WCSODS中小麦生育期模型在淮河流域旱涝胁迫环境下的改进

针对淮河流域小麦生产现状以及旱涝评估技术要求,运用WCSODS(小麦栽培模拟优化决策系统),利用淮河流域4个冬麦区(东北丘陵冬麦区、北部平原冬麦区、中部平原冬麦区和西部及沿淮冬麦区)21个样点的1998～2007年的小麦生育期观测资料及同期气候资料和土壤资料,调试确定了本地化的小麦生育期参数,并以4个冬麦区不同年份和不同品种的大田试验资料对WCSODS的小麦生育期模型进行了验证。模拟值与观测值比较显示,小麦播种～抽穗期、出苗～抽穗期和播种～成熟期3个生育阶段天数的模拟精度较高、预测效果较好,3个发育阶段的标准根均方差(NRMSE)、绝对平均误差(MAE)和一致性系数(IoA)分别为:0.019、2.860、0.999;0.025、3.246、0.999;0.014、2.632、0.999。对WCSODS中小麦出苗期模型进行土壤湿度影响订正与改进,小麦播种至出苗天数亦取得较好的模拟效果。     

基于温度植被干旱指数法的河北省中南部地区的干旱监测

为大范围、实时动态监测河北省中南部地区的干旱状况,利用多年同期MODIS数据地表温度产品MOD11A2和植被指数产品MOD13A2,采用最大值、最小值合成法,合成通用特征空间干、湿边方程,构建基于Ts-EVI的TVDI干旱遥感监测模型,反演2015年3—6月河北省中南部地区干旱的空间分布。利用土壤墒情站10cm、20cm和50cm不同深度的土壤相对湿度验证TVDI模型。结果表明:TVDI与10cm、20cm和50cm不同深度土壤相对湿度的相关系数(R~2)分别为0.233、0.325和0.130,TVDI模型与20cm相关性最高,10cm次之,50cm最低。表明,TVDI模型对表层土壤相对湿度更为敏感。     

三种胡麻生长模型对现蕾期和青果期干旱胁迫响应能力的比较

本研究利用不同胡麻品种、不同干旱程度的大田试验数据，检验、评估3种作物模型干旱胁迫效应算法的精确性，及其在现蕾期、青果期干旱胁迫处理下对胡麻蒸腾速率、气孔导度、叶面积指数及籽粒产量4个指标的模拟预测能力。模拟结果表明，干旱胁迫使胡麻蒸腾速率、气孔导度、叶面积指数和籽粒产量降低。3种作物模型干旱胁迫效应算法可以模拟出胡麻生理生化指标在各干旱处理下的变化趋势，但模拟效果不够理想。3种干旱胁迫效应算法均低估了籽粒产量。综合考虑，WOFOST模型干旱胁迫效应算法对籽粒产量、蒸腾速率的模拟效果最好，APSIM模型干旱胁迫效应算法对气孔导度的模拟效果最好，DSSAT模型干旱胁迫效应算法对叶面积指数的模拟效果最好。     

DNDC模型在曲周试验站的参数灵敏度分析及率定

【目的】基于河北省曲周试验站的试验数据,对DNDC模型的参数进行详尽的灵敏度分析和标定。【方法】采用独立参数扰动法进行参数的灵敏度分析,运用试错法对参数进行标定。【结果】在曲周试验站,标定模拟的土壤剖面体积含水量动态的精度较高,平均归一化均方根误差（NRMSE）为22.41%。对于土壤氧化亚氮释放量的模拟,则呈现出明显的季节变化趋势并有效地捕捉到其峰值所在。模型标定模拟的冬小麦叶面积指数、地上部分生物量和产量的NRMSE分别为27.04%、30.46%和28.10%;标定模拟的夏玉米叶面积指数、地上部分生物量和产量的NRMSE分别为28.49%、25.15%和26.92%。【结论】以上标定模拟的精度就田间实际情况而言,总体是可以接受的。经过详细参数标定后的DNDC模型将为深入探讨不同农田管理措施下,实现作物增产和农业减排双赢局面提供科学有效的途径。     

臭柏的光合速率与生态因子的关联分析

在实验室砾耕栽培条件下,根据在培养液中加入PEG调节溶液渗透势,设置对照区、弱干旱胁迫区、强干旱胁迫区3种处理(培养液渗透势分别为0 0,-0 1,-0 3MPa),测定臭柏的光合速率及其生态因子的日变化和季节变化,分析臭柏的光合速率与气温、叶温、相对湿度、光照强度的关系,结果表明:(1)臭柏的光合速率对生态因子的适应范围随着干旱胁迫程度的不同而变化,干旱胁迫加大了温度胁迫的影响范围,降低了光能利用率;增加大气相对湿度,可以减轻干旱胁迫效应;(2)各个生态因子从大到小对光合速率影响的顺序依次为光照强度、相对湿度、叶温、气温;(3)干旱胁迫处理对光合速率的影响大小依次为强干旱胁迫区、弱干旱胁迫区、对照区,干旱胁迫加剧了臭柏的光合速率对生态因子变化的敏感性     

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.     

基于WOFOST模型的江苏冬小麦生长模拟

WOFOST模型是目前常用的作物模型之一。采用2015—2017年区域气象站点的气象数据、土壤数据、作物数据等,利用OAT方法进行模型参数敏感性分析,结合最小二乘法、"试错法"等,并借鉴前人研究结果,基于不同密度和氮肥处理水平,针对冬小麦发育参数出苗到开花积温(TSUM1)、开花到成熟积温(TSUM2)以及生长参数比叶面积(SLATB)、最大CO_2同化速率(AMAXTB)进行冬小麦参数调整,实现WOFOST模型本地化。结果表明:WOFOST模型模拟冬小麦LAI的R~2、RMSE、NRMSE分别为0.817 8、0.58、27.9%,模拟叶、茎、穗和地上部总生物量的R~2、RMSE、NRMSE分别为0.783 2～0.953 1、315.55～986.15 kg·hm~(-2)、10.1%～29.8%,模拟产量的R~2、RMSE、NRMSE分别为0.585 2、799.96kg·hm~(-2)、15.9%,与实测值均有较好的一致性。这一研究说明WOFOST模型能较好地模拟研究区域冬小麦的生长发育状况。     

保水剂对紫色土壤持水能力及油菜耐旱性的影响

[目的]研究保水剂对紫色土壤持水能力及油菜（BrassicanapusL．）耐旱性的影响,为保水剂在农田种植油菜上的应用提供理论和技术依据。[方法]在干旱胁迫的条件下,研究不同浓度保水剂（占干土质量的0％、0．05％、0．10％、0．20％）对紫色土壤持水能力和容重的影响;在油菜的蕾薹末期至开花初期进行18d的干旱胁迫,随后进行正常灌水,研究保水剂对油菜耐旱性及水分利用效率（WUE）的影响。[结果]随着保水剂浓度的增加,土壤的持水能力增加,容重降低;在干旱胁迫下,施用保水剂处理后的产量、抗旱系数、水分利用效率较不加保水剂处理明显提高,与对照相比,有机物积累量降低,水分利用效率显著提高。[结论]在紫色土中加入保水剂种植油菜是可行的。     

长江中游冬油菜群体干物质和叶面积模拟的研究

根据油菜生理生态学原理,建立了油菜群体干物质积累和叶面积指数的动态模型,用中油杂2号在武汉地区种植时的试验和当年气象资料对其进行检验,其模拟值和实测值之间的相关系数分别为0.9936(r0.01=0.834)和0.9863(r0.01=0.708),达到极显著水平。     

干旱胁迫对桉树幼苗的生长和某些生理生态特性的影响

以尾叶桉U6(Eucdypius urphyllae cv U6)无性系为研究材料,盆栽于土壤相对含水量分别为100(I,CK)、80(Ⅱ)、60(Ⅲ)和40(Ⅳ)条件下30 d,研究干旱胁迫对桉树幼苗的生长和某些生理生态特性的影响.结果表明,土壤干旱胁迫对桉树幼苗株高、茎、根系生长,叶片数、叶面积及生物量等指标均产生显著影响,但根、茎生长受干旱胁迫影响的程度明显低于叶片生长.与对照组相比,各指标值均随土壤相对含水量的降低表现出下降趋势.土壤干旱胁迫也显著影响桉树幼苗叶片含水量、叶绿素含量及游离脯氨酸含量     

基于DSSAT模型不同灌水模式滇中水稻生长模拟

为探讨DSSAT水稻模型对滇中稻田淹水灌溉和控制灌溉模式的模拟精度,采用2017～2018两年云南寻甸县的水稻田间实测数据进行了分析。通过GLUE模块对2017年水稻淹水灌溉试验数据进行调参,得到一组精度较高的滇禾优34生长的遗传特性系数,并采用2018年淹水灌溉和控制灌溉试验数据进行验证。淹水灌溉和控制灌溉处理下开花期模拟值较实测值均提前了1 d,成熟期分别提前了1和2 d;颗粒重的相对误差分别为2.4%和6.6%;干物质(地上物质)的NRMSE值分别为10.1%和8.9%;叶面积指数的NRMSE值分别为10.40%和11.74%;分蘖数的NRMSE值分别为13.2%和15.2%。各生长指标模拟结果较好,DSSAT可作为滇中地区水稻不同灌水模式生长模拟和产量预测的一种方法。     

不同基因型小麦抗旱性评价指标筛选

干旱是制约我国乃至世界小麦安全生产的重要因素之一,研究耐旱小麦的评价指标和农艺特征,为筛选小麦抗旱材料及提供依据。本研究采用二因素裂区设计,主因素为水分处理,副因素为小麦材料,研究了100份不同基因型小麦在全生育干旱胁迫和非干旱胁迫下农艺性状特征和抗旱性评价指标。小麦全生育期水分处理设置了干旱胁迫和正常供水,干旱胁迫采用干旱棚胁迫。结果表明,抗旱系数DC与干旱胁迫下产量(Yd)和正常供水下产量(Yw)无显著相关性。抗旱指数DI与Yd相关系数为0.8696,与Yw加无显著相关性(相关系数为0.0602)。算术平均生产力MP与产量(Yd和Yw)的相关系数分别为0.9526和0.7101。几何平均生产力GMP与Yw的相关系数为0.9482,与Yd的相关系数为0.6929。耐旱指数DTIv与Yw的相关系数为-0.3892,与Yd的相关系数为0.5368。干旱胁迫下单株籽粒产量、单株生物量、小穗数、单株分蘖数与小麦的抗旱性关联度很高,关联度分别为0.9397、0.9386、0.9201和0.9187。抗旱指数和算术平均数能反映在干旱胁迫和非水分胁迫下材料的高产性和稳产性,可作为抗旱筛选的首选指标。干旱胁迫下单株籽粒产量、单株生物量、小穗数和单株分蘖数是小麦抗旱性评价较为直观的农艺性状。     

基于DSSAT模型不同灌水模式滇中水稻生长模拟

为探讨DSSAT水稻模型对滇中稻田淹水灌溉和控制灌溉模式的模拟精度,采用2017～2018两年云南寻甸县的水稻田间实测数据进行了分析。通过GLUE模块对2017年水稻淹水灌溉试验数据进行调参,得到一组精度较高的滇禾优34生长的遗传特性系数,并采用2018年淹水灌溉和控制灌溉试验数据进行验证。淹水灌溉和控制灌溉处理下开花期模拟值较实测值均提前了1 d,成熟期分别提前了1和2 d;颗粒重的相对误差分别为2.4%和6.6%;干物质(地上物质)的NRMSE值分别为10.1%和8.9%;叶面积指数的NRMSE值分别为10.40%和11.74%;分蘖数的NRMSE值分别为13.2%和15.2%。各生长指标模拟结果较好,DSSAT可作为滇中地区水稻不同灌水模式生长模拟和产量预测的一种方法。     

顶果木的耐旱性评价

为评价顶果木(Acrocarpus fraxinifolius)的耐旱性,采取模拟自然极度干旱条件方法,利用盆栽方式,研究顶果木在干旱胁迫期间的生长量、植株体水分分布.结果表明,停止供水后第1～16天的土壤含水量降幅较大,顶果木地径和苗高生长增幅出现明显的下降趋势,地茎生长的降幅尤为明显.干旱胁迫出现在第13天之后,干旱胁迫的临界土壤含水量为20％;结合顶果木苗木生长指标分析,第21天的土壤含水量(12.99％)可能已经达到顶果木的萎蔫系数;顶果木的地上部分对外界的水分环境状况响应速度比地下部分快,顶果木叶片和根系的含水量与土壤含水量之间具有显著相关性,相关系数分别达到0.88和0.91,茎含水量与土壤含水量之间的相关系数达到0.97的极显著水平.     

外源水杨酸对干旱胁迫下甘蓝型油菜幼苗生理特性的影响

以甘蓝型油菜幼苗为材料,采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫的方法,研究了外源水杨酸(SA)对甘蓝型油菜幼苗在干旱胁迫下生理特性的影响。结果表明,在干旱胁迫条件下,甘蓝型油菜幼苗叶片的相对含水量逐渐下降,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性呈先升高再降低的趋势,脯氨酸含量、电导率和丙二醛(MDA)含量随干旱胁迫程度的加深一直呈升高趋势,经SA预处理的甘蓝型油菜幼苗叶片相对含水量、抗氧化酶活性、脯氨酸含量均高于对照,其电导率和丙二醛含量则低于对照。因此,在干旱胁迫下,外源水杨酸能诱导并引起甘蓝型油菜幼苗抗氧化酶活性和脯氨酸含量的提高,使其电导率和丙二醛含量降低,从而减缓干旱胁迫对植物造成的伤害。     

2种水稻生长模型比较

[目的]比较ORYZA2000和WOFOST 2种模型对江西省水稻生长的模拟效果。[方法]利用江西省当地田间试验观测数据,收集水稻的关键参数,同时结合同期逐日气象数据等资料分别对ORYZA2000和WOFOST 2种模型进行比较。采用适应性评价对水稻多个生理指标进行评价与验证。[结果]以统一化均方根误差(NRMSE)来衡量作物模型的模拟结果,ORYZA2000模型模拟结果显示水稻各生物量的NRMSE值小于25%,而WOFOST模型对叶面积指数及穗生物量模拟偏差较大,分别为46%和55%。[结论]ORYZA200在穗生物量和叶面积指数的模拟中比WOFOST模型模拟效果较好。     

水分亏缺对马铃薯叶片表皮结构、光合特性及产量的影响

马铃薯在块茎形成期对土壤水分亏缺较为敏感，叶片作为主要的蒸腾和光合器官对土壤水分亏缺响应更为积极，分析这一时期马铃薯叶片表观特征和光合参数可为耐旱品种筛选与耐旱机制解析提供新的思路。采用前期已筛选的对水分胁迫耐受性具有显著差异的3个马铃薯品种(系)为材料，采用人工控水法模拟干旱条件，设置T1[中度干旱，土壤相对湿度为(45±5)%]、T2[轻度干旱，土壤相对湿度为(55±5)%]和CK[正常供水，土壤相对湿度为(75±5)%]3个处理，比较不同品种(系)间叶片表皮毛与气孔特征、光合色素含量与光合参数、脱落酸含量等指标对干旱胁迫的响应差异。结果表明，各品种(系)的叶片表皮毛数量和气孔密度对轻度干旱(T2)响应较一致，表皮毛数量均呈增多趋势，气孔口径和开度均减小；中度干旱(T1)胁迫下，干旱敏感型品种滇薯1418表皮毛总数、气孔密度显著增加，而叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)显著降低。中间型品种青薯9号的表皮毛数量与气孔密度比受水分胁迫影响较小，其气孔在中度干旱胁迫(T1)下多保持开启状态。耐旱品系3S-120的光合色素含量、叶片净光合速...     

基于BP神经网络的一季稻发育期预测模型

为探究基于BP神经网络原理开展作物发育期预测的适用性，利用长江中下游地区一季稻多年常规气象观测和农作物发育期观测资料，开展模拟研究。结果表明，只考虑温度的有效积温模型，各物候期模拟值与观测值相关性较好，相关系数(r)在0.75以上，但模拟的绝对误差较大，移栽、拔节、成熟期模拟的平均绝对误差(MAE)超过5 d。进一步以有效积温模型为基础，分别引入降水量、相对湿度、日照时数，构建温度(T)模型、温度-降水(T-P)模型、温度-相对湿度(T-RH)模型和温度-日照时数(T-S)模型，经过BP神经网络训练后，4种模型在农作物不同发育阶段的模拟评价指标均得到明显改善，并以T-RH模型最优。对中间层节点数和训练次数2项参数进行优化后的T-RH模型，对各发育阶段模拟结果的均方根误差为0.3～1.2 d, MAE小于1 d,r值均超过0.96,且达到极显著(P<0.01)水平。     

油菜素内酯对沙棘和紫穗槐苗木水分生理的效应

为了探讨油菜素内酯对林木抗旱水分生理特性的影响,采用盆栽试验,在控水条件下用蘸根和叶面喷施不同质量浓度油菜素内酯的方法,对黄土丘陵区主要造林树种沙棘和紫穗槐苗木的水分状况进行了测定和分析。结果表明,在重度干旱(土壤含水量7%~8%)条件下,0.1~0.4 mg/L油菜素内酯处理的沙棘苗清晨叶水势均显著高于对照(清水处理);0.2~0.4 mg/L油菜素内酯处理的沙棘苗叶片含水量、相对含水量较对照显著提高,而水分饱和亏较对照显著降低。在轻度干旱(土壤含水量12%~13%)和重度干旱条件下,0.1~0.4 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗清晨叶水势均显著高于对照;在适宜水分(土壤含水量17%~18%)和重度干旱条件下,0.1 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗叶片含水量较对照显著升高;在重度干旱条件下,0.2~0.4 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗叶片含水量、相对含水量较对照显著提高。在适宜水分、轻度干旱及重度干旱条件下,0.2和0.3 mg/L油菜素内酯处理的沙棘和紫穗槐苗午间平均蒸腾速率均较对照显著降低。在重度干旱条件下,0.1~0.4 mg/L油菜素内酯处理的沙棘和紫穗槐苗在饱和含水量时的最大渗透势(ψ10π0)和膨压为0时的渗透势(0ψπ)均较对照显著降低;1ψπ00和ψ0π的差值仅用0.1和0.2 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗较对照显著降低;膨压为0时的相对含水量(RWC0)和渗透水含量(ROWC0)仅用0.2 mg/L油菜素内酯处理的紫穗槐苗显著降低。以上结果表明,0.1~0.4 mg/L油菜素内酯处理改善了干旱胁迫下沙棘和紫穗槐苗木的缺水状况,提高了两种苗木的抗旱能力。     

油菜苗期抗旱性评价及抗旱相关指标变化分析

【目的】探讨甘蓝型油菜苗期的抗旱性,为甘蓝型油菜抗旱种质的筛选提供可借鉴的指标、方法,同时为抗旱育种、栽培提供材料和理论依据。【方法】在遮雨网室对油菜苗期进行干旱胁迫,于胁迫的第0、5、10、15、20、25天分别取样测定叶片相对含水量、丙二醛（MDA）含量和保护性酶活性等的变化。采用综合抗旱系数、抗旱指数、聚类分析、灰色关联度分析相结合的方法,对其抗旱性进行综合评价,并对不同类型种质抗旱相关指标的变化进行分析。【结果】被考查的各指标对干旱胁迫的反应程度各异,其中脯氨酸含量、POD活性对干旱胁迫的反应迟钝,而叶片相对含水量反应敏感;根据抗旱性量度值（D值）的聚类结果,将10个油菜种质划分为抗旱性强、抗旱性中等和抗旱性差３个抗旱级别。抗旱相关指标的变化表现为,随干旱胁迫时间的延长和胁迫程度的增大,叶片的相对含水量和叶面积下降幅度变大,而丙二醛（MDA）、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量和SOD、POD活性相对值总体表现出上升趋势。MDA含量相对值与品种抗旱性呈负相关,而脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量和POD活性相对值与品种抗旱性呈正相关。10个参试油菜种质中,94005、中双11号和中双9号抗旱性强。【结论】采用综合抗旱系数、聚类分析、灰色关联度等相结合的方法对油菜苗期抗旱性进行评估,可以较好地揭示指标性状与抗旱性的关系。油菜在连续干旱胁迫下,其叶片相对含水量、丙二醛、叶面积可作为油菜抗旱种质筛选的依据。