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小麦生长模型对拔节期和孕穗期低温胁迫响应能力的比较 总被引:1,自引:0,他引:1
【目的】作物生长模型是预测和评估气候变化对作物生产力影响的重要量化工具,明确典型作物生长模型对小麦拔节期和孕穗期低温胁迫响应能力的不足,可以为进一步改进低温胁迫对小麦生产力影响的模拟算法提供指导。【方法】本研究将来自4套国际知名小麦生长模型(美国密歇根州立大学的CERES-Wheat、美国华盛顿州立大学的CropSyst、荷兰瓦赫宁根大学的WOFOST和法国国家农业科学研究院的STICS模型)的典型低温胁迫效应算法,与本课题组研发的小麦生长模拟模型Wheat Grow相耦合,利用2012—2013年南京和2013—2015如皋不同品种(扬麦16和徐麦30)、不同温度水平(最低至-6℃)和持续时间(2、4、6 d)的人工气候室低温盆栽试验资料,检验和评价了原WheatGrow模型和耦合后低温胁迫效应算法的WheatGrow模型在拔节期和孕穗期低温胁迫下对小麦叶面积指数动态、茎生物量、地上部总生物量、籽粒产量等指标的预测能力。【结果】拔节—孕穗期低温胁迫明显降低了小麦叶面积指数、地上部生物量积累和籽粒产量,且随低温水平的降低和持续时间的增加降低幅度呈明显升高趋势。比较不同处理时期和品种发现... 相似文献
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【目的】明确白粉病胁迫对小麦光合特性的影响规律,构建白粉病胁迫下小麦光合生产的模拟模型。【方法】以小麦为试验材料,分别于拔节期和孕穗期进行不同接种程度的小麦白粉病试验,明确白粉病对小麦光合特性的影响规律;在此基础上构建小麦白粉病严重度预测模型,量化白粉病对小麦的生理影响;基于单叶净光合速率(Pn)和叶面积指数(LAI),实现小麦白粉病严重度预测模型与作物生长模型(WheatGrow)的耦合。【结果】白粉病胁迫下,小麦单叶Pn和LAI均呈现下降趋势,与对照(CK)相比分别平均下降18.81%和23.41%,且与初始接种程度相比,发病时期对小麦Pn和LAI的影响更为严重;小麦白粉病田间病情发展具有明显的平缓期、指数爆发期和稳定期,总的来说各处理下小麦白粉病流行的时间动态变化特征符合Logistic函数,基于白粉病胁迫对小麦影响的拟合结果,构建小麦白粉病病害胁迫因子,用以反映白粉病对小麦生理指标影响的胁迫效应;基于WheatGrow模型的光合生产子模型,结合小麦白粉病病害胁迫因子,提出模拟白粉病对小麦叶片Pn 相似文献
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作物生长模型(CropGrow)研究进展 总被引:3,自引:0,他引:3
农业信息技术是基于信息技术与农业科学的交叉融合而形成的新兴技术,催生了数字农业和智慧农业的快速发展。作物生长模型作为其核心内容之一,可以动态模拟作物生长发育过程及其与气候因子、土壤特性和管理技术之间的关系,从而有效克服传统农业生产管理研究中较强的时空局限性,为不同条件下的作物生产力预测预警与效应评估等提供量化工具。本文重点介绍笔者团队在作物生长模型的构建与应用方面形成的总体技术方法、最新研究进展及未来发展思考。通过20多年系统深入的探索和实践,本团队以小麦、水稻等作物为主要对象,以"生理机制解析-模型算法构建-生产力动态预测-效应定量评估-模拟平台研发"为主线,综合运用系统分析、动态建模、虚拟现实、情景模拟及决策支持等方法,开展了作物生长模型CropGrow的构建与应用研究。首先,利用系统分析方法与动态建模技术,构建了机理性与预测性兼备的综合性作物生长模型(CropGrow),包括阶段发育与物候期、器官发生与建成、光合生产与物质积累、同化物分配与产量品质形成、养分动态、水分平衡以及作物三维形态建成与虚拟显示等子模型,可数字化、可视化表征不同条件下作物生长发育与生产力形成过程;然后,结合... 相似文献
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通过调查陕北半干旱黄土区不同立地类型下不同混交林中沙棘的各项生长指标,研究不同混交模式对沙棘生长的影响,以期为该地区沙棘人工林的稳定性评价和改良提供依据。结果表明:(1)在阴坡沙棘混交林的林分结构比纯林好,尤其是刺槐沙棘混交林和山杏沙棘混交林,而阳坡沙棘纯林的林分结构较合理;阴坡和阳坡枯立木密度与林分总密度相关性都较强,均随着林分密度的增大而增大。(2)阴坡沙棘新梢生长量的大小顺序为:山杏沙棘混交林、刺槐沙棘混交林、沙棘纯林、油松沙棘混交林,阳坡为油松沙棘混交林最高、沙棘纯林最低;沙棘林的累积生物量在阴坡和阳坡分别以山杏沙棘混交林和刺槐沙棘混交林最大,都以油松沙棘混交林最小,与当年新梢生长量相关性系数分别为0.898、0.585。(3)沙棘林分更新阴坡以沙棘纯林和刺槐沙棘混交林较好,阳坡以刺槐沙棘混交林和山杏沙棘混交林较好,与沙棘林分结构和生长状况的规律不一致。以上研究结果表明:无论在阴坡还是阳坡,沙棘与刺槐混交均有利于沙棘的生长,且更新能力较强,可以做为沙棘纯林的改造目标,促进沙棘群落持续稳定发育。 相似文献
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陕北黄土区微地形土壤水分对降水特征的响应 总被引:4,自引:0,他引:4
利用标准化降水指数分析了吴起县1957—2012年的全年、生长季的降水特征,以及缓坡和陡坡不同微地形土壤水分在2008—2012年生长季的动态变化特征,结果表明:吴起县1957—1986年的降水波动较大,出现极端、严重干旱和湿润年份,但1987年以来则表现为轻微干旱、湿润或正常;生长季标准化降水指数与各点土壤水层厚度变化值呈正相关关系,与塌陷、缓坡的相关程度(R2)低于0.8,与切沟、缓台及浅沟的相关程度介于0.8~0.9之间,与其他各点的相关程度大于0.9;生长季各点土壤水层厚度变化值存在显著差异,且缓坡、塌陷和缓台的值显著高于其他各点。 相似文献
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【目的】建立一种修订区域气候模型所生成数据的方法,为作物模型在未来气候情景下的应用研究提供技术支持。【方法】 选取徐州、淮安、郑州、潍坊、石家庄5个生态点,利用各地点1960—1993年的历史气象数据,对区域气候模型RegCM3所生成的1994—2010年降雨频率、逐日降雨量、太阳辐射、最高气温、最低气温等气象要素进行修订。【结果】与修订前的RegCM3数据相比,修订后的RegCM3月平均降雨量、温度、太阳辐射等气象要素与实际观测数据更加一致;修订后5个生态点1994—2010年的逐月降雨量、温度、太阳辐射等气象要素参数以及逐日降雨量、温度、太阳辐射等数据的概率分布,与实际观测数据更加吻合,尤其是RegCM3生成数据中的极端高温和高频率降水得到了较好的修正,反映降雨频率的连续干旱天数与实测数据也更趋一致。基于修订后RegCM3逐日气象数据在5个生态点的WheatGrow模型模拟产量与实测产量之间的决定系数和标准根均方差分别达0.72和10.5%,比修订前分别增加了0.35、降低8.2%左右。【结论】采用本研究所构建的方法来修订RegCM3生成的未来气象数据,并将修订后的气象数据输入作物模型,可以提高未来情景下作物模型预测的可靠性。 相似文献
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基于WheatGrow和CERES模型的区域小麦生育期预测与评价 总被引:4,自引:1,他引:4
【目的】研究小麦生长模型在区域应用中的关键技术,并利用WheatGrow和CERES-Wheat两套模型模拟区域小麦生育期,以检验和评价模型区域应用方法的有效性。【方法】首先利用薄盘样条法(thin plate spline,TPS)对各站点逐日气象数据进行空间插值,得到研究区域气象要素表面数据;其次利用TPS方法对各站点历史多年小麦播种期进行空间插值,并将插值后的结果进行多年平均得到研究区域播种期表面数据;进一步将Markov Chain Monte Carlo(MCMC)方法与生长模型相结合,利用典型站点历史多年小麦生育期实测数据,估算出典型站点的品种参数,并将其作为各省份的代表性生态型品种参数;最后将生成的气象要素和播种期表面数据以及生态型品种参数等输入到WheatGrow和CERES-Wheat模型中,并以栅格为单元进行研究区域小麦生育期的模拟,进一步结合不同站点历史年份的生育期观测资料,检验和评价模型区域应用方法的有效性,并量化区域生育期模拟结果的不确定性。【结果】两个模型在区域尺度上的生育期预测效果均较好,区域尺度上拔节期、抽穗期、成熟期的预测值和观测值之间的R2分别为0.85、0.87和0.86(WheatGrow),0.87、0.85和0.82(CERES);RMSE分别为9.6、7.2和6.3 d(WheatGrow),9.4、7.8和6.6 d(CERES)。另外,WheatGrow模型对抽穗期和成熟期区域预测的准确度略高于CERES-Wheat,但由品种参数导致的区域模拟结果的不确定性也相对较高。【结论】通过气象数据和小麦播期数据的TPS插值技术结合MCMC方法的品种参数估计技术,将基于机理的生育期模型拓展到区域尺度,较好地预测区域小麦生育期,量化了由品种参数导致模拟结果的不确定性,研究结果可为进一步量化中国小麦主产区的区域生产力提供技术支撑。 相似文献
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【目的】从猪肠道中分离出无毒力基因且无抗生素耐药性的大肠杆菌,并分析其生长性能和遗传进
化规律,以期为开发猪用微生态制剂或口服疫苗奠定基础。【方法】采集广东省 2 个地区养猪场的 11 头和 15 头健
康成年猪的粪便样本。首先,采用培养方法从麦康凯培养基中分离出疑似大肠杆菌的菌株,通过 16S rRNA 序列分
析鉴定其是否为大肠杆菌菌株;然后,采用 PCR 方法验证所选大肠杆菌是否含有 13 种常见的猪致病性大肠杆菌毒
力基因,并以 7 类(14 种)抗生素进行药敏试验;最后,对筛选出的优质大肠杆菌菌株进行生长动力学分析,并
提取其全基因组 DNA,构建全基因组系统进化树。【结果】在 260 株疑似为大肠杆菌菌株中,经 16S rRNA 序列分
析确认后有 206 株属于大肠杆菌。其中,107 株大肠杆菌不含 13 种常见毒力基因,25 株大肠杆菌对 7 类(14 种)
抗生素敏感。在这 25 株菌株中,有 23 株非致病性且无抗生素耐药性大肠杆菌(编号为 2-9、3-2、3-4、5-1、6-1、
6-2、6-9、6-10、8-2、8-9、10-5、B-4、B-6、B-7、B-10、D-10、E-2、E-10、J-1、J-4、K-6、L-6 和 O-9)
的生长性能与大肠杆菌 Nissle1917、MG1655 相似,其他 2 株大肠杆菌(编号为 6-4 和 5-2)的生长速度高于 Nissle
1917 和 MG1655。此外,有 10 株菌株(编号为 E-10、E-2、6-4、6-9、8-2、O-9、3-2、6-2、J-1、K-6)耐酸性
能较好,可能适合长期定殖于猪胃肠道内。基于 SNP 核心基因组系统进化树分析,发现这 25 株菌株中有 9 株菌株(编
号为 3-2、6-10、10-5、6-1、8-9、5-2、L-6、O-9、K-6)在系统进化树开端处属于同一大类群,表明它们极可
能为猪原生大肠杆菌的祖先群。【结论】综合上述大肠杆菌的抗生素敏感性、生长性能和全基因组进化树和胃液环
境耐受性能分析,菌株 O-9 在这 4 个方面均具备优势,该菌株与大肠杆菌 Nissle 1917、MG1655 的生长动力学相似
甚至更优,意味着 O-9 菌株可能是优质的猪肠道原生大肠杆菌,具有极大研究潜力。 相似文献
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利用花生壳替代基质培育番茄穴盘苗的研究 总被引:1,自引:0,他引:1
以常用的草炭、珍珠岩育苗基质为对照,研究了3种花生壳替代基质配方的理化性质、对番茄幼苗生长的影响,从而筛选出可部分替代草炭的基质配方。试验结果表明,配方T1(草炭∶珍珠岩∶花生壳=1∶1∶1)的混合基质,具有容重小、孔隙度大的特点,且其盐浓度、pH值均在番茄幼苗生长的适宜范围内,其培育的番茄穴盘苗的形态指标和生理指标均与对照(草炭∶珍珠岩=2∶1)的无显著差异,而配方T2(草炭∶蛭石∶花生壳=1∶1∶1)、T3(珍珠岩∶花生壳=1∶2)的混合基质的育苗效果不如对照,因此可利用花生壳代替部分草炭培育番茄穴盘壮苗,其中以T1(草炭∶珍珠岩∶花生壳=1∶1∶1)的配方为最优。 相似文献