基于 WOFOST 模型的柑橘智能种植服务平台构建与应用

【目的】提升重庆市柑橘种植智能化管理水平，探索构建基于WOFOST模型的柑橘智能种植服务平台（CIPSP），用于辅助橘农进行柑橘智能种植和经营管理决策。【方法】以柑橘新品种沃柑为试验材料，以物理服务器等5部分系统级软件为技术支撑，以WOFOST模型为基础构建CIPSP系统模型知识库，应用LH-OAT方法对模型中模型参数进行敏感性分析并确定CIPSP系统模型参数，设计自适应算法引擎对CIPSP系统模型参数进行精度预测和校正。根据需要设计CIPSP系统结构和智能种植功能，并在重庆市长寿区龙河镇河堰村选取3处不同生长年限（2~3a、3~4a、5a以上）沃柑试验田场景的15个测算点，对系统产量预测模拟、土壤墒情/土质及气象实时监测、智能虫情测报等部分功能进行验证应用。【结果】通过分别设计相关参数，构建基于柑橘生长周期WOFOST建模思路的CIPSP系统模型知识库；对CIPSP系统分析后快速确定敏感性较高模型参数I；在实时观测数据基础上对作物生长进行模拟预测比对，引入自适应算法进行了模型修正。将CIPSP系统设计成感知层、边缘层、基础设施层、平台层和操作层等5层相互独立的结构，实现CIPSP系统对柑橘种植过程中产量预测模拟、土壤墒情/土质及气象实时监测、智能虫情测报等功能。初步验证表明，WOFOST模型能较好地模拟预测树龄不大于3a的沃柑植株产量，但随着树龄增长，实测值与预测值偏差逐渐变大；通过实时监测数据信息与作物生长模型相结合，实现对采集分析土壤墒情/土质及气象实时环境数据（土壤肥力、光照度、降雨量等）监测分析应用；应用智能虫情监测系统与遥感技术及高光谱无人机相结合，实现现场/远程对基于机器深度学习的常见病虫害发生进行检测、判别、预警、防控等功能。【结论】构建了基于WOFOST模型的CIPSP系统，并成功应用于沃柑试验田产量预测、种植环境监控和病虫害预警防控，提高了柑橘智能种植管理水平，实现从软件技术、生产管理和信息系统等方面技术创新，但该模型参数和算法仍需优化。