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Virtual Crops - Architektur- und prozessorientierte Modellierung und Visualisierung von Kulturpflanzenbeständen / FOR 472

Virtual Crops – Architectural and Process-Oriented Modelling and Visualisation of Crop Stands

15.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Mit dem Virtual-Crop-Modelling-System wird ein integrativer Ansatz vorgelegt, der strukturgebende Modelle mit prozessbasierten Modellen auf der Ebene der virtuellen Pflanze sowie des virtuellen Pflanzenbestandes verbinden und es ermöglichen soll, die Wachstums- und Entwicklungsprozesse räumlich dreidimensional im Gesamtkontext pflanzenphysiologischer und biophysikalischer Prozesse zu simulieren, im Computer zu visualisieren und interaktiv zu analysieren. Die Weiterentwicklungen im Bereich der Modellierung unter Einbeziehung von Umweltwirkungen und genetischen Vorgängen beziehen sich insbesondere auf: a) die sachgemäße Simulation der gekoppelten Architektur- und Prozessdynamik in Pflanzenbeständen auf der Basis modular strukturierter, objektorientierter Modelle, b) die Darstellung der morphologischen Entwicklung durch kontextsensitive L-Systeme und verallgemeinerte sensitive Wachstumsgrammatiken in formal-mathematischer und verallgemeinerungsfähiger Form, und c) die Berücksichtigung der Konkurrenzdynamik im Bestand. Damit soll ein neuartiges Forschungsinstrument erarbeitet werden, das in ganzheitlicher Sicht zur Aufklärung der Beziehungen zwischen Genom, Struktur und Funktion sowie der Interaktionen zwischen umweltsensitiven, dynamisch interagierenden Pflanzen bzw. Pflanzenorganen, anderen Organismen und der Umwelt eingesetzt werden kann.

The scientific goals of the network are the spatial three-dimensional modelling, simulation and visualisation of the processes of growth and development of crop plants and stands (Virtual Crops). To this aim, submodels of plant structure and of plant processes will be coupled at the level of virtual crop stands. The results will be presented as a coordinated system of data banks, model modules, and simulation and informatic tools which represent a standardised, open and expandable modular system: the Virtual Crop Modelling System (VCMS). The approach involves the modelling of a crop stand as a population of environmentally sensitive, dynamically interacting plant organs and plants in the 3-dimensional space, i.e. the simulation of crop stands as ’Virtual Crops’. Thus, plant stands of different architecture and their process behaviour can be generated and visualized in a highly detailed manner. ’Virtual Crops’ are particularly well suited to model the interactions between physiological processes and morphological structures. The programm focusses on the development of a new scientific tool, which may be used for an holistic analysis of the relations between genome, structure and function as well as of the interactions between environmental sensitive, dynamically interacting plants, respectively, plant organs, and of the interctions between other organisms and the environment.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Wulf Diepenbrock
Institut für Acker- und Pflanzenbau der Universität Halle-Wittenberg
Ludwig-Wucherer-Straße 2 · 06108 Halle
Tel.: (0345) 55-22600 · Fax.: (0345) 5522119
E-Mail: diepenbrock@landw.uni-halle.de

Further Information: 141.48.85.1/vc.default.htm