作物生长模型与决策支持系统的研究与应用对于农业生产的信息化和数字化具有重要的理论与实践意义。通过数十年的研究与开发，目前已经有数以百计的作物生长模拟模型应用于农业生产管理，但是它们的开发尚无统一的方法和标准，各种模型对作物生理生态过程的量化描述繁简不一，参数取值差别较大。本研究借鉴国际上先进的作物生长模型构建理论和本实验室形成的作物模拟方法体系与基本框架，运用系统分析原理和数学建模技术，创建了作物生长模拟模型的通用算法框架，并以此为核心，结合气象生成模型、品种参数生成模型及策略分析评价模型，应用面向对象的程序设计与软构件技术，研制了基于构件化生长模型的作物管理决策支持系统，从而实现了农作模拟预测、决策支持和人机交互技术的有机耦合。根据作物的不同类型，对国内外作物生长模拟模型进行系统分类，再以作物的一般生理生态规律为基础，将作物生长模型划分成五大组成模块，通过系统地分析、综合，提炼作物生长模拟通用算法框架，涵盖了作物阶段发育和物候期、光合作用、呼吸作用、干物质积累和分配、叶面积指数、产量形成等主要的生长动态过程，并采用参数化建立了不同作物的生长模拟模型通用算法。采用1996年在南京进行的小麦播期试验和2004年在南京进行的水稻氮肥处理试验资料对通用模型算法进行了检验，结果显示采用通用算法框架建立作物生长模型不仅能可靠地预测不同品种和肥水条件下的作物生长动态，而且综合实现了多种作物的模拟预测功能。这种通用算法使不同的作物采用了相似的模拟方法和统一的参数设置，便于模型的不断完善与扩充，并能提高代码的复用率，加强系统的模块化和可靠性，统一不同作物模型接口的规范，增加软件生产率，降低开发代价。通用算法的建立为发展作物生长模拟模型开发平台提供了一定的技术支持，并为通用性、综合性数字化作物管理决策支持系统的构建奠定了基础。以作物生长模拟模型通用算法为主线，结合气象生成模型、品种参数生成模型，采用面向对象的程序设计和软构件技术，构建了符合COM标准的生长模型组件及基于模型组件集成的综合性作物生长模拟系统，系统包括发育进程、光合生产、物质分配、器官建成、产量形成、养分平衡、水分平衡等模块，可以预测不同生态环境、品种类型和生产条件下作物生长发育和产量形成过程及其与水分和养分的动态关系。系统以C#为开发语言，MS-Access 2003设计数据库，Windows为界面，通过下拉菜单、工具条、图标、图形和表格等方式和用户进行交互，实现了系统功能与用户界面的较好统一。在此基础上进一步运用决策支持技术，基于COM标准的作物生长模拟模型组件，建立了基于构件化生长模拟的作物管理决策支持系统。系统由模型库、数据库、模型字典、人机接口和用户界面五部分组成，具有农作信息管理、动态模拟、方案评估、因苗预测、时空分析及系统维护等功能，具有系统性、动态性、预测性和决策性。基于水稻和小麦作物的实例分析显示，本系统采用作物生长模拟模型通用算法框架，不仅能可靠地预测不同品种和肥水条件下的作物生长动态，而且综合实现了多种作物的模拟预测与管理决策等功能，可为发展通用的作物管理决策支持系统奠定基础。