东北地区春玉米气候适宜度模型

农作物生长是一个连续的动态过程,因而作物生长的最适宜气象指标也是连续变化的.据此,本文提出作物生长日可利用降水量的推算方法和气象指标时间插值算法,构建了日尺度气候适宜度模型,利用东北地区农业气象站的多年玉米观测资料进行检验.结果表明： 模型计算的气候适宜度与株高、百粒重存在显著正相关;在春玉米营养生长期间,气候适宜度与株高的相关系数(R²)在0.58以上;春玉米生殖生长期间,气候适宜度与春玉米百粒重的R²在0.45以上.本文建立的日尺度气候适宜度模型能客观地反映营养生长阶段及生殖生长阶段作物与气候条件的相互作用关系.
     

基于生理发育时间的日光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、开花座果、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1.0d,1.73d,0.82d,1.41d,2.38d,显著优于以有效积温模拟模型的预测精度(其生育期模拟的RMSE分别为2.38d,7.14d,1.73d,5.07d,8.25d).     

干旱条件下夏玉米地-气温差的影响因素及其模拟

地-气温差指标表征作物水分亏缺状况已经被广泛研究,但地-气温差随作物生育进程的变化特征及其影响因子的观测研究仍较少,制约着地-气温差的准确模拟.基于夏玉米2014年三叶期和2015年拔节期的5个灌溉水分控制试验资料的研究表明: 随着夏玉米生育进程的推进,土壤水分的变化显著影响了夏玉米农田的地-气温差,土壤水分亏缺越严重,地-气温差越高.在整个水分处理期间,归一化植被指数是地-气温差的主要影响因子且两者呈显著的线性关系,但不同生育期地-气温差还受其他因子的影响:三叶期后受冠层吸收光合有效辐射比影响且呈显著的线性关系,三叶期至拔节期则受土壤相对湿度和空气相对湿度的影响且呈显著的线性关系.在此基础上,基于2014年试验资料建立了夏玉米全生育期地-气温差模拟模型、营养生长期地-气温差模拟模型和生殖生长期地-气温差模拟模型,并利用2015年夏玉米拔节期5个灌溉水分控制试验资料进行了模型验证,结果表明,夏玉米全生育期地-气温差模型可以解释2015年地-气温差变异的63%,但地-气温差分生育期模拟模型,即营养生长期地-气温差模拟模型和生殖生长期地-气温差模拟模型综合的模拟结果则可解释2015年地-气温差变异的79%.研究结果为基于地-气温差的作物干旱指标定量评估作物干旱提供了依据.     

WOFOST模型在内蒙古河套灌区模拟玉米生长全程的适应性

在河套灌区引入成熟的作物模型并进行适应性验证,可为进一步开展玉米生长监测及估产提供依据和基础。本文利用河套灌区巴彦淖尔农业气象试验站2012年玉米观测数据,结合当地气象、土壤资料对荷兰瓦赫宁根大学开发的WOFOST模型进行参数校准,并利用2013年玉米观测数据和2001—2011年农业气象观测资料对模型的区域适用性进行验证,获得了玉米的基本作物参数,包括各发育阶段比叶面积、最大CO2同化率、单叶光能利用率等。结果表明:通过校准作物参数,WOFOST模型可以较好地模拟LAI扩展、生物量的动态积累过程,LAI、各器官生物量及最终产量的模拟值与实测值吻合较好;独立样本检验中,模型模拟LAI的绝对偏差平均值为0.75,叶生物量、茎生物量、贮存器官生物量、地上部总生物量、产量的归一化均方根误差分别为33%、26%、17%、18%和13%;模拟2001—2011年玉米产量的归一化均方根误差为7.5%。参数校准后的模型对LAI、各器官生物量、产量的模拟结果较为符合实际,WOFOST模型能够适用于河套地区玉米生产过程生理、生态因子诊断、评估等。     

玉米生长生理生态学模拟模型

建立了玉米（Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ．）生长生理生态学模拟模型（ＭＰＥＳＭ）。模型由５个子模型组成：１）气象资料形成子模型,２）水分影响子模型,３）氮素影响子模型,４）玉米发育子模型,５）玉米生长子模型。ＭＰＥＳＭ具有５个主要功能：１）模拟环境条件（气象因子、土壤湿度和氮素供应）对玉米生长和发育的影响,２）模拟玉米的发育进程,３）模拟玉米的生长过程,４）模拟玉米产量形成过程,５）玉米最优化栽培管理决策     

温度导致的我国东北三省玉米产量波动模拟

东北三省处在我国高纬度地区,一直以来玉米生长季由温度导致的低温冷害是影响东北三省玉米生产波动的主要农业气象灾害;作物模式能对作物重要生理生态过程及其与气象、土壤等环境条件的关系进行数值模拟,人为再现农作物生长发育过程.借助WOFOST作物模型在东北三省玉米生产适应性验证的基础上,对该三省区近46a来(1961～2006年)因温度导致的玉米产量波动情况进行了模拟分析.结果显示,黑龙江、吉林、辽宁三省区的玉米产量波动趋势基本相一致,且随着年份的增加产量波动有减小的趋势,产量波动最大的是黑龙江省,波动范围-20%～12%;产量波动最小的是辽宁省,波动范围-15%～8%.     

基于植株拓扑结构的生物量分配的玉米虚拟模型

依据植物结构—功能相互作用机理,建立了能模拟玉米生长发育与形态结构建成的虚拟模型。该模型的重要部分为基于植株拓扑结构的生物量分配模块。叙述了该模块的构建原理,以2000年田间试验数据提取了玉米的发育、生物量生产和生物量分配参数。模型模拟了2001年的玉米生长发育与生物量分配过程,模拟结果与田间试验结果比较吻合。应用该模型模拟了2001年玉米不同生育阶段植株的生物量分配和各器官生物量积累动态。     

玉米根分布模拟方法比较

根分布是陆面过程模型中模拟根系吸水过程的重要参数,对其准确表达将可改善水热通量的模拟。利用已有研究中玉米不同发育期根生物量实测资料,对常用于现有主流陆面过程模型中分别由Schenk、Zeng和Jackson建立的3种根分布参数化方案(被定义为M1、M2、M3)的模拟精度进行比较。结果表明:M2和M3模拟精度基本一致,仅在玉米吐丝期以后模拟精度较高,而M1能够对玉米不同发育期根分布进行较高精度的模拟,是3方案中的最优方案;通过对M1方案中玉米不同发育期d50和d95(累积根比例分别为50%和95%的土层深度)2个参数拟合值分析发现,d95值随玉米生育进程逐渐增大,变异性在拔节和成熟期最大,在吐丝期最小;d50值在大喇叭口期以前随生育进程增大,在吐丝期以后趋于稳定;d50和d95值在大喇叭口期以前与现有模型设定值差异最大,可引起陆面过程模拟的误差。     

甘肃省黄土高原旱作玉米水分适宜性评估

运用甘肃省天水、西峰农业气象试验站1981—2008年玉米观测资料及两地相应时段的气象资料,利用FAOPenman-Monteith公式及作物系数对玉米各生育阶段的需水量进行估算,建立了玉米水分适宜度计算模型,对1981—2008年玉米全生育期及各生育阶段的水分适宜度进行了计算,分析了玉米产量与水分适宜度的相关性。结果表明,甘肃省黄土高原种植玉米的水分条件比较优越,年平均水分适宜度均在0.50以上。陇西黄土高原(天水)与陇东黄土高原(西峰)水分适宜度相关程度较好,变化趋势比较一致。1995年是水分适宜度的转折年份,1981—1995年陇西黄土高原水分适宜度以0.12/10a的趋势降低,陇东黄土高原以0.11/10a的趋势下降;1995—2008年陇西黄土高原水分适宜度以0.18/10a的趋势升高,陇东黄土高原以0.06/10a的趋势上升。水分适宜程度以成熟期较好,降水量可满足玉米需水的70%以上,旺盛生长阶段水分适宜程度较差,降水量只能满足玉米生理需水的49%—55%,初始生长阶段耗水较少,大气降水对需水的满足程度在50%以上。出苗期—七叶期、拔节期—抽雄期、抽雄期—乳熟期、乳熟期—成熟期的水分适宜度呈20世纪80年代较高,90年代较低,21世纪初较高的趋势变化;七叶期—拔节期水分适宜度从20世纪80年代到21世纪初持续降低。陇东黄土高原各个生长阶段的水分适宜度比陇西黄土高原偏高约0.1。除成熟生长阶段外,陇西黄土高原的需水量均大于陇东黄土高原。水分适宜度与玉米产量相关性最显著的时期为七叶期—拔节期,其次为拔节期—抽雄期,出苗期—七叶期、抽雄期—乳熟期及乳熟期—成熟期的水分适宜度与玉米产量相关性不显著。利用建立的水分适宜度模型可对甘肃省黄土高原旱作玉米的水分适宜性进行评价,为当地玉米种植区划及科学管理提供依据。     

APSIM模型在西南地区的适应性评价——以重庆冬小麦为例

利用重庆市4个代表性站点的小麦田间观测数据和同期逐日气象数据对APSIM模型在重庆小麦产区的适应性进行研究,确定了12个小麦品种的作物参数.结果表明:模拟小麦的播种至出苗、开花和成熟各阶段天数与实测值具有较好的一致性,其均方根误差值分别为0~3、1~8和0~8 d;模拟的12个小麦品种中,模拟与实测地上部分生物量的归一化均方根误差(NRMSE)均低于30%,10个品种模拟与实测产量的NRMSE均低于30%,作物生育期、地上部分生物量和产量的模拟结果均在可接受范围内波动.说明APSIM模型对不同品种冬小麦的生育期、地上部分生物量和产量模拟效果较好,该模型在重庆地区具有较好的适应性,为后续基于模型评估该地区小麦生产提供了基础支撑.