考虑土壤水分影响的小麦根、冠干物质积累及其相互关系模型

以作物生长动力学理论为基础,提出了一种可以考虑土壤水分影响和根、冠相互作用的小麦生长模型。经与实测的小麦根、冠干物质积累动态相比较,模拟与实测值吻合良好,在0.01置信水平下达到极显著相关,说明本文所建模型结构是合理的。将模型应用于土壤水影响冬小麦根、冠关系的动态模拟,模拟结果显示:在分蘖期,无论1m土体贮水量如何,根、冠之间几乎都呈直线关系;在孕穗期,无论水量多少,根、冠关系都是先促进后抑制;而在抽穗期,当水量充足时,冠对根起促进作用,当水量不足时,冠对根先促进后抑制;拔节期是冬小麦的水分临界期,灌水既可促进作物生长,又可提高水分利用效率。模拟结果与试验所得规律基本一致,表明模型具有一定的实际意义。     

冬小麦生态系统综合管理的计算机模型研究

以现代系统理论与思想为指导,用系统工程的方法,研究了麦田生态系统的结构与功能,并构造各个重要子系统的模型。通过研究子系统间的相互关系,将所有子系统模型耦合成为一个综合的麦田生态系统模拟模型。大量的模拟结果表明,本模型较真实地描述了实际系统,可用于冬小麦的管理。     

气候变化对我国华北地区冬小麦发育和产量的影响

验证作物模型在我国华北冬小麦主产区是否适应的基础上,采用作物模型与气候模式相结合的研究方法,定量化地模拟预测了未来100年气候变化对华北冬小麦生产的影响.结果表明,从2000～2004年,华北地区冬小麦产量的模拟值与实测值的变化趋势基本一致,且生育期和产量变化不大.未来100年内华北地区冬小麦的生长期可能会有所缩短,平均缩短8.4 d;产量也会有不同程度的下降,平均减产10.1％.适当采取应对措施可以有效降低冬小麦的减产趋势.     

冬小麦叶片气孔导度模型水分响应函数的参数化

植物气孔导度模型的水分响应函数用来模拟水分胁迫对气孔导度的影响过程, 是模拟缺水环境下植物与大气间水、碳交换过程的关键算法。水分响应函数包括空气湿度响应函数和土壤湿度(或植物水势)响应函数, 该研究基于田间实验观测, 分析了冬小麦(Triticum aestivum)叶片气孔导度对不同空气饱和差和不同土壤体积含水量或叶水势的响应规律。一个土壤水分梯度的田间处理在中国科学院禹城综合试验站实施, 不同水分胁迫下的冬小麦叶片气体交换过程和气孔导度以及其他的温湿度数据被观测, 同时观测了土壤含水量和叶水势。实验数据表明, 冬小麦叶片气孔导度对空气饱和差的响应呈现双曲线规律, 变化趋势显示大约1 kPa空气饱和差是一个有用的阈值, 在小于1 kPa时, 冬小麦气孔导度对空气饱和差变化反应敏感, 而大于1 kPa后则反应缓慢; 分析土壤体积含水量与中午叶片气孔导度的关系发现, 中午叶片气孔导度随土壤含水量增加大致呈现线性增加趋势, 但在平均土壤体积含水量大于大约25%以后, 气孔导度不再明显增加, 而是维持在较高导度值上下波动; 冬小麦中午叶片水势与相应的气孔导度之间, 随着叶水势的增加, 气孔导度呈现增加趋势。根据冬小麦气孔导度对空气湿度、土壤湿度和叶水势的响应规律, 研究分别采用双曲线和幂指数形式拟合了水汽响应函数, 用三段线性方程拟合了土壤湿度响应函数和植物水势响应函数, 得到的参数可以为模型模拟冬小麦的各类水、热、碳交换过程采用。     

冬小麦高产高效栽培投资风险预测模拟

在产量形成规律及投入产出效益规律基础上,建立了冬小麦高产高效栽培投资风险预测模拟模型.并以Window XP为平台,采用VB(Visual Basic)语言编程,建立了相应的可视化模拟系统。通过模拟,生产者可以预测在当时的市场价格下小麦生产的投资风险大小,并预测生产的最大利润及小麦产量.模拟系统还可以用于决策部门对市场价格的宏观调控,如果希望增加农民收入,鼓励农民生产粮食,决策部门可以先定单位面积小麦生产利润值,通过模拟得适宜的肥粮价比,用来调控市场价格,     

臭氧胁迫下冬小麦物质生产与分配的数值模拟

利用ML9810B型臭氧监测分析仪,测定了浙江嘉兴麦田空气O3浓度,并通过改进的开顶式气室实验确定O3浓度变化对冬小麦叶片光合速率的影响函数.在此基础上,加入O3对叶片生长和穗部光合影响的模拟函数,建立反映O3对冬小麦生长和产量形成影响的作物模型.模型的检验结果表明,该模型较好地反映了O3对冬小麦生长的影响,生物量平均相对误差为10.3%.对冬小麦春后生育期(3—5月)的研究表明,水肥适宜时,由O3影响造成的该地区冬小麦干物质累积总损失量为11.4%,产量损失为17.8%.     

DNDC模型在农田氮素渗漏淋失估算中的应用

采用田间原装渗漏计测定了山东省济南市典型种植模式下,2008年冬小麦整个生长季水分和 氮素淋失量,并利用该数据对DNDC（DeNitrification-DeComposion）模型进行检验和敏感性分析.结果表明：模型对该地区农田土壤水分运动的模拟效果较好,模拟结果的精度总体上可以接受,但对氮素淋失量的模拟结果存在一定偏差,冬小麦整个生长季的氮素淋失量模拟值（18.35 kg N·hm^-2）比实测值（14.89 kg N·hm^-2）高3.46 kg N·hm^-2,相对偏差在20%左右,模型参数尚需作进一步调整.模型敏感性分析显示,农田氮素淋失更易受到灌水量和施肥量的影响.DNDC模型在该地区有一定的适用性.     

基于地-空遥感耦合的冬小麦叶片氮积累量估算

利用不同冬小麦生态区同步的SPOT-5多光谱遥感影像、地面光谱数据和植株取样数据,提出一种基于波谱响应函数拟合和混合像元分解的纯净像元光谱提取方法,并对比分析了纯净像元光谱、模拟像元光谱和实测像元光谱与冬小麦叶片氮积累量（LNA）的定量关系.结果表明： 模拟像元光谱对叶片氮积累量的反演效果较好,纯净像元光谱反演效果次之,实测像元光谱最差;但基于模拟像元光谱的LNA监测模型不能直接外推至空间尺度.模型检验结果表明,基于纯净像元光谱的LNA监测模型在2个小麦生态区均具有较好的精度和稳定性,该方法综合利用了地-空遥感的优点,可以推广应用到其他不同空间分辨率和光谱分辨率的遥感数据,从而为区域性冬小麦氮素营养状况的遥感监测提供技术依据.     

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.     

基于叶面积指数反演的区域冬小麦单产遥感估测

利用定量遥感技术反演的叶面积指数（LAI）在中国北方黄淮海地区典型县市进行冬小麦单产预测研究.为提高数据质量和减少估产误差,利用Savitzky-Golay滤波技术降低云对NDVI数据的影响及数据缺失;通过冬小麦实测LAI进行时序内插,模拟得到实测点每日冬小麦LAI,继而获得实测点主要生育时期平均LAI;在此基础上,建立了冬小麦主要生育时期平均LAI与作物单产关系模型,改变目前利用生育时期内某一时间点LAI代替整个生育时期LAI的方法;在模型择优基础上,得到最佳遥感估产关键期--开花期LAI与单产统计模型;最后,利用MODIS-NDVI经验模型反演得到的开花期平均LAI进行2008年冬小麦单产预测.结果表明：与地面实测的冬小麦单产相比,研究区估产平均相对误差为1.21%,RMSE达到257.33 kg·hm^-2,可以满足大范围估产的要求.利用上述方法可以在研究区冬小麦收获前20～30 d进行准确的单产估计.     

A Study on the Model for Estimation Winter Wheat Yield Using Spectral Data of Wheat Field

A new dynamic vegetation index (VI)-yield model, that is, the leaf area duration (LAD)-yield model was structured for estimating winter wheat yield according to the measured reflection spectral data on the wheat field, and the relationship between wheat yield and LAI. The model had the information on the photosynthetic area and time during the later period of wheat growth, i. e., the period from the heading stage to the end of filling stage. The accuracy of the estimated wheat yield arrived up to 98% .In addition, the winter wheat yield was also estimated by a VI-yield model in a given wheat growing stage, and the VI in several main wheat growing stages were used for this purpose. The results suggested that the best season for estimating wheat yield using the VI-yield model was in the middle of wheat filling stage for the case study in Yucheng, Shandong province. The accuracy of the estimation could arrive at 96%.     

新疆的小麦品种（系）麦谷蛋白优质亚基分布规律研究

麦谷蛋白亚基对小麦品质有重要影响,优质亚基的利用是小麦品质遗传改良的重要途径。为了探讨新疆小麦优质亚基的分布规律,利用已开发的优质亚基和1B/1R易位系的分子标记,对新疆1242份小麦品种资源进行检测,结果表明,在新疆小麦品种资源中,优质亚基2*、7+8、5+10、glu A3d、glu B3b、glu B3d、glu B3g的分布频率依次为20.2%、22.0%、21.9%、16.9%、14.3%、11.9%、10.3%;1B/1R易位系的分布频率为12.6%。在冬小麦品种资源中,国外品种(系)5+10、1B/1R易位系的分布频率均最高,7+8、glu B3d、glu B3g的分布频率均最低;审定品种2*、glu B3d、glu B3g的分布频率均最高。在春小麦品种资源中,国外品种(系)glu B3d的分布频率最高;国内品种(系)5+10、glu A3d、1B/1R易位系的分布频率最高,2*、glu B3d的最低;审定品种2*的分布频率最高,glu B3b、glu B3g的最低。总体来看,新疆春小麦优质亚基的分布频率总体高于冬小麦;导入LMW-GS优质亚基是新疆小麦品质进一步改良的重要方向;地方品种是LMW-GS优质亚基的良好供体。从1242份新疆小麦品种(系)中挑选出兼含多个优质亚基的冬、春小麦品种(系)各21份、24份,可在小麦品质遗传改良中加强利用。     

A survey of aphids and aphid parasitoids in cereal fields in Denmark, and the parasitoids' role in biological control

In 1996 and 1997 a field survey of the abundance and species composition of cereal aphid primary and secondary parasitoids in spring barley, winter wheat and durum wheat was conducted in Zealand, Denmark. The purpose was to create a better understanding of the mechanisms underlying aphid–parasitoid dynamics in the field. Such an understanding can be used when developing biological control methods in cereals. In both years aphid attacks in cereals began in late June and never exceeded the economic threshold. In 1996 the first aphids were found in wheat on 26 June; in 1997 the first aphids were found on 24 June on both crops. The highest densities reached in 1996 were an average of six aphids per shoot in winter wheat and one aphid per shoot in spring barley. In 1997 the highest densities reached were 11 aphids per shoot in winter wheat and four aphids per shoot in spring barley. The aphid population collapsed by the end of July to early August in 1996, but it collapsed by mid-July in 1997. The onset and peak of parasitization were delayed in comparison to aphid infestation. Parasitism was 20–60% by the end of the cropping season in spring barley, and 30–80% in winter wheat and durum wheat in 1996. In 1997 parasitism did not exceed 3–11% in barley and was less than 2% in one winter wheat field but more than 40% in the other winter wheat field sampled. In both years most parasitism was due to Aphidiidae (Hymenoptera). The two dominant species were Aphidius ervi Haliday and Aphidius rhopalosiphi De Stefani-Perez. Hyperparasitism began after primary parasitism and increased progressively during the cropping season. The two years were similar in many respects, including for species composition of aphids and parasitoids. The late start of the aphid infestation may have contributed to the high level of parasitization found in 1996, but in 1997 the aphid infestation period was so short that a parasitoid population did not have time to build up.     

冬小麦干物质在各器官中的累积和分配规律研究

为修正冬小麦生长模型中的干物质分配,通过田间试验,对冬小麦干物质累积和在不同器官中的分配进行了描述。并且在此基础上结合文献资料,对冬小麦光合产物在各器官中的分配和转移系数的计算方法进行了探讨,分析了两者随相对发育阶段（RDS）的变化规律,并建立了函数表。同时运用试验资料进行了实地验证,取得较好的效果。     

The expected effects of climate change on wheat development

Air temperature and the atmospheric concentrations of carbon dioxide are expected to rise. These two factor have a great potential to affect development, growth and yield of crops, including wheat. Rising air temperature may affect wheat development more than rising atmospheric CO₂ as there is not yet evidence that elevated CO₂ concentrations can directly induce changes in wheat development. In winter wheat, temperature has a complex effect on development due to its strong interaction with vernalization and photoperiod. In this paper, potential effects of rising temperature on the development of winter wheat from sowing to heading are considered in the light of this complex controlling mechanism. Data from a large series of field trials made in Romania is analysed at first and, subsequently, the IATA-Wheat Phenology model is used to calculate the impact of air warming on wheat development under different climate change scenarios. Data from the field trials showed very clearly the occurrence of a complex temperature/photoperiod/vernalization interaction for field sown crops and demostrated that the photoperiodic and vernalization responses have a key role in controlling the duration of the emergence-heading period. Temperature plays, instead, a central role in controlling seed germination and crop emergence as well as leaf inititiation and leaf appearance rate. The results of model analysis showed very well that the impact of an even or uneven distribution of warning effects may be very different. In the first case, the model predicted that the duration of the vegetative period was at least partly reduced in some years. In the second case, the model suggested that if warming will be more pronounced in winter than in spring, as predicted for some areas of the world by General Circulation Models, we may expect an increase in the duration of the vegetative phase of growth. On the contrary, in case of a spring warming but unchanged winter temperatures, we may expect a substantial decrease in the duration of the vegetative period.     

冬小麦抗氧化酶对冬季节律性日变温和非节律性变温的响应

通过对冬季室内和室外分别生长30d的冬小麦在节律性和非节律性融冻变温过程中抗氧化酶活力和渗透调解物含量变化的分析,揭示其在冬小麦适应日融冻胁迫中的作用。结果表明:生育期不同的室内(均温11℃,拔节期)和室外(均温1℃,分蘖静滞期)冬小麦叶片抗氧化酶和脯氨酸对日光强和温度节律变化的响应趋势是一致的,即随日出而增高,中午气温较高时最高,日落而降低;在非节律性变温处理中,室外冬小麦抗氧化酶活力和脯氨酸含量随气温上升至18℃而增高,气温迅速下降到-2.5℃而降低,经历冻-融-冻胁迫冬小麦生长良好。室内冬小麦抗氧化酶活力随气温降低到-6℃,叶片结冻,迅速下降,气温升高到18℃而增加,经历融-冻-融胁迫后植株死亡;室外冬小麦光合速率(Pn)和比室内的低,而抗氧化酶活力高于室内;冬小麦快速提高抗氧化酶活力和脯氨酸含量,抑制氧自由基积累、维护细胞水分平衡,这在适应冬季节律性融冻胁迫中起重要作用;暖冬中冬小麦较高的Pn和较低的抗氧化酶活力可能是引起冬小麦在"倒春寒"中死亡的生理原因。     

冬小麦单产的光谱数据估测模型研究

 本文在分析冬小麦群体经济产量与叶面积系数关系的基础上,以地面实测冬小麦反射光谱数据为依据,提出了一种新的动态VI-产量模型,即LAD-产量模型。该模型具有冬小麦生育后期(抽穗一灌浆末期)光合面积和光合时间等信息,其冬小麦单位面积产量(简称单产)估测精度为98%。另外,本文根据常用的某一特定生育期VI-产量模型,用冬小麦各生育期的VI值分别估测小麦单产,确定山东省禹城市冬小麦的灌浆中期为最佳估产时间。此时期．小麦单产估测精度为96%。