温室番茄光合生产和干物质积累模型的建立

本文在借鉴国内外温室蔬菜作物光合生产和干物质积累模拟模型的基础上,根据温室番茄的试验数据,确定参数ε和参数PLMX,分别为0.45kgCO2ha-2h-1/(Jm-2s-1)、30kgCO2ha-2h-1,从而建立了温室番茄光合生产和干物质积累模拟模型。建立的模型包括叶面积指数动态模型、光合生产动态模型和干物质积累动态模型。模型利用生长度日对叶面积指数LOG ISTIC方程建立了叶面积指数动态模型LAI=3.6/(1 EXP(13.131731-0.0141×GDD 0.000001×GDD2));应用简便有效的高斯积分法计算冠层每日的总同化量,建立了光合作用模型。该模型既考虑了光合有效辐射的日变化规律,又考虑了太阳高度角的变化对冠层反射率的影响,此外,模型还考虑了温度对呼吸作用的影响。通过不同品种、不同播期下的干物质积累实测值对模型进行检验,结果表明模型有较强的精确性。     

基于PyWOFOST作物模型的东北玉米估产及精度评估

【目的】构建合理的作物估产方案,提高作物估产精度。【方法】本文以基于集合卡尔曼滤波（Ensemble Kalman Filter,EnKF）构建的遥感信息-作物模型结合模型（PyWOFOST）为基础,建立了以LAI为结合点,适用于中国东北地区玉米的同化模拟模型,并使用MODIS LAI数据作为外部同化数据进行同化模拟,重点分析了遥感观测（MODIS LAI）和模型参数（出苗-开花期所需积温,TSUM1）的不确定性（即随机误差）对同化模拟结果的影响。最后,利用PyWOFOST模型实现了区域尺度上的玉米估产。【结果】同化外部观测数据后的玉米模拟产量较未同化外部数据的模拟产量有明显改善,20个未受灾害影响的农气站玉米产量同化前的模拟误差及在TSUM1的不确定性为0、10、20、30℃时的同化后模拟误差分别为14.04%、12.71%、11.91%、10.44%及10.48%;同化后的模拟LAI普遍较同化前的模拟LAI更接近实测LAI,更符合玉米LAI的变化趋势;同化前模拟发育期与实测发育期平均绝对误差为3.4 d,而同化后在TSUM1的不确定性为0、10、20、30℃时模拟发育期与实测发育期的平均误差分别为3.5、4.3、5.0、5.5 d。区域尺度上玉米估产结果表明,58.82%的区域玉米估产误差在15%以内,同化产量和统计产量的确定系数为0.806。【结论】基于集合卡尔曼滤波同化遥感信息进行作物估产是可行的。     

大白菜群体光合作用的研究

研究结果表明,在正常栽培管理条件下大白菜结球初期的群体光合速率(CPn)一般为11.2～14.45μmolCO₂·m² ground·s^-1,同类型的品种之间差异较小。但结球初期叶面积指数(LAI)不同CPn差异显着,LAI在2～9之间单位时间内单位土地面积上的CPn随LAI的增加而增加,而单位时间内单位叶面积上的CPn则随LAI的增加而降低,有利于群体光合作用的适宜LAI约为5.5.晴天CPn日变化基本呈单峰曲线,峰值出现在上午11h左右,水分胁迫使CPn大幅度下降。研究还表明,测定CPn时同化箱的容积要适宜,且以单位时间单位土地面积计算CPn为宜。     

花生光合生产与干物质积累的动态模拟

在综合前人研究成果的基础上,兼顾模型的机理性与实用性平衡,构建了花生光合生产与干物质积累的模拟模型。模型采用高斯积分法有效地计算了冠层每日的总光合量,且充分考虑了环境因子中温度和CO2对光合作用的影响。利用试验资料对模型核实的结果显示,模型可以较好地预测不同生长条件下的生物量积累动态,具有较强的机理性和实用性。     

新疆不同耐密型玉米品种光合性能及产量构成特征的研究

[目的]研究滴灌条件下不同耐密型玉米品种光合性能及产量构成特征,为新疆玉米大面积高产栽培提供理论支持.[方法]在新疆气候生态条件下,选择5个不同耐密型玉米品种,在3个种植密度条件下探讨各处理群体冠层光合性能指标、干物质积累及其产量构成的特征.[结果]耐密型品种中单909叶面积指数(LAI)大小适宜,LAI到达峰值的时间较早,抽雄前与灌浆后LAI变化速率较小;花后光合势的比例、净同化率较高,粒叶比较大,总干物质和生殖器官干物质积累时间较长,高密度下收获株穗数和产量较高;稀植大穗型品种中单808虽然叶面积指数、光合势均较高、植株干物质积累量大,但花后光合势所占比例、净同化率和粒叶比均随密度增加显著降低.在高密度条件下(13.5×104株/hm2),群体收获穗数及穗粒重显著降低,严重制约了产量的进一步提高.[结论]在新疆干旱气候生态条件下,利用膜下滴灌技术,充分利用丰富的光照资源优势,选用冠层光合性能强的耐密型玉米品种,通过增加种植密度,挖掘品种自身的高产潜力,最终实现大面积丰产稳产.     

育秧方式与插秧机具对水稻产量及群体质量的影响

【目的】为了探究育秧方式配合不同插秧机具对机插稻移栽质量、产量及群体质量的影响,为丘陵区机插稻生产奠定理论基础。【方法】以晶两优534为试验材料,采用2因素随机区组试验,2种育秧方式:营养土育秧、稀泥育秧,3种手扶式插秧机具:2行手扶式插秧机、4行手扶式插秧机、6行手扶式插秧机。【结果】育秧方式与插秧机具对机插均匀度、有效穗、每穗粒数、齐穗期干物质重、齐穗期叶面积指数(LAI)、光合势、净同化量、抽穗整齐度存在显著或极显著的影响,且互作效应显著。各生育阶段群体生长率、齐穗期LAI和高效LAI、光合势、净同化量、抽穗整齐度与有效穗、每穗粒数、穗粒数以及产量均呈极显著正相关(0.44*～0.96**)。稀泥育秧与手扶式2行插秧机在机插均匀度、各生育期干物质重、各生育阶段干物质积累量及群体生长率、各生育期LAI、齐穗期高效LAI、光合势、净同化量、抽穗整齐度以及产量均最优;此外,在相同的育秧方式下,手扶式4行插秧机处理在各生育时期干物质量、各生育阶段干物质积累量和群体生长率、群体茎蘖数、各生育期LAI以及高效LAI、光合势、净同化量、抽穗整齐度、产量及其构成因素均高于手扶式6行插秧机处理。【结论】稀泥育秧配合手扶式2行插秧机能提高机插群体均匀度、优化群体质量、提高产量,是本试验的最优处理,可为丘陵区机插稻生产提供理论指导和实践依据。     

西安城区暴雨强度公式编制研究

利用西安观测站1961 ～ 2003年自记纸降雨量观测值转化为逐分钟降雨量的观测资料和2004～2012年逐分钟自动站降雨量观测资料,建立了分钟雨量资料序列,选取5 ～ 180 min的累积雨量资料样本,采用指数分布、耿贝尔分布和皮尔逊-Ⅲ型分布曲线拟合,3种曲线分布拟合效果比较指数分布拟合效果较好;采用最小二乘法和高斯-牛顿法进行计算,经过对比选取指数分布结合高斯-牛顿法计算的结果为西安城区暴雨强度公式计算结果;对计算的结果与历史计算结果进行对比分析,年多个样法的计算结果与2008年计算结果误差相近,新年最大值法暴雨强度公式均方根误差和相对均方根误差稍大.     

丹参叶面积指数与干物质积累模拟模型

引用“辐热积”概念,建立叶面积指数模型和基于光合的干物质积累模型。将叶面积指数模型和高斯积分法相结合,依据丹参的冠层结构特点,建立三层模型。选用光合直角双曲线模型,并考虑温度对最大光合速率的影响,量化丹参的呼吸消耗;去除生长后期气温下降、光照减弱等因素造成丹参地上部分枯萎、干物质减少,使后期模拟更为精确,从而建立基于生理生态过程的丹参光合生产和干物质转化积累动态模拟模型。用均根方差、相对误差及拟合指数对独立的试验2数据进行检验,叶面积指数和干物质模型模拟值和实测值间决定系数R≥0.992,模拟值和实测值间符合度达到极显著水平,回归相对误差均在10%左右,拟合指数均接近于1。     

密植型玉米“中单909”高产群体结构特征

以“中单909”为材料,通过不同种植密度研究了密植型玉米品种实现高产的群体结构特征.结果表明:通过调节群体结构协调穗数与粒重之间的关系,并解决高密度群体穗长减小、行粒数减少的问题,是实现密植型玉米高产的关键.产量与种植密度、各时期叶面积指数(LAI)、光合势(LAD)、干物质积累量(DMA)的关系均呈抛物线型变化规律,产量与开花期冠层内各层次透光率则呈指数曲线变化,干物质积累动态符合逻辑斯蒂方程.密植型玉米品种的高产群体结构特征是:最大叶面积指数(LAImax)、最大光合势(LADmax)分别为7.37、125.24万m2·d/hm2,LAI大于5的持续时间在50 d以上,穗期LAI和花粒期LAI分别为5.9、6.7,收获时的LAI仍能维持在4.2左右、LAD高于125.24万m2·d/hm2时间在40d左右;单株干物质积累量在指数增长期、直线增长期和缓慢增长期分别为45.84、212.05、236.36 g;开花期穗位层次的适宜透光率和地面漏光率分别为16.26％和0.99％左右.     

油菜物质生产与积累的模拟模型

油菜物质生产与积累是由单位绿色叶面积和群体绿叶面积光合作用的结果，单位叶面积的光合作用采用负指数方程描述，群体则采用高斯积分法模拟每日油菜冠层总同化量，扣除呼吸消耗与物质转化损耗形成群体生物量。同时考虑了温度、生理年龄对单位叶面积光合作用的影响以及水分、CO2浓度、氮素丰缺对群体干物质积累的影响。采用不同播期、不同品种、不同密度的试验对模型预测的地上部干物重进行验证，结果表明模拟值与实测结果吻合很好，相对误差小于7％。