APSIM模型应用与参数优化、批量模拟

APSIM (Agricultural Production Systems sIMulator)模型是世界知名的作物生长模拟模型之一。APSIM模型有Classic和Next Generation两个系列模型，能模拟几十种农作物、牧草和树木的土壤-植物-大气过程，被广泛应用于精细农业、水肥管理、气候变化、粮食安全、土壤碳周转、环境影响、农业可持续性、农业生态等诸多与农业生产和科研有关的领域。APSIM模型内核算法是基于Fortran语言开发的，软件界面是基于C#进行开发，组件式驱动，各个模块可以自由组合。了解和熟悉APSIM模型的关键算法和软件的操作是学习APSIM模型的基础。此外，想要成为一名优秀的作物模型使用者与科研团队不可或缺的人才，除了掌握对作物模型相关知识之外，还要掌握模型的快速模拟和高效数据分析能力。R语言是一门应用场景广泛、简单易学的程序语言，APSIM模型开发了许多R语言辅助包，在APSIM模型的气候、土壤、管理措施等数据准备，自动化模拟，参数优化和结果分析上都发挥着重要的作用。

辅助提高作物模型工作者的APSIM模型使用技术，系统学习如何利用R语言来快速使用APSIM模型。精选大量作物模型应用案例，全程干货，让学员全面熟悉APSIM这一综合型农业生态系统模型，提高学员模型应用能力、数据分析和图表制作技能。如果你是资深模型爱好者，可以进一步熟悉各个模块的相关算法；如果你是该模型入门者，将让你体验一键模拟的乐趣。

一、APSIM模型应用与R语言数据清洗

①作物生长模型的概念

②作物生长模型的发展现状

③APSIM模型的开发历程

④APSIM模型的模块及模拟流程

⑤APSIM模型操作：APSIM的安装、APSIM模型操作界面讲解

⑥R语言编程与数据清洗（数据筛选、合并、切片、重复值、缺失值处理）

二、APSIM气象文件准备与R语言融合应用

APSIM自带的气象数据的准备

①APSIM气象文件.met的介绍

②日照转辐射算法

③APSIM气象文件转化

④APSIM模型陆气交换和能量平衡过程
案例一 使用R语言进行气象文件的生成
案例二 使用R语言将气象共享网数据/NC等数据批量生产APSIM气象文件
案例三使用R语言批量修改气象文件及调用APSIM文件

三、APSIM模型的物候发育和光合生产模块

APSIM物候发育和光合生产

①APSIM模型的生育期尺度

②APSIM模型的积温计算

③APSIM模型的生育期算法

④APSIM模型的生育期影响因子及算法

⑤APSIM模型光合生产算法
案例一使用APSIM classic 和NG版本模拟生育期和生物量

四、APSIM物质分配与产量模拟

APSIM模型的物质分配算法

APSIM模型产量模拟模块

①APSIM模型的穗粒数模拟

②APSIM模型的产量模拟

③APSIM模型的产量相关参数
案例一 作物潜在生物量和潜在产量的模拟
案例二不同品种参数下作物产量的模拟

五、APSIM土壤水平衡模块

APSIM模型的土壤水分平衡算法

①土壤水蒸散和植物蒸腾算法

②土壤水径流和排水算法

③土壤水力参数的测试
案例一 APSIM模型输入参数和土壤文件的制备
案例二 APSIM模型土壤参数在数据缺失情况下的近似估算
案例三 使用R语言批量修改APSIM模型土壤参数
案例四APSIM模型模拟土壤水分动态

六、APSIM土壤碳、氮平衡模块

APSIM模型土壤养分动态过程模拟及温室气体排放的模拟

①氮素的矿化和固定过程

②氮素的硝化作用与反硝化作用

③土壤N2O的模拟
案例一 APSIM模型N2O排放模拟
案例二APSIM模型模拟土壤No3和NH4的动态变化

七、APSIM土壤碳、氮平衡模块

APSIM模型土壤碳库模型及土壤有机碳SOC的模拟

①土壤碳库模型的发展历程

②土壤碳的周转模型

③土壤有机碳的模拟
案例一 APSIM模型土壤碳库模型参数率定
案例二APSIM模型模拟秸秆还田对土壤碳库变化的影响

八、APSIM农田管理模块与情景模拟

APSIM模型的农田管理措施的准备

①APSIM模型播期和播种密度设置

②APSIM模型施肥设置（化肥+有机肥）

③APSIM模型的灌溉设置

④APSIM模型秸秆还田设置

⑤APSIM模型多年模拟和轮作模拟
案例一 APSIM模型模拟气候变化对作物生长的影响
案例二 APSIM模型模拟多年轮作下土壤有机碳和温室气体排放的影响
案例三 APSIM模型模拟作物单做、连作和轮作
案例四 APSIM模型模拟玉米大豆复合种植（间作）
案例五使用R语言对APSIM管理文件进行批量修改及批量运行

九、APSIM模型Next Generation（NG）版本

APSIM模型Next Generation（NG）版本异同

①APSIM模型NG版本与Classic版本的区别

②APSIM模型NG版本Clock模块、气象土壤模块、Factors模型、品种模块

③APSIM模型NG版本管理模型设置
案例一 APSIM模型NG版本设置多种管理情景组合
案例二APSIM模型NG版本复现Classic版本的案例

十、APSIM模型参数优化和结果分析与模型评价

APSIM模型的参数优化

①APSIM模型的主要遗传参数

②APSIM模型的参数优化方法
案例一 使用频率派和贝叶斯派（MCMC）等多种方法对APSIM模型Classic和NG版本进行参数优化
案例二 使用R语言批量读取模拟结果以及对APSIM模型进行评价
案例三使用R语言对模拟结果进行可视化（模拟结果的动态图和1：1图等）

十一、APSIM模型源代码解析

APSIM模型源代码解析

①APSIM模型源代码的结构解析

②APSIM模型源代码编译
案例一 更改APSIM模型源代码参数进行编译
案例二运用编译源代码后的模型进行模拟