植物根系表型信息获取技术研究进展

人口数量增长和全球气候变化加剧了粮食安全供给压力,育种学家亟需培育高产、高效作物品种以满足日益增长的粮食消费需求.基于根性状的品种培育改良可有效提高作物水分、养分利用率,但根系表型观测的困难性极大地限制了育种进程.随着自动化控制、成像和传感器以及图像解译技术的发展,高通量根表型信息系统性收集已成为可能.本文综述了一系列适用于室内或田间的非破坏性或破坏性根系二维或三维结构测定技术;系统阐述了主流的根表型参数提取图像分析技术和软件;探讨了基于根表型平台的根性状筛选应用于新品种培育的成功案例,并对高通量根表型平台的进一步研发进行了展望.     

评价全球气候变化对我国玉米生产的可能影响

利用我国玉米带１２个有代表性地点的作物、土壤和天气资料，验证了ＣＥＲＥＳ－Ｍａｉｚｅ在我国的适用性，确定了各地有代表性品种在模型中的遗传参数，还对模型进行了敏感性分析，之后，将ＣＥＲＥＳ－Ｍａｉｚｅ在各地当前气候以及在３中由平衡ＧＣＭｓ生成的气候变化情景下分别运行，通过分析与比较模拟结果，评价了当ＣＯ２倍增时，气候变化国各地玉米产量和灌溉需要量的可能影响，对Ｃ煌直接影响也做了考虑。还应用若干农业气     

气候变化对中国南方水稻生产的阶段性影响及适应性对策

根据GISSGCMTransientBRun的输出结果 ,结合中国南方稻区 15个样点近 4 0年的逐日气候资料 ,生成了每个样点在 2 0 10年、2 0 30年和 2 0 5 0年的气候变化情景 ;利用CERES Rice模型在基准气候 (196 0～ 1997年 )以及上述不同年份的气候变化情景下运行的结果 ,结合中国若干农业气候指标 ,分区评述了未来 10年、30年和 5 0年全球气候变化对不同稻作类型水稻生育期、产量、稻田蒸散量的阶段性影响 ,并分析了中国稻作制度可能发生的演进趋势。最后 ,在模拟试验的基础上 ,提出了若干适应气候变化的农业对策 ,包括调整品种布局、有条件地扩种双季稻、改善灌溉条件及培育和引进新品种等。该研究结果对国家及各级农业行政部门制定中远期农业规划和农业发展战略具有重要的参考价值     

植物可视化研究进展

近40年来，以作物群体阶段发育和干物质积累为对象的作物生长模拟研究得到了长足发展，各种模型及基于模型的作物辅助决策系统在农业生产中也已得到初步应用。但以个体或群体形态结构为研究对象的植株可视化却是近几年才发展起来的，目前已成为作物模拟研究新的领域。可视化研究是植物结构模拟技术和虚拟现实技术在作物生长模拟中的应用。随着信息农业的发展，作物生长过程可视化必将进一步深入。本文简要介绍植物可视化研究的国内外研究进展和今后的发展趋势。     

花期渍害胁迫下冬油菜生长及产量模拟研究

渍害是长江流域油菜生产中的多发性气象灾害,为了定量研究花期渍害影响下油菜生长及产量,预报及防控油菜花期渍害影响,以浙平四号和华油杂16为试验材料,通过分析花期渍害对浙平四号油菜生长及产量的影响规律,提出了油菜地上部单株干重、产量及产量构成渍害影响因子,初步建立了花期渍害影响下油菜地上部单株干重、产量及产量构成模型,渍害干物重影响因子为一元二次方程,渍害产量影响因子则呈对数方程。经利用水分控制盆栽试验资料检验,结果表明华油杂16油菜地上部单株干重及单株产量实测值与模拟值相关系数(r)、绝对误差(da)、绝对误差占实测值比率(dap)以及RMSE值分别为0.949 9、0.89 g/株、4.55%及1.09 g;0.920 1、7.89 g/株、39.02%及8.58 g/株。花期渍害下油菜地上部单株干重模拟精度较高,而单株产量的模拟精度较低,说明花期渍害在盆栽试验条件下的表现与田间试验有明显不同。所建模型可与本项目组先期研制的油菜生长模型结合,在进一步检验并获得区域和地点尺度天气预报、模型参数后可用于花期渍害发生时油菜生长及产量预报。     

气候变化对福建省水稻生产的阶段性影响

将福建省划分为3个水稻种植区,选取19个样点,采用近5年(2000-2004年)中逢单年份的产量进行CERES-Rice模型参数的调试,逢双年份的产量用于检验模型在研究区域的适用性;利用GISS GCM Transient Run的输出值生成了每个样点2030年及2050年的气候变化情景;在各情景文件下运行CERES-Rice模型,并将模拟结果与当前气候情景(BASE情景)下的模拟值进行比较,再结合蒸散比(β)、产量波动系数(F)等指标,定量评价了未来气候渐变过程对福建省水稻生产的影响;在此基础上提出了适应气候渐变的若干可能对策.结果表明:在未来气候变化过程中,研究区域水稻生长季的土壤水分条件将变得不如目前湿润;研究区域早稻及单季稻生育期都将不同程度的缩短,后季稻2050年情景下有所延长;闽东南及闽西北双季稻区产量在未来两种气候情景下均表现为减产,且减产幅度随温度升高而加大.闽西北山地气候的单季稻区表现为增产;当前闽东南水稻的稳产性最差,闽西北双季稻区的稳产性较好.未来气候变化中水稻稳产性将变差;未来两种气候情景下福建省水稻总产将随着温度的升高而减少.     

气候变化对江苏省水稻主要虫害影响初探

利用全球气候渐变模型Transient B在江苏省2010年、2030年和2050年的输出值,结合南京等6个样点近40年(1955～1994年)的逐日气候资料(BASELINE),生成各地未来不同时段的气候渐变情景；针对江苏省水稻生产上常见的纵卷叶螟和稻飞虱,选用自主研制的水稻栽培模拟优化决策系统(RCSODS)分别在上述气候渐变情景和BASELINE下运行,并将2个模拟结果进行比较,再结合有关害虫发生的气候指标,评价了未来50年纵卷叶螟和稻飞虱在江苏省主要稻区蔓延和加剧的趋势。     

拔节抽穗期不同时长干旱胁迫对水稻冠层光谱特征的影响

基于水稻干旱胁迫试验,采用ASD（Field Spec Pro FR2500）光谱辐射仪测定水稻拔节期和抽穗期不同时间尺度（10d、20d）干旱处理与对照（正常处理）的冠层光谱反射率,对干旱胁迫下水稻冠层光谱变化规律、植被指数、水分指数、导数光谱特征进行分析.结果表明：水稻拔节期和抽穗期干旱胁迫后冠层光谱反射率与对照（CK）相比,可见光、近红外波段反射率均显著减小,短红外波段反射率显著增加,导数光谱红边位置均向短波方向推移,红边面积和红边斜率均显著减少,复合构建的6种植被指数或水分指数呈下降趋势,四波段水分指数（SRND）、归一化差异红外指数（NDVII）下降幅度最大;与CK相比,拔节期干旱胁迫20d和抽穗期10d的水稻冠层对可见光、近红外波段的反射率极显著降低,对短红外波段反射率极显著升高,在此阶段红边特征参数、植被水分指数减少幅度最低.研究结果可为利用高光谱遥感技术快速无损监测水稻干旱灾害提供技术支持.     

中国作物模型系列的研究与应用

农业模型是“数字农业”的核心技术之一,作物模型是农业模型的重要内容。本文从中国作物模型技术初创、发展、中国作物模型系列的形成以及中国作物模型系列的原理、结构与功能等方面,回顾与分析了中国作物模型系列的研究过程与创新点等,同时列举了其在全国范围的应用情况,在此基础上,提出了进一步完善与发展的思路。