玉米叶面积指数的普适增长模型

建立了1个模拟叶面积指数动态变化的扩充的Logistic模型,利用禹城、沈阳的玉米叶面积指数(LAI)实测资料进行了拟合,结果表明,此模式是模拟叶面积指数随地理位置、品种、播期、密度变化的统一模型,对叶面积指数与积温间关系的分析,综合了不同地理位置、不同品种、不同播期、不同密度的叶面积指数资料,得到1条相对叶面积指数变化曲线,可反映特定区域作物叶面积指数的动态变化,也可用于区域作物产量模拟和遥感估产的研究.     

玉米叶面积指数的普适增长模型

建立了1个模拟叶面积指数动态变化的扩充的Logistic模型,利用禹城、沈阳的玉米叶面积指数(LAI)实测资料进行了拟合,结果表明,此模式是模拟叶面积指数随地理位置、品种、播期、密度变化的统一模型．对叶面积指数与积温间关系的分析,综合了不同地理位置、不同品种、不同播期、不同密度的叶面积指数资料,得到1条相对叶面积指数变化曲线,可反映特定区域作物叶面积指数的动态变化,也可用于区域作物产量模拟和遥感估产的研究。     

东北玉米生长发育动态模拟模型研究

利用相关试验数据和气象资料,通过MATLAB及相关软件求得模型参数,确立东北玉米生长发育动态模拟模型,对玉米生育期、植株累积干物质及产量等进行模拟。经实测值与模拟值对比发现,玉米各生育期之间观测与模拟的平均绝对误差都为2.6 d,植株干物质累积量的平均相对模拟误差为25%,玉米叶面积指数实测值和模拟值吻合较好,R2和RMSE分别为0.975和0.261,模型模拟效果较好,可用于对玉米生长和产量的模拟以及对作物的生长监测和遥感估产。     

春玉米最大叶面积指数的确定方法及其应用

玉米叶面积指数达到最大时光合产物基本停止向营养器官分配,是玉米进入生殖生长阶段的标志.对锦州农田生态系统野外观测站2005-2011年多品种的春玉米大田试验资料分析发现春玉米最大叶面积指数出现于吐丝后2周左右,提出了春玉米叶面积指数达到最大时的积温指标,即播种至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1085.3℃·d和(或)出苗至叶面积指数最大时的≥10℃有效积温为1010.4℃·d.在此基础上,采用修正的Logistic方程构建了春玉米相对叶面积指数动态普适模型.研究结果为准确模拟春玉米叶片生长及光合产物分配提供了依据.     

DSSAT模型对长期保护性耕作与土壤改良措施下玉米生长过程的模拟及验证

在豫西褐土区,应用DSSAT模型研究长期不同保护性耕作与土壤改良措施下夏玉米的生长过程,验证和评估DSSAT模型在豫西褐土区的适用性,为此模型在该区夏玉米上的应用提供依据。采用DSSAT 4.6内嵌的Glue软件,利用河南省农业科学院节水农业禹州试验基地2013年不同措施(常规耕作、深松、秸秆还田、有机肥)处理夏玉米田间试验观测的土壤体积含水率以及夏玉米的叶面积指数、生物量、产量等观测结果,对玉米的遗传特性参数进行率定,并利用2015年不同处理条件下土壤体积含水率以及夏玉米的叶面积指数、生物量、产量等进行验证。结果表明,在模型率定过程中,2013年夏玉米的叶面积、生物量及产量模拟的归一化的相对均方根误差(RRMSE)和绝对相对误差(ARE)均小于16%。在验证过程中,2015年产量实测值与模拟值之间的RRMSE和ARE分别在1.3%~12.6%和0.8%~12.4%;生物量实测值与模拟值的RRMSE和ARE分别为3.0%~7.3%和2.6%~5.3%;叶面积指数实测值与模拟值之间的RRMSE和ARE分别为2.5%~3.3%和3.6%~7.6%。此外,模拟产量与实测产量具有较佳的相关性,模拟值和实测值较一致。综上,DSSAT模型中的CERES-Maize模型能较好地模拟豫西褐土区夏玉米的生长过程、生物量以及产量。     

WOFOST模型在河南省夏玉米主产区的校准与验证

为检验WOFOST模型在河南夏玉米主产区的适用性,通过大田试验数据,对WOFOST进行参数校准,并利用独立数据,对夏玉米叶面积指数、生物量、产量的模拟结果进行验证.结果表明,校准后的WOFOST对叶面积指数、生物量和产量的模拟效果较好.在整个生育期内,叶面积指数模拟值与观测值的归一化均方根误差(NRMSE)为20.7％,茎、叶、籽粒各器官干物质量及地上部生物量模拟值与观测值的NRMSE分别为10.6％、18.3％、21.3％、17.7％,夏玉米收获产量模拟值与观测值的NRMSE为6.1％.校准后的WOFOST可较准确地模拟夏玉米生长动态及生物量积累动态,适用于河南夏玉米主产区夏玉米生长模拟和产量预测.     

不同水氮处理对膜下滴灌烤烟叶面积指数的影响

为了研究不同水氮处理对烤烟叶面积指数的影响,依据烤烟生长习性设计了13种水氮处理方式,并且基于移栽后时间建立了余弦模型、指数模型和线性模型来对烤烟叶面积指数进行动态模拟,利用均方差、相关系数以及作物生长规律对模型进行检测与比较。结果表明:指数模型的模拟值与实测值之间均方差最小,仅为0.0712⁰.1325,相关系数最高,达到0.99140.1325,相关系数最高,达到0.9914⁰.9975,且符合作物生长规律,能够很好地预测烤烟叶面积指数的动态变化过程;不同的水氮处理对烤烟叶面积指数产生显著影响,灌溉量和施氮量大体上与烤烟叶面积指数呈现正相关,但是两者的过多使用会在一定程度上抑制烤烟的生长发育;同时,在相同灌溉量和施氮量条件下,膜下滴灌方式所得的最大叶面积指数比传统沟灌的增大了16.76%,说明膜下滴灌技术对烤烟的生长发育起到了很好的促进作用。     

不同水氮处理对膜下滴灌烤烟叶面积指数的影响

为了研究不同水氮处理对烤烟叶面积指数的影响,依据烤烟生长习性设计了13种水氮处理方式,并且基于移栽后时间建立了余弦模型、指数模型和线性模型来对烤烟叶面积指数进行动态模拟,利用均方差、相关系数以及作物生长规律对模型进行检测与比较。结果表明:指数模型的模拟值与实测值之间均方差最小,仅为0.0712~0.1325,相关系数最高,达到0.9914~0.9975,且符合作物生长规律,能够很好地预测烤烟叶面积指数的动态变化过程;不同的水氮处理对烤烟叶面积指数产生显著影响,灌溉量和施氮量大体上与烤烟叶面积指数呈现正相关,但是两者的过多使用会在一定程度上抑制烤烟的生长发育;同时,在相同灌溉量和施氮量条件下,膜下滴灌方式所得的最大叶面积指数比传统沟灌的增大了16.76%,说明膜下滴灌技术对烤烟的生长发育起到了很好的促进作用。     

玉米群体消光系数的动态变化及其模拟

[目的]研究玉米群体消光系数的动态变化,提高净第一性生产力或产量的准确评估。[方法]基于中国气象局锦州玉米农田生态系统野外观测站2006年玉米生长季（5～9月）的辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,分析玉米群体的消光系数动态变化。[结果]玉米群体生长季消光系数日变化较大,其最大值分别出现在07：00～09：00、15：00～17：00,最小值出现在12：00前后,但变化幅度在抽雄期变小;在较大的时间尺度上（〉5 d）,消光系数（K）与叶面积指数（LAI）呈抛物线关系,决定系数（R2）为0.960 7。当仅考虑消光系数是太阳高度角或叶面积指数的函数时,方程在模拟玉米群体生长季不同时刻的消光系数K值时准确性较差,为此发展了新的消光系数动态模型K=λ（0.784 8-0.001 6θ）（0.154 8 LAI2-0.558 6LAI＋0.654）。[结论]新的消光系数动态模型综合考虑了太阳高度角和玉米生长季叶面积指数对消光系数的影响,模拟效果优于现有的单因子消光系数模型。     

玉米群体消光系数的动态变化及其模拟

[目的]研究玉米群体消光系数的动态变化,提高净第一性生产力或产量的准确评估。[方法]基于中国气象局锦州玉米农田生态系统野外观测站2006年玉米生长季（5～9月）的辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,分析玉米群体的消光系数动态变化。[结果]玉米群体生长季消光系数日变化较大,其最大值分别出现在7：00～9：00、15：00～17：00,最小值在12：00前后,但变化幅度在抽雄期变小;在较大的时间尺度上（〉5d）,消光系数（K）与叶面积指数（LAI）呈抛物线关系,决定系数R2为0.9607。当仅考虑消光系数是太阳高度角或叶面积指数的函数时,方程在模拟玉米群体生长季不同时刻的消光系数K值时准确性较差,为此发展了新的消光系数动态模型K=λ（0.7848-0.0016θ）（0.1548LAI2-0.5586LAI＋0.654）。[结论]新的消光系数动态模型综合考虑了太阳高度角和玉米生长季叶面积指数对消光系数的影响,模拟效果优于现有的单因子消光系数模型。     

麦田土壤水分动态模型

本文通过对冬小麦田间土壤水分动态的连续监测,得到了土壤含水率变化率的相关模型,其相关变量有:平均温度,平均相对湿度、叶面积指数和降雨量(包括浇水)。以土壤含水率16％为影响小麦正常生长的阈值,将该模型耦合到麦田生态系统的整体模型中,能较好地逐日模拟土壤水分动态变化以及土壤水分对小麦生长和产量形成的影响作用。     

麦田土壤水分动态模型

本文通过对冬小麦田间土壤水分动态的连续监测,得到了土壤含水率变化率的相关模型,其相关变量有:平均温度、平均相对湿度、叶面积指数和降雨量(包括浇水)。以土壤含水率16％为影响小麦正常生长的阈值,将该模型耦合到麦田生态系统的整体模型中,能较好地逐日模拟土壤水分动态变化以及土壤水分对小麦生长和产量形成的影响作用。     

粉用马铃薯叶面积指数与气象条件的关系

利用宁夏西吉县的田间试验结果和气象观测资料,对粉用马铃薯宁薯4号叶面积指数在生长期内的动态特征及其与气象因子(积温、累积降水量和累积日照时数)的相关关系进行了研究.结果表明:宁薯4号的马铃薯叶面积指数在全生育期曲线变化呈现生长前期缓慢增长,中期快速增长和后期缓慢下降的“S”形生长曲线.同时,叶面积指数动态变化与气象因子和生长天数都有极显著的相关性,提取主成分F.通过相关分析得到F与叶面积指数之间的相关方程为:LAI=e0.432-772.054/F,得出马铃薯叶面积指数与生长天数及气象因子之间的关系模型.     

基于Richards模型的全膜双垄沟播玉米生态因子资源量分配特点研究

【目的】研究全膜双垄沟播玉米与传统栽培模式(露地垄作)玉米的生长势差异及光、热、水等生态因子资源的分配特征和增产机制,为该技术进一步推广提供科学依据。【方法】以春玉米"临单217"为材料,设全膜覆盖双垄沟播(1.2m宽地膜)、半膜覆盖垄作(0.8m宽地膜)、露地垄作(对照)3种模式,测定不同栽培模式下玉米叶面积指数、产量及其构成等指标,并记录生育期生态因子(生长天数、日照时数、有效积温、降水量),应用Richards生长方程,从动态数学模型的角度,建立不同生态因子与相对叶面积指数及其增长速率、增长速率变化率的模型,研究不同栽培模式下各生态因子资源量分配和作用特征的差异及增产机制。【结果】(1)3种处理相对叶面积指数随生态因子的增长均呈"慢-快-慢"的"S"型Richards模型曲线变化,全膜双垄沟播玉米相对叶面积增长速率及变化率曲线与半膜覆盖垄作和露地垄作玉米(对照)相比有明显差异,叶面积指数进入指数生长阶段和稳定生长阶段的时间明显偏早,最大相对叶面积指数增长速率及其出现的时间都明显高于和早于露地垄作模式(对照),相对叶面积指数增长速率变化幅度大。(2)在玉米LAI的3个生长阶段中,全膜双垄沟播模式的生长天数、日照时数、有效积温和降水量4个生态因子分配率与露地垄作(对照)差异明显,在初始生长阶段和指数生长阶段其生态因子资源量分配率低于露地垄作(对照)10.6%~55.0%,而在稳定生长阶段却高于露地垄作(对照)30.2%~115.0%。(3)覆膜模式(全膜双垄沟播和半膜覆盖垄作)下影响LAI的关键生态因子是日照时数,4个生态因子作用主次顺序为日照时数生长天数有效积温降水量;露地垄作(对照)下4个生态因子作用顺序为有效积温生长天数日照时数降水量。覆膜模式能有效地提高各生态因子间的互作效应。【结论】全膜双垄沟播玉米叶面积指数进入指数生长阶段和稳定生长阶段早,其增长速率变化幅度大,改变了玉米生长过程中的能量分配比例,表现穗粒数、粒叶比和百粒质量增加,明显提高了玉米产量和生态因子资源利用效率。     

吉林西部春玉米的叶面积与有效积温的相关性

为吉林西部玉米生产提供参考,利用2012—2014年在吉林省白城市农试站3年大田分期播种试验资料及相对应气象数据,将出苗后的有效积温利用Logistic标准生物曲线方程进行标准化,建立春玉米相对叶面积指数与其对应的标准化曲线关系模型。结果表明:模型模拟效果较好,2012年和2013年模拟方程相近,未发生阶段性干旱和其他灾害;玉米不同发育期的叶面积指数较小,可能因2014年发生阶段性干旱,但经标准曲线无量纲化后,模拟方程与前2年一致。因此,叶面积指数模拟可采用该方法。     

不同氮素水平下辣椒叶面积指数动态模型

为给辣椒生产中氮素优化管理提供理论依据，选用3个辣椒品种(‘黔辣10号’‘黔椒5号’‘中椒6号’)基于5个氮素水平(N0~N4:0.00、51.75、103.50、155.25和241.50 kg/hm²)小区试验数据，定量分析了不同氮素水平下辣椒叶面积指数与生理发育时间的动态变化，构建了辣椒叶面积指数动态变化模型，并量化了模型参数与氮素水平间定量关系。结果表明:1)辣椒叶面积指数随生理发育时间呈单峰曲线变化，随氮素水平提高先上升后降低。辣椒叶面积指数变化速率随生理发育时间整体呈单峰曲线变化；2)采用分段函数模拟辣椒叶面积指数动态变化，检验结果显示:决定系数R²均在0.95以上，相对根均方差(RRMSE)均<20%，模拟效果较好；3)模型参数PDT_half表征叶面积指数峰值出现的时间顺序，与氮素水平呈线性正相关，其余参数与氮素水平呈二次回归函数关系；4)辣椒最大叶面积指数和平均叶面积指数随氮素水平提高呈先上升后降低趋势。本研究构建的辣椒叶面积指数动态模型预测效果较好，具有更强的生物学意义和一定的实用性，可为辣椒优质高产栽培提供理论基础。     

土壤水分过多对春玉米生长发育影响的模拟模型研究

运用ＰｅｎｎｉｎｇｄｅＶｒｉｅｓ研制的作物生长模型结合田间与水槽水分实验结果,建立了稻田玉米生长动态模拟模型,通过两年的实验验证,表明模型对稻田单作玉米的生育期,地上部茎叶干物质的动态及叶面积的变化的模拟与实际值较为一致,而对套作玉米的模拟测差异较大,     

基于便携式作物生长监测仪的水稻生长指标光谱监测研究

为验证作物生长监测仪无损监测水稻各项长势指标的准确性,并建立基于CGMD302作物生长监测光谱仪的水稻叶面积指数、生物量、氮积累量的监测模型。本研究通过实施5个氮素水平的水稻田间实验,采用甬优538和浙优18 2个水稻品种,利用仪器监测水稻冠层从分蘖期至灌浆期归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI),同步测定水稻叶面积指数、生物量和氮积累量3个农学参数,分析水稻叶面积指数、生物量、氮积累量随移栽后天数的动态变化,分别建立了叶面积指数、生物量、氮积累量与作物生长监测仪所测得光谱参数之间的预测模型。结果发现,水稻叶面积指数、干物重和氮积累量随施氮水平的增加而增大,随移栽后天数的增加逐渐变大。甬优538和浙优18在各个生育时期NDVI、RVI与叶面积指数、生物量、氮积累量的R²值均在0.7以上,具有极显著的相关性。构建的全生育期NDVI、RVI与叶面积指数、生物量和氮积累量呈指数函数关系,R²值均在0.75以上。因此,本研究所采用的作物生长监测仪器可用于准确地获取水稻冠层的NDVI和RVI,实时有效地反映和监测水稻的生长状况。     

不同CO2浓度变化下干旱对冬小麦叶面积指数的影响差异

叶面积指数是作物生长状况的一个重要表征参数,也是研究陆地生态系统的一个重要的参数.当今世界温室气体排放逐年上升,气候变暖趋势明显,对气候变化敏感的农业将受到影响.在全球变化的背景下,采用农业技术转移决策支持系统(DSSAT)系统,通过在黄淮海平原典型站点模拟3种CO2浓度条件下冬小麦在水分充足和水分亏缺2种情境下的生长过程,分析不同CO2浓度下水分亏缺对冬小麦叶面积指数的影响差异.研究发现,CO2浓度升高对叶面积指数增长有促进作用,且在干旱情况下对叶面积指数的正效应比湿润情况下更为明显,在CO2浓度倍增条件下,发生水分亏缺的作物叶面积指数数倍增长.研究结论有助于分析CO2浓度变化对农作物生长过程的影响,为农田水分管理提供依据,又为估算叶面积指数提出了一种模型的方法.     

玉米和大豆LAI高光谱遥感估算模型研究

以ASD Fieldspec光谱仪实测了不同生长季的大田玉米、大豆的冠层高光谱与作物的叶面积指数LAI。采用单变量线性与非线性拟合和逐步回归分析的方式,建立了玉米、大豆LAI高光谱遥感估算模型,并对模型的估算结果进行了初步分析。分析结果表明,绿光波段反射峰区、红光波段以及近红外区的单波段反射率与作物的LAI有较强的相关性,而其他波段的反射率与作物的LAI的相关性相对较弱;以高光谱的窄波段构造的NDVI和RVI与作物的LAI的相关程度高,回归模型的预测水平高;而以多波段逐步回归方式构造的统计模型的预测效果最好。