植物功能—结构模型通过对植物个体的器官产生、光合生产、光合产物分配以及形态的模拟，实现对植株形态结构建成的模拟。植物功能—结构模型对深入研究植物的生长规律，对农业管理措施的优化等方面具有重要意义。 GREENLAB模型是基于并行模拟机制开发的一个植物功能—结构通用模型，本文依据其原理，开发了针对玉米的专用模型GREENLAB-Maize。依据田间原位对植株进行三维数字化测定所获取的数据，建立了能精确描述器官形态的器官库，提取了器官的空间伸展规律。并采用多年、多点的田间试验数据对该模型参数的稳定性和模拟的有效性进行了系统评估。主要内容如下： (1)采用了多时段反求方法，将不同生长时段玉米植株器官生物量、形态数据同时作为目标来反求隐含参数，并与以某个时段植株的测定值为目标文件的单时段反求方法进行了比较。结果表明，多时段反求较单时段反求明显地减小了模型隐含参数值的变异性。 (2)对模型隐含参数的年际、种植密度、生长阶段、取样个体间的稳定性进行检验，结果表明，隐含参数值的年际差异性、生长阶段差异性、植株个体间差异性均不显著。随种植密度的改变，描述植株光合生产的参数r<,1>、r<,2>和节间库强参数P<,e>的值差异性显著，但其他参数差异性不显著。 (3)鉴于植株生物量和形态的测定较费时费力，探讨了简化测定的方法。分析结果表明，在只测定玉米3个生长时段(第8、18和33个GC)，且对前2个时段仅测定3个节元的情况下，所反求的参数值也能较好的描述玉米植株的生长特征。 (4)为评估该模型对玉米植株生长模拟的可靠性，依据上述简化方法采用2000年的试验数据提取了模型的参数值，并依据相应的气象数据，对2001-2005各年份的玉米植株的生长进行了模拟，结果表明模拟值与测定值有较好的一致性。由于该模型部分隐含参数的值随种植密度而变化，因而在模拟不同密度的植株生长时，通过插值计算了这些参数的值。 (5)依据对不同生长时段的玉米植株各器官形态的三维数字化测定数据，建立了归一化的器官形态库。采用对方向数据的统计分析方法，基于由玉米叶片中脉空间坐标计算的各叶片方位角，分析了玉米植株叶片方位角的分布规律和随时间的动态变化。GREENI.AB-Maize 模型通过调用所建立的器官形态库和叶片方位角分布规律，能精确地模拟出玉米植株个体和群体的空间结构。 (6)鉴于目前植物冠层光分布模型模拟耗时长的问题，构建了基于虚拟相机模拟器官尺度的植物冠层直射光分布的快速计算模型，并与投影深度排序模型进行了比较。结果表明，2个模型的模拟值具有很好的一致性，但本模型明显的计算耗时少。从而为逐日逐时段的模拟植物冠层器官尺度的直射光分布提供了一种可行的方法。 本文所建立的GREENLAB-Maize模型已能较好地模拟不同气象条件下的玉米植株生物量和形态的生长动态，通过进一步改进，该模型可成为作物生长机理研究的重要工具，并能为超高产玉米株型的数字化设计和玉米栽培措施优化等提供有力支持。