基于生物量的油菜越冬前植株叶片空间形态结构模型

油菜越冬前的形态建成是油菜苗后期乃至整个生长中、后期的物质基础,叶片是该期最重要的营养器官。为了明确油菜植株的形态结构要素与器官生物量的关系,以3个甘蓝型油菜品种为材料,于2011—2013年分别设置品种和肥料试验、品种、肥料和密度试验、品种试验,越冬前测定油菜植株不同叶位叶片形态指标,分析油菜主茎叶片形态参数与叶片干物重的关系,构建了基于生物量的油菜越冬前植株叶片空间形态结构模型。建模后以独立试验数据检验,除短柄长、叶切角和叶弦角、不施肥品种叶片干物重分配系数值(partitioning coefficient of leaf blade dry weight,CPLB)误差较大外,油菜越冬前植株叶片空间形态结构模型观察值与模拟值一致性较好,所建模型可靠性较高,具有一定的解释性。

基于生物量的油菜主茎叶片形态参数模拟研究

为了定量油菜主茎叶片形态参数与生物量间的关系,本研究基于2011—2012年和2012—2013年不同品种、移栽密度及施肥水平油菜田间试验,通过观测不同品种和处理油菜叶片长、最大叶宽和叶柄长等形态参数,并分析了上述参数与叶片生物量的关系,构建了基于生物量的油菜叶长、最大叶宽和叶柄长模型。结果表明,在全生育期,不同品种和处理下油菜主茎叶长和最大叶宽均与叶片生物量的平方根成正比,而叶柄长与叶长成正比。所建模型利用截距为0的线性函数描述叶长和最大叶宽随生物量平方根的变化,用直线式描述叶柄长随叶长的变化。经独立试验资料检验,除宁油16叶柄长模型误差较大外,所建模型对其余形态参数均具有较好预测性,为通过生物量将油菜生长模型与形态结构模型结合提供了机理性较强的方法,为建立油菜功能-结构模型奠定了基础。

基于模型的智慧农业平台的构建

为进一步深化与促进农业模型发展,阐述了模型的重要性及基于模型的智慧农业平台的需求,并以钟模型为例,提出了基于模型的智慧农业平台近期、中期和远景构建目标,以期充分发挥模型在物联网和智慧农业中的重要作用,为多学科模型融合及基于模型的智慧农业平台构建提供参考。

基于生物量的油菜叶曲线模型

叶片是油菜最主要的光合器官之一。为定量描述油菜主茎叶曲线,基于2011~2012年和2012~2013年不同品种、移栽密度及施肥水平油菜田间试验,通过观测不同处理油菜叶片的长度、切角、弦角和弦长,分析了直叶片叶曲线方程的生物学意义,构建了直叶片概率模型;假设并验证了弯曲叶片叶曲线方程,定量了叶弯曲度与生物量的关系,构建了叶曲线模型。结果显示,直叶片概率在归一化叶位区间（0,0.4]和（0.4,1]内趋势不同,可用分段函数拟合;叶弯曲度随生物量的增大而减小,可用倒数函数拟合。所建模型利用直线方程模拟直叶片叶曲线,用二次函数模拟弯曲叶片叶曲线。经独立试验资料检验,所建模型对直叶片概率及叶弯曲度均具有较好预测性。

花期渍害胁迫下冬油菜生长及产量模拟研究

渍害是长江流域油菜生产中的多发性气象灾害,为了定量研究花期渍害影响下油菜生长及产量,预报及防控油菜花期渍害影响,以浙平四号和华油杂16为试验材料,通过分析花期渍害对浙平四号油菜生长及产量的影响规律,提出了油菜地上部单株干重、产量及产量构成渍害影响因子,初步建立了花期渍害影响下油菜地上部单株干重、产量及产量构成模型,渍害干物重影响因子为一元二次方程,渍害产量影响因子则呈对数方程。经利用水分控制盆栽试验资料检验,结果表明华油杂16油菜地上部单株干重及单株产量实测值与模拟值相关系数(r)、绝对误差(da)、绝对误差占实测值比率(dap)以及RMSE值分别为0.949 9、0.89 g/株、4.55%及1.09 g;0.920 1、7.89 g/株、39.02%及8.58 g/株。花期渍害下油菜地上部单株干重模拟精度较高,而单株产量的模拟精度较低,说明花期渍害在盆栽试验条件下的表现与田间试验有明显不同。所建模型可与本项目组先期研制的油菜生长模型结合,在进一步检验并获得区域和地点尺度天气预报、模型参数后可用于花期渍害发生时油菜生长及产量预报。

基于光谱的作物病虫害监测研究进展

全球粮食生产每年都因病虫害造成巨大损失,而靠田间人工测定、识别病虫害既费时费力又有滞后性,容易错过最佳防治时期。基于光谱的作物病虫害监测则是一种快速、高效的无损监测方法,可为应对作物生产的分散性、地域性、时空变异性等提供有力支撑。概述了基于光谱的农作物病虫害监测原理,并从光谱成像与非成像两方面详细综述了相关技术的研究进展,并介绍了一些应用于病虫害监测的植被指数,对目前该研究领域存在的问题进行了讨论分析,提出了今后发展与应用的建议。

油菜作物模型研究进展

作物模型是农业模型的重要内容,主要分为作物生长模型和作物形态结构模型。从油菜生长模型和油菜形态结构模型及可视化两方面,较系统综述了油菜作物的发育、生长(光合、呼吸、分配等)、水分平衡、氮素平衡、器官建成及管理等方面的国内外研究进展,分析了油菜模型的研究现状及存在问题,并展望了未来油菜作物模型的发展前景。