虚拟植物可以通过以下几个步骤实现,植物生长数据的实际测量-建立植物生长模型(依靠作物学知识和数学建模思想)-模型库的管理(模型库管理平台)-模型的可视化的实现,最后在计算机世界中实现虚拟植物。因此,在实现植物的可视化仿真模型中,植物的生长过程计算即植物模型的建立是虚拟植物研究的首要环节。温室作物的生长受多个因素的影响,如温度、光照、湿度、CO2浓度、品种、营养水平等,累积热量单位(∑TU)的计算可以克服传统方法如生长度日(GDD)对超过作物适宜温度以上部分对生长发育的作用难以描述的弊端;根据不同基因型的甜瓜整个生长发育周期的需要的热量是一定的,本研究基于温室甜瓜生长的生物学规律并考虑模型建立的稳定性,以累积热量单位为模型驱动,通过连续测量不同品种和不同有机肥处理下温室甜瓜地上部器官的形态特征,综合研究分析了不同品种和有机肥处理下对温室甜瓜地上部器官生长发育的影响,借助数学建模方法构建了温室甜瓜地上部各器官建成的形态结构模拟模型,并很好的解释和预测了不同基因型甜瓜在不同有机肥处理条件下生长发育的特点,为进一步的温室甜瓜虚拟生长的系统的建立奠定了基础。建立温室甜瓜叶片生长过程的模拟模型,是实现甜瓜叶片虚拟生长的关键。本研究通过连续观测获取不同三个品种和四个不同有机肥处理下温室甜瓜不同叶位叶长、叶宽和叶面积等形态指标,综合分析了甜瓜叶片形态指标随累积热量单位的变化规律,由此构建了温室甜瓜叶片生长过程的动态模拟模型。结果表明:甜瓜叶长、叶宽随累积热量单位(∑TU)的动态伸长规律符合Logistic方程,不同基因型甜瓜品种在不同的有机肥水平下其叶片形态学指标和生长速率均存在显著差异;利用对数方程和二次曲线方程描述了叶片定长后的叶长和叶宽随叶位的动态变化过程;用二元回归方程描述了叶面积随叶长和叶宽伸长的动态变化过程。另外,以叶片氮素模型描述了不同有机肥水平对叶片形态建成过程的定量影响。同时利用独立的甜瓜田间试验资料对所建模型进行了测试和检验,最终模拟结果显示不同∑TU时刻的叶长、叶宽、叶面积的均方根差均值分别为0.54 cm、1.19 cm、0.44 cm2。温室甜瓜节间及叶片夹角模拟模型,是建立甜瓜茎蔓生长形态模型的重要组成部分,也是实现甜瓜生长可视化的重要内容。通过连续观测四个不同水平有机肥处理下三个不同基因型的甜瓜不同节位节间及叶夹角特征进行连续定点定时观测,综合分析了甜瓜节间及叶片夹角几何形态指标在生长发育进程中的变化规律,由此构建了甜瓜节间及叶夹角生长过程的动态模拟模型。结果表明:不同基因型甜瓜在不同的有机肥水平下其节间和叶片夹角差异显著,模型用Logistic方程模拟了甜瓜节间随累积热量单位的动态伸长过程;利用对数方程、二次曲线方程、线性方程三段函数描述了叶片夹角在整个生长发育周期随累积热量单位动态变化特点。最后,以叶片氮素模型描述了不同有机肥水平对节间及叶片夹角形态建成过程的定量影响。最后利用独立的甜瓜田间试验资料对所建模型进行了测试和检验,结果显示不同∑TU时刻的节间、叶片夹角均方根差均值分别为0.21 cm、4.34°。建立温室甜瓜果实生长形态模型是构建温室甜瓜地上部器官形态生长模型的重要内容,也是实现虚拟甜瓜果实生长的重要环节。本研究以温室网纹甜瓜为研究材料,通过非破坏性定点定时获取温室网纹甜瓜果实整个生长周期的果实的纵径、横径生长数据,最后以累积热量单位为驱动,用Logistic方程描述了温室网纹甜瓜横径、纵径动态生长过程,并用独立的果实生长资料对建立的模型进行了检验,结果显示果实横径、纵径根均方差分别为0.263 cm,0.174 cm,表明所建立的模型具有较好的模拟精度。