玉米生育综合动力模拟模式研究Ⅱ.玉米发育子模式

提出的玉米发育子模式,由发育期动态模型、发育动态参数确定模型、叶龄动态模型和器官形成模型四部分组成。模式中考虑了前期的土温、土壤湿度和整个生长季内的气温３个环境因子,可以模拟出玉米出苗速度、发育速度、发育进程、叶龄指数以及各器官的发育特征等。模式还给出了发育动态参数确定方法,并讨论了参数的生物学意义。最后利用４年发育期观测资料确定了３个品种的发育参数,并对模式进行了检验,结果很好。     

玉米生育综合动力模拟模式研究：Ⅰ,土壤水分影响子模式

利用气温，降水量和日照时数３个气象要素，建立了土壤水分动态模型。该模型具有简单，准确，使用因子和参数少等特点，易于在实际工作中应用，还考虑了土壤水分过多或过少对作物生长的不利影响，确定了干旱对玉米生育的影响函数，来评价干旱的胁迫作用，并给出了干旱指标和适宜灌溉量的确定方法。最后利用过去两年的观测资料对模式作了检验，效果很好。     

玉米生育综合动力模拟模式研究Ⅰ.土壤水分影响子模式

利用气温、降水量和日照时数３个气象要素,建立了土壤水分动态模型。该模型具有简单、准确、使用因子和参数少等特点,易于在实际工作中应用。还考虑了土壤水分过多或过少对作物生长的不利影响,确定了干旱对玉米生育的影响函数,来评价干旱的胁迫作用,并给出了干旱指标和适宜灌溉量的确定方法。最后利用过去两年的观测资料对模式作了检验,效果很好。     

春旱背景下春玉米苗情对产量的影响及减产评估模式

为建立基于苗情的玉米春旱指标和春旱减产即时定量评估模式,2010－2011年春季在中国东北玉米主产区开展玉米分期播种-土壤水分控制试验。每年设3个播期和4个水分胁迫处理,用雨棚和人工灌水控制土壤水分,观测土壤湿度、玉米出苗期、保苗率、7叶前后的株高、叶龄、生物量和单产。采用回归方法分析玉米产量对出苗期、保苗率及幼苗长势的响应,建立春旱评估模式。 结果表明,在春旱背景下,玉米产量与出苗期、出苗率、苗期株高、叶龄和生物量相关性显著。出苗期延迟导致产量下降,出苗期每推迟1d,玉米单产下降2.9%;出苗率下降10%,玉米减产9.2%;株高、叶龄和植株干质量每下降10%,玉米单产依次下降13.4%、11.1%和5.5%。用出苗期、保苗率、叶龄和株高等苗情要素建立玉米春旱损失评估模式,可以定量评估（或预测）春旱对玉米产量的影响,模式检验和实际应用表明评估误差在6.5%左右。该研究提供多个评估模式,便于根据不同时间和不同观测要素选择适当的模式开展玉米春旱减产的即时定量评估,为制定减灾对策和开展玉米春旱损失保险业务提供科学依据。     

水稻计算机模拟模型及其应用之一 水稻钟模型——水稻发育动态的计算机模型

本文提出的“水稻钟”模型是一种适合于计算机应用的动态模拟模型。它由水稻生育期模型和叶龄模型组成。生育期模型用来模拟逐日温度和日长对水稻发育的影响,它具有较高的精度和良好的解释能力,其参数可反应不同类型水稻品种的基本营养性、感温性和感光性。叶龄模型则用来模拟逐日温度对叶龄发育的影响,它可以预测不同叶位的出现日。由于叶龄和分蘖、茎、根、穗等形态学器官存在着较好的同伸关系,因此叶龄模型亦可用来模拟器官形成的时间。生育期模型和叶龄模型还可以相衔接,用来估计任意地点和年份的总叶龄。最后作者利用长江流域14个点(1985)和8个点(1986)的试验资料对上述模型进行了检验与评价.     

玉米展开叶增加速率与温度和叶龄的关系

本文根据田间试验和人工气候箱模拟试验的实测数据,分析玉米展开叶增加与温度和叶龄的关系,建立了叶片增加的动态模式。输入逐日平均气温和反映品种特性的参数,计算机就能迅速展示出未来逐日的展开叶片数。检验表明,它的误差比warrington模式要小,尤其是在12片叶以上,优点更明显。     

玉米籽粒冲击破碎特性试验研究

农业物料的冲击破碎特性对运输、排种和粉碎等机械设备的工作参数设定具有重要参考意义。该研究以玉米籽粒为研究对象，设计并搭建了单颗粒物料冲击破碎试验装置，开展了5种不同含水率（10.86%±0.13%，13.87%±0.18%，17.24%±0.08%、20.23%±0.19%和23.46%±0.23%）玉米籽粒的冲击破碎试验，并以籽粒破碎模式、临界速度和破碎程度表征籽粒的破碎特性。试验结果表明，玉米籽粒的破碎模式可分为未破碎、破裂和破碎3种形式，其中破裂形式包括整体破裂和局部破裂；以碎粒中大颗粒质量与玉米籽粒质量间的比值W界定玉米籽粒的破碎模式，并建立了不同含水率玉米籽粒的W值与冲击速度间的回归模型，模型的决定系数均大于0.92，确定了5种不同含水率（含水率由低到高）玉米籽粒的临界破裂速度分别为11.45、15.54、19.84、30.49和34.28 m/s，临界破碎速度分别为19.55、23.75、28.68、42.07和46.79 m/s，表明玉米籽粒的临界破裂速度和破碎速度均随含水率的增加而增加；采用响应曲面法建立了破碎颗粒平均粒径与冲击速度和含水率之间的回归模型，模型的决定系数为0.96，方差分析结果表明冲击速度、含水率及其交互作用对玉米籽粒的破碎程度影响极显著（P<0.01），且破碎程度随冲击速度的提高而增加，随含水率的提高而降低。该研究可为玉米籽粒处理设备的工作参数设定提供参考，并为农业物料颗粒的冲击破碎特性研究提供理论依据和试验方法参考。     

基于玉米冠层原位监测的全生育期叶色建模及其应用

针对田间玉米冠层叶色变化难以定量描述问题,该文利用田问原位冠层监测系统,在摄像机自动曝光模式下连续采集多个玉米品种的冠层图像,揭示了复杂天气条件对图像和玉米冠层颜色的影响.利用概率密度统计分析方法分别计算玉米6个关键生育期的冠层亮度-色度分布,并针对冠层色度具有明确变化趋势且分离度较高的冠层亮度区间,建立了全生育期玉米冠层叶色模型.进而,基于该模型建立了适合不同玉米生育期的冠层图像自动分割方法,将玉米全生育期的冠层图像分割精度提升到82.6％,并揭示了不同品种玉米在叶片发育过程中冠层叶色与叶龄的相关性,利用登海605和农大108的冠层叶色预测出的生育期叶龄均方根误差RMSE (root mean squared error,RMSE)分别为1.14和1.41叶.试验结果表明,该文建立的玉米冠层叶色模型能够较好描述玉米关键生育期的冠层叶色变化规律,对玉米冠层图像分割、生育期估计、玉米品种表型鉴定具有重要意义.     

褐土区冬小麦及夏玉米的最佳灌溉模式

褐土是山东省主要土壤类型之一，拼地面积有２６００余万亩，主要粮食作物是冬小麦与夏玉米，采用的灌溉方式有１５种。对不同灌溉模型下的土壤水分状况用土壤有效水指数进行了研究，计算出各模式影响下的土壤月初有效水含量及土壤供水量。结果表明，在平常降雨年份和干旱年份，所有的灌溉模式的土壤供水在４、５月份不能满足冬小麦需要。多雨年份夏玉米不需灌溉，冬小麦仍需灌溉３次，灌溉定额以２２５毫米为最佳。正常降雨年份，夏     

吉林玉米带春季土壤水分变化对玉米幼苗生长状况的影响

2010年和2011年春季,在吉林省中部玉米主产区开展玉米分期播种和土壤水分胁迫田间试验,每年均设3个播期和4个水分处理,观测播种-7叶期间的土壤水分、灌水量、降水量、气温,以及7叶期后的玉米发育期株高、叶龄和生物量,采用回归分析方法分析土壤水分变化对玉米长势的影响。结果表明,春季土壤持续缺水抑制玉米幼苗茎叶生长,减缓生物量积累。玉米相对叶龄、相对株高和相对干重(均为与对照相比)与播种-7叶期平均土壤湿度间均为显著的二次函数关系,土壤湿度每降低1个百分点,玉米苗期相对叶龄、相对株高和相对干重分别降低5.5、5.6和11.0个百分点。0-20cm土层平均土壤湿度在21.5%~24.0%(或同期土壤有效水量在70~85mm)时最适合玉米幼苗生长;土壤湿度降至18%,则玉米苗相对叶龄、相对株高和相对干重分别从适宜土壤湿度条件下的100%降至80%、85%和70%左右;当土壤湿度处于16%以下时,相对叶龄、相对株高和相对干重分别降至68%、70%和50%以下。研究结果对玉米苗情评价、春旱影响评估及灌溉均具有指导意义。     

玉米生长三维显示模型研究初探

动态显示玉米的生长、发育和产量形成过程,有利栽培管理。本研究主要目的是建立一个基于生长模拟模型的可视化系统,从而反映玉米生长、发育和产量形成的实时动态。有关玉米生长、发育和产量形成的基本算法与品种、环境和生产水平密切相关,其主要来自于现有文献和研究数据。基于生长模型的逐日输出,耦合玉米种子、根、茎、叶和穗等的形态建成和生长规则,从而建立了玉米形态变化的数学模型。通过计算机图形学、Visual C＋＋和OpenGL,本文建立了基于生长模拟模型和三维动画技术的玉米可视化模型系统,其能基本反映玉米生长、发育和产量形成规律,并具有结构简单、界面友好和图像真实等优点。     

基于SwinT-YOLACT的玉米果穗实时实例分割

玉米果穗的表型参数是玉米生长状态的重要表征,生长状况的好坏直接影响玉米产量和质量。为方便无人巡检机器人视觉系统高通量、自动化获取玉米表型参数,该研究基于YOLACT（you only look at coefficients）提出一种高精度-速度平衡的玉米果穗分割模型SwinT-YOLACT。首先使用Swin-Transformer作为模型主干特征提取网络,以提高模型的特征提取能力;然后在特征金字塔网络之前引入有效通道注意力机制,剔除冗余特征信息,以加强对关键特征的融合;最后使用平滑性更好的Mish激活函数替换模型原始激活函数Relu,使模型在保持原有速度的同时进一步提升精度。基于自建玉米果穗数据集训练和测试该模型,试验结果表明,SwinT-YOLACT的掩膜均值平均精度为79.43%,推理速度为35.44帧/s,相较于原始YOLACT和其改进算法YOLACT++,掩膜均值平均精度分别提升了3.51和3.38个百分点;相较于YOLACT、YOLACT++和Mask R-CNN模型,推理速度分别提升了3.39、2.58和28.64帧/s。该模型对玉米果穗有较为优秀的分割效果,适于部署在无人巡检机器人视觉系统上,为玉米生长状态监测提供技术支撑。     

黑龙江省玉米产量预报模式的研究

通过对玉米生长过程的干物质累积曲线进行逐时段的温度和水分订正，建立了黑龙江省玉米气候产量的预测模式，为玉米产量预报提供了科学依据。     

玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米光合特性差异及氮肥调控效应

玉米与大豆或甘薯套作是西南地区玉米种植的两种主要模式,为探讨两种套作模式下玉米光合特性差异及施氮效应,于2008―2010年在四川省2个玉米主栽区,开展了玉米/大豆和玉米/甘薯两种模式的定位试验,对比两种模式下玉米光合特性的差异;在此基础上于2011年采用两因素裂区设计,在两种模式上分别设5个施氮量[0 kg(N)·hm-2(N0)、90 kg(N)·hm-2(N90)、180 kg(N)·hm-2(N180)、270 kg(N)·hm-2(N270)和360 kg(N)·hm-2(N360)],通过分析不同处理玉米叶面积指数、叶绿素相对值、穗位叶叶片含氮量、光合速率和荧光参数动态变化,研究施氮水平对两种模式下玉米光合特性的影响。结果表明:种植模式和施氮量对玉米光合特性具有明显的调节作用。与玉米与甘薯套作相比,玉米与大豆套作显著减缓了玉米灌浆期到成熟期单株叶面积、叶绿素相对值的下降速率,提高了穗位叶片PSⅡ活性及其光化学效率,从而提高了光合速率,成熟期单株生物量较玉米/甘薯模式增加10.49 g。换带轮作后,从抽雄吐丝期开始,玉米光合特性各指标在两模式间差异达显著水平,玉米/大豆模式下玉米单株叶面积、净光合速率、穗位叶片Fv/Fm、ФPSⅡ花后各生育时期平均较玉米/甘薯模式高941 cm2、4.81μmol·m-2·s-1、0.017和0.020;灌浆期到成熟期各指标下降速率玉米/大豆模式较玉米/甘薯模式也明显减缓,成熟期玉米单株生物量玉米/大豆模式较玉米/甘薯模式平均高26.83 g。玉米/大豆模式下以180 kg·hm-2、玉米/甘薯模式下以270 kg·hm-2施氮处理,提高了玉米的单株叶面积、叶绿素荧光动力学参数,有利于玉米灌浆期间光系统Ⅱ反应中心维持较高比例的开放程度,从而提高光合速率,增加生物积累量。过量施氮(270~360 kg·hm-2),叶绿素含量、叶片的Fv/Fm、ФPSⅡ下降,光合速率降低。     

扶禾杆在不对行导入玉米茎秆中的运动仿真

阐述了玉米收获不对行技术的必要性及其发展。根据全幅玉米收获机割台结构，构建了不对行机构的运动学模型；应用ADAMS软件，进行了不同工作参数下机收玉米中分禾和扶禾过程的动态模拟，分析了现有机构的参数对不对行收获时导入玉米植株的影响。仿真分析表明：主动喂入技术在不对行拢禾过程中可防止茎秆被向前推倒；扶禾杆在阻止茎秆侧向倾倒中起着至关重要的作用；喂入链链速与作业速度有较大相关。根据仿真结果对现有机构参数提出了技术改进建议。     

光合作用的数学模式

本文描述了光合作用数学模式的建立,模式考虑了除光合有效辐射之外,植被气体环境中二氧化碳浓度对这一过程的影响,以及叶片的水分饱和程度,其温度和叶龄的影响。     

施氮模式对春玉米养分累积特性的影响

通过田间试验,研究了施氮模式对春玉米养分累积特性的影响.结果表明,施氮明显提高了春玉米干物质和NPK的累积量及累积速度,这种影响均在拔节期以后更明显.随着生育期推进,春玉米干物质及NPK的累积量均增加,但增加幅度不同.干物质及NP累积量的增加幅度在大喇叭口期以前较小,大喇叭口期以后较大;K累积量的增加幅度则正好相反,大...     

玉米地上主要器官形态建成的动态模拟

构建玉米茎秆、叶片和穗等器官的形态建成模型,可为玉米器官建成的定量预测和虚拟玉米生长系统的建立提供理论参考。以‘金山27’、‘先玉335’、‘伟科702’和‘郑单958’等玉米品种为试验材料,构建玉米器官形态建成的动态模拟模型。模型以生理发育时间(PDT)为时间步长,以生理发育日来衡量茎秆、叶片和穗的生长进程与生长次序,以品种遗传参数为基础确定其他模型参数,引入了最小含氮量、最大含氮量和临界含氮量订正氮素的影响。不同品种、不同试验点的检验结果表明,节间长度的模拟误差为0~2.5 cm,RMSE为0.2~0.8 cm;节间粗度的模拟误差为0.001~0.397 cm,RMSE为0.050~0.156 cm;叶片长度的模拟误差为0~2.6 cm,RMSE为0.5~1.1 cm;叶片宽度的模拟误差为0~1.5 cm,RMSE为0.1~0.5 cm;雌穗长度的模拟误差为0.1~1.4 cm,RMSE为0.4~0.7 cm;雌穗粗度的模拟误差为0~0.255 cm,RMSE为0.070~0.141 cm;雄穗长度的模拟误差为0.1~2.1 cm,RMSE为0.5~0.9 cm;雄穗粗度的模拟误差为0.001~0.158 cm,RMSE为0.050~0.066 cm。模型表现出较好的预测性和可靠性。     

设施番茄发育期与叶龄动态模拟模型研究

根据＂发育生理日数恒定＂原理构建设施番茄发育期与叶龄的动态模拟模型,利用2009年和2010年南京两个试验点的设施番茄品种（系）与播期、茬口试验及气象资料获取模型参数并检验模型。结果显示：所建发育期模型模拟的各发育阶段（出苗-定植、定植-现蕾、现蕾-坐果、坐果-成熟）模拟值与观测值之间的根均方差（RMSE）和平均绝对误差（ADe）分别为2.65d和3d、1.51d和1d、1.18d和1d、1.21d和1d;模拟全发育期时,RMSE值和ADe值分别为3.74d和3d,明显优于有效积温模拟模型的预测精度;利用叶龄动态模型模拟叶龄数时,RMSE值和ADe值都小于0.5片叶。说明本文所建模型可用于预测番茄的发育期和叶龄,并且具有较好适用性和可靠性,可为设施番茄生长模型的研究应用及数字化管理提供依据。     

玉米不同种植模式对田间小气候和产量的影响

为了提高玉米对自然资源利用效率,建立合理的种植模式,从而增加单位面积产量。本试验选用中矮杆紧凑型玉米隆平206,在60000株/hm2种植密度下,采用种行株距(50cm×33.35cm,60cm×27.79cm,70cm×23.84cm,80cm×20.84cm)的种植模式,研究其对玉米田间小气候及产量的影响。结果表明:在行距50cm,株距33.35cm时,群体结构较合理,农田小气候中的光照、温度、湿度、风等资源配合较好,各因素在玉米生长的中后期日平均值分别为8571lx、28.1℃、86.6%、0.1038/ms,所形成的田间小气候有利于隆平206的生长和发育,其光合效率最高,干物质积累量最大,单位面积产量也最高,达到8974.5kg/hm2。