选出的最优配比基本上与生产实际相吻合。 关键词 棉花，模拟模型，生产管理系统，专家系统，自然资源 我国棉花总产量居世界首位，但平均单产低于世界先进植棉国家的水平。国外在棉花生产管理系统的研究上已取得了极大的成功，特别是美国GOSSYM-COMAX系统已在美国棉花带14个植棉州广泛使用[10,11]。为了提高我国棉花生产管理水平和加快高新技术在我国棉花生产中的应用，有必要在我国开展棉花模拟模型和生产管理系统的研究[1,2,3]。 黄淮海棉区地处我国黄淮海平原，自然资源条件优越，为我国的粮棉集中产区之一。该区棉花播种面积和总产1983年超过全国半数，地势平坦、土层深厚、土质疏松、排水良好、光照充足、水热适中、春季气温回升快、秋季多晴朗天气，这些条件有利于棉花的早发、稳长和吐絮，是我国最主要的集中产棉地带[5,8]，将此区作为研究的基地，具有极大的现实意义。 黄淮海地区棉花生产管理系统(COTMAS，COTton crop MAnagement System in Huang-Huai-Hai Region)是用BORLAND PASCAL 7.0运用面向对象编程技术编写而成的[12]，源程序18000余行，字节数近600KB。编译后的执行程序可以在MS WINDOWS 3.1操作系统下运行。 1 系统的结构 棉花生产系统是一个受作物本身、天、地、人多种因素制约的复杂系统，在系统内部，各因素间又相互依存、相互制约。在这个系统中除各种不可控因素外，人是系统的主要控制者。在进行棉花生产管理时，首先要了解棉花自身依外界环境(天气、土壤等)的生长发育规律(即建立棉花模拟模型)；然后根据这种规律性，人为地对系统的平衡进行调整(即建立棉花管理专家系统)，以期达到棉花高产、稳产、优质、高效(高经济效益、高社会效益和高生态效益)。 棉花生产管理系统是一种高度综合的计算机程序系统，它把棉花模拟模型、棉花管理专家系统和优化决策模型及其它辅助模型有机地结合，充分利用专家对棉花生产管理的已有知识和经验，依赖棉花生产中棉花自身的生长信息反馈，对棉花生产的日常管理和出现的具体问题，进行实时实地的在线式管理决策[4]。 黄淮海地区棉花生产管理系统COTMAS由以下几部分组成：图形用户界面GUI(Graphic User Interface)、棉田管理专家系统CMES(Cotton crop Management Expert System)、棉花模拟模型GOSSYM和数据库组成。图1显示了棉花生产管理决策系统的基本结构和几个组成部分之间的关系。 2 系统的组成 2.1 图形用户界面GUI 图形用户界面(GUI,Graphical User Interface)是用户与COTMAS系统打交道的接口，用户通过它可以把系统需要的信息输入数据库和操纵各种分析决策功能，也可以把数据库中的信息提取出来。 COTMAS的GUI是一个WINDOWS对话框，其中包含12个代表不同功能的位图图标，用户只要在图标上点按鼠标左键，就可以执行系统提供的功能，使用方便。各功能项的对话框也是由不同的按扭和其它控制组成的，与WINDOWS环境是协调一致的，只要用户会操作WINDOWS系统，就会操作COTMAS系统。 2.2 棉田管理专家系统CMES 在棉花播种出苗之后，棉农即开始对棉田进行动态管理，某项管理措施的使用与否及使用时间成为棉田管理的中心议题，在大面积的棉田管理中，需要专家的指导才能取得良好的社会、经济和生态效益。在棉花生产管理中的决策，主要是根据棉花当时的长势和长相，即旺弱，提出近期的管理措施，如施肥、灌水、喷缩节安等。 采用面向对象程序设计方法中的对象来表示棉田管理的实体单位。将棉田管理中的知识规则化，用程序表达出来，编写到作物管理对象的方法中，在进行决策时，只要通过消息传递，调用决策方法，进行推理，在规则的引导下，经过多次运行GOSSYM模型，分析模拟结果，确定使用农艺措施的时期和用量，向用户推荐管理决策方案。 棉田管理专家系统(CMES, Cotton crop Management Expert System)实际上是对棉花田间管理提供定性和定量决策的专家系统，它目前由氮肥管理、水管理和植物生长调节剂3个子专家系统组成。在CMES中知识以对象表示，知识与处理知识的方法相互依存。 2.3 [...]
