水稻生长动态模拟研究进展

在查阅了国内外水稻生长动态模拟研究领域大量献的基础上,主要就气候变化对水稻生长的影响的模拟,水稻生产潜力的估算,生育期预测,氮肥的优化管理,水稻群体质量指标的模拟与优化以及水稻干物质生产模拟等6个方面的研究动态进行了综述。提出了水稻生长动态模拟模型研究和应用中存在的建模方法,参数确定和生产应用等3个方面的问题,最后对该领域今后的攻关内容进行了探讨,认为进一步研制和完善包括营养元素,病虫害在内的,以作物生理生态为基础的水稻生产系统综合性模拟模型,充分利用以信息技术为主体的现代科学技术,组织全国范围的协作试验以建立水稻品种参数数据库和研制估算水稻品种参数的数学方法,将水稻生长动态模拟模型和专家系统结合,组建水稻生产优化管理决策支持系统,是提高水稻生长动态模拟模型实用性的关键。     

作物生长模拟模型及其应用

论述了作物生长模型在国内外的研究及其发展过程,作物模型的机理及在农业生产中的作用,对作物生长模型在生产应用中存在的问题及今后的发展方向进行了讨论     

模拟青霉素发酵过程中菌体生长动态的细胞自动机模型

在青霉素发酵生产机理及其动力学微分方程模型的基础上,建立了模拟青霉素分批发酵过程中菌体生长动态的细胞自动机模型(CABGM)。CABGM采用三维细胞自动机作为菌体生长空间,采用Moore型邻域作为细胞邻域,其演化规则根据青霉素分批发酵过程中菌体生长机理和动力学微分方程模型设计。CABGM中的每一个细胞既可代表单个的青霉素产生菌,又可代表特定数量的青霉素产生菌,它具有不同的状态。对CABGM进行了统计特性的理论分析和仿真实验,理论分析和仿真实验结果均证明了CABGM能一致地复现动力学微分方程模型所描述的青霉素分批发酵菌体生长过程。最后,对所建模型在实际生产过程中的应用问题进行了分析,指出了需要进一步研究的问题。     

水稻群体茎蘖动态的计算机模拟模型

水稻群体茎蘖动态的计算机模拟模型黄耀,高亮之,金之庆,陈华,葛道阔（江苏省在科院,南京２１００１４）ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｏｆＴｉｌｌｅｒｉｎｇＤｙｎａｍｉｃｓｏｆＲｉｃｅＣｏｍｍｕｎｉｔｙ．￥ＨｕａｎｇＹａｏ;ＧａｏＬｉａｎｇｚｈｉ;Ｊｉｎ...     

灌溉水稻生长发育和潜力产量的模拟模型

本文提出的HDRICE模型是灌溉水稻生长的生理生态模型,它由相互衍接的水稻形态发育、干物质积累和叶面积发育三模块组成。形态发育模块用以模拟逐日温度和日长对水稻发育的影响,其参数可反映水稻品种的基本营养性、感温性和感光性;干物质积累模块用以模拟冠层CO_2同化、作物的维持呼吸和生长呼吸及干物质分配等过程;叶面积发育模块用以模拟叶面积指数的动态。本文还讨论了模型的输入参数和模型检验。模型可应用于模拟水稻的生长发育,预测水稻品种潜在产量及为取得潜在产量所必需的群体数量指标。     

FACE水稻生育期模拟

利用农田开放式空气CO2浓度增高（FACE）技术平台,设置大气CO2浓度比对照高200μmol mol^-1的FACE处理和不同的施N量水平,以水稻钟模型为基础,构建了FACE水稻生育期模拟模型。通过不同年度试验数据的检验,表明模型对CK及FACE条件下水稻不同生育期天数的预测性能好。不同生育期预测误差的根均方差（RMSE）最大为2．64d,最小只有0．15d,且相关系数均达到了极显著水平。说明FACE水稻生育期模型具有较高的预测性和适用性。     

林分随机生长模型与Richard模型

本文从一般的假设出发,很自然导出连续状态空间的树木直径分布生长方程,证明此方程解的存在性,并给出一个例子说明Richards方程是直径分布生长方程的一个特解的二阶矩．     

大棚番茄生长发育与棉铃虫危害的模拟模型研究

根据１９９３～１９９４年大田资料建立了塑料大棚番茄的生长发育动态模型和棉铃虫Ｈｅｌｉｃｏｖｅｒｐａａｒｍｉｇｅｒｚａ（Ｈｕｂｎｅｒ）取食为害模型,动态模拟了番茄的净光合产量和各器官的干物质消长,以及植株的形态建成和产量形成过程,模型把番茄繁殖器官的脱落按其成因归纳为生理的,环境的及病虫害引起的脱落,容量包棉铃虫取食为害模型偶联,棉铃虫对番茄的取食为害模型为第一代,第二代棉铃虫取食不同时期番茄各发育     

FACE水稻茎蘖动态模型

借助农田开放式空气CO₂浓度增高（FACE）技术平台,以武香粳14为供试水稻品种,设置不同施N量处理,研究大气CO₂浓度为570 μmol·mol^-1（比对照高200 μmol·mol^-1）的FACE处理对水稻茎蘖动态的影响,并建立了相应的模拟模型：T_t=A₁(1+e^a1-b1t₎-A₂(1+e^a2-b2t)+C×[B₁(1+e^a3-b3t)-B₂(1+e^a4-b4t)]+D.模型以时间为驱动因子,描述了水稻茎蘖数随移栽天数的动态变化过程,对常规及CO₂浓度增加条件下水稻茎蘖的变化均有很好的拟合性.通过不同年份试验数据对模型的检验,预测根均方差（RMSE）最大为44.27个·m^-2,最小为13.96个·m^-2,且相关系数均达到了极显著水平.表明模型的预测程度较高,具有很好的适用性.     

水稻光合生产与干物质累积的动态模拟

在综合已有研究成果的基础上,兼顾模型的机理性与实用性的平衡,构建了水稻光合生产与干物质累积的模拟模型．模型采用高斯积分法有效地计算冠层每日的总光合量,并考虑了冠层消光系数随生理发育时间（PDT)的动态变化,模型较充分地量化了生理年龄、温度、叶片含氮量及水分亏缺因子等对光合作用的影响及维持呼吸系数与PDT的动态变化关系、利用独立的试验资料对模型核实的结果显示,模型可以较好地预测不同生长条件下的生物量累积动态,具有较强的机理性与实用性．     

水稻氮模型ORYZA—0及其应用研究

本研究利用氮行为模型ORYZA－0并结合Price(1979)规则系统数学优化程序,模拟了氮在土壤－水稻中的运行轨迹和水稻各生育期的需氮规律,并据此制定氮肥优化管理方案。试验结果表明,该模型推荐的施肥方案在不同品种、气候、季节和土壤条件下均具有较强的适应性,总体表现为增产、省氮、节本、增益,应用前景良好。     

Experimental Test of a Mechanistic Model of Production, Flux and Gas Bubble Zonation in Non-vegetated Flooded Rice Field Soil

Anoxic wetlands are an important source for the greenhouse gas CH₄, much of which is emitted in form of gas bubbles. The conditions for formation of gas bubbles have recently been described by an analytical model, which allows the prediction of fluxes by first physical principles using the knowledge of gas concentration profiles and/or gas production rates. We tested parts of this model by experiments using microcosms of flooded, non-vegetated and homogeneous rice field soil incubated under different gas atmospheres and at different temperatures. In these experiments we determined rates of CH₄ and CO₂ production, upper boundaries of the bubble zone, gas-filled porosities and vertical profiles of dissolved CH₄, CO₂ and N₂. The results of our experiments confirmed that by knowing only one of the following parameters, i.e. CH₄ production, diffusive CH₄ flux and depth of upper boundary of bubble zone, the remainder could be predicted from the model. On average, predicted values differed from experimental ones by a factor of 0.4 –2.7, depending on which parameter was taken as an input for the model. It was possible to predict the percentage of gas bubble flux from measured CH₄ emission rates under the experimental conditions, which was on the order of 90%. The confrontation of the model with experimental data showed that the effect of the shallow upper oxic layer on bubble formation was negligible and that the CH₄ diffusive flux is easily underestimated by experiments lacking sufficient spatial resolution. Therefore, CH₄ production rates lower than in our microcosms would allow a more precise test of the model by creating less steep concentration gradients, which, however, would require long incubation times to purge the dissolved N₂ from the soil by ebullition and to reach true steady state.     

番薯叶片性状关系模型的建立与验证

建立植物叶片生长预测模型是林学、生态学和植物学的热点与难点。以番薯(Ipomoea batatas)叶为研究对象,利用易测的叶长(L)、叶宽(W)和叶绿素含量(S)及其不同的组合作为模型拟合参数,建立了10个关于叶面积(LA)、叶饱和鲜重(SFW)和叶干重(DW)的预测模型,选择拟合度最好的3个模型作为LA、SFW和DW的预测模型,这3个模型分别为:LA=–22.995+5.322W+0.322L2(R=0.972)、SFW=0.459+0.000 034 1LWS(R=0.964)和DW=–0.064+0.016W+0.000 048 4LS(R=0.955);并用实测值对模型进行了验证。结果表明,LA、SFW和DW的预测值与实测值均高度一致(R20.9,P0.001),故可用于对实际未知叶片LA、SFW和DW的预测。该研究可为简化植物性状测定提供参考。     

水稻苗床多目标营养施肥优化模型

根据水稻秧苗的壮秧标准,运用数学规划理论建立了水稻苗床多目标营养施肥优化模型,并运用该模型进行了水稻育苗营养土开发,取得了良好效果．     

应用混合分布模型研究水稻株高的遗传

用质量－数量性状的混合分布遗传模型对２个水稻矮秆×高秆的Ｆ_２群体（组合１：Ｈ３５９／Ａｃｃ８５１８;组合 ２：Ｈ３５９／Ａｃｃ８５５８）的株高遗传进行了研究．结果表明：１）存在 １对主基因的分离,高秆对矮秆完全显性; ２）这对主基因的效应大小在两个组合中非常相近,说明这对主基因在不同遗传背景中效应稳定,与微基因之间无明显互作,这对于育种应用是有利的;３）两组合中由微基因分离引起的遗传方差大小相近,微基因的平均显性效应皆是减效方向,且数值上也相近,而平均加性效应则皆呈增效方向,但数值上相差很大,说明两组合中发生分离的微基因的数目可能相似,但微基因在双亲间的分布情况却大不相同;４）亲本表型方差（亦即环境方差）与亲本均值呈明显正相关关系,高秆的环境方差要比矮秆大得多,因而在不同主基因型中,微基因的遗传力表现不同,这在育种实践中应引起注意．