[1]张金晖,王凯,胡静斐,等.人工生态系统内植物群落竞争演替的时空模式与品种筛选[J].江苏农业学报,2017,(04):815-821.[doi:doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2017.04.014]
　ZHANG Jin-hui,WANG Kai,HU Jing-fei,et al.Spatial-temporal patterns of plant community succession in artificial ecosystem and species screening[J].,2017,(04):815-821.[doi:doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2017.04.014]
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人工生态系统内植物群落竞争演替的时空模式与品种筛选()
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江苏农业学报[ISSN:1006-6977/CN:61-1281/TN]

卷:
期数:
2017年04期
页码:
815-821
栏目:
耕作栽培·资源环境
出版日期:
2017-08-30

文章信息/Info

Title:
Spatial-temporal patterns of plant community succession in artificial ecosystem and species screening
作者:
张金晖; 王凯; 胡静斐; 胡大伟
(北京航空航天大学生物与医学工程学院，北京100191)
Author(s):
ZHANG Jin-hui; WANG Kai; HU Jing-fei; HU Da-wei
（School of Biological Science and Medical Engineering，Beihang University，Beijing 100191, China）
关键词:
人工生态系统; 人工群落演替; 元胞自动机; 品种筛选; 数值仿真试验
Keywords:
artificial ecosystem; community succession; cellular automata; plant species screening; digital simulation
分类号:
Q948.15
DOI:
doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2017.04.014
文献标志码:
A
摘要:
人工生态系统的研究理论和方法被广泛应用于地面设施农业和空间探索领域，植物是人工群落的建群种和优势种，决定着人工生态系统的基本结构与功能。目前,人工生态系统中植物物种都是根据特定目的（如品质、产量和株型等）进行筛选的，然而这种筛选方式并没有考虑植物之间的相互关系，构成人工群落的稳定性往往较差。本研究利用元胞自动机理论和技术，在原型试验的基础上，运用数学建模与计算机仿真技术，对人工生态系统中植物群落的竞争演替过程进行模拟。将Lotka-Volterra竞争模型离散化作为元胞自动机的更新规则，经过大量的数值仿真试验，得到基本的人工群落演替模式和演化信息熵的变化过程，以及顶级群落的组成结构。本研究结果可为认识人工生态系统中植物群落的演替过程和植物品种的筛选提供理论依据。
Abstract:
The artificial ecosystems are extensively used in ground facility agriculture and space exploration. Plant species like crops and vegetables are major and dominant in artificial community, and fundamentally determines the structures and functions of artificial ecosystems. The key screening criteria for plant species often include specific objectives such as quality, yield and shape, and exclude the relationship between species, resulting in the weak stability of artificial community. This study focused on the digital simulation of plant community succession in artificial ecosystem due to species competition based on the theory and technology of cellular automate (CA) and prototype experiments. By taking discretization of time-continuous Lotka-Volterra competition model as the updating rule of CA, the basic mode of plant community succession, the dynamics of information entropy and the climax community structure were achieved through a great amount of CA simulations and analyses. The results provided a theoretical basis for comprehension of plant community succession and plant species screening in artificial ecosystem.

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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2017-02-13 基金项目：北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室开放基金项目（BUAA-VR-14KF-07） 作者简介：张金晖（1990-），男，甘肃漳县人，硕士研究生，主要从事生态系统的数学建模与仿真研究。（Tel）13121951659；（E-mail）zhangjinhui0707@163.com 通讯作者：胡大伟，（E-mail）dwhu@163.com
更新日期/Last Update: 2017-09-01