以玉米作物为对象,基于作物生理、生态学理论、实验数据,利用系统分析原理和数学建模技术,研究玉米栽培管理的知识表示体系。把玉米生产视为一个由作物、环境、技术、经济等要素构成的整体系统,综合运用计算机仿真、软件理论及数字化技术,研究玉米产量目标、水分需求等产中信息获取、处理、管理和利用的关键技术,从而对玉米生长过程的相关信息流实现数字化表达,使玉米生长过程中的水分需求、产量信息从定性理解到定量分析、概念模式到数字模型、专家经验到优化决策,为实现定时、定量、定位的数字化和精确化农作信息管理与决策支持提供基础依据。分析了玉米生产中光能生产力、温度、水分、养分供应、栽培管理水平等生理生态过程与环境之间的数量关系,建立了玉米产量目标模型;分析了田间潜在水分蒸发量、有效降雨量等因素的变化及趋势,建立了玉米产中水分需求动态模型。研究了模型的解法,用变量描述系统状态,用数学方程定量表示各变量之间的相互联系,把概念模型转化为问题求解的定量数学模型。设计开发了基于B/S结构的模拟软件,实现了玉米产量及水分需求的计算机模拟及玉米生产方案、管理调控指标的数字化设计。对模型的优化,采用浮点数编码代替二进制编码,引入了分种群的竞争模式,采用基于种群分类的适应值自适应调整的进化算法,将性质相近的个体作为一个种群,初期进化搜索仅限种群内部,使个体进化不受其他种群的影响,每个种群均具有产生优秀个体的机会;进化计算几代后,进行所有种群个体的相互竞争和进化,促使较差个体在种群竞争中逐渐消亡,充分保持群体的多样性,有效地克服了过早收敛和局限于局部最优解的问题。对所用的进化算子进行了详细的描述,鉴于变异操作在浮点数编码算法中的重要性,本文采用自适应调整变异算子,根据个体的适应值调整变异的步伐,使较好的个体在较小的局部区域内小步伐地变异搜索,增加局部寻优的精细度,较差的个体则加大变异幅度,使之尽快跳出较差的区域,进入较有希望的区域。