随着农业信息技术的快速发展，作物模拟模型及管理专家系统得到了广泛的重视。其中，模拟模型可对作物生长过程及其与环境和技术的关系进行定量描述和动态预测，但难以表达作物栽培理论与技术方面的量化关系及变化模式。而专家系统具有知识综合和推理决策方面的优势，但亟待实现从知识规则到知识模型的提升。同时，随着作物栽培学与新兴学科领域的交叉，作物栽培管理不断向着定量化、科学化的方向迈进。
   因此，国家信息农业工程技术中心借鉴作物模拟模型、专家系统和栽培模式三者的优点，运用系统学方法，以小麦、水稻作物为主要对象，基于作物—环境—技术之间的动态关系，构建了普适性和精确化的作物栽培管理知识模型，可定量设计不同环境条件下的播前栽培方案（产量目标、品种选用、播栽方案、肥水运筹等）和产中调控指标（生长指标动态及养分指标动态等）；进一步将作物管理知识模型与农田空间信息相结合，构建了基于模型和GIS的作物精确管理系统，实现了不同空间尺度下播前栽培方案设计、产中指标动态设计、因苗实时管理调控等功能，并基于单机版、网络版、手机版等应用载体，形成了面向不同用户层的数字化作物精确栽培方案设计技术。
    本技术领域已发表重要学术论文100多篇，出版专著2部；登记国家计算机软件著作权12项；培养博士与硕士研究生26名。技术成果在江苏、安徽、浙江和河南等省份的稻麦生产区进行了试验示范和推广应用，表现为明显的增产增收作用（增产5%和节氮10%以上），提升了作物生产系统的优化设计与管理决策水平，取得了显著的经济社会效益。该技术的核心内容已获得了2008年国家科学技术进步二等奖。

作物栽培方案设计技术部分成果图