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应用细胞自动机(CA)模型研究植物种群在可控制系统中的扩散机制:一年生杂草作为一个应用实例(英文)

王季槐  M.J.Kropff  B.  Lammert  S.  Christensen  P.K.Hansen  
【摘要】:本文应用细胞自动机模型对植物种群扩散过程的机制进行了探讨。该项研究有助于对杂草进行有效的控制。一个具有25个邻域细胞的可控细胞自动机在本文中被建立。此CA模型包含杂草种子的扩散作为植物种群扩散的一个关键过程,其由高斯分布模型所描述。通过模型分析和模拟一个假设被验证,(该假设为:种群的初始配置将影响一年生植物(杂草)种群的动态和控制策略)。本文用数学模式对在生态学和杂草控制中的三个重要概念——斑块、格局、配置——给出了精确定义。模拟结果表明本CA模型能较好地表现生态学中的两个众所周知的现象:生物的聚集效应和边缘效应。并且指出聚集在一起的一年生植物(杂草)越多就需要越大的控制力才能限制它们扩散;生长于农田边缘的杂草更容易被控制。这些结果说明生物的聚集效应受斑块的大小、斑块的密度以及种子的扩散分布函数的影响。本文用数学模型对广义斑块和真斑块进行了区分,这样的区分对杂草的按块控制是非常有用的。基于我们的研究,一个新的假设被提出:在一个实际可控的作物——杂草系统中平均率是成立的,因此现在丹麦实行的按块控制算法能够被简化,即如果要控制一个杂草的真斑块只需要按照它的平均密度进行控制,而勿需知道每个细胞的杂草密度,这样可大大提高控制效益。

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