甜瓜苗期温度与水分驱动生长发育模拟模型的建立与验证

根据甜瓜生物学特点与积温学原理,经过12次温室内试验,建立并验证了温室甜瓜苗期有效积温与基质水分双因子驱动的生长发育模拟模型。结果表明,甜瓜苗期完成出苗期、子叶展平期、两片真叶期、四片真叶期的有效积温为22.3,83.2,110.9和105.2℃,基质相对含水量对幼苗生长发育的影响符合log istic函数式。模型验证结果显示,该模型具有较高的精确性、机理性和实用性。     

甜瓜苗期单叶光合模型建立、参数估算和验证

为了研究单叶叶片光合速率变化规律。将甜瓜幼苗叶片按照有效积温分为膨大期、壮龄期和衰老期3个时期．通过田间与室内试验,对以Monsi—Seaki模型理论为基础的单叶光合模型在叶片不同生育期的模型参数进行了估算,并分别分析建立了温度和CO2浓度对光合速率影响参数函数式。结果表明：同一叶片不同生长时期光合速率模型参数不同,温度对净光合速率影响函数式为正弦函数曲线,CO：浓度对净光合速率影响与浓度差戍函数关系。模型验证结果表明,按照叶片不同生长期估算参数建立的光合速率模型及温度与二氧化碳对净光合速率影响的模型可以较准确模拟单叶叶片光合速率,显示模型具有较高的精确性、机理性和实用性。     

温室礼品西瓜生育动态模拟模型

根据生育阶段有效积温恒定的原理和多年的栽培经验，对温室礼品西瓜生长发育阶段进行划分，建立了温室礼品西瓜生育的动态模拟模型，并确定了生育阶段有效积温的参数，可系统地预测礼品西瓜生长发育阶段，包括播种期、幼苗期、伸蔓期、开花坐瓜期、果实生长盛期和果实成熟期。模型检验结果表明，温室礼品西瓜生育动态模拟模型具有较高的精确性、机理性和实用性。     

设施番茄果实生长及产量形成模拟模型

为探明番茄果实生长与温度、光照的关系以及建立番茄产量预测的新方法,该研究对不同播期、品种、氮素水平及茬口的试验数据进行处理,构建了反映果实生长与温度、光照关系的果实横、纵径生长模型,以及果实干物质机理性模型和果实鲜重与横、纵径关系的线性模型,并建立了以上述模型为基础的番茄产量预测模型。运用独立数据对产量模型进行验证,结果显示:在不同氮素水平下,当利用干物质机理性模型模拟番茄产量时,模拟值与实测值的RMSE和ADe都小于30 g(每株);当用果实横径经验性模型模拟番茄产量时,RMSE和ADe都小于35 g(每株);当用果实纵径经验性模型模拟番茄产量时,RMSE和ADe都小于40 g(每株)。表明番茄产量模型均具有较高的预测精度,能够很好地模拟番茄产量,可为设施番茄生产提供理论依据和决策支持,其中利用果实横、纵径的线性关系模型来预测番茄产量,具有参数少、不破坏果实活体、实用性强等特点。     

日光温室黄瓜干物质积累模型研究

为了减少黄瓜干物质积累模型的输入参数,提高模型的实用性,本研究提出了有效光照累积的概念一定时期内高于黄瓜光补偿点的光照度与光照时间乘积的累加值.以有效积温和有效光照累积作为驱动变量,用Eviews软件对日光温室黄瓜干物质的积累进行了回归拟合,得到了黄瓜单株干质量与有效积温、有效光照累积之间的回归方程.结果表明,拟合曲线的决定系数R2值达到0.96,预测误差RMSE(根均方差)值达到8.3.     

基于布谷鸟搜索的地位指数曲线模型参数拟合

针对地位指数曲线模型的实用性和精度程度,以残差平方和为目标函数,应用布谷鸟搜索算法拟合模型参数。通过实例以及与粒子群和免疫算法对比分析,基于布谷鸟搜索算法模型拟合的参数使模型的总体误差更小,精度更高;布谷鸟搜索算法的简单性方便地位指数曲线模型的参数求解,从而提高模型的实用性。     

基于模型和遥感的水稻长势监测研究进展

水稻生长模型是集气候、土壤、品种和栽培措施等因素为一体的对水稻的物候发育、光合生产、器官建成、同化物积累与分配以及产量与品质形成等生理过程及其与环境和技术因子关系综合量化的动态数学模型,具有机理性和预测性。遥感影像的信息波段及其组合可以反射作物生长的空间信息,可实现对水稻进行长势监测和估产,具有及时性和广域性。将二者结合用于长势监测不但具有理论研究意义,而且还具有重要的应用价值。在简要概述水稻生长模型和长势遥感监测研究进展的基础上,总结了水稻生长模型和长势遥感监测相结合下水稻长势监测应用的研究进展,并提出一些今后研究设想。     

大麦籽粒蛋白质含量预测模型

 【目的】构建大麦蛋白质含量预测模型,为建立大麦生产管理决策支持系统奠定基础。【方法】通过定量分析不同品种和氮肥处理大麦氮素吸收、积累、分配和转移的变化过程,建立了大麦花前氮素积累及分配和花后氮素吸收转移动态模型。模型利用抽穗期植株临界含氮量来表达氮素最大积累量,引入叶片潜在分配指数和茎鞘潜在分配指数2个品种遗传参数来区别不同品种在器官间的氮素分配差异,采用Richards方程来描述大麦花前氮素积累动态变化;采用指数函数方程来描述叶片氮的转移量随叶面积指数的动态变化以及籽粒从土壤中吸收的氮量随干物重的动态变化;采用非线性函数方程描述茎鞘和穗部的氮浓度随生理发育时间的动态变化。利用独立的观测资料对所构建的模型进行了检验。【结果】利用不同品种、氮肥、播期和种植地域试验数据检验模型,结果表明,大麦籽粒蛋白质含量模拟值与观测值的绝对预测误差为0.04%～1.27%,RMSE为0.20%～0.72%。精度良好。【结论】模型将经验性与机理性有机结合,具有较好的可靠性。     

土壤水动力学模型在SPAC系统中应用研究进展

从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题与不足。并对该领域的研究方向和应用前景进行了展望：建立准确的数值模型来解决实际问题是蒸发蒸腾量模型未来研究的趋势;入渗模型从点至区域的动态扩展,并结合土壤侵蚀、污染物运移等因素的农业倾向性研究为潜在的重要分支方向;根系吸水模型应更多被用于监测土壤水分动态、设计合理的灌溉制度及干旱预警等体系;利用计算机、遥感等技术手段建立农业生态系统物能循环的机理性模型将为模型的实用性和精度提供有力支撑。     

园艺植物果实糖积累的研究进展

 糖的种类与含量对果实风味和品质具有重要影响。本篇综述在两个层次上对高等植物果实糖的积累机理进行了全面综述：（1）糖在果实中的卸载及转化;（2）果实中糖积累过程的调控因子。并重点阐述了糖代谢的关键酶、耗能性无效循环、信号调节等因素在糖积累过程中的调节作用。总结了糖积累的重要因素,结合目前的研究现状,提出了糖代谢研究的主要方向。     

一个光合作用光响应新模型与传统模型的比较

为了解决传统光合作用光响应模型(如直角双曲线和非直角双曲线模型)中光合速率虽沿着渐进曲线响应光照强度的增加,但拟合植物叶片的最大光合速率却远大于实测值,且无法给出光饱和点等问题。在对传统的光合作用光响应模型进行认真分析,发现其关键在于未考虑光呼吸的基础上,提出了一个新的光合作用光响应模型,详细讨论了该模型的主要特性,并与传统直角双曲线和非直角双曲线模型进行比较分析。用这3个模型拟合了不同试验条件下冬小麦光合作用光响应,结果表明:新模型较传统的模型更好地模拟不同温度及CO2浓度条件下冬小麦光合作用光响应,包括低光强条件下和光抑制条件下的光响应问题,且可求得最大光合速率、饱和光照强度、光补偿点和暗呼吸速率等。此外,新模型可以合理地描述植物叶片的光抑制,因此新模型具有普遍性。     

毛竹光响应模型适用性分析

为更好地开展毛竹Phyllostachys pubescens固碳研究,筛选适合毛竹的光响应模型的基础性研究显得十分必要。以3年生毛竹叶片2009年1月－2010年1月光合响应曲线测定资料为基础,利用非直角双曲线模型、直角双曲线模型、二次函数和指数方程4种方法,对毛竹光响应曲线进行拟合。结果表明：非直角双曲线模型与直角双曲线模型拟合的相关度最高,均大于0.95,指数方程次之,二次函数最差;但非直角双曲线模型与直角双曲线模型所求出的最大净光合速率（P_max）和暗呼吸速率（R_d）较实测值高,指数模型的拟合结果准确,但对暗呼吸速率（R_d）的拟合结果比实测值低;二次函数所拟合的光饱和点（P_LS）与暗呼吸速率（R_d）均不正确。建议计算P_LS和P_max时使用指数方程,计算表观光量子效率（Y_AQ）,光补偿点（P_LC）和R_d时使用50 ~ 100 μmol·m^－2·s^－1以下数值进行直线拟合。图1表2参22     

不同穗型水稻群体垂直入射光分布及其对光合作用的影响

依据推导的水稻上三叶截获垂直入射光的模型，并结合叶面光强与光合速率的经验公式对上三叶光合作用理论值进行了分析，结果表明：穗的直立或弯曲是决定垂直入射光在群体内分布及其对应的上三叶总光合作用的关键性状。直立穗型水稻沈农265株形好，具有较高的光合作用理论值，如果将辽粳294的叶型与沈农265的穗型相结合，有可能通过密植提高上三叶光合作用量，达到增产的目的。     

4种经验模型在藏川杨光响应研究中的适用性

采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数函数模型分别对藏川杨（Populus szechuanica Schneid）叶片光响应曲线进行了拟合与比较,探讨了几种模型在藏川杨光响应研究中的适用性.结果表明：不同模型对同一种植物光响应曲线的拟合结果存在差异,采用非直角双曲线模型和直角双曲线模型拟合出的光补偿点（LCP）、最大净光合速率（Pmax）高于实测值,光饱和点（LSP）远低于实测值;函数模型拟合的最大净光合速率较为接近实测值;采用直角双曲线修正模型拟合的藏川杨叶片光响应参数均比较准确.     

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。     

东方百合‘Siberia’光合作用模型的研究

本试验以净光合速率(Pn)为目标函数,通过建立Pn与光照、温度、CO2的函数模型,导出东方百合‘Siberia’在不同CO2浓度下生长所需的最佳温度和最佳光合有效辐射.结果表明,不同CO2浓度下东方百合‘Siberia’光合作用模型均达到了极显著水平(R2值均在0.9左右),利用该模型推测的出东方百合‘Siberia’在不同CO2浓度下的光合作用最佳温度和最佳光合有效辐射无显著差异,且光合作用最佳温度均在22℃左右,最佳光有效辐射均在1452μmol· m-2·s-1左右.     

不同光合光响应模型在雷公藤研究中的应用

应用非直角与直角双曲线模型、二项式回归方法及叶子飘光响应曲线模型拟合了雷公藤幼苗的测量数据.结果表明,雷公藤幼苗光合速率与光强之间存在非线性关系.叶子飘光响应曲线模型的拟合效果最佳,相关系数最大,模拟值与实测值最符合;利用该模型重新拟合出雷公藤幼苗的饱和光强为468.98μmol.m-2.s-1,最大光合速率为21.41μmol.m-2.s-1,这些数据与试验测量值较符合;其内禀量子效率为0.076,表观量子效率为0.069,在光补偿点处的量子效率为0.072.     

5种红树植物光合产量模型研究

以木榄、白骨壤、桐花树、秋茄和海漆为试材,以光合作用对环境因子的响应为主线,建立了叶片水平上的光合产量模型。就光合作用对环境因子(太阳辐射、温度及CO2浓度等)变化的响应特征及合理性进行了分析,使用整个生长季实测的叶片生理数据对所建模型进行了验证,结果表明,模型可以较好的模拟实测红树植物的光合速率,并确定了5种红树植物单叶片光合作用与环境因子之间的数量关系。     

运用神经网络评价水淹和未水淹条件下灰化苔草光合特性的变化

在天鹅洲湿地,原位测定了在水淹及未水淹条件下灰化苔草(Carex cinerascens Kükenth.)的光合特征,利用神经网络对2种条件下灰化苔草的光合特征进行了研究,全面评价了不同条件下灰化苔草光合速率对环境因子响应程度。结果表明:水淹导致灰化苔草光合速率下降。通过神经网络,可以很好地预测灰化苔草光合速率的响应,水淹和未水淹2种条件下,气孔导度(gs),蒸腾速率(E),气温(Ta),叶温(Tl)和外界水分含量(Ha)均表现出极大的差异。