水稻生长日历模拟模型研究综合报告

作物生长模拟模型是60年代以来作物科学中应用计算机后的一个新的研究领域。我国在70年代末才起步研究。它引入作物生理机理与农艺调控机制,在计算机上实现综合的、动态的数量分析,可预测作物生育进程和产量潜力,制订优化农艺方案和应变决策,以及在作物育种中的理想株型的模拟。作物模拟研究经过二十多年的努力,已从理论研究进入生产应用,它具有广阔前景的潜在价值,已显现在广袤的田野的地平线上。     

大豆阶段发育动态模型的研究与建立

研究了不同大豆类型品种的发育与温、光等主要环境因子的数量关系,在借鉴吸收析因指数形式的小麦发育期动态模拟模型(WDSM)、"水稻钟"模型和DSSAT3等模型思想方法基础上,构建了大豆阶段发育动态模拟模型(SDSM)。经验正不同类型品种平均误差在1-2d内,与传统的积温法相比,其模拟精度有了较大提高。     

在不同环境条件下用玉米生长模型预测优质蛋白玉米品种的物候期

传统农业研究方法的研究结果通常具有地域性，周期长，且投入大，解决这一问题较为理想的方法是利用作物的生长模型预测作物生长发育的过程。一个品种×施氮量的双因素试验在云南省农科院试验站(北纬25°，东经109°，海拔1900m)进行，试验有5个施氮水平分别是100，145，185(N3)，230，和270kg／ha；3个参试种分别为Across8763、PozaRica8763和普通玉米墨白1号。为了用CERES玉米生长模型预测栽培管理措施对不同品种生长发育的影响，在泰国北部清迈大学农学院的多熟种植中心(北纬18°47′，东经99°57′，海拔300m)进行品种×播种期的双因素试验，试验目的是确定品种的遗传参数。参试种为Across8763(QPM),PozaRica8763(QPM)和Suwan1，3个播种期分别是1994年12月20日、1995年1月5日和1995年1月20日。采用模型中遗传参数计算器(GENCAL)计算出这3个品种的遗传参数；在本研究中采用泰国获得的玉米品种的遗传参数对云南试验中两个品种的生长发育过程进行预测，结果表明CERES玉米模型可以较准确地预测不同种生长发育。     

中国暖温带木本植物物候模拟分析

【目的】植物物候能指示自然环境中的气象和水文变化。采用SW模型模拟木本植物的物候期,分析SW模型的有效性和适用性;结合植物生物学特性分析SW模型模拟效果差异产生的原因,为今后物候模型及物候期研究提供基础。【方法】基于沈阳、北京、西安、洛阳等10个站点观测的地面物候数据(叶芽开放期、展叶始期、开花始期和叶变色期)与气象数据,利用模拟退火法对SW模型的参数进行了估计,并对模型进行内部检验及交叉检验,评价模型的准确度及适用性。【结果】研究区域各地近50年的气温呈上升趋势。除洛阳、德州外其余地点春季物候期均为显著提前趋势。其中,泰安的紫薇开花始期提前最为显著,以每10年-4.96 d的速度提前,北京的银杏叶芽开放期提前趋势最不显著,以每10年-0.72 d速度提前。秋季叶变色期表现为推迟,秦皇岛紫薇叶变色期以每10年1.05 d速度推迟,北京地区植物叶变色期以每10年0.12～0.49 d的速度推迟。SW模型对春季物候期模拟效果优于对秋季物候期的模拟,且乔木模拟效果略优于灌木。该模型对加拿大杨展叶始期模拟最为准确,决定系数(R²)为0.958,均方根误差(RMSE)为3....     

水稻生长模型发展及应用研究综述

作物生长模型的研究和应用有利于科研成果的综合集成、作物种植管理决策的现代化和辅助国家决策,是作物研究中的重要工具。我国是世界上最大的水稻生产国,稻谷的产量关系到国家的粮食安全。该研究以水稻模型为例,选取CERES-Rice、ORYZA2000、YIELD、RCSODS水稻模型,讨论了各水稻模型的特点,通过对各模型的比较,论述了它们在实践中的发展和应用情况,展望了水稻生长模型的发展方向。     

小麦物候发育的模拟研究

研究利用物候发育的普适模型ｆｉｊｕ＝ｆｉｊ（ａｊ＾ｉ,ｘｊ＾ｉ（ｋ））,模拟上麦物候发育进程的影响,模拟结果与实测结果十分吻合。并对模型的更进一步作了分析。     

A Process-Based Model for Simulating Phasic Development and Phenology in Rice

A simulation model for phasic and phenological development of rice was developed using the scale of physiological development time, based on the ecophysiological development processes. The interaction of daily thermal effectiveness, photoperiod effectiveness and intrinsic earliness (before heading), and basic filling duration factor (after heading) determined the daily physiological effectiveness, which accumulated to get physiological development time. The Beta and quadratic functions were used to describe daily thermal and photoperiod effectiveness, respectively. Five specific genetic parameters were added to adjust the genotypic differences in rice development so that all different varieties could reach the same physiological development time at a given development stage. The stages of seedling emergence, panicle initiation, heading, and maturity were validated using sowing dates under different ecological environments, with the RMSE of 1.47, 5.10,4.58 and 3.37 days, respectively. The results showed that the model was not only explanatory and systematic but also accurate and applicable.     

油菜生育期模拟模型研究

【目的】以油菜生理生态过程为基础,通过定量分析油菜对温度（包括春化作用）和光周期的反应,构建以生理发育时间为尺度的油菜生育期模拟模型。【方法】每日生理发育时间由每日生理效应累积形成,而每日热效应、春化效应、光周期效应与品种灌浆速率互作共同决定每日生理效应大小。模型通过引入温度敏感性、生理春化时间、光周期敏感性和基本灌浆因子4个参数反应不同油菜品种的遗传差异,从而使得每个油菜品种达到特定生育时期所需生理发育时间恒定。利用不同地点、播期、品种和肥料处理的试验数据对所建模型进行了校正和检验。【结果】播种到抽薹、初花、终花、成熟期的模拟值与预测值RMSE（根均方差）分别为1.37%、1.52%、2.68%和1.12%。【结论】表明模型具有较好机理性和可靠性。     

烟草根系形态发育模拟模型

 在分析烟草根系生长发育规律的基础上,采用作物模拟技术,定量地描述了根系生长与环境之间的动态关系,建立了烟草根系形态发育的数学模型。根据 "根箱法"测定的资料,确定了根系模型的相关参数;通过运行模型,以较少的参数实现了烟草根系数量、长度、根长指数和根长密度等指标的输出,为根系的研究提供了新的手段。利用2003年的试验资料对模型进行检验,结果表明,烟草根系一级、二级侧根根长及其数量、根长密度和根长指数等的模拟值与实测值均呈显著正相关,相关系数分别达0.9540～0.9896,表明模型对烟草根系形态发育动态具有较好的预测效果。     

水稻生育期预测的非线性发育模型

在水稻模拟研究中发育期预测是基础环节。因为它为模拟作物生产力提供时间上的框架。目前对水稻发育过程尚未完全研究清楚,难以用解释性模型来描述。生产上普遍使用的积温法有一定问题,因为它隐含着发育速度与温度呈线性关系。本研究发现:对于调节IR8(籼稻)和藤坂5号(粳稻)播种到开花期间的发育速度,夜温比昼温有更大的效应。这一现象假设是由于发育速度与温度呈非线性关系引起的,因为夜温通常比昼温低。基于这一假设,本研究提出一个解释性能较好的非线性模型来量化水稻发育对温度的反应,并用相乘法则来综合温度和光周期的效应。该模型比线性加性模型和CERES-Rice中的发育模型有更好的预测性能,尽管由于数据观察值本身的异质性,模拟值与观察值还有一定差异。这种异质性来源之一是移栽效应,它在基因型(品种)间的差异似乎较小。为改善模型的预测性能,移栽效应可以作为一个乘子引入模型中以修饰光温效应。     

青海云杉小卷蛾物候预测预报初步研究

青海云杉小卷蛾为云杉小卷蛾属新种,在青海西宁地区主要危害青海云杉,在我国青海西宁发生较为严重。由于小卷蛾虫体过小不易观察,危害隐蔽,监测、防治难度较大,蛹羽化期集中,一旦成虫出现,很快进入盛期,预报有效防治期很难把握,防治效果较差。经过三年观测发现青海云杉小卷蛾的生活史与青海云杉物候期有着密切的依从关系,以青海云杉物候观测为参照,可掌握青海云杉小卷蛾虫害的发生规律和最佳防治时期。     

气象因子对水稻纹枯病的预测模型研究

以6月至8月上中旬的平均气温、降雨量为气象因子,建立了喜德县水稻纹枯病流行程度预测模型.结果表明,喜德县水稻纹枯病发生级别与相关因子6月份降水量、8月上中旬平均气温、7月份降水量、8月上中旬降水量呈正相关且相关性较好,与6月份平均气温、7月份平均气温呈正相关但相关性一般;该模型的平均吻合度达99.274％.     

水稻群体生长指标动态的知识模型研究

 通过定量描述水稻群体基本苗以及主茎与分蘖数、叶面积指数和干物质积累动态与品种类型、生态环境因子和栽培措施之间的动态关系，以基于生理发育时间的积温来计算的发育进程为主线，建立了广适性的水稻适宜群体生长指标的知识模型，可为不同条件下水稻栽培过程中的生长调控与苗情诊断提供定量化的动态指标体系，包括群体主茎与分蘖动态、叶面积指数动态和干物质积累动态等。利用不同生态点的常年逐日气象资料以及不同品种类型对所建知识模型进行了实例分析。结果表明，本模型设计的大田基本苗与实际生产值RMSE平均为5.0，模型设计的群体生长动态指标与已有的高产栽培模式中实测结果平均相关系数达r=0.85**以上，故知识模型对不同条件下的水稻生长指标适宜动态具有较好的预测性。     

水稻植株生长模型的研究

研究了早稻茎数消长和叶龄增长,以及叶面积增长和抽穗率的变化,分析了叶龄与积温,氮肥水平及茎数之间的关系,以及不同类型品种间分蘖力的差异,分别组建了叶龄与积温,茎数的数学模型,不同施氮量与茎数消长的数学模型,以及叶面积增长和始穗率数学模型。结果表明,早稻常规品种的茎数消长主要与叶龄增长的关系密切,同时受品种的分蘖力潜能,总叶片数以及不同施氮量的影响,叶龄增长主要与积温有关,而与施氮量关系不明显。     

中国稻飞虱发生面积与大气环流特征指数的关系

[目的]建立稻飞虱发生面积的预测模型,从大气环流的角度对每年的发生面积进行预测,指导稻飞虱的防治工作。[方法]分析历年的大气环流特征量的资料,选取与中国稻飞虱发生面积显著相关的大气环流因子,采用逐步回归法,建立预测模型。[结果]筛选出了与稻飞虱发生面积呈显著相关的因子,并分别建立了基于当年10月大西洋欧洲环流型W、当年10月太平洋区极涡面积指数、当年8月北美副高强度指数、当年6月大西洋欧洲环流型W、当年2月北美大西洋副高北界、当年10月大西洋欧洲区极涡强度指数和上年11月亚洲区极涡强度指数的白背飞虱发生面积预测模型和基于当年7月东太平洋副高强度指数、上年10月北半球极涡面积指数、上年11月亚洲区极涡强度指数、当年9月北美大西洋副高北界、当年1月北非大西洋北美副高北界、上年9月太阳黑子和当年9月东太平洋副高面积指数的褐飞虱发生面积预测模型。[结论]通过逐步回归法建立的基于大气环流因子的模型拟合效果较好,可用于实际预测。