基于生长过程的水稻阶段发育与物候期模拟模型

 以水稻发育生理生态过程为基础 ,采用生理发育时间作为定量发育进程的尺度 ,构建了预测水稻顶端发育阶段与物候期的模拟模型。每日热效应、光周期效应及品种的基本早熟性 (抽穗前 )或基本灌浆期因子 (抽穗后 )互作共同决定每日生理效应的大小 ,其累积形成每日的生理发育时间。每日热效应和光周期效应分别选用Beta函数和二次曲线函数来描述 ,并引入 5个遗传参数调节水稻发育的遗传差异 ,使不同类型品种到达特定发育阶段所需的生理发育时间保持恒定。利用不同环境下的播期试验数据对不同类型品种的出苗期、穗分化期、抽穗期和成熟期进行了预测检验。不同类型品种 4个生育期的预测误差RMSE (根均方差 )平均分别为 1.4 7、5 .10、4 .5 8和3.37d ,表明模型不仅具有较强的解释性与系统性 ,且具有较好的预测性和实用性     

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。     

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。     

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。     

基于PDT的温室茄子发育模拟模型

本研究将温度对茄子发育速率影响效应的大小用相对热效应（RTE）来衡量,通过研究Beta函数的性质提出基于幂函数的模型来描述RTE与温度之间的关系。采用生理发育时间（Physiological Development＇Time,PDT）作为定量发育进程的尺度,建立了温室茄子发育模拟模型。利用模型对日光温室2年3茬茄子生长发育期资料进行检验的结果表明：模型能较好地预测各个发育期（发芽、苗期、开花坐果、结果和采收期）的出现时间和持续时间,各生育期模拟值与观测值的回归估计标准误差（RMSE）分别为1.00、1.73、0.82、1.41、2.38 d,显著优于基于有效积温模拟模型的预测精度（其生育期模拟的RMSE分别为2.38、7.14、1.73、5.07、8.25 d）。     

温室番茄发育模拟模型研究

 以番茄（Lycopersicon esculentum）的发育生理生态过程为基础，以作物生理发育时间为尺度，利用不同地点、播期、品种试验，建立了温室番茄发育模拟模型，并用南京和上海的试验数据对模型进行了检验。结果表明，模型能较好地预测各个发育阶段（发芽、苗期、开花、结果和采收）的出现时间和持续日数。模拟值与观测值的回归估计标准误差（RMSE）分别为0、1、1.87、2.69、3 d，明显高于以有效积温为尺度的模拟模型预测精度（RMSE分别为0、7.91、8.86、13.58、12.59 d）。     

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。     

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。     

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％.     

冬小麦生长适宜动态指标的知识模型

 在分析和提炼小麦栽培理论与技术最新研究资料的基础上 ,通过定量描述冬小麦生长发育动态与品种类型、生态环境和生产技术水平之间的动态关系 ,以基于生理发育时间的动态生长度日为主线 ,建立了系统化和广适性的冬小麦生长适宜动态指标的知识模型 ,可为不同环境条件和冬小麦品种栽培过程中的苗情诊断提供定量化的动态生长指标 ,包括主茎叶龄、叶面积指数、群体茎蘖数和干物质积累量等。利用不同地点的常年每日气象资料以及不同品种类型、不同产量目标和不同播期资料对所建知识模型进行了实例分析 ,表明知识模型对冬小麦生长适宜动态指标具有     

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。     

免耕强化栽培条件下水稻生理及群体发育的研究

[目的]为免耕强化栽培在水稻种植中的应用提供参考。[方法]以两优培九为供试品种,以免耕抛秧栽培为对照,采用随机区组设计,通过田间试验研究了免耕强化栽培条件下水稻的生长状况和产量。[结果]免耕水稻强化栽培体系（SRI）和对照在分蘖高峰期的平均分蘖数分别为36．5和26．7个／株,相差36．7％;在成熟期的有效穗数分别为14．6和11．4个／株,相差28．07％．在分蘖期、抽穗期和成熟期,免耕SRI的根系活力分别比对照高17．43％、13．63％和22．41％,叶片脯氨酸含量分别比对照高21．37％、32．44％和9．92％,叶片丙二醛含量分别比对照高10．42％、13．62％和9．47％。与免耕抛秧栽培相比,免耕SRI的有效穗数减少了8．93％,穗粒数增加了11．32％。[结论]免耕强化栽培是一种高产高效栽培模式,值得推广和应用。     

Model Establishment for Simulating Soil Organic Carbon Dynamics

Assuming that decomposition of organic matter in soils follows the first-order kinetics reaction,a computer model was developed to simulate soil organic matter dynamics. Organic matter in soils is divided up into two parts that include incorporated organic carbon from crop residues or other organic fertilizer and soil intrinsic carbon. The incorporated organic carbon was assumed to consist of two components, labile-C and resistant-C. The model was represented by a differential equation of dCi/dt = Ki× fT × fw × fs × Ci ( i = l,r, S ) and an integral equation of Cit = Cio × EXP ( Ki X fT X fw X fs X t ). Effect of soil parameters of temperature, moisture and texture on the decomposition was functioned by the fT, fw and fs, respectively.Data from laboratory incubation experiments were used to determine the first-order decay rate Ki and the fraction of labile-C of crop residues by employing a nonlinear method. The values of K for the components of labile-C and resistant-C and the soil intrinsic carbon were evaluated to be 0. 025,0. 080 × 10-2 and 0. 065 ×10-3d-1, respectively. The labile-C fraction of wheat straw, wheat roots, rice straw and rice roots were0.50, 0.25, 0.40 and 0.20, respectively. These values are related to the initial residue carbon-to-nitrogen ratio ( C/N) and lignin content.     

水稻栽培模拟优化决策系统(RCSODS)中的水稻病虫害预测模型及其应用--以上海奉贤县为例

利用上海奉贤县1995～1999年的水稻病虫害(稻瘟病、纹枯病、稻纵卷叶螟、稻飞虱)资料及同期气象资料,在水稻栽培模拟优化决策系统(RCSODS)原有的框架下,补充、完善了水稻病虫害预测模型(RPEST),利用奉贤县2000、2001年的气象资料和上海精准农业园区上述4种病虫害的前期发生资料,对其后期的发生期、发生量或发生程度进行试预报。结果表明:RPEST对上述病虫害有较好的预测能力,预测值与实测值之间有较好相关性,且误差较小。可以认为:RPEST在上海及周边地区是适用的。     

水稻拔节至抽穗期叶片着生状态的数学模型模拟比较研究

[目的]为了寻找描述水稻叶片着生状态特性的最佳数学模型,更好地揭示水稻生长过程中株形特性。[方法]以杂交稻品种B优827为试验对象,用Logistic、渐进回归、二次曲线、S曲线、逻辑斯蒂和Gauss 6个方程分别对水稻叶片着生角度进行拟合,并比较了不同方程的拟合效果。[结果]6个方程对B优827的叶片着生角度都能拟合且达到极显著水平(P<0.01)。相比之下,Gauss模型拟合决定系数最大。[结论]Gauss模型拟合效果最好,能更好地反映品种的叶片着生状态特性。     

水稻条斑和颖花异常双突变体的生理生化特性检测

[目的]探究突变后植株叶片的生理生化变化。[方法]以1份务班和颍花异常的水稻突变体为材料,研究该突变体生长阶段的几个不同时期几种酶活性变化和稻米的氨基酸含量变化。[结果]在条斑颖花突变体生长过程中,分蘖中期SOD的活性高于野生型,在开花前和开花末期的活性又低于野生型;突变体POD活性在3个时期中呈先上升后下降的趋势,在开花前期最高,野生型植株POD活性变化趋势与之相反;CAT在突变体的3个生长时期活性呈递减趋势,在分蘖中期活性很高,在野生型中活性变化趋势相反;MDA的活性在3个时期活性变化递增,野生型的活性相对较高;突变体中可溶性糖含量低;总氨基酸含量上升。[结论]突变体性状的表达与SOD、POD、CAT和MDA活性变化有一定关系．这些变化使突变体免于死亡,最终导致米质改变：     

水稻群体光环境模拟研究进展与前景

对水稻群体光环境模拟研究中应用的改型与数学模型方法及其相应的研究进展进行了综述,认为应用计算机3D模型进行研究具有直观,精确等优点。应当将改型方法的真实性、数学模型方法的归纳性与3D模型的精确性综合到一起,取长补短。并提出了以改型实验提供参数建立3D模型并相互验证,再归纳为数学模型的技术路线。     

水稻高产施肥数学模型研究及应用

[目的]探讨水稻高产施肥数学模型。[方法]采用3因素5水平二次通用旋转回归组合设计建立数学模型。[结果]水稻单产≥9750 kg/hm2的最优施肥组合为:氮(N)242.0~283.4 kg/hm2,磷(P2O5)117.2~149.4 kg/hm2,钾(K2O)183.9~237.6 kg/hm2,概率≥95%。[结论]采用最优施肥方案,水稻单产可达10159.5 kg/hm2,比当地习惯施肥增产895.5 kg/hm2,增产9.67%,增产效果十分明显。     

2006年吉林省稻瘟病菌生理小种的类型与分布

对2006年在吉林省内各市、县田间采集的稻瘟病标样中分离出的148个有效单孢菌株,用中国稻瘟病菌生理小种鉴别品种,鉴定出7群25个中国小种,优势种群为ZE群,优势生理小种为ZE1,其次是ZG1和ZA57。同去年相比中国小种的优势小种无变化,两年间的频率差距并不显著。